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KR-20260061863-A - Battery material granulation apparatus

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Abstract

일 실시 예에 따른 전지 재료 조립 장치는 전지 재료의 교반을 수행하는 조립 부재; 상기 조립 부재와 연결되어, 전지 재료의 냉각을 수행하는 냉각 부재; 및 조립부 연결 배관을 통해 상기 조립 부재에 연결되어, 상기 조립 부재의 내부에서 발생된 휘발분을 포집 하는 흡착 부재를 포함한다.

Inventors

  • 이지훈
  • 최현기
  • 김종찬
  • 박형구
  • 이동재

Assignees

  • (주)포스코퓨처엠

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (12)

  1. 전지 재료의 교반을 수행하는 조립 부재; 상기 조립 부재와 연결되어, 전지 재료의 냉각을 수행하는 냉각 부재; 및 조립부 연결 배관을 통해 상기 조립 부재에 연결되어, 상기 조립 부재의 내부에서 발생된 휘발분을 포집 하는 흡착 부재를 포함하는 전지 재료 조립 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡착 부재는 냉각부 연결 배관을 통해 상기 냉각 부재에 연결되어, 상기 냉각 부재의 내부에서 발생한 휘발분을 포집 하는 전지 재료 조립 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조립부 연결 배관과 상기 냉각부 연결 배관은 병렬 구조를 갖는 전지 재료 조립 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조립부 연결 배관의 일부 구간에 위치되어, 상기 조립부 연결 배관을 통해 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량 조절 모듈을 더 포함하는 전지 재료 조립 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유량 조절 모듈은 상기 조립부 연결 배관 중 상기 유량 조절 모듈과 연결된 구간보다 내부의 유로의 크기가 확장된 구조를 갖는 전지 재료 조립 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 유량 조절 모듈은 내부의 유로의 개방 정도를 조절할 수 있는 유로 개폐 부재를 더 포함하는 전지 재료 조립 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 유량 조절 모듈은 상기 조립부 연결 배관에 탈착 가능하게 연결되는 전지 재료 조립 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 유량 조절 모듈은, 상기 조립부 연결 배관에 연결되는 본체부; 및 상기 본체부의 하부에 연결되는 받침부를 포함하는 전지 재료 조립 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 본체부는 그 하부가 외부로 개방된 구조를 가지고, 상기 받침부는 상기 본체부의 하부의 개방된 영역에 연결되는 전지 재료 조립 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 조립 부재에 연결되어, 상기 조립 부재의 내부에 잔류하는 휘발분을 검출하는 검출 부재를 더 포함하는 전지 재료 조립 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조립 부재는, 일측에 개구를 갖는 조립용 챔버; 상기 개구를 개폐하는 도어; 및 상기 조립용 챔버의 내부에 위치되는 블레이드를 포함하고, 상기 검출 부재는 상기 블레이드의 상단보다 위쪽에서 상기 조립 부재에 연결되는 전지 재료 조립 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 검출 부재는 상기 도어에 연결되는 전지 재료 조립 장치.

Description

전지 재료 조립 장치{ Battery material granulation apparatus} 본 개시는 전지의 재료를 조립할 수 있는 전지 재료 조립 장치에 관한 것이다. 이차 전지는 일차 전지와 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로써 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다. 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차전지는 전극 조립체와 전해액을 수용한다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다. 전극 조립체는 전극 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리롤(Jelly-roll) 타입, 및 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 대략 분류할 수 있다. 여기서, 전극 활물질인 전극재를 생산하기 위하여 전극재 원료 물질을 소성로에 투입하여 열을 가하여 제조할 수 있다. 또한 전극재 원료 물질은 소성로에 투입하기전에 공정 효율을 위해 조립 공정을 통해 입도를 증가시킬 수 있다. 도 1은 일 실시 예에 따른 전지 재료 조립 장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 조립 부재의 단면도이다. 도 2는 도 1의 조립 부재를 나타내는 도면이다. 도 3은 조립 공정이 수행되는 과정에서 조립 부재 및 냉각 부재에서 배출되는 가스의 유동을 나타내는 도면이다. 도 4 및 도 5는 유량 조절 모듈의 작동 상태를 나타내는 도면이다. 도 6은 다른 실시 예에 따른 조립부 연결 배관의 연결 상태를 나타내는 도면이다. 도 7은 다른 실시 예에 따른 유량 조절 모듈을를 나타내는 도면이다. 도 8은 또 다른 실시 예에 따른 유량 조절 모듈을를 나타내는 도면이다. 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 방향 쪽으로 "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 일 실시 예에 따른 전지 재료 조립 장치(1)를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 조립 부재(10)의 단면도이다. 도 2는 도 1의 조립 부재(10)를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전지 재료 조립 장치(1)는 조립 부재(10), 냉각 부재(20) 및 흡착 부재(30)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전지 재료 조립 장치(1)는 전지 재료로 사용될 재료에 대해 조립 공정을 수행할 수 있다. 일 예로, 전지 재료 조립 장치(1)에서 조립 공정이 수행되는 전지 재료는 음극의 재료일 수 있다. 일 예로, 전지 재료 조립 장치(1)에서 조립 공정이 수행되는 전지 재료를 코크스일 수 있다. 코크스를 조립 공정이 수행된 후, 예비 탄화 공정, 소성 가공 공정 등이 수행되어 흑연이 될 수 있다. 조립 부재(10)는 전지 재료에 대해 조립 공정을 수행할 수 있다. 조립 부재(10)는 전지 재료와 피치 혼합하여, 전지 재료의 입도가 이후 소성 가공 공정에 사용되기에 적절한 수치 범위를 갖도록 할 수 있다. 조립 부재(10)는 내부에 전지 재료의 조립 공정이 이루어 질 수 있는 공간을 갖는다. 조립 부재(10)는 조립용 챔버(100), 도어(110) 및 블레이드(120)를 포함할 수 있다. 조립용 챔버(100)는 내부에 재료를 수용하고 재료가 교반 되는 공간을 제공한다. 조립용 챔버(100)의 일측에는 개구(101)가 위치될 수 있다. 개구(101)는 조립용 챔버(100)의 상부에 위치될 수 있다. 일 예로, 개구(101)는 조립용 챔버(100)의 상벽의 일측에 위치될 수 있다. 조립용 챔버(100)에는 히터(130)가 연결될 수 있다. 히터(130)는 조립용 챔버(100) 및 조립용 챔버(100)의 내부에 위치된 공간을 가열할 수 있다. 이에 따라, 조립용 챔버(100)의 내부에서 교반이 이루어 질 때, 히터(130)는 조립용 챔버(100)의 내부를 가열하여, 전지 재료와 피치가 보다 효과적으로 교반 되게 할 수 있다. 일 예로, 히터(130)는 조립용 챔버(100)의 외면과 내면 사이에 매립된 구조로 위치될 수 있다. 또한, 히터(130)는 조립용 챔버(100)의 외면에 연결될 수도 있다. 도 2에는 히터(130)가 조립용 챔버(100)의 외면과 내면 사이에 매립된 구조로 위치된 경우가 예시되었다. 도어(110)는 개구(101)를 개폐할 수 있다. 이에 따라, 도어(110)를 개방한 상태에서 개구(101)를 통해 조립용 챔버(100)의 내부로 전지 재료 및 피치가 투입될 수 있다. 이 후, 도어(110)가 닫힌 상태에서, 조립 부재(10)의 작동에 따라 전지 재료 및 피치가 교반 되어, 조립 공정이 이루어 질 수 있다. 블레이드(120)는 조립용 챔버(100)의 내부에 위치될 수 있다. 블레이드(120)는 회전하면서 전지 재료와 피치를 교반하여, 조립 공정이 이루어 지도록 한다. 조립 부재(10)는 프레임(2)에 고정될 수 있다. 프레임(2)은 기 설정 높이를 가질 수 있다. 일 예로, 프레임(2)은 제1 레이어(3) 및 제2 레이어(4)를 포함할 수 있다. 제1 레이어(3)는 기준면의 위쪽에 위치될 수 있다. 제1 레이어(3)는 기준면과 상하 방향으로 기 설정 거리 이격될 수 있다. 제2 레이어(4)는 제1 레이어(3)의 위쪽에 위치될 수 있다. 제2 레이어(4)는 제1 레이어(3)와 상하 방향으로 기 설정 거리 이격될 수 있다. 조립 부재(10)는 적어도 일부 영역이 제2 레이어(4)에 고정될 수 있다. 조립 부재(10)의 상단은 제2 레이어(4)의 위쪽으로 노출되게 제공될 수 있다. 도어(110)는 제2 레이어(4)의 위쪽으로 노출되게 제공될 수 있다. 이에 따라, 작업자는 제2 레이어(4) 상에 위치한 상태로, 도어(110)를 조작할 수 있다. 조립 부재(10)의 하단은 제2 레이어(4)의 아래쪽에 위치될 수 있다. 조립 부재(10)의 하단은 제1 레이어(3)와 제2 레이어(4) 사이에 위치될 수 있다. 이 때, 기준면은 전지 재료 조립 장치(1)가 설치되는 공간의 저면을 의미한다. 즉, 기준면은 전지 재료 조립 장치(1)가 설치되는 공간을 기준으로 상대적으로 설정된 개념으로, 전지 재료 조립 장치(1)가 설치된 시설의 지면 등일 수 있으나, 반드시 지면을 의미하는 것을 아니다. 또한, 지면은 반드시 평면은 아니며 영역별로 높이차가 있을 수 있다. 냉각 부재(20)는 연결부(40)를 통해 조립 부재(10)에 연결될 수 있다. 냉각 부재(20)는 조립 부재(10)에서 조립된 전지 재료를 냉각시킬 수 있다. 연결부(40)는 배관 구조를 가질 수 있다. 연결부(40)는 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 연결부(40)의 상단은 조립 부재(10)에 연결될 수 있다. 연결부(40)의 상단은 조립 부재(10)의 하단부에 연결될 수 있다. 연결부(40)의 하단은 냉각 부재(20)에 연결될 수 있다. 연결부(40)의 하단은 냉각 부재(20)의 상단부에 연결될 수 있다. 연결부(40)의 일 구간에는 연결부 개폐 부재(41)가 위치될 수 있다. 연결부 개폐 부재(41)는 연결부(40)의 내부에 위치된 이동 경로를 개폐할 수 있다. 이에 따라, 연결부 개폐 부재(41)가 연결부(40)의 내부의 이동 경로를 개방하면, 조립 부재(10)에서 조립 공정이 이루어진 전지 재료가 냉각 부재(20)로 이동할 수 있다. 냉각 부재(20)는 프레임(2)에 고정될 수 있다. 냉각 부재(20)는 적어도 일부 영역이 제1 레이어(3)에 고정될 수 있다. 냉각 부재(20)의 상단은 제1 레이어(3)의 위쪽으로 노출되게 제공될 수 있다. 냉각 부재(20)의 상단은 제1 레이어(3)와 제2 레이어(4) 사이의 공간에 위치될 수 있다. 이에 따라, 작업자는 제1 레이어(3) 상에 위치한 상태로, 조립 부재(10)에 냉각 부재(20)로 전지 재료가 이동하는 상태, 냉각 부재(20)의 자동 상태를 모니터링 및 관리할 수 있다. 냉각 부재(20)의 하단은 제1 레이어(3)의 아래쪽에 위치될 수 있다. 냉각 부재(20)의 일측에는 배출부(50)가 연결될 수 있다. 배출부(50)는 배관 구조를 가질 수 있다. 배출부(50)는 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 배출부(50)의 상단은 냉각 부재(20)에 연결될 수 있다. 배출부(50)의 상단은 냉