KR20210052853A - 냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법 - Google Patents

냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210052853A
KR20210052853A KR1020190138352A KR20190138352A KR20210052853A KR 20210052853 A KR20210052853 A KR 20210052853A KR 1020190138352 A KR1020190138352 A KR 1020190138352A KR 20190138352 A KR20190138352 A KR 20190138352A KR 20210052853 A KR20210052853 A KR 20210052853A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
electrode
roll
electrode sheet
cooling roll
Prior art date
Application number
KR1020190138352A
Other languages
English (en)
Inventor
홍정우
우상진
박지수
장우선
박동혁
박성철
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190138352A priority Critical patent/KR20210052853A/ko
Publication of KR20210052853A publication Critical patent/KR20210052853A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/02—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed
    • B26F1/12—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed to notch margins of work
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본원발명은 전극 최종 제품의 노칭 품질이 우수할 수 있도록 노칭 공정을 후단에 배치한 개선 공정으로서 가열된 집전체를 2개의 냉각롤을 사용하여 신속하게 냉각시킴으로써 노칭 공정에서 타발 불량의 문제점을 해결한 신규한 공정이다.

Description

냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법{Electrode manufacturing apparatus comprising notching machine configured after cooling machine, and electrode manufacturing method using the same}
본원발명은 냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 후 전극 탭을 노칭을 하기 전 상기 활물질이 도포된 집전체를 가열 건조하고, 다시 이를 냉각한 후 노칭하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 양극, 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 게재되는 분리막을 포함하는 전극조립체를 전지케이스에 내장하고, 상기 전지케이스에 전해액을 주입한 후 전극조립체를 함침시켜 제조된다.
양극, 음극의 제조는 다음과 같은 과정으로 제조된다. 우선 전극의 집전체를 구비한다. 구리, 알루미늄 등으로 제조된 긴 시트 형태의 얇은 금속 박막인 집전체는 통상적으로 롤 형태로 감겨져 있다. 상기 집전체는 상기 집전체 롤로부터 공급되며 연속적으로 이동한다. 긴 시트 형태의 연속적으로 이동하는 집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질, 바인더 등을 포함하는 활물질 슬러리를 도포한다. 집전체 중 활물질 슬러리를 도포하는 부위와 도포하지 않는 부위가 구별된다. 이는 사용하고자 하는 전극의 크기 형태에 따라 달라질 수 있다. 긴 시트 형태 집전체의 길이 방향 양 끝단 중 적어도 한 부분은 전극 탭으로 사용되는바 이 부분 또한 상기 활물질 슬러리를 도포하지 않는다.
상기 활물질 슬러리를 도포한 집전체를 압연롤러를 통과시켜 일정한 두께의 활물질 코팅층이 되도록 한다. 이후 노칭장치를 사용하여 전극탭을 상기 긴 시트 형태의 길이 방향 양 끝단 중 적어도 하나에 생성한다. 이후에 슬리터를 사용하여 개별 전극을 제조한 후 건조기를 통과시켜 전극을 완성한다. 슬리터를 사용하기 전에 건조기를 통과시켜 먼저 건조할 수도 있다.
집전체에 도포하기 위해서 슬러리 상태로 만들어진 활물질 슬러리는 수성 또는 비수성 용매를 포함하고 있는바, 이들은 건조가 필요하다. 상기 건조는 통상적인 슬러리의 건조 방법이 사용되는데, 가열을 통한 용매의 증발을 통해서 건조를 진행하다. 긴 시트 형태의 활물질 슬러리가 도포된 집전체가 가열 구역을 통과함으로써 건조가 진행된다.
다만, 이미 노칭된 집전체 시트가 건조하는 과정으로 이송 중 많은 롤러를 통과하게 되며 이에 따라 전극탭이 파손되는 문제가 발생한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 가열, 건조 후 노칭을 진행할 수 있다. 이와 같은 경우 이들이 가열된 상태이고 집전체의 두께가 매우 얇기 때문에 타발을 통한 노칭을 진행할 경우, 온도차에 따른 금형의 편차, 집전체의 연신율 차이에 의해서 마감이 고르지 못하는 타발 불량이 발생한다.
이와 같이 노칭, 건조로 순서를 개선하는 과정에서 전지의 품질에 영향을 미치는 다른 문제가 발생한다. 최근에는 이차전지의 전체적인 부피가 줄어듦에도 불구하고 요구하는 용량은 높아지는 추세이다. 전지의 적층에서 생기는 단차, 고르지 못한 마감 등의 문제 또한 더 정밀하게 제어할 필요가 있다.
특허문헌 1은 활물질 슬러리가 도포된 극판을 건조로에서 건조하고 압연단계를 통한 프레스, 압연롤러 등으로 가압 후 슬리팅 단계로 절단 과정을 거치고 있다. 이 때 압연단계에서 압연롤러 내부에 대형 물통이 배치되어 물의 온도를 조절하여 압연롤러의 온도를 제어하고 있다.
특허문헌 1은 압연단계에서 온도를 일정하게 유지함으로써 금속으로구성된 롤의 열 팽창 정도를 균일하게 제어하고 있다. 이를 통해서 롤 사이의 간격을 일정하게 유지하는 것이다. 롤 사이의 간격이 일정하게 유지되므로 코팅된 집전체의 두께를 일정하게 유지할 수 있다. 특허문헌 1에서는 압연롤러의 온도를 일정하게 유지하는 것으로서 노칭에서 오는 불량 문제를 해결하기 위한 것은 아니다.
특허문헌 2는 집전체에 도포된 슬러리를 건조시키는 단계, 집전체를 가열하는 단계, 가압하는 단계, 냉각시키는 단계를 개시하고 있다. 특허문헌 2에서 온도를 조절하고 가압하는 것은 도포된 슬러리 즉 전극활물질을 더 밀착시켜 조밀한 구조를 갖게 하며, 결착력을 높이기 위한 것으로서 본원발명에서 인식하고 있는 온도 차이에 따른 노칭 문제를 인식하거나 해결하고 있지 않다.
특허문헌 3은 금속박 상에 활물질을 도포하는 도포 처리부를 거친 후, 예열부, 건조부, 어닐부, 냉각부의 단계로 처리하는 공정이다. 특허문헌 3은 도포된 슬러리를 균일하게 건조하기 위한 것으로서 본원발명에서 해결하고자 하는 노칭에 의한 문제점을 인식하지 못하고 있다.
특허문헌 4 또한 슬러리를 건조하는 건조 장치에 관한 것으로, 본원발명에서 해결하는 문제를 인식하지 못하고 있을 뿐만 아니라 해결책 또한 결여되어 있다.
노칭에 따른 불량의 문제는 과거에는 크게 대두되지 않았으나, 전지의 박막화에 따라서 노칭된 표면의 타발불량이 이차전지의 안전성까지 영향을 미치게 되었다. 현재까지 긴 시트 형태의 집전체를 이용한 전극 제조에 있어서, 본원발명에서 해결하고자 하는 노칭에 대해서 뚜렷한 해결책은 제시되지 않았다.
대한민국 공개특허공보 제2018-0115425호 (2018.10.23) 대한민국 공개특허공보 제2015-0080745호 (2015.07.10) 대한민국 공개특허공보 제2013-0083919호 (2013.07.23) 대한민국 공개특허공보 제2015-0131562호 (2015.11.25)
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 최종 제품의 노칭 품질이 우수할 수 있도록 노칭 공정을 후단에 배치한 개선 공정을 제시하고자 한다. 상기에서 언급한 바와 같이 이와 같이 개선된 공정에 있어서도 가열, 건조에 따른 집전체 온도 변화로 타발 불량이 발생하기 때문에 이러한 점도 개선한 전극의 제조방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명은, 긴 시트 형태의 집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 활물질합체집전체를 가열, 건조하여 건조전극시트를 제조하는 전극건조장치; 상기 건조전극시트를 냉각하여 전극시트를 제조하는 전극냉각장치; 상기 전극시트의 적어도 일측면을 노칭하여 전극탭을 갖는 노칭전극을 제조하는 노칭장치;를 포함하는 전극 제조장치를 제공한다.
상기 전극냉각장치는 2개 이상의 냉각롤을 지남으로써 상기 건조전극시트를 냉각하며, 구체적으로 상기 전극냉각장치는 상단냉각롤; 상기 상단냉각롤의 하단에 배치되는 하단냉각롤; 상기 상단냉각롤과 상기 하단냉각롤에 각각 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부; 상기 건조전극시트가 상기 하단냉각롤의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급되게 하는 상단방향롤; 상기 하단냉각롤의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급된 상기 건조전극시트가 상기 하단냉각롤의 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 상단냉각롤의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급되게 하며, 이후 상기 상단냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 노칭장치로 공급되게 하는 중단방향롤;을 포함하는 것일 수 있다.
상기 전극냉각장치의 다른 양태로는 상단냉각롤; 상기 상단냉각롤의 하단에 배치되는 하단냉각롤; 상기 상단냉각롤과 상기 하단냉각롤에 각각 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부; 상기 건조전극시트가 상기 상단냉각롤의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급되게 하는 하단방향롤; 상기 상단냉각롤의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급된 상기 건조전극시트가 상기 상단냉각롤의 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 하단냉각롤의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급되게 하며, 이후 상기 하단냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 노칭장치로 공급되게 하는 중단방향롤;을 포함하는 것일 수 있다.
상기 전극건조장치의 구체적인 양태는 상단에 배치된 상단가열장치; 상기 상단가열장치의 하단에 배치된 하단가열장치; 상기 상단가열장치와 상기 하단가열장치 사이를 상기 활물질합체집전체가 통과할 수 있는 슬릿 형태의 공간이 마련된 집전체가열부;를 포함하는 것일 수 있다.
본원발명의 다른 양태는 긴 시트 형태의 집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 활물질합체집전체를 가열, 건조하여 건조전극시트를 제조하는 단계; 상기 건조전극시트를 냉각하여 전극시트를 제조하는 단계; 상기 전극시트를 노칭하여 전극탭을 갖는 노칭전극을 제조하는 단계;를 포함하는 전극 제조방법을 제공한다.
상기 건조전극시트를 냉각하는 것은 상기 건조전극시트를 2개의 이상의 냉각롤과 접촉하여 냉각하는 것이며, 상기 2개 이상의 냉각롤은 상기 건조전극시트의 이동 속도와 동일한 속도로 회전할 수 있다.
상기 건조전극시트를 2개의 이상의 냉각롤과 접촉하여 냉각하는 것은 상기 건조전극시트를 상하에 배치된 2개의 냉각롤과 접촉하여 냉각하는 것이며, 구체적으로 상기 건조전극시트가 상방에서 공급될 경우에는 하방의 냉각롤과 먼저 접촉하고, 상기 건조전극시트가 하방에서 공급될 경우에는 상방의 냉각롤과 먼저 접촉하며, 처음 접촉하는 냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나고 나머지 냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나면서 냉각되는 것일 수 있다.
상기 건조전극시트를 제조하는 것은 상기 활물질합체집전체의 이동 방향에 따라 상기 활물질합체집전체의 적어도 일면과 대면하여 배치된 가열 장치에 의해서 상기 활물질합체집전체가 가열, 건조되는 것일 수 있다.
본원발명의 또 다른 양태는 상기 전극 제조방법에 의해 제조된 전극을 제공한다.
본원발명의 상기 과제의 해결 수단은 상기에 기재된 사항들의 다양한 조합으로 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 노칭 공정을 후단에 배치하여 제조된 제품이 공정 상의 롤 등을 통과하면서 파단 등의 불량을 발생할 수 있는 요인을 원천적으로 제거하였다.
아울러 가열된 집전체를 2개의 냉각롤을 사용하여 신속하게 냉각시킴으로써 노칭 공정에서 타발 불량의 문제점을 해결하였다.
도 1은 종래의 전극 제조장치의 예시이다.
도 2는 본원발명에 따른 전극 제조장치의 일 실시예이다.
도 3은 본원발명에 따른 전극 제조장치의 또 다른 일 실시예이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
본원발명은, 집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 활물질합체집전체를 가열, 건조하여 건조전극시트를 제조하는 전극건조장치; 상기 건조전극시트를 냉각하여 전극시트를 제조하는 전극냉각장치; 상기 전극시트의 적어도 일측면을 노칭하여 전극탭을 갖는 노칭전극을 제조하는 노칭장치;를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법을 제공한다.
노칭에 따른 불량의 문제는 과거에는 크게 대두되지 않았으나, 전지의 박막화에 따라서 노칭된 표면의 타발불량이 이차전지의 안전성까지 영향을 미치게 되었다. 본원발명은 노칭된 표면의 타발불량 문제를 해결할 수 있는 전극 제조장치 및 이에 따른 제조방법을 제공하였다.
도 1은 종래의 전극 제조장치(10)의 예시이다. 도 1 내지 도 3은 전극 제조장치 전체를 도식화 한 것이 아니고, 전극 집전체에 이미 활물질을 포함하는 슬러리가 도포되고 압연롤러를 통한 후 이후의 장치를 보여주고 있다. 도 1 내지 도 3에서 이중쇄선은 활물질을 포함하는 슬러리가 도포 또는 코팅된 집전체가 이송되는 것을 나타낸다.
도 1에서 먼저 노칭장치(100)가 배치되어 집전체의 일면에 노칭을 하여 전극탭을 제조한다. 노칭된 전극은 다수의 롤러를 지나 전극건조장치(200)을 통과한 후 전극회수부(400)로 이동된다. 도 1 내지 도 3에는 최종 단계로 전극회수부(400)에서 전극회수롤(40)로 회수되는 것으로 도식화 되어 있으나, 이는 일 실시예일 뿐으로서 전극회수부는 다양한 형태 또는 장치로 변형이 가능하며, 이와 같은 변형이 필요에 따라 쉽게 변경할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
노칭장치(100)를 통과한 집전체는 롤러 등을 통과하는 과정에서 전극파단이 일어나는 경우가 있다. 도 2는 이러한 문제점을 개선한 본원발명에 따른 전극 제조장치(20)를 일 실시예를 도식화 한 것이다.
집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 활물질합체집전체를 가열, 건조하여 건조전극시트를 제조하는 전극건조장치(200), 상기 건조전극시트를 냉각하여 전극시트를 제조하는 전극냉각장치(300), 상기 전극시트를 노칭하여 전극탭을 갖는 완제품전극을 제조하는 노칭장치(100)를 포함하는 전극 제조장치(20)를 제공한다.
상기 전극냉각장치(300)는 구체적으로 상단냉각롤(310), 상기 상단냉각롤(310)의 하단에 배치되는 하단냉각롤(320), 상기 상단냉각롤(310)과 상기 하단냉각롤(320)에 각각 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부(350), 상기 건조전극시트가 상기 하단냉각롤(320)의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급되게 하는 상단방향롤(330), 상기 하단냉각롤(320)의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급된 상기 건조전극시트가 상기 하단냉각롤(320)의 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 상단냉각롤(310)의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급되게 하며, 이후 상기 상단냉각롤(310) 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 노칭장치(100)로 공급되게 하는 중단방향롤(340)을 포함한다.
냉각유체공급부(350)은 상단냉각롤(310)과 하단냉각롤(320)에 냉각유체를 공급하는 것으로서, 상기 냉각유체는 가열된 상기 건조전극시트를 냉각하기 위한 온도면 충분하다. 도 2 내지 도3에는 냉각유체공급부(350)가 분기되어 상단냉각롤(310)과 하단냉각롤(320)에 냉각유체를 동시에 공급하는 것으로 도식화되어 있으나, 각각 다른 온도의 냉각유체를 별도로 공급하는 것도 가능한다.
도 2에는 상기 건조전극시트가 상단에서 공급되는 것으로 도식화되어 있으나, 이는 일 실시예에 따른 것으로서 상기 건조전극시트가 하단에서 공급하는 경우는 건조전극시트의 배치는 도 2의 상하가 뒤집힌 형태가 될 수 있다.
도 3은 전극냉각장치(500)의 구성을 달리한 또 다른 실시예를 도식화하고 있다. 전극냉각장치(500)은 상단냉각롤(510); 상기 상단냉각롤(510)의 하단에 배치되는 하단냉각롤(520); 상기 상단냉각롤(510)과 상기 하단냉각롤(520)에 각각 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부(350); 상기 건조전극시트가 상기 상단냉각롤(510)의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급되게 하는 하단방향롤(530); 상기 상단냉각롤(510)의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급된 상기 건조전극시트가 상기 상단냉각롤(510)의 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 하단냉각롤(520)의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급되게 하며, 이후 상기 하단냉각롤(520) 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 노칭장치로 공급되게 하는 중단방향롤(340);을 포함할 수 잇다.
상기 냉각롤(310, 320, 510, 520)은 상기 건조전극시트의 이동과 함께 같이 회전하는 것으로서 상기 건조전극시트가 직접 냉각롤(310, 320, 510, 520)의 표면을 감아서 이동할 때 표면 접촉을 통한 냉각이 이루어진다. 냉각을 위해서 냉각롤(310, 320, 510, 520)은 전도성이 높은 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 냉각롤(310, 320, 510, 520)의 중심부는 냉각유체공급부(350)가 연결되어 일정한 온도의 냉각유체를 공급할 수 있다. 건조전극시트의 온도가 상온 이상이므로 냉각롤(310, 320, 510, 520)의 온도를 상온으로만 계속 유지하여도 냉각이 될 수 있다. 오히려 상온 이하로 냉각롤(310, 320, 510, 520)의 온도를 낮출 경우 냉각롤(310, 320, 510, 520) 표면에 수분이 응축되어 집전체에 젖을 우려가 있는바 상온 이하로 지나치게 온도가 내려가는 것은 바람직하지 않다. 다만, 상온 이하라도 건조된 분위기이므로 이슬점 이하의 온도까지는 냉각하는 것이 바람직하다.
상가 전극냉각장치(300, 500)의 전단에 배치된 전극건조장치(200)는 구체적으로 상단에 배치된 상단가열장치(210), 상기 상단가열장치(210)의 하단에 배치된 하단가열장치(220), 상기 상단가열장치(210)와 상기 하단가열장치(220) 사이를 상기 활물질합체집전체가 통과할 수 있는 슬릿 형태의 공간이 마련된 집전체가열부(240)를 포함한다.
전극건조장치(200)는 상단가열장치(210) 및 하단가열장치(220)의 활물질합체집전체와 대면하는 부분에 다수의 히터(230)가 배치되어 있다. 전극건조장치(200)의 입구 및 출구부에는 각각 집전체의 온도를 측정할 수 있는 수단이 마련되어 집전체의 온도가 지나치게 상승하는 것을 제어한다. 집전체의 온도가 너무 올라갈 경우 집전체에 도포된 코팅에 균열이 생길 수 있으며, 또한 활물질, 바인더의 물성이 변할 수 있기 때문이다.
노칭장치(100)는 상기 전극시트의 일측면을 노칭하여 전극탭을 형성한다.
본원발명은 상기 장치를 사용한 전극 제조방법을 제공한다. 긴 시트 형태 집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 활물질합체집전체를 가열, 건조하여 건조전극시트를 제조하는 단계, 상기 건조전극시트를 냉각하여 전극시트를 제조하는 단계, 상기 전극시트를 노칭하여 전극탭을 갖는 노칭전극을 제조하는 단계,를 포함하는 전극 제조방법을 제공한다.
상기 건조전극시트를 냉각하는 것은 상기 건조전극시트를 2개의 이상의 냉각롤(310, 320, 510, 520)과 접촉하여 냉각하는 것이며, 상기 냉각롤(310, 320, 510, 520)은 상기 건조전극시트의 이동 속도와 동일한 속도로 회전할 수 있다.
상기 건조전극시트를 상하에 배치된 2개의 냉각롤(310, 320, 510, 520)과 접촉하여 냉각하는 것으로서, 구체적으로 상기 건조전극시트가 상방에서 공급될 경우에는 하방의 하단냉각롤(320)과 먼저 접촉하고, 상기 건조전극시트가 하방에서 공급될 경우에는 상방의 상단냉각롤(510)과 먼저 접촉하며, 처음 접촉하는 냉각롤(320, 510) 표면의 1/2 이상을 지나고 나머지 냉각롤(310, 520) 표면의 1/2 이상을 지나면서 냉각되는 것이다.
도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 건조전극시트가 상기 냉각롤(310, 320, 510, 520)을 "S"자 형태로 통과하는 것이 가장 바람직하며, 각각의 냉각롤(310, 320, 510, 520)의 전체 표면 중 1/2 이상, 바람직하게는 3/4 이상을 접촉하는 것이 좋다.
건조전극시트를 제조하는 것은 상기 활물질합체집전체의 이동 방향에 따라 상기 활물질합체집전체의 적어도 일면과 대면하여 배치된 가열 장치(200)에 의해서 상기 활물질합체집전체가 가열, 건조되는 것이다.
전극냉각장치(300, 500)에 의해서 냉각된 집전체는 노칭장치(100)를 통과하여 노칭되어 노칭전극으로 제조된다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
10 : 종래의 전극 제조장치
20, 30 : 본원발명에 따른 전극 제조장치
40 : 전극회수롤
100 : 노칭장치
200 : 전극건조장치
210 : 상단가열장치
220 : 하단가열장치
230 : 히터
240 : 집전체가열부
300, 500 : 전극냉각장치
310, 510 : 상단냉각롤
320, 520 : 하단냉각롤
330 : 상단방향롤
530 : 하단방향롤
340 : 중단방향롤
350 : 냉각유체공급부
400 : 전극회수부

Claims (12)

  1. 긴 시트 형태의 집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 활물질합체집전체를 가열, 건조하여 건조전극시트를 제조하는 전극건조장치;
    상기 건조전극시트를 냉각하여 전극시트를 제조하는 전극냉각장치;
    상기 전극시트의 적어도 일측면을 노칭하여 전극탭을 갖는 노칭전극을 제조하는 노칭장치;
    를 포함하는 전극 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극냉각장치는 2개 이상의 냉각롤을 지남으로써 상기 건조전극시트를 냉각하는 것인 전극 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극냉각장치는 상단냉각롤;
    상기 상단냉각롤의 하단에 배치되는 하단냉각롤;
    상기 상단냉각롤과 상기 하단냉각롤에 각각 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부;
    상기 건조전극시트가 상기 하단냉각롤의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급되게 하는 상단방향롤;
    상기 하단냉각롤의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급된 상기 건조전극시트가 상기 하단냉각롤의 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 상단냉각롤의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급되게 하며, 이후 상기 상단냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 노칭장치로 공급되게 하는 중단방향롤;
    을 포함하는 것인 전극 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극냉각장치는 상단냉각롤;
    상기 상단냉각롤의 하단에 배치되는 하단냉각롤;
    상기 상단냉각롤과 상기 하단냉각롤에 각각 냉각유체를 공급하는 냉각유체공급부;
    상기 건조전극시트가 상기 상단냉각롤의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급되게 하는 하단방향롤;
    상기 상단냉각롤의 일측면 하방으로부터 접촉하여 공급된 상기 건조전극시트가 상기 상단냉각롤의 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 하단냉각롤의 일측면 상방으로부터 접촉하여 공급되게 하며, 이후 상기 하단냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나고 상기 노칭장치로 공급되게 하는 중단방향롤;
    을 포함하는 것인 전극 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    전극건조장치는 상단에 배치된 상단가열장치;
    상기 상단가열장치의 하단에 배치된 하단가열장치;
    상기 상단가열장치와 상기 하단가열장치 사이를 상기 활물질합체집전체가 통과할 수 있는 슬릿 형태의 공간이 마련된 집전체가열부;
    를 포함하는 것인 전극 제조장치.
  6. 긴 시트 형태의 집전체의 적어도 일면에 활물질이 도포된 활물질합체집전체를 가열, 건조하여 건조전극시트를 제조하는 단계;
    상기 건조전극시트를 냉각하여 전극시트를 제조하는 단계;
    상기 전극시트를 노칭하여 전극탭을 갖는 노칭전극을 제조하는 단계;
    를 포함하는 전극 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 건조전극시트를 냉각하는 것은 상기 건조전극시트를 2개의 이상의 냉각롤과 접촉하여 냉각하는 것인 전극 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 2개 이상의 냉각롤은 상기 건조전극시트의 이동 속도와 동일한 속도로 회전하는 것인 전극 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 건조전극시트를 2개의 이상의 냉각롤과 접촉하여 냉각하는 것은 상기 건조전극시트를 상하에 배치된 2개의 냉각롤과 접촉하여 냉각하는 것인 전극 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 건조전극시트를 상하에 배치된 2개의 냉각롤과 접촉하는 것은 상기 건조전극시트가 상방에서 공급될 경우에는 하방의 냉각롤과 먼저 접촉하고, 상기 건조전극시트가 하방에서 공급될 경우에는 상방의 냉각롤과 먼저 접촉하며, 처음 접촉하는 냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나고 나머지 냉각롤 표면의 1/2 이상을 지나면서 냉각되는 것인 전극 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 건조전극시트를 제조하는 것은 상기 활물질합체집전체의 이동 방향에 따라 상기 활물질합체집전체의 적어도 일면과 대면하여 배치된 가열 장치에 의해서 상기 활물질합체집전체가 가열, 건조되는 것인 전극 제조방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전극 제조방법에 의해 제조된 전극.
KR1020190138352A 2019-11-01 2019-11-01 냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법 KR20210052853A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190138352A KR20210052853A (ko) 2019-11-01 2019-11-01 냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190138352A KR20210052853A (ko) 2019-11-01 2019-11-01 냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210052853A true KR20210052853A (ko) 2021-05-11

Family

ID=75915041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190138352A KR20210052853A (ko) 2019-11-01 2019-11-01 냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210052853A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024085560A1 (ko) * 2022-10-17 2024-04-25 주식회사 엘지에너지솔루션 음극용 리튬 금속 절단 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130083919A (ko) 2011-02-24 2013-07-23 다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤 건조 장치 및 열처리 시스템
KR20150080745A (ko) 2014-01-02 2015-07-10 주식회사 엘지화학 전극 전도도가 향상된 전기 화학 소자용 전극 및 이의 제조 방법
KR20150131562A (ko) 2014-05-15 2015-11-25 삼성에스디아이 주식회사 전극판 건조 장치
KR20180115425A (ko) 2017-04-13 2018-10-23 주식회사 엘지화학 전극 롤 프레스 공정 시 전극 롤 두께를 균일하게 유지시키는 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130083919A (ko) 2011-02-24 2013-07-23 다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤 건조 장치 및 열처리 시스템
KR20150080745A (ko) 2014-01-02 2015-07-10 주식회사 엘지화학 전극 전도도가 향상된 전기 화학 소자용 전극 및 이의 제조 방법
KR20150131562A (ko) 2014-05-15 2015-11-25 삼성에스디아이 주식회사 전극판 건조 장치
KR20180115425A (ko) 2017-04-13 2018-10-23 주식회사 엘지화학 전극 롤 프레스 공정 시 전극 롤 두께를 균일하게 유지시키는 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024085560A1 (ko) * 2022-10-17 2024-04-25 주식회사 엘지에너지솔루션 음극용 리튬 금속 절단 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5499537B2 (ja) 電極製造装置及び電極製造方法
CN104183857A (zh) 复合膜的制造装置以及制造方法
US9365020B2 (en) Method for the dry production of a membrane electrode unit, membrane electrode unit, and roller arrangement
CN102823041A (zh) 膜电极组件制造装置和膜电极组件的制造方法
KR20150071889A (ko) 연료전지용 전극막 접합체 제조방법
KR20210052853A (ko) 냉각장치 이후에 배치된 노칭장치를 포함하는 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법
KR20210049297A (ko) 가열과 가압을 동시에 적용하는 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법
JP5535755B2 (ja) 電極シート製造装置および電極シート製造方法
KR20180079841A (ko) 언와인더 및 리와인더를 포함하는 전극 건조 장치
KR101748466B1 (ko) 이차전지용 절단장치
US11239529B2 (en) Film production method
JP2017091726A (ja) 電極板の製造装置および製造方法
CN113261129A (zh) 电极的制造方法
CN115986047A (zh) 一种锂电池极片的制备方法及固态锂电池
JP2017073350A (ja) 電極体の製造方法
KR102579201B1 (ko) 전고체 이차전지 제조 장치
WO2020080229A1 (ja) ホットプレス装置
KR20200123631A (ko) 전극시트 제조장치 및 제조방법
KR20220113188A (ko) 전고체 이차전지 제조 장치 및 전고체 이차전지 제조 방법
KR102358767B1 (ko) 전극 롤 프레스 공정 시 전극 롤 두께를 균일하게 유지시키는 방법
CN106001130A (zh) 锂带控温压延装置
CN107785613B (zh) 锂电池隔膜在线干燥方法
CN217589024U (zh) 一种ccm膜电极的转印涂布设备
KR20160123459A (ko) 막-전극 조립체 생산 라인
KR20160126670A (ko) 배터리 전극 시트용 압연 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination