(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き取られたロール状の電極を収容する乾燥チャンバと、
前記乾燥チャンバ内に備えられて前記電極を乾燥させ、前記電極を囲む乾燥ユニットとを含み、
前記乾燥ユニットは、
前記電極が乾燥できるように熱を提供する熱源部と、
前記熱源部から提供された熱を前記電極に供給し、前記電極の外面を囲むクランプ部とを含み、
前記クランプ部の内面は、前記電極の外面に直接接触することを特徴とする電極乾燥装置。
【請求項２】
前記クランプ部は、前記電極の熱損失を防止できるように前記電極を加圧することを特徴とする請求項１に記載の電極乾燥装置。
【請求項３】
前記クランプ部の内面には熱線を備えることを特徴とする請求項１に記載の電極乾燥装置。
【請求項４】
前記クランプ部は、熱伝導性材質からなることを特徴とする請求項１に記載の電極乾燥装置。
【請求項５】
前記クランプ部は、ステンレス鋼材質からなることを特徴とする請求項４に記載の電極乾燥装置。
【請求項６】
前記クランプ部は、
前記電極の外面の一部を囲む第１クランプ部材と、
前記第１クランプ部材に回動自在に取り付けられ、前記電極の外面の残部を囲む第２クランプ部材とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電極乾燥装置。
【請求項７】
前記乾燥チャンバの内部は、真空雰囲気に造成されることを特徴とする請求項１に記載の電極乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極乾燥装置及びそれによって製造された電極を含むバッテリーセルに関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年１１月２０日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１６３４４１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】
製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に用いられている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
【０００４】
現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．２Ｖである。したがって、これより高い出力電圧が求められる場合、多数のバッテリーセルを直列で連結してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に応じて多数のバッテリーセルを並列で連結してバッテリーパックを構成することもある。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、求められる出力電圧または充放電容量に応じて多様に設定され得る。
【０００５】
このような二次電池としてのバッテリーセル、特に、リチウム二次電池としてのバッテリーセルは、一般に、電極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含む正極、カーボン系活物質を含む負極及び分離膜からなる電極組立体にリチウム電解液を含浸した構造である。
【０００６】
このようなバッテリーセルの電極は、一般に金属ホイルに電極スラリーをコーティングして製造される。電極スラリーは、電極活物質、導電材及びこれを電極ホイルに接着するためのバインダーから構成された電極合剤を有機溶剤に混合して製造される。ここで、正極活物質としては、主にリチウムコバルト系酸化物、リチウムマンガン系酸化物、リチウムニッケル系酸化物及びリチウム複合酸化物などが使用され、負極活物質としては、主に炭素系物質が使用される。
【０００７】
そして、このようなバッテリーセルの電極は、一般に、活物質、導電材及びバインダーなどを溶媒に分散してスラリーを製造した後、スラリーを集電体に直接塗布して形成するか、または、スラリーを別途の支持体上に塗布した後、支持体から剥離したフィルムを集電体上にラミネートして形成する。その後、このような電極はロール状に巻き取られた後、電極乾燥装置を通じて残留溶剤及び残留水分などが除去されるようになる。
【０００８】
従来の電極乾燥装置は、一般に、真空雰囲気に造成される乾燥チャンバ、及び乾燥チャンバ内で巻き取られたロール状の電極の外側から乾燥熱風を供給する熱源部を含んで構成される。
【０００９】
しかし、従来の電極乾燥装置では、間接的な乾燥熱風によって乾燥されるロール状の電極の外側と電極の内側との間に温度差が発生するようになる。これによって、従来の電極乾燥装置では、電極の外側と電極の内側との間の乾燥均一性を確保し難くて電極の内側における残留溶剤及び残留水分の除去効率が低下し、特に、負極の場合、電極が膨れるスプリングバック（ｓｐｒｉｎｇ ｂａｃｋ）現象が生じる恐れがある。スプリングバック現象は、以降、バッテリーセルのエネルギー密度の低下及び安定性の問題などを引き起こし得る。
【００１０】
そこで、電極乾燥装置において、上述した問題点を解決できるように、電極の乾燥効率を向上させる方案の模索が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、電極の乾燥効率を向上できる電極乾燥装置及び該電極乾燥装置によって製造された電極を含むバッテリーセルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するため、本発明は、巻き取られたロール状の電極を収容する乾燥チャンバ；及び前記乾燥チャンバ内に備えられて前記電極を乾燥させ、前記電極を囲む乾燥ユニット；を含むことを特徴とする電極乾燥装置を提供する。
【００１３】
前記乾燥ユニットは、前記電極が乾燥できるように熱を提供する熱源部；及び前記熱源部から提供された熱を前記電極に供給し、前記電極の外面を囲むクランプ部；を含むことができる。
【００１４】
前記クランプ部の内面は、前記電極の外面に直接接触することができる。
前記クランプ部は、前記電極の熱損失を防止できるように前記電極を加圧することができる。
前記クランプ部の内面には、熱線を備えることができる。
前記クランプ部は、熱伝導性材質からなり得る。
前記クランプ部は、ステンレス鋼材質からなり得る。
【００１５】
前記クランプ部は、前記電極の外面の一部を囲む第１クランプ部材；及び前記第１クランプ部材に回動自在に取り付けられ、前記電極の外面の残部を囲む第２クランプ部材；を含むことができる。
【００１６】
前記乾燥チャンバの内部は、真空雰囲気に造成することができる。
【００１７】
そして、本発明は、上述した実施例による電極乾燥装置によって製造された電極を含むことを特徴とするバッテリーセルを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような多様な実施例によって、電極の乾燥効率を向上できる電極乾燥装置及び該電極乾燥装置によって製造された電極を含むバッテリーセルを提供することができる。
【００１９】
それにより、電極のスプリングバック現象を防止できる電極乾燥装置及び該電極乾燥装置によって製造された電極を含むバッテリーセルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】本発明の一実施例による電極乾燥装置を説明するための図である。
【図２】図１の電極乾燥装置の乾燥ユニットを説明するための図である。
【図３】図１の電極乾燥装置の動作を説明するための図である。
【図４】図１の電極乾燥装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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とで本発明をより明確にする。後述する実施例は発明の理解を助けるため例示的に示されるものであり、本発明が後述する実施例から多様に変形されて実施できることを理解せねばならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は、実際の縮尺ではなく、一部構成要素の寸法が誇張して示され得る。
【００２２】
図１は本発明の一実施例による電極乾燥装置を説明するための図であり、図２は図１の電極乾燥装置の乾燥ユニットを説明するための図である。
【００２３】
図１及び図２を参照すれば、電極乾燥装置１は、バッテリーセルの電極１０を乾燥させるための装置であって、乾燥チャンバ２０、電極ローラー３０及び乾燥ユニット５０を含むことができる。
【００２４】
前記電極１０は、一般に、活物質、導電材及びバインダーなどを溶媒に分散してスラリーを製造した後、スラリーを集電体に直接塗布して形成するか、または、スラリーを別途の支持体上に塗布した後、支持体から剥離したフィルムを集電体上にラミネートして形成することができる。このような前記電極１０は、残留溶剤及び残留水分を除去するため、ロール状に巻き取って後述する乾燥チャンバ２０内に収容することができる。
【００２５】
前記乾燥チャンバ２０は、前記巻き取られたロール状の電極１０、後述する電極ローラー３０、乾燥ユニット５０及び前記電極乾燥装置１の各種設備などを備えることができる。このような前記乾燥チャンバ２０の内部は、前記電極１０に塗布された電極合剤などの酸化を防止するように、真空雰囲気に造成することができる。
【００２６】
前記電極ローラー３０は、前記電極１０を巻き取るか又は繰り出すものであって、前記電極１０を前記巻き取られたロール状に巻き取ることができる。さらに、前記電極ローラー３０は前記電極１０を支持することができる。
【００２７】
前記乾燥ユニット５０は、前記電極１０を乾燥させるためのものであって、前記乾燥チャンバ２０内に備えられ、前記電極１０を囲むことができる。このような前記乾燥ユニット５０は、熱源部１００及びクランプ部２００を含むことができる。
【００２８】
前記熱源部１００は、前記電極１０を乾燥できる熱を提供することができる。ここで、前記熱源部１００は、前記電極１０を乾燥させる熱を提供できる多様な熱源からなり得る。
【００２９】
前記クランプ部２００は、前記熱源部１００から提供された熱を前記電極１０に供給するためのものであって、前記熱源部１００の一側に設けることができる。このような前記クランプ部２００は、前記電極１０への効果的な熱伝達が図れるように、高い熱伝導率を有する熱伝導性材質からなり得る。例えば、前記クランプ部２００は高い熱伝導率を有し、且つ、高い耐腐食性を有するステンレス鋼材質からなり得る。
【００３０】
前記クランプ部２００は、前記電極１０の外面１２、１４を完全に囲むことができる。ここで、前記クランプ部２００の内面２１２、２２２は前記電極１０の外面１２、１４に直接接触させることができる。
【００３１】
さらに、前記クランプ部２００の内面２１２、２２２には、より効果的な熱伝達のため、熱線を備えることができる。これによって、前記クランプ部２００は、前記熱源部１００から供給された熱を前記電極１０により効果的に伝達することができる。
【００３２】
そして、前記クランプ部２００は、前記電極１０の熱損失を防止できるように、前記電極１０を加圧しながら前記電極１０の外面１２、１４を囲むことができる。これによって、前記クランプ部２００は前記電極１０を密封でき、前記電極１０に供給された熱の損失を防止することができる。
【００３３】
前記クランプ部２００は、第１クランプ部材２１０、第２クランプ部材２２０及び連結ヒンジ２３０を含むことができる。
【００３４】
前記第１クランプ部材２１０は、前記電極１０の外面の一部１２を囲み、前記電極１０の外面の一部１２を加圧することができる。ここで、前記第１クランプ部材２１０の内面２１２は前記電極１０の外面の一部１２に接触し、熱線を備えることができる。
【００３５】
前記第２クランプ部材２２０は、前記電極１０の外面の残部１４を囲み、前記電極１０の外面の残部１４を加圧することができる。ここで、前記第２クランプ部材２２０の内面２２２は前記電極１０の外面の残部１４に接触し、熱線を備えることができる。このような前記第２クランプ部材２２０は、前記第１クランプ部材２１０に回動自在に装着できる。
【００３６】
前記連結ヒンジ２３０は、前記第１クランプ部材２１０と前記第２クランプ部材２２０とを連結し、前記第２クランプ部材２２０の回動をガイドすることができる。
【００３７】
以下、このような構造の前記電極乾燥装置１の動作について詳しく説明する。
図３及び図４は、図１の電極乾燥装置の動作を説明するための図である。
【００３８】
図３及び図４を参照すれば、前記電極乾燥装置１において、まず、前記乾燥チャンバ２０内の前記乾燥ユニット５０は、前記巻き取られたロール状の電極１０を支持する前記電極ローラー３０を前記クランプ部２００に載置することができる。このとき、前記乾燥ユニット５０は、前記電極１０及び前記電極ローラー３０を前記クランプ部２００の内部に載置できるように、前記第２クランプ部材２２０を回動させて前記クランプ部２００を開放させることができる。
【００３９】
前記電極１０及び前記電極ローラー３０が載置されれば、前記乾燥ユニット５０は、前記第２クランプ部材２２０を回動させて、前記電極１０及び前記電極ローラー３０を前記クランプ部２００の内部に配置させることができる。このとき、前記電極１０の外面の一部１２は前記第１クランプ部材２１０の内面２１２に接触しながら加圧され、前記電極１０の外面の残部１４は前記第２クランプ部材２２０の内面２２２に接触しながら加圧される。
【００４０】
これによって、前記電極１０は、前記第１クランプ部材２１０及び前記第２クランプ部材２２０によって完全に囲まれた状態で、前記クランプ部２００の内部に密封できる。
【００４１】
その後、乾燥ユニット５０の前記熱源部１００は、前記クランプ部２００に熱を提供し、前記クランプ部２００は前記熱源部１００から提供された熱を前記電極１０に伝達することができる。
【００４２】
本実施例では、高い熱伝導率を有する前記クランプ部２００が前記電極１０を完全に囲みながら直接接触加圧するため、間接的な乾燥熱風で前記電極１０を乾燥させる場合より、前記電極１０の内側にもより効果的に乾燥熱を伝達することができる。
【００４３】
これによって、本実施例による前記電極乾燥装置１では、前記電極１０の外側と内側との間の乾燥均一性が確保され、電極の内側でも残留溶剤及び残留水分を効果的に除去することができる。
【００４４】
したがって、本実施例による前記電極乾燥装置１は、前記電極１０の乾燥効率を著しく向上させることができる。
【００４５】
これによって、前記電極乾燥装置１によって製造された電極は、残留溶剤及び残留水分をほぼ完全に除去することができる。したがって、前記電極乾燥装置１によって製造された電極を含むバッテリーセルは、前記電極のスプリングバック現象を予め防止することができ、より高いエネルギー密度及びより高い安全性を実現することができる。
【００４６】
以上、本発明の望ましい実施例を図示し説明したが、本発明が上述した特定の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見解から個別的に理解されてはならない。
【図１】
0006724143.tif 000002
【図２】
0006724143.tif 000003
【図３】
0006724143.tif 000004
【図４】
0006724143.tif 000005