(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極集電体を予め決められた工程方向へ連続的に移送する移送ユニットと、
前記工程方向または前記工程方向の反対方向へ往復移動可能であり、前記移送ユニットによって移送される前記電極集電体の予め決められたコーティング領域に活物質スラリーをコーティングするコーティングダイと、を含み、
前記コーティングダイは、前記電極集電体が直線移動する区間に設けられており、
前記コーティングダイが、
予め決められたコーティング開始位置で待機中にあり、前記コーティング領域のうち前記活物質スラリーのコーティングが始まるバルコニー領域が前記コーティング開始位置に到達すれば、前記コーティング開始位置から前記反対方向へ予め決められた距離だけ離隔したメインコーティング位置まで移動しながら前記バルコニー領域に前記活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする、電極活物質スラリーコーティング装置。
【請求項２】
前記コーティングダイが、前記コーティング開始位置から前記メインコーティング位置に移動するとき、前記電極集電体の移動速力と同一速力で移動することを特徴とする、請求項１に記載の電極活物質スラリーコーティング装置。
【請求項３】
前記コーティングダイが、前記メインコーティング位置に到達すれば、移動を停止した状態で、前記バルコニー領域と、前記コーティング領域のうち前記活物質スラリーのコーティングが終了するドラッグ領域との間に位置したメインコーティング領域に前記活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする、請求項１に記載の電極活物質スラリーコーティング装置。
【請求項４】
前記コーティングダイが、前記ドラッグ領域が前記メインコーティング位置に到達すれば、前記メインコーティング位置から前記工程方向へ予め決められた距離だけ離隔したコーティング終了位置まで移動しながら前記ドラッグ領域に前記活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする、請求項３に記載の電極活物質スラリーコーティング装置。
【請求項５】
前記コーティングダイが、前記メインコーティング位置から前記コーティング終了位置に移動するとき、前記電極集電体の移動速力と同一速力で移動することを特徴とする、請求項４に記載の電極活物質スラリーコーティング装置。
【請求項６】
前記コーティング開始位置と前記コーティング終了位置とが、同一位置であることを特徴とする、請求項４に記載の電極活物質スラリーコーティング装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電極活物質スラリーコーティング装置であって、
前記コーティングダイは、更に、
前記コーティングダイが、予め決められたメインコーティング位置で移動を停止した状態で前記コーティング領域に前記活物質スラリーをコーティングしている中、前記コーティング領域のうちコーティングが終了するドラッグ領域が前記メインコーティング位置に到達すれば、前記メインコーティング位置から前記工程方向へ予め決められた距離だけ離隔したコーティング終了位置まで移動しながら、前記ドラッグ領域に前記活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする、電極活物質スラリーコーティング装置。
【請求項８】
予め決められた工程方向へ連続的に移送される電極集電体のコーティング領域に、前記電極集電体が直線移動する区間に設けられたコーティングダイを用いて活物質スラリーをコーティングする電極活物質スラリーのコーティング方法であって、
（ａ）前記コーティングダイが予め決められたコーティング開始位置で待機中にある状態で、前記コーティング領域のうち前記活物質スラリーのコーティングが開始されるバルコニー領域が前記コーティング開始位置に到達すれば、前記コーティングダイが前記コーティング開始位置から前記工程方向の反対方向へ予め決められた距離だけ離隔したメインコーティング位置まで移動しながら前記バルコニー領域に前記活物質スラリーをコーティングするコーティング開始段階と、
（ｂ）前記コーティングダイが前記メインコーティング位置に到達すれば、前記コーティングダイが移動を停止した状態で前記バルコニー領域と、前記コーティング領域のうち前記活物質スラリーのコーティングが終了するドラッグ領域との間に位置したメインコーティング領域に前記活物質スラリーをコーティングするメインコーティング段階と、
（ｃ）前記ドラッグ領域が前記メインコーティング位置に到達すれば、前記コーティングダイが前記メインコーティング位置から前記工程方向へ予め決められた間隔だけ離隔したコーティング終了位置まで移動しながら前記ドラッグ領域に前記活物質スラリーをコーティングするコーティング終了段階と、を含むことを特徴とする、電極活物質スラリーのコーティング方法。
【請求項９】
前記（ａ）段階で、前記コーティングダイが、前記電極集電体の移動速力と同一速力で前記反対方向へ移動することを特徴とする、請求項８に記載の電極活物質スラリーのコーティング方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）段階で、前記コーティングダイが、前記電極集電体の移動速力と同一速力で前記工程方向へ移動することを特徴とする、請求項８に記載の電極活物質スラリーのコーティング方法。
【請求項１１】
前記コーティング開始位置と前記コーティング終了位置とが、同一位置であることを特徴とする、請求項８に記載の電極活物質スラリーのコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極集電体に活物質スラリーをコーティングする電極活物質スラリーコーティング装置及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年０７月２８日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１０６６５０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
近年、エネルギー貯蔵技術に関する関心が高まりつつある。例えば、携帯電話、カムコーダー及びノートブックパソコン、延いては、電気自動車に至るまでエネルギー貯蔵装置技術の適用分野が拡がり、エネルギー貯蔵技術の研究及び開発に対する努力がだんだん具体化している。電気化学素子は、このようなエネルギー貯蔵技術分野において最も注目されている分野であって、その中でも、充放電が可能である二次電池の開発は、関心の焦点となっている。特に、最近は二次電池の開発において、容量密度及び比エネルギーの向上を課題として、新しい電極と電池の設計についての研究開発が進みつつある。
【０００４】
このような二次電池のうちリチウム二次電池は、水溶液（電解液）を用いる在来式電池に比べ、作動電圧が高く、エネルギー密度が遥かに高いという長所からエネルギー貯蔵技術が必要な多様な分野に広く用いられている。
【０００５】
かかる二次電池の製造工程は、電極集電体に電極活物質層を形成する電極活物質層の形成工程を含む。電極活物質層の形成工程は、電極活物質粒子がバインダー溶液中に分散された活物質スラリーを電極集電体に塗布する段階と、電極集電体に塗布された活物質スラリーを乾燥して活物質スラリー中に存在する溶液と水分を除去することで電極集電体に電極活物質層を形成する段階と、を含む。
【０００６】
図１は、従来の電極活物質スラリーコーティング装置を概略的に示した図であり、図２は、図１におけるI領域の部分拡大図であり、図３は、図２におけるII領域の部分拡大図であり、図４は、図２におけるIII領域の部分拡大図である。
【０００７】
前述の電極活物質層の形成工程を行うための従来の電極活物質スラリーコーティング装置１は、図１に示したように、ロール形態で巻き取られた電極集電体Ｅを巻き出し、予め決められた工程方向へ連続的に供給する供給ロール１０と、前記工程方向へ連続的に移動中にある電極集電体Ｅに、外部のスラリー供給源（図示せず）から供給された活物質スラリーＳをコーティングするコーティングダイ２０と、電極集電体Ｅにコーティングされた活物質スラリーＳを乾燥して電極集電体Ｅに電極活物質層Ａを形成する乾燥器３０と、電極活物質層Ａが形成された電極集電体Ｅを巻き取ってロール状態で回収する回収ロール４０と、を含む。
【０００８】
ここで、コーティングダイ２０は、図２に示したように、電極集電体Ｅに予め決められた間隔で設けられたコーティング領域Ｔに活物質スラリーＳをコーティングする。しかし、コーティングダイ２０は、電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔと対面するように予め決められた位置に固定設置され、これに対し、電極集電体Ｅは、前記工程方向に沿って連続的に移動する。したがって、コーティングダイ２０から吐き出された活物質スラリーＳが電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔと接するとき、活物質スラリーＳには電極集電体Ｅの移動方向の反対方向、即ち、工程方向の反対方向に慣性力Ｉが作用される。
【０００９】
また、図２に示したように、活物質スラリーＳは、電極集電体Ｅの全領域にかけて絶えずコーティングされるわけではなく、コーティング領域Ｔのみに選択的にコーティングされ、物理的特性上、高い粘性係数を有する。したがって、図２に示したように、それぞれのコーティング領域Ｔにおいて、バルコニー領域Ｂにコーティングされた活物質スラリーＳには粘性力Ｖが前記反対方向のみへ選択的に作用し、ドラッグ領域Ｄにコーティングされた活物質スラリーＳには粘性力Ｖが前記工程方向のみへ選択的に作用し、メインコーティング領域Ｍにコーティングされた活物質スラリーＳには粘性力Ｖが前記工程方向と前記反対方向の全てに作用する。ここで、バルコニー領域Ｂとは、それぞれのコーティング領域Ｔの先端部に対応する領域であって活物質スラリーＳのコーティングが始まる領域をいい、ドラッグ領域Ｄとは、それぞれのコーティング領域Ｔの後端部に対応する領域であって活物質スラリーＳのコーティングが終了する領域をいい、メインコーティング領域Ｍとは、それぞれのコーティング領域Ｔの中間部に対応する領域であってバルコニー領域Ｂとドラッグ領域Ｄとの間の領域をいう。
【００１０】
このようにバルコニー領域Ｂにコーティングされた活物質スラリーＳに対し、慣性力Ｉと粘性力Ｖは全て前記反対方向に作用する。したがって、バルコニー領域Ｂにコーティングされた活物質スラリーＳは、前記反対方向に偏向する。  ところが、バルコニー領域Ｂの前記反対方向にはメインコーティング領域Ｍが位置するため、バルコニー領域Ｂにコーティングされた活物質スラリーＳは、前記反対方向に偏向する過程でメインコーティング領域Ｍにコーティングされた活物質スラリーＳによって支持される。そのため、図３に示したように、バルコニー領域Ｂには活物質スラリーＳが膨らんでコーティングされる。
【００１１】
なお、ドラッグ領域Ｄにコーティングされた活物質スラリーＳに対し、慣性力Ｉは前記反対方向に作用し、粘性力Ｖは前記工程方向に作用する。ところが、電極集電体Ｅの移動速力を考慮すれば、一般的に慣性力Ｉの大きさが粘性力Ｖの大きさよりも大きいため、ドラッグ領域Ｄにコーティングされた活物質スラリーＳには粘性力Ｖによって相殺し残った一部の慣性力Ｉが前記反対方向に作用する。したがって、ドラッグ領域Ｄにコーティングされた活物質スラリーＳは、前記反対方向に偏向する。しかし、ドラッグ領域Ｄにコーティングされた活物質スラリーＳは、前記反対方向に偏向しても、バルコニー領域Ｂにコーティングされた活物質スラリーＳとは違って、メインコーティング領域Ｍにコーティングされたスラリーによって支持されない。そのため、図４に示したように、ドラッグ領域Ｄには活物質スラリーＳが前記反対方向へ進むほどコーティング厚さが薄くなるように尖鋭にコーティングされる。
【００１２】
言い換えれば、電極集電体Ｅに対する活物質スラリーＳのコーティングを終了するとき、即ち、コーティングダイ２０が活物質スラリーＳの吐出を終了するときは、活物質スラリーＳの吐出が一時に終了せずに所定の時間にわたって漸進的に終了する。したがって、コーティングダイ２０が活物質スラリーＳをドラッグ領域Ｄにコーティングするときは、電極集電体Ｅに対する活物質スラリーＳの吐出を終了するように単位時間当りの活物質スラリーＳの吐出量が漸進的に減少する。そのため、ドラッグ領域Ｄには活物質スラリーＳが前記反対方向へ進むほどコーティングの厚さがさらに薄くなるよう尖鋭にコーティングされる。
【００１３】
なお、メインコーティング領域Ｍにコーティングされた活物質スラリーＳに対し、慣性力Ｉは前記反対方向に作用し、粘性力Ｖは前記工程方向と前記反対方向に全て作用する。したがって、慣性力Ｉは、メインコーティング領域Ｍにコーティングされた活物質スラリーＳを前記反対方向に偏向させるが、粘性力Ｖは慣性力Ｉによって前記反対方向に偏向した活物質スラリーＳを扁平にする。したがって、図２に示したように、メインコーティング領域Ｍには活物質スラリーＳが相対的に扁平にコーティングされる。
【００１４】
このような内容を総合して見れば、バルコニー領域Ｂには活物質スラリーＳが他の領域にコーティングされた活物質スラリーＳのコーティング厚さよりも相対的に厚く膨らんでコーティングされ、ドラッグ領域Ｄには活物質スラリーＳが他の領域にコーティングされた活物質スラリーＳのコーティング厚さよりも相対的に薄く尖鋭にコーティングされる。
【００１５】
このように活物質スラリーＳのコーティング厚さにムラが発生したバルコニー領域Ｂとドラッグ領域Ｄとは、二次電池の製造工程に用いられれば、工程性や二次電池の性能に問題を起こし得るため、二次電池の製造工程に使われず廃棄される。したがって、従来の電極活物質スラリーコーティング装置１は、二次電池の製造工程に使用できないコーティング厚さムラ領域、即ち、デッドスペースが電極集電体Ｅに発生することによって、経済性及び歩留まりが低下するという問題点があった。
【００１６】
このような問題点を解決するために、バルコニー領域Ｂ及びドラッグ領域Ｄで活物質スラリーＳのコーティング厚さにムラが発生しないよう、添加剤を活物質スラリーＳに混合する方法が考案された。しかし、活物質スラリーＳに添加剤を混合する場合、添加剤の材質に合わせて活物質スラリーＳの全体組成を変更しなければならない。したがって、活物質スラリーＳに添加剤を混合する方法は、経済性の低下に繋がるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、活物質スラリーを電極集電体にコーティングするとき、活物質スラリーのコーティング厚さにムラが発生しないように構造を改善した活物質スラリーコーティング装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、活物質スラリーの組成を変更しなくても活物質スラリーのコーティング厚さのムラを防止するように構造を改善させた活物質スラリーコーティング装置及び方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を達成するため、本発明の一態様による電極活物質スラリーコーティング装置は、電極集電体を予め決められた工程方向へ連続的に移送する移送ユニットと、工程方向または工程方向の反対方向へ往復移動可能であり、移送ユニットによって移送される電極集電体の予め決められたコーティング領域に活物質スラリーをコーティングするコーティングダイと、を含み、コーティングダイが、予め決められたコーティングの開始位置で待機中にあり、コーティング領域のうち活物質スラリーのコーティングが始まるバルコニー領域がコーティング開始位置に到達すれば、コーティング開始位置から反対方向へ予め決められた距離だけ離隔したメインコーティング位置まで移動しながらバルコニー領域に活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする。
【００２０】
望ましくは、コーティングダイは、コーティング開始位置からメインコーティング位置に移動するとき、電極集電体の移動速力と同一速力で移動することを特徴とする。
【００２１】
望ましくは、コーティングダイは、メインコーティング位置に到達すれば、移動を停止した状態で、バルコニー領域と、コーティング領域のうち活物質スラリーのコーティングが終了するドラッグ領域との間に位置したメインコーティング領域に活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする。
【００２２】
望ましくは、コーティングダイは、ドラッグ領域がメインコーティング位置に到達すれば、メインコーティング位置から工程方向へ予め決められた距離だけ離隔したコーティング終了位置まで移動しながらドラッグ領域に活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする。
【００２３】
望ましくは、コーティングダイは、メインコーティング位置からコーティング終了位置に移動するとき、電極集電体の移動速力と同一速力で移動することを特徴とする。
【００２４】
望ましくは、コーティング開始位置とコーティング終了位置とは、同一位置であることを特徴とする。
【００２５】
上記の課題を解決するための本発明の他の一態様による電極活物質スラリーコーティング装置は、電極集電体を予め決められた工程方向へ連続的に移送する移送ユニットと、工程方向または工程方向の反対方向へ往復移動可能であり、移送ユニットによって移送される電極集電体の予め決められたコーティング領域に活物質スラリーをコーティングするコーティングダイと、を含み、コーティングダイが、予め決められたメインコーティング位置で移動を停止した状態でコーティング領域に活物質スラリーをコーティングしている中、コーティング領域のうちコーティングが終了するドラッグ領域がメインコーティング位置に到達すれば、メインコーティング位置から反対方向へ予め決められた距離だけ離隔したコーティング終了位置まで移動しながらドラッグ領域に活物質スラリーをコーティングすることを特徴とする。
【００２６】
上記の課題を達成するために本発明の他の一態様による活物質スラリーのコーティング方法は、予め決められた工程方向へ連続的に移送される電極集電体のコーティング領域にコーティングダイを用いて活物質スラリーをコーティングする電極活物質スラリーのコーティング方法であって、（ａ）コーティングダイが予め決められたコーティング開始位置で待機中にある状態で、コーティング領域のうち活物質スラリーのコーティングが開始されるバルコニー領域がコーティング開始位置に到達すれば、コーティングダイがコーティング開始位置から工程方向の反対方向へ予め決められた距離だけ離隔したメインコーティング位置まで移動しながらバルコニー領域に活物質スラリーをコーティングするコーティング開始段階と、（ｂ）コーティングダイがメインコーティング位置に到達すれば、コーティングダイが移動を停止した状態でバルコニー領域と、コーティング領域のうち活物質スラリーのコーティングが終わるドラッグ領域のと間に位置したメインコーティング領域に活物質スラリーをコーティングするメインコーティング段階と、（ｃ）ドラッグ領域がメインコーティング位置に到達すれば、コーティングダイがメインコーティング位置から工程方向へ予め決められた間隔だけ離隔したコーティング終了位置まで移動しながらドラッグ領域に活物質スラリーをコーティングするコーティング終了段階と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
望ましくは、（ａ）段階で、コーティングダイは、電極集電体の移動速力と同一速力で反対方向へ移動することを特徴とする。
【００２８】
望ましくは、（ｃ）段階で、コーティングダイは、電極集電体の移動速力と同一速力で工程方向へ移動することを特徴とする。
【００２９】
望ましくは、コーティング開始位置とコーティング終了位置とは、同一位置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明による電極活物質スラリーコーティング装置及び方法は、次のような効果を奏する。
【００３１】
第一に、本発明は、電極集電体のコーティング領域のうち活物質スラリーのコーティングが始まるバルコニー領域に活物質スラリーをコーティングするとき、バルコニー領域に対する単位面積当たりの活物質スラリーのコーティング量が減少するよう、コーティングダイを電極集電体の移動方向と反対方向へ移動させることで、バルコニー領域に活物質スラリーを均一な厚さでコーティングすることができる。
【００３２】
第二に、本発明は、電極集電体のコーティング領域のうち活物質スラリーのコーティングが終了するドラッグ領域に活物質スラリーをコーティングするとき、ドラッグ領域に対する単位面積当たりの活物質スラリーのコーティング量が増加するようにコーティングダイを電極集電体の移動方向と同一方向へ移動させることで、ドラッグ領域に活物質スラリーを均一な厚さでコーティングすることができる。
【００３３】
第三に、本発明は、活物質スラリーが不均一な厚さでコーティングされ、二次電池の製造に使用できない電極集電体のデッドスペースを最小化することができるため、経済性及び歩留まりを向上させることができる。
【００３４】
第四に、活物質スラリーの組成を変更することなく電極集電体に対する活物質スラリーの相対速度の調整によって電極集電体のコーティング領域に活物質スラリーを均一な厚さでコーティングすることができるため、経済性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、従来の電極活物質スラリーコーティング装置を概略的に示した図である。
【図２】図１におけるＩ領域の部分拡大図である。
【図３】図２におけるII領域の部分拡大図である。
【図４】図２のIII領域の部分拡大図である。
【図５】本発明の望ましい実施例による電極活物質スラリーコーティング装置を概略的に示した図である。
【図６】図５のIV領域の部分拡大図である。
【図７】図６のコーティングユニットがバルコニー領域に活物質スラリーをコーティングする方法を説明するための図である。
【図８】図６のコーティングユニットがメインコーティング領域に活物質スラリーをコーティングする方法を説明するための図である
【図９】図６のコーティングユニットがドラッグ領域に活物質スラリーをコーティングする方法を説明するための図である。
【図１０】図６のコーティングユニットによって電極集電体のコーティング領域に活物質スラリーがコーティングされた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３７】
図面における各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさは、実際の大きさを完全に反映することではない。本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかすと判断される場合、その説明を略する。
【００３８】
図５は、本発明の望ましい実施例による電極活物質スラリーコーティング装置を概略的に示した図である。
【００３９】
図５を参照すれば、本発明の望ましい実施例による電極活物質スラリーコーティング装置１００は、電極集電体Ｅを連続的に供給する供給ユニット１１０と、供給ユニット１１０から供給された電極集電体Ｅを予め決められた工程方向へ連続的に移送する移送ユニット１２０と、移送ユニット１２０によって移送される電極集電体Ｅに活物質スラリーＳをコーティングするコーティングユニット１３０と、コーティングユニット１３０によって活物質スラリーＳがコーティングされた電極集電体Ｅを乾燥させて電極集電体Ｅに電極活物質層Ａを形成する乾燥ユニット１４０と、電極活物質層Ａが形成された電極集電体Ｅを巻き取ってロール状態で回収する回収ロール１５２と、を含む。
【００４０】
供給ユニット１１０は、活物質スラリーＳをコーティングしようとする電極集電体Ｅを供給するための装置である。供給ユニット１１０の構造は、特に限定されない。例えば、供給ユニット１１０は、図５に示したように、ロール状に巻き取られた電極集電体Ｅを巻き出して連続に供給可能な供給ロール１１２を含むことができる。供給ユニット１１０が供給する電極集電体Ｅの種類は特に限定されず、供給ユニット１１０は二次電池の製造に通常使用する電極集電体Ｅを供給することができる。
【００４１】
移送ユニット１２０は、供給ユニット１１０によって供給された電極集電体Ｅを予め決められた工程方向へ移送するための装置である。移送ユニット１２０の構造は特に限定されない。例えば、移送ユニット１２０は、図５に示したように、供給ユニット１１０と回収ユニット１５０との間に予め決められた間隔を置いて設置される複数の移送ロール１２２を含むことができる。それぞれの移送ロール１２２は、供給ユニット１１０によって供給された電極集電体Ｅを所定の張力が加えられた状態で予め決められた工程方向に沿って連続的に移送する。
【００４２】
コーティングユニット１３０は、活物質スラリーＳを電極集電体Ｅにコーティングするための装置である。コーティングユニット１３０は、活物質スラリーＳを移送ユニット１２０によって前記工程方向に沿って連続的に移送される電極集電体Ｅの予め決められたコーティング領域Ｔにコーティングする。
【００４３】
乾燥ユニット１４０は、電極集電体Ｅにコーティングされた活物質スラリーＳを乾燥させ、電極集電体Ｅに電極活物質層Ａを形成するための装置である。乾燥ユニット１４０は、図５に示したように、電極集電体Ｅにコーティングされた活物質スラリーＳを乾燥するようにコーティングユニット１３０のコーティングダイ１３１と回収ロール１５２との間の区間に設けられる。乾燥ユニット１４０は、活物質スラリーＳを乾燥するための通常の乾燥ユニットと同様の構造を有するため、これについてのより詳しい説明は省略する。
【００４４】
回収ユニット１５０は、電極活物質層Ａが形成された電極集電体Ｅを回収するための装置である。回収ユニット１５０の構造は特に限定されない。例えば、回収ユニット１５０は、図５に示したように、コーティングユニット１３０及び乾燥ユニット１４０を順次通過し、電極活物質層Ａが形成された電極集電体Ｅを巻き取ってロール状で回収可能な回収ロール１５２を含むことができる。
【００４５】
図６は、図５におけるIV領域の部分拡大図である。
従来の電極活物質スラリーコーティング装置１を用いる場合、図３及び図４に示したように、活物質スラリーＳに作用する慣性力Ｉ及び粘性力Ｖによって、バルコニー領域Ｂには活物質スラリーＳのコーティング厚さが相対的に厚くなるよう活物質スラリーＳが膨らんでコーティングされ、ドラッグ領域Ｄには活物質スラリーＳのコーティング厚さが相対的に薄くなるよう活物質スラリーＳが尖鋭にコーティングされる。このように活物質スラリーＳのコーティング厚さにムラが発生したバルコニー領域Ｂ及びドラッグ領域Ｄは、二次電池の製造工程と性能上の問題から用いられない。したがって、従来の電極活物質スラリーコーティング装置１は、経済性及び歩留まりが低下するという問題点があった。
【００４６】
これを解決するために、コーティングユニット１３０は、図６に示すように、活物質スラリーＳを移送ユニット１２０によって前記工程方向に沿って連続的に移送される電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔにコーティングするコーティングダイ１３１と、コーティングダイ１３１を前記工程方向または前記工程方向の反対方向へ往復移送するダイ移送部１３２と、を含み得る。
【００４７】
コーティングダイ１３１の構造は特に限定されない。例えば、コーティングダイ１３１は、図６に示したように、外部のスラリー供給源（図示せず）から活物質スラリーＳが供給されるスリット１３３と、スリット１３３を通過した活物質スラリーＳを電極集電体Ｅに向けて吐出する吐出口１３４と、を含む。このようなコーティングダイ１３１は、図６に示したように、吐出口１３４と電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔとが対面するように後述のダイ移送部１３２のスライダー１３５と結合する。
【００４８】
ダイ移送部１３２の構造は特に限定されない。例えば、ダイ移送部１３２は、図６に示したように、コーティングダイ１３１と結合するスライダー１３５と、スライダー１３５が前記工程方向または前記反対方向へスライディング移動可能に装着される案内スリット１３６ａを備える案内レール１３６と、スライダー１３５を案内レール１３６に沿って移送する駆動モーター（図示せず）と、を含むことができる。このようなダイ移送部１３２は、図７及び図９に示したように、スライダー１３５及びスライダー１３５に結合したコーティングダイ１３１を案内レール１３６に沿って前記工程方向または前記反対方向へ往復移送できる。
【００４９】
一方、図５には、コーティングダイ１３１は、電極集電体Ｅが直線移動する区間に設けられ、また、ダイ移送部１３２はこのようなコーティングダイ１３１を直線往復移動させるように図示しているが、これに限定されるわけではない。例えば、コーティングダイ１３１は、電極集電体Ｅが移送ロール１２２を通過する区間のように電極集電体Ｅが曲線移動する区間に設けられ、また、ダイ移送部１３２はこのようなコーティングダイ１３１を曲線往復移動させることもできる。
【００５０】
図７は、図６のコーティングユニットがバルコニー領域に活物質スラリーをコーティングする方法を説明するための図であり、図８は、図６のコーティングユニットがメインコーティング領域に活物質スラリーをコーティングする方法を説明するための図であり、図９は、図６のコーティングユニットがドラッグ領域に活物質スラリーをコーティングする方法を説明するための図であり、図１０は、図６のコーティングユニットによって電極集電体のコーティング領域に活物質スラリーがコーティングされた状態を示す図である。
【００５１】
以下、図面を参照して、コーティングユニット１３０が電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔに活物質スラリーＳをコーティングする方法を説明する。
【００５２】
先ず、電極集電体Ｅのバルコニー領域Ｂが予め決められたコーティング開始位置Ｐ１に到達する前は、図６に示したように、コーティングダイ１３１は活物質スラリーＳを吐出せず待機状態を維持し、ダイ移送部１３２はコーティングダイ１３１を予め決められたコーティング開始位置Ｐ１に配置した状態で待機する。即ち、コーティングダイ１３１は、コーティング開始位置Ｐ１で待機する。
【００５３】
続いて、電極集電体Ｅのバルコニー領域Ｂがコーティング開始位置Ｐ１に到達すれば、図７に示したように、コーティングダイ１３１は活物質スラリーＳの吐出を開始し、ダイ移送部１３２はコーティングダイ１３１をコーティング開始位置Ｐ１から前記反対方向へ予め決められた距離だけ離隔したメインコーティング位置Ｐ２まで予め決められた移動速力で移送する。
【００５４】
コーティング開始位置Ｐ１とメインコーティング位置Ｐ２との距離は、コーティングダイ１３１がコーティング開始位置Ｐ１からメインコーティング位置Ｐ２へ移動する間にコーティングダイ１３１から吐出した活物質スラリーＳがバルコニー領域Ｂに選択的にコーティングされるように設定される。したがって、コーティング開始位置Ｐ１とメインコーティング位置Ｐ２との距離は、コーティングダイ１３１の活物質スラリーＳの吐出速力、及び電極集電体Ｅの移動速力などの工程条件によって決められる。また、コーティングダイ１３１の移動速力は特に限定されない。例えば、ダイ移送部１３２は、コーティングダイ１３１を電極集電体Ｅの移動速力と同一速力で前記反対方向へ移送できる。
【００５５】
そうすれば、図７に示したように、コーティングダイ１３１から吐出した活物質スラリーＳは、電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔのうちバルコニー領域Ｂに選択的にコーティングされる。ところが、コーティングダイ１３１は、前記反対方向、即ち、電極集電体Ｅの移動方向の反対方向へ移動しながらバルコニー領域Ｂに活物質スラリーＳをコーティングするため、従来の電極活物質スラリーコーティング装置１のようにコーティングダイ１３１が予め決められた位置に固定された状態でバルコニー領域Ｂに活物質スラリーＳをコーティングする場合に比べ、バルコニー領域Ｂに活物質スラリーＳがコーティングされる時間が減少する。そのため、コーティングダイ１３１が予め決められた位置に固定された状態でバルコニー領域Ｂに活物質スラリーＳをコーティングする場合に比べ、バルコニー領域Ｂに対する単位面積当たりの活物質スラリーＳのコーティング量が減少する。そのため、図１０に示したように、バルコニー領域Ｂには活物質スラリーＳが扁平にコーティングされ、バルコニー領域Ｂに対する活物質スラリーＳのコーティング厚さと、メインコーティング領域Ｍに対する活物質スラリーＳのコーティング厚さとの偏差が従来の電極活物質スラリーコーティング装置１に比べて相対的に減少する。
【００５６】
その後、コーティングダイ１３１がメインコーティング位置Ｐ２に到達すれば、図８に示したように、コーティングダイ１３１は活物質スラリーＳを継続的に吐出し、ダイ移送部１３２はコーティングダイ１３１をメインコーティング位置Ｐ２に配置した状態で待機する。即ち、コーティングダイ１３１は、メインコーティング位置Ｐ２で移動を停止した状態で活物質スラリーＳを継続的に吐出する。したがって、図１０に示したように、メインコーティング領域Ｍには、活物質スラリーＳが扁平にコーティングされる。
【００５７】
次に、電極集電体Ｅのドラッグ領域Ｄがメインコーティング領域Ｍに到達すれば、図９に示したように、コーティングダイ１３１は活物質スラリーＳを継続的に吐出し、ダイ移送部１３２はコーティングダイ１３１をメインコーティング位置Ｐ２から前記工程方向へ予め決められた距離だけ離隔したコーティング終了位置Ｐ３まで予め決められた移動速力で移送する。
【００５８】
コーティング終了位置Ｐ３は、コーティング開始位置Ｐ１と同一位置であることが望ましいが、これに限定されない。即ち、メインコーティング位置Ｐ２へ移動したコーティングダイ１３１が原位置、即ち、コーティング開始位置Ｐ１に復帰するようにコーティング終了位置Ｐ３をコーティング開始位置Ｐ１と同一位置に設定する。また、コーティングダイ１３１の移動速力は特に限定されない。例えば、ダイ移送部１３２は、活物質スラリーＳが電極集電体Ｅのドラッグ領域Ｄに接するとき、活物質スラリーＳに作用する慣性力Ｉが最大限に減少するようにコーティングダイ１３１を電極集電体Ｅの移動速力と同一速力、または電極集電体Ｅの移動速力よりも少し遅い速力で前記工程方向へ移送できる。
【００５９】
そうすれば、図１０に示したように、コーティングダイ１３１から吐出した活物質スラリーＳは、電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔのうちドラッグ領域Ｄに選択的にコーティングされる。ところが、コーティングダイ１３１は、前記工程方向、即ち、電極集電体Ｅの移動方向へ移動しながらドラッグ領域Ｄに活物質スラリーＳをコーティングするため、従来の電極活物質スラリーコーティング装置１のようにコーティングダイ１３１が予め決められた位置に固定された状態でドラッグ領域Ｄに活物質スラリーＳをコーティングする場合に比べ、ドラッグ領域Ｄに活物質スラリーＳがコーティングされる時間が増加する。したがって、コーティングダイ１３１が予め決められた位置に固定された状態でドラッグ領域Ｄに活物質スラリーＳをコーティングする場合に比べ、ドラッグ領域Ｄに対する単位面積当たりの活物質スラリーＳのコーティング量が増加する。そのため、図１０に示したように、ドラッグ領域Ｄには、活物質スラリーＳが扁平にコーティングされ、ドラッグ領域Ｄに対する活物質スラリーＳのコーティング厚さとメインコーティング領域Ｍに対する活物質スラリーＳのコーティング厚さとの差が従来の電極活物質スラリーコーティング装置１に比べて相対的に減少する。
【００６０】
その後、コーティングダイ１３１がコーティング終了位置Ｐ３、即ち、コーティング開始位置Ｐ１に到達すれば、図６に示したように、次のコーティング領域Ｔのバルコニー領域Ｂがコーティング開始位置Ｐ１に到達するまで、コーティングダイ１３１は、活物質スラリーＳを吐出せず、待機状態を維持し、ダイ移送部１３２は、コーティングダイ１３１をコーティング開始位置Ｐ１に配置した状態で待機する。即ち、コーティングダイ１３１は、次のコーティング領域Ｔに対する活物質スラリーＳのコーティング作業を開始する前までコーティング開始位置Ｐ１で待機する。
【００６１】
このように電極活物質スラリーコーティング装置１００は、従来の電極活物質スラリーコーティング装置１に比べ、バルコニー領域Ｂ及びドラッグ領域Ｄとメインコーティング領域Ｍとの間に発生する活物質スラリーＳのコーティング厚さの差を減少させることができる。電極活物質スラリーコーティング装置１００は、活物質スラリーＳのコーティング厚さにムラが発生しないように、電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔの全領域にかけて活物質スラリーＳを均一な厚さでコーティングすることができる。したがって、電極活物質スラリーコーティング装置１００は、二次電池の製造工程に使用できないコーティング厚さムラ領域、即ち、デッドスペースを最小化することで、経済性及び歩留まりを向上させることができる。
【００６２】
また、電極活物質スラリーコーティング装置１００は、電極集電体Ｅに対する活物質スラリーＳの相対速度が変化するように、活物質スラリーＳを吐出中にあるコーティングダイ１３１を、電極集電体Ｅの移動方向または移動方向の反対方向へ移動させることで、バルコニー領域Ｂ及びドラッグ領域Ｄにおいてコーティング厚さにムラが発生することを防止する。したがって、電極活物質スラリーコーティング装置１００は、活物質スラリーＳの組成を変更することなく電極集電体Ｅに対する活物質スラリーＳの相対速度の調整によって電極集電体Ｅのコーティング領域Ｔに活物質スラリーＳを均一な厚さでコーティングすることができるため、経済性を向上させることができる。
【００６３】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、電極活物質スラリーコーティング装置及び方法に関し、特に、二次電池関連産業に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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