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KR-20260061617-A - SUPPLY PIPE AND ELECTRODE MANUFACTURING SYSTEM INCLUDING SAME

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공급 배관은, 이차전지용 전극을 형성하는 혼합 분체를 가열 및 이송하는 공급 배관으로서, 상기 혼합 분체의 두께를 균일하게 이송하기 위해, 상기 공급 배관의 하단으로부터 이격되어 있는 가림막을 포함한다.

Inventors

  • 강윤지
  • 김순
  • 김효동
  • 이석환
  • 정창권

Assignees

  • 주식회사 엘지에너지솔루션

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (9)

  1. 이차전지용 전극을 형성하는 혼합 분체를 가열 및 이송하는 공급 배관으로서, 상기 혼합 분체의 두께를 균일하게 이송하기 위해, 상기 공급 배관의 하단으로부터 이격되어 있는 가림막을 포함하는, 공급 배관.
  2. 제1항에서, 상기 혼합 분체가 놓이는 메인 플레이트; 및 상기 메인 플레이트의 양 단부로부터 상향 연장되는 연장 플레이트;를 더 포함하는, 공급 배관.
  3. 제1항에서, 상기 혼합 분체가 투입되는 혼합 분체 투입구와 상기 혼합 분체가 배출되는 혼합 분체 배출구를 더 포함하고, 상기 혼합 분체는 상기 혼합 분체 투입구에서 상기 혼합 분체 배출구까지 상기 공급 배관을 따라 이동하는, 공급 배관.
  4. 제3항에서, 상기 혼합 분체 배출구는, 상기 혼합 분체의 코팅 공정을 위한 슬롯 다이에 연결되는, 공급 배관.
  5. 제1항에서, 상기 가림막은 상기 혼합 분체가 이동하는 방향에 수직인 상기 공급 배관의 폭의 길이와 같은 길이를 갖는, 공급 배관.
  6. 제1항에서, 상기 가림막은, 상기 혼합 분체가 이송되는 방향에 수직으로 연장되는 메인 파트; 상기 메인 파트로부터 수직으로 연장되면서, 상기 혼합 분체가 이송되는 방향의 반대 방향으로 연장되는 제1 서포트 파트를 포함하는, 공급 배관.
  7. 제6항에서, 상기 가림막은, 상기 메인 파트 및 상기 제1 서포트 파트에 수직이고, 상기 혼합 분체가 이송되는 방향의 반대 방향으로 연장되는 제2 서포트 파트를 포함하는, 공급 배관.
  8. 제1항에서, 상기 혼합 분체는 활물질, 도전재, 및 바인더를 포함하는, 공급 배관.
  9. 제1항에 따른 공급 배관을 포함하는, 전극 제조 시스템.

Description

공급 배관 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템{SUPPLY PIPE AND ELECTRODE MANUFACTURING SYSTEM INCLUDING SAME} 본 발명은 공급 배관 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 혼합 분체를 균일하게 이송 및 가열하여 전극의 두께 균일성을 향상시키기 위한 공급 배관 시스템에 관한 것이다. 현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다. 현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다. 이차 전지는 한 쌍의 전극인 양극 및 음극, 이들 사이를 절연하는 분리막, 및 전해질을 구비한다. 이차 전지의 전극인 양극 및 음극은 각각 알루미늄 또는 구리 박판으로 제조된 집전체의 표면에 전극용의 슬러리를 도포한 후, 건조 과정을 거친 전극 기재에 탭을 가공하고 적당한 크기로 절단하여 제조된다. 상기 전극용 슬러리는 용매, 활물질, 바인더, 및 도전재 등이 혼합되어 집전체 표면에 도포되어 전극 기재로 제조된다. 예를 들면, 전극용 슬러리는 활물질과 다른 고형분을 혼합한 후, 얻어진 혼합 분체와 NMP 혹은 물 등의 분산매를 함께 고르게 섞음으로서 제조된다. 본 명세서에서 언급되는 슬러리는, 전극 슬러리로써, 전극의 제조를 위해 집전체의 표면에 도포되는 것을 의미한다. 상기 슬러리는 소정의 믹서에 구성 성분이 투입되어 혼합된 후, 슬러리 배치(batch) 용기에 의하여 메인 탱크로 이송된다. 이후 저장 탱크, 이송 탱크 및 공급 탱크로 순차 이송된다. 공급 탱크에 저장된 슬러리는 코팅 공정을 위해 공급 배관을 통해 슬롯 다이로 이동하게 된다. 상기 공급 배관에는 필요에 따라 공급 펌프 또는 공급 밸브가 구비될 수 있다. 이 때 공급 배관 내부에 잔류 슬러리를 세정하는 것이 필수적이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공급 배관을 나타내는 사시도이다. 도 2는 혼합 분체 투입구 및 혼합 분체 배출구를 포함하는 공급 배관을 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 시스템을 나타내는 개략도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심 플레이트의 평면도이다. 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공급 배관을 나타내는 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가림막이 있는 경우와 없는 경우에 따른 혼합 분체의 높이 변화를 비교하는 그래프이다. 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공급 배관을 나타내는 사시도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공급 배관(100)은, 이차전지용 전극을 형성하는 혼합 분체를 가열 및 이송하는 공급 배관(100)으로서, 혼합 분체의 두께를 균일하게 이송하기 위해, 공급 배관(100)의 하단으로부터 이격되어 있는 가림막(110)을 포함한다. 본 발명에 따른 가림막(110)은 공급 배관(100) 하단으로부터 이격된 위치에 설치되어, 혼합 분체가 일정한 두께로 흐를 수 있도록 제어할 수 있다. 혼합 분체는 공급 배관(100)을 통해 이송되며, 가림막(110)을 만나게 되면 혼합 분체의 흐름이 가림막(110)에 의해 부분적으로 차단되어 흐름 속도가 조절될 수 있다. 또한, 혼합 분체가 적절히 재정렬되면서 균일한 두께로 흐를 수 있게 될 수 있다. 즉, 혼합 분체가 이송되는 동안, 가림막(110)이 혼합 분체의 두께를 균일하게 조절함으로써, 최종적으로 혼합 분체 배출구(150)에서 균일한 두께의 혼합 분체가 배출될 수 있다. 이로 인해, 전극 제조 시 혼합 분체의 두께 불균일로 인해 발생할 수 있는 품질 저하 문제를 방지할 수 있다. 또한, 혼합 분체가 균일하게 이송됨으로써 가열 공정에서의 열 분포도 고르게 유지될 수 있어, 전극 제조 공정 전반에서의 품질을 향상시킬 수 있다. 이는 전극의 전기적 특성을 향상시킬 수 있으며, 결과적으로 이차전지의 성능과 수명을 증가시키는 데 기여할 수 있다. 다시 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 공급 배관(100)은, 혼합 분체가 놓이는 메인 플레이트(120); 및 메인 플레이트(120)의 양 단부(120a)로부터 상향 연장되는 연장 플레이트(130);를 더 포함할 수 있다. 메인 플레이트(120)와 연장 플레이트(130)는 혼합 분체가 공급 배관(100) 내에서 이동하는 동안 안정적으로 이송하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 메인 플레이트(120)와 연장 플레이트(130)는 혼합 분체가 이송 중에 공급 배관(100)의 측면으로 흘러내리지 않도록 도울 수 있다. 구체적으로, 메인 플레이트(120)는 혼합 분체가 놓이는 평평한 표면을 제공할 수 있으며, 혼합 분체는 메인 플레이트(120) 위에서 안정적으로 이송될 수 있다. 연장 플레이트(130)는 혼합 분체가 공급 배관(100) 내에서 이송 중에 공급 배관(100) 측면으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이는 혼합 분체가 공급 배관(100) 내에서 일관되게 가운데를 따라 이동할 수 있도록 해주며, 혼합 분체의 이탈을 줄일 수 있다. 따라서, 연장 플레이트(130)로 인해, 혼합 분체가 이송되는 동안 안정적으로 공급 배관(100)을 따라 흐를 수 있다. 혼합 분체가 공급 배관(100)의 가운데를 따라 안정적으로 이동함으로써, 혼합 분체 배출구(150)에서 균일한 두께로 배출될 수 있으며, 이는 전극 제조 시 전극의 두께 불균일성을 줄일 수 있다. 결과적으로, 메인 플레이트(120) 및 연장 플레이트(130)를 통해, 전극의 품질을 향상시키고, 생산성을 높이는 효과를 가져올 수 있다. 도 2는 혼합 분체 투입구 및 혼합 분체 배출구를 포함하는 공급 배관을 나타내는 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 혼합 분체가 투입되는 혼합 분체 투입구(140)와 혼합 분체가 배출되는 혼합 분체 배출구(150)를 더 포함하고, 혼합 분체는 혼합 분체 투입구(140)에서 혼합 분체 배출구(150)까지 공급 배관(100)을 따라 이동할 수 있다. 본 발명에 따른 혼합 분체 투입구(140)는 혼합 분체가 원활하게 투입될 수 있도록 공급 배관(100)의 상부에 위치할 수 있다. 혼합 분체 투입구(140)는 혼합 분체가 공급 배관(100)으로 들어가는 초기에 발생할 수 있는 혼합 분체 손실을 최소화할 수 있도록 적절한 크기와 위치에 설계될 수 있다. 투입된 혼합 분체는 공급 배관(100) 내부에서 일정한 속도로 이송될 수 있으며, 가열 공정을 통해 혼합 분체의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 즉, 혼합 분체 투입구(140)는 혼합 분체가 공급 배관(100)으로 원활히 진입하도록 하여 혼합 분체 손실을 최소화할 수 있으며, 혼합 분체가 공급 배관(100) 내에서 안정적으로 이송되도록 할 수 있다. 혼합 분체 배출구(150)는 공급 배관(100)의 하단부에 위치할 수 있으며, 혼합 분체가 일정한 두께로 균일하게 배출되도록 설계될 수 있다. 혼합 분체 배출구(150)의 크기는 혼합 분체의 흐름을 제어할 수 있도록 최적화될 수 있으며, 이송된 혼합 분체가 배출되는 시점에서의 두께가 일정하게 유지되도록 설계될 수 있다. 이 과정에서 혼합 분체는 가열되어, 혼합 분체 배출구(150)를 통해 균일한 두께로 배출될 수 있다. 이를 통해, 전극 제조 공정에서 전극의 두께 편차를 줄일 수 있고, 품질을 향상시킬 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 시스템을 나타내는 개략도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심 플레이트의 평면