(57)【要約】【課題】リチウムイオンキャパシタの電極に効果的にリチウムイオンをドーピングさせるとともに、ドーピング工程時間を短縮させるエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置及びこれを用いた電極製造方法を提供する。【解決手段】本発明はエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置に関し、本発明によるドーピング装置は、電極板にリチウムイオンをドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）させる工程が遂行されるドーピング空間を提供するドーピングチャンバ本体及び前記ドーピングチャンバ本体内に備えられ、リチウム（ｌｉｔｈｉｕｍ）を含んだ複数のドーピングローラー（ｄｏｐｉｎｇ  ｒｏｌｌｅｒｓ）を含み、前記ドーピングローラーは前記ドーピングチャンバ本体内で前記電極板を巻回して移送させる。【選択図】図１
2012049543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板にリチウムイオンをドーピングさせる工程が遂行されるドーピング空間を提供するドーピングチャンバ本体；及び
前記ドーピングチャンバ本体内に備えられ、リチウムを含んだ複数のドーピングローラーを含み、
前記ドーピングローラーは前記ドーピングチャンバ本体内で前記電極板を巻回して移送させる、エネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項２】
前記ドーピングローラーは、
前記ドーピング板の一面に接触される第１ドーピングローラー；及び
前記ドーピング板の他面に接触される第２ドーピングローラーを含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項３】
前記ドーピングローラーを移動させる駆動器をさらに含み、
前記駆動器は前記第１ドーピングローラーを前記電極板に向けて第１方向に移動させ、前記第２ドーピングローラーを前記電極板に向けて前記第１方向の反対方向に移動させる請求項２に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項４】
前記ドーピングローラーは前記ドーピングチャンバ本体を横切る一直線を基準に両側に配置され、前記一直線の一側に配置される前記ドーピングローラーは前記一直線を基準に前記一直線の他側に配置される前記ドーピングローラーとジグザグ構造を有するように配置される請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項５】
前記電極板を移送させる電極板移送器をさらに含み、
前記電極板移送器は、
前記リチウムドーピング工程前の前記電極板を巻回して待機させる第１ローラー；
前記リチウムドーピング工程が遂行されて、前記ドーピングチャンバ本体から搬出される前記電極板を巻回して回収させる第２ローラー；及び
前記第１ローラーから引き出される前記電極板を前記ドーピングローラーに案内した後、前記ドーピングローラーによって移送された前記電極板を前記第２ローラーに回収させる第３ローラーを含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項６】
前記電解液の温度が２０℃から７０℃の温度範囲を満足するように前記電解液を加熱させる加熱器をさらに含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項７】
前記ドーピングチャンバは前記内部空間を満たす電解液をさらに含み、
前記電解液はＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ、ＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、そして（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくとも何れか一つのリチウム系電解質塩を含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項８】
前記電極板を乾燥させる乾燥チャンバをさらに含む請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置。
【請求項９】
前記乾燥チャンバは、
乾燥チャンバ本体；
前記乾燥チャンバ本体の内部にジグザグ構造を有するように配置された第４ローラー；及び
前記第４ローラーによって移動される前記電極板を加熱させる加熱器を含む請求項８に記載のエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置 。
【請求項１０】
エネルギー貯蔵装置の電極を製造する方法において、
電極板を待機させる段階；
リチウムイオンを含んだドーピングローラーを用いて、前記電極板を移送させるとともに前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階；及び
前記電極板を回収させる段階を含み、
前記電極板を待機させる段階、前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階、そして前記電極板を回収させる段階はイン−さいチュで遂行される電極製造方法。
【請求項１１】
前記電極板を待機させる段階は、前記リチウムドーピング工程が遂行される前の前記電極板が巻回された第１ローラーを準備する段階を含み、
前記電極板を回収させる段階は、前記リチウムドーピング工程が遂行された後の前記電極板を第２ローラーに巻回して回収させる段階を含む請求項１０に記載の電極製造方法。
【請求項１２】
前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、
電解液が満たされたドーピングチャンバ本体を準備する段階；
前記ドーピングチャンバ本体内に前記ドーピングローラーを配置する段階；及び
前記電極板に前記ドーピングローラーを接触させた状態で前記ドーピングローラーを回転させて、前記電極板を移送させる段階を含む請求項１０に記載の電極製造方法。
【請求項１３】
前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、
前記電極板の一面に接触する第１ドーピングローラーを準備する段階；
前記電極板の他面に接触する第２ドーピングローラーを準備する段階；及び
前記電極板の一面及び他面を前記第１ドーピングローラー及び前記第２ドーピングローラーに交互に繰り返して接触させる段階を含む請求項１０に記載の電極製造方法。
【請求項１４】
前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、
前記電極板の一面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階；及び
前記電極板の他面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階を含み、
前記電極板の一面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階と前記電極板の他面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階は交互に繰り返して遂行される請求項１０に記載の電極製造方法。
【請求項１５】
前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、前記電解液の温度が２０℃から７０℃の温度範囲を満足するように前記電解液を加熱させる段階を含む請求項１０に記載の電極製造方法。
【請求項１６】
前記電解液はＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ、ＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、そして（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくとも何れか一つのリチウム系電解質塩を含む請求項１０に記載の電極製造方法。
【請求項１７】
前記リチウムドーピング工程が遂行された後の前記電極板を乾燥させる段階をさらに含む請求項１０に記載の電極製造方法。
【請求項１８】
前記電極板に前記ドーピングローラーを密着させる段階をさらに含む請求項１０に記載の電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置及びこれを用いた電極製造方法に関し、より詳細には、リチウムイオンキャパシタ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ）の陰極製造のために、陰極製造用電極板にリチウムイオンをドーピングさせるドーピング装置及びこれを用いてリチウムイオンキャパシタの電極を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代エネルギー貯蔵装置のうちウルトラキャパシタまたはスーパーキャパシタと呼ばれる装置は、早い充放電速度、高い安定性、そして低環境負荷特性により、次世代エネルギー貯蔵装置として脚光を浴びている。一般的なスーパーキャパシタは、電極構造体（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、分離膜（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）、そして電解液（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）などで構成される。前記スーパーキャパシタは、前記電極構造体に電力を加えて、電解液内のキャリアイオンを選択的に前記電極に吸着させる電気化学的反応メカニズムの原理で駆動される。
【０００３】
現在、代表的なスーパーキャパシタとして、リチウムイオンキャパシタ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ）がある。一般的なリチウムイオンキャパシタは、活性炭素からなった陽極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と多様な種類のカーボン材料（例えば、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、ソフトカーボン（ｓｏｆｔ  ｃａｒｂｏｎ）及びハードカーボン（ｈａｒｄ  ｃａｒｂｏｎ））などからなった陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備えた電極構造体を有する。このようなリチウムイオンキャパシタの製造工程は、陽極、分離膜及び陰極を順に繰り返して積層して電極構造物を形成する電極製造工程、前記電極構造物にプラス及びマイナス端子を熔接させる端子熔接工程、そして前記陰極にリチウムイオン（Ｌｉ＋）を予めドーピングさせるリチウムイオンドーピング工程（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｉｏｎ  ｄｏｐｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）などを含む。
【０００４】
従来の代表的なリチウムドーピング工程は、電解液が満たされるドーピング槽を準備し、前記ドーピング槽内に前記電極構造体及び前記電極構造体に対向されるように配置されたリチウム含有ドーピング板を配置する。そして、陽極と陰極に電圧を印加する充電工程と陽極とリチウム金属板に電圧を印加する放電工程を数回繰り返して遂行して、前記ドーピング板内のリチウムイオンを前記陰極にドーピングさせる。しかし、上述のようなリチウムドーピング工程は、陰極全体に均一にリチウムイオンがドーピングされるまで、略１０日以上の期間がかかる。このような長いリチウムドーピング工程は一般的なリチウムイオンキャパシタの生産効率を低下させる主要要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０７７９６３号公報
【特許文献２】特開２００８−０９１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、リチウムイオンキャパシタの電極に効果的にリチウムイオンをドーピングさせるドーピング装置を提供することである。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、リチウムイオンキャパシタの電極にリチウムイオンをドーピングさせるドーピング工程時間を短縮させるリチウムドーピング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるエネルギー貯蔵装置用ドーピング装置は、電極板にリチウムイオンをドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）させる工程が遂行されるドーピング空間を提供するドーピングチャンバ本体及び前記ドーピングチャンバ本体内に備えられ、リチウム（ｌｉｔｈｉｕｍ）を含んだ複数のドーピングローラー（ｄｏｐｉｎｇ  ｒｏｌｌｅｒｓ）を含み、前記ドーピングローラーは前記ドーピングチャンバ本体内で前記電極板を巻回して移送させることができる。
【０００９】
本発明の実施例によると、前記ドーピングローラーは、前記ドーピング板の一面に接触される第１ドーピングローラー及び前記ドーピング板の他面に接触される第２ドーピングローラーを含むことができる。
【００１０】
本発明の実施例によると、前記ドーピングローラーを移動させる駆動器をさらに含み、前記駆動器は前記第１ドーピングローラーを前記電極板に向けて第１方向に移動させ、前記第２ドーピングローラーを前記電極板に向けて前記第１方向の反対方向に移動させることができる。
【００１１】
本発明の実施例によると、前記ドーピングローラーは前記ドーピングチャンバ本体を横切る一直線を基準に両側に配置され、前記一直線の一側に配置される前記ドーピングローラーは前記一直線を基準に前記一直線の他側に配置される前記ドーピングローラーとジグザグ構造（ｚｉｇｚａｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有するように配置されることができる。
【００１２】
本発明の実施例によると、前記電極板を移送させる電極板移送器をさらに含み、前記電極板移送器は、前記リチウムドーピング工程前の前記電極板を巻回して待機（ｓｔａｎｄ−ｂｙ）させる第１ローラー、前記リチウムドーピング工程が遂行されて、前記ドーピングチャンバ本体から搬出される前記電極板を巻回して回収させる第２ローラー、そして前記第１ローラーから引き出される前記電極板を前記ドーピングローラーに案内した後、前記ドーピングローラーによって移送された前記電極板を前記第２ローラーに回収させる第３ローラーを含むことができる。
【００１３】
本発明の実施例によると、前記電解液の温度が２０℃から７０℃の温度範囲を満足するように前記電解液を加熱させる加熱器をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明の実施例によると、前記ドーピングチャンバは前記内部空間を満たす電解液をさらに含み、前記電解液はＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ、ＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、そして（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくとも何れか一つのリチウム系電解質塩を含むことができる。
【００１５】
本発明の実施例によると、前記電極板を乾燥させる乾燥チャンバをさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の実施例によると、前記乾燥チャンバは、乾燥チャンバ本体、前記乾燥チャンバ本体の内部にジグザグ構造（ｚｉｇｚａｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有するように配置された第４ローラー、そして前記第４ローラーによって移動される前記電極板を加熱させる加熱器を含むことができる。
【００１７】
本発明による電極製造方法は、電極板を待機（ｓｔａｎｄ−ｂｙ）させる段階、リチウムイオンを含んだドーピングローラーを用いて、前記電極板を移送させるとともに前記電極板にリチウムイオンをドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）させる段階、そして前記電極板を回収させる段階を含み、前記電極板を待機させる段階、前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階、そして前記電極板を回収させる段階はイン−サイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で遂行されることができる。
【００１８】
本発明の実施例によると、前記電極板を待機させる段階は、前記リチウムドーピング工程が遂行される前の前記電極板が巻回された第１ローラーを準備する段階を含み、前記電極板を回収させる段階は、前記リチウムドーピング工程が遂行された後の前記電極板を第２ローラーに巻回して回収させる段階を含むことができる。
【００１９】
本発明の実施例によると、前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、電解液が満たされたドーピングチャンバ本体を準備する段階、前記ドーピングチャンバ本体内に前記ドーピングローラーを配置する段階、そして前記電極板に前記ドーピングローラーを接触させた状態で前記ドーピングローラーを回転させて、前記電極板を移送させる段階を含むことができる。
【００２０】
本発明の実施例によると、前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、前記電極板の一面に接触する第１ドーピングローラーを準備する段階、前記電極板の他面に接触する第２ドーピングローラーを準備する段階、そして前記電極板の一面及び他面を前記第１ドーピングローラー及び前記第２ドーピングローラーに交互に繰り返して接触させる段階を含むことができる。
【００２１】
本発明の実施例によると、前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、前記電極板の一面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階及び前記電極板の他面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階を含み、前記電極板の一面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階と前記電極板の他面に対してリチウムイオンをドーピングさせる段階は交互に繰り返して遂行されることができる。
【００２２】
本発明の実施例によると、前記電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、前記電解液の温度が２０℃から７０℃の温度範囲を満足するように前記電解液を加熱させる段階を含むことができる。
【００２３】
本発明の実施例によると、前記電解液はＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ、ＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、そして（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくとも何れか一つのリチウム系電解質塩を含むことができる。
【００２４】
本発明の実施例によると、前記リチウムドーピング工程が遂行された後の前記電極板を乾燥させる段階をさらに含むことができる。
【００２５】
本発明の実施例によると、前記電極板に前記ドーピングローラーを密着させる段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によるエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置は、ドーピング板が積層された内部空間を有するドーピングチャンバ、前記ドーピング板の間の隙間を順に経由するように前記電極板を移動させる電極板移送器を備え、前記ドーピングチャンバ及び前記電極板移送器は前記電極板が前記隙間を移動する前記電極板の移動距離及びドーピング時間を最大化することができる構造を有することができる。これにより、本発明によるリチウムドーピング装置は、単位面積あたり前記電極板と前記ドーピング板の間のドーピング区間を増加させて、リチウムドーピング工程の効率を向上させることができる。
【００２７】
本発明によるドーピング装置は、ドーピング前の電極板の待機（ｓｔａｎｄ−ｂｙ）工程、ドーピング工程、乾燥工程、そして回収工程を連続的に自動処理することができる。これにより、本発明によるリチウムドーピング装置は、リチウムドーピング工程をイン−ライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）自動化させて、前記リチウムドーピング工程の効率を向上させるとともに、前記リチウムドーピング工程の時間を短縮させることができる。
【００２８】
本発明の実施例による電極製造方法は、電極板の待機工程、リチウムイオンのドーピング工程、電極板の乾燥工程、そして電極板の回収工程を一つのドーピング装置でイン−ライン方式に自動化して処理して遂行することにより、エネルギー貯蔵装置の電極製造の工程時間を短縮し、生産量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例によるリチウムドーピング装置を示す図面である。
【図２】本発明の実施例によるドーピング装置を用いた電極製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施例による電極製造過程を説明するための図面である。
【図４】本発明の実施例による電極製造過程を説明するための図面である。
【図５】本発明の実施例による電極製造過程を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施例を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施例は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。
【００３１】
本明細書で用いられる用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例によるリチウムドーピング装置に対して詳細に説明する。
【００３３】
図１は本発明の実施例によるリチウムドーピング装置を示す図面である。図１に示したように、本発明の実施例によるリチウムドーピング装置１００は、ドーピングチャンバ１１０、電極板移送器１２０、乾燥チャンバ１３０、そして超音波提供器１４０を含むことができる。
【００３４】
前記ドーピングチャンバ１１０は、電極板１０に対してリチウムイオン（Ｌｉ＋）をドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）させるリチウムドーピング工程（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｐｒｅ−ｄｏｐｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）が遂行される工程空間を提供することができる。ここで、前記電極板１０はいわゆるウルトラキャパシタまたはスーパーキャパシタと呼ばれるエネルギー貯蔵装置の電極を製造するための金属板であることができる。一例として、前記電極板１０はリチウムイオンキャパシタ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ）の陰極（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）製造用金属板であることができる。
【００３５】
前記ドーピングチャンバ１１０は、ドーピングチャンバ本体１１２、ドーピングローラー１１６、温度調節器１１８、そして電解液循環器１１９を含むことができる。
【００３６】
前記ドーピングチャンバ本体１１２は前記電極板１０にリチウムイオンをドーピングさせる工程を遂行する内部空間を有することができる。前記ドーピングチャンバ本体１１２は前記ドーピング装置１００の構成を支持するための支持体として用いられることができる。前記ドーピングチャンバ本体１１２には前記電極板１０が出入するための開口（未図示）が形成されることができる。
【００３７】
前記ドーピングチャンバ本体１１２の前記内部空間には所定の電解液１１４が満たされることができる。前記電解液１１４は、所定の溶媒にリチウムイオン（Ｌｉ＋）を含む電解質塩を溶解させて製造された組成物であることができる。前記電解質塩にはリチウム系電解質塩が用いられることができる。前記リチウム系電解質塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ５、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＮ、ＣＦ３ＳＯ３、そしてＬｉＣのうち少なくとも何れか一つを含むことができる。または、前記リチウム系電解質塩は、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ−Ｃ３Ｆ７）、（ＣＦ２）２（ＳＯ２）２ＮＬｉ、そして（ＣＦ２）３（ＳＯ２）２ＮＬｉのうち少なくとも何れか一つを含むことができる。上述のような電解液１１４は前記ドーピングローラー１１６から前記電極板１０に前記リチウムイオンを移動させる媒介体として用いられることができる。
【００３８】
前記ドーピングローラー１１６は、前記電極板１０にリチウムイオンをドーピングさせるためのローラーであることができる。このために、前記ドーピングローラー１１６はリチウムイオンを含むローラー（ｒｏｌｌｅｒ）であることができる。一例として、前記ドーピングローラー１１６はその自体がリチウムからなるローラーであることができる。他の例として、前記ドーピングローラー１１６は、表面にリチウムを含んだ所定のプレートまたはフィルム、または膜がコーティングされたローラーであることができる。前記ドーピングローラー１１６は複数個が配置されることができる。前記ドーピングローラー１１６が複数個で備えられる場合、前記ドーピングローラー１１６は、前記ドーピングチャンバ本体１１２の内部で前記電極板１０に直接接触されるとともに、前記電極板１０の移動を案内するように構成されることができる。例えば、前記ドーピングローラー１１６は、前記電極板１０の一面と接触される第１ドーピングローラー１１６ａ及び前記電極板１０の他面と接触される第２ドーピングローラー１１６ｂを有することができる。前記第１ドーピングローラー１１６ａと前記第２ドーピングローラー１１６ｂは前記電極板１０の移動経路に沿って交互に配置されるように構成されることができる。これに加えて、前記第１ドーピングローラー１１６ａと前記第２ドーピングローラー１１６ｂは略ジグザグ構造（ｚｉｇｚａｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）をなすように配置されることができる。これにより、前記電極板１０は前記第１ドーピングローラー１１６ａによってその一面に対するリチウムイオンのドーピング工程が遂行され、前記第２ドーピングローラー１１６ｂによってその他面に対するリチウムイオンのドーピング工程が遂行されることができる。この際、前記電極板１０の一面に対するドーピング工程と前記電極板１０の他面に対するドーピング工程は、交互に繰り返して遂行されることができる。
【００３９】
また、前記ドーピングローラー１１６は、前記電極板１０が前記ドーピングローラー１１６に密着されながら前記ドーピングチャンバ１１０の内部を移動するように、前記電極板１０を移送させることができる。即ち、前記ドーピングローラー１１６は、前記電極板１０が前記ドーピングローラー１１６に一定の圧力で加圧されながら前記ドーピングチャンバ１１０を移動するように、前記電極板１０を移送させることができる。このために、前記ドーピングローラー１１６は前記電極板１０が引き締まるように、前記電極板１０を加圧させることができる。一例として、前記ドーピングローラー１１６は前記リチウムドーピング工程時、前記第１ドーピングローラー１１６ａと前記第２ドーピングローラー１１６ｂ夫々が相異なる方向に前記電極板１０を押し出すように移動されることができる。より具体的には、前記第１ドーピングローラー１１６ａは第１方向ａに移動されるように構成され、前記第２ドーピングローラー１１６ｂは前記第１方向ａと反対となる第２方向ｂに移動されるように構成されることができる。このために、前記ドーピング装置１００は前記ドーピングローラー１１６夫々を前記第１方向ａまたは前記第２方向ｂに移動させるための所定の駆動器（未図示）を備えることができる。他の例として、前記ドーピングローラー１１６は前記駆動器を備えず、前記電極板１０が前記ドーピングローラー１１６によって移送される間、前記ドーピングローラー１１６に加圧がなされるように構成されることができる。
【００４０】
前記温度調節器１１８は前記ドーピングチャンバ本体１１２内の電解液１１４の温度を調節することができる。前記温度調節器１１８は少なくとも一つのヒーター（ｈｅａｔｅｒ）を含むことができる。前記温度調節器１１８は前記電解液１１４の温度が略２０℃から７０℃の温度範囲を満足するように、前記ドーピングチャンバ１１０を加熱することができる。前記温度調節器１１８には少なくとも一つのヒーター（ｈｅａｔｅｒ）が用いられることができる。前記ヒーターは前記ドーピングチャンバ本体１１２の多様な位置に備えられることができ、図１に図示されたものに限定されない。
【００４１】
前記電解液循環器１１９は前記ドーピングチャンバ本体１１２内の電解液１１４を循環させることができる。前記電解液循環器１１９が前記電解液１１４を循環させる方式は多様な方法が用いられることができる。一例として、前記電解液循環器１１９は、前記ドーピングチャンバ本体１１２に連結されて、前記電解液１１４を供給及び排出させるように電解液循環ライン及びこれに連結されたポンプで構成されることができる。これに加えて、前記電解液循環器１１９は前記ドーピングチャンバ本体１１２内に備えられた撹拌器をさらに含むことができる。
【００４２】
前記電極板移送器１２０は、前記電極板１０が前記ドーピングチャンバ１１０の内部に搬入されて前記ドーピングローラー１１６によってリチウムイオンのドーピング処理が遂行された後、前記ドーピングチャンバ１１０から搬出されるように、前記電極板１０を移送させることができる。これに加えて、前記電極板移送器１２０は前記ドーピング処理された前記電極板１０が前記乾燥チャンバ１３０を経由するように、前記電極板１０を移送させることができる。例えば、前記電極板移送器１２０は複数のローラー（ｒｏｌｌｅｒ）を含むローラー構造体（ｒｏｌｌｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有することができる。一例として、前記電極板移送器１２０は第１ローラー１２２、第２ローラー１２４、そして第３ローラー１２６を含むことができる。
【００４３】
前記第１ローラー１２２は前記ドーピング工程が遂行される前の前記電極板１０を待機（ｓｔａｎｄ−ｂｙ）させるローラーであることができる。このために、前記第１ローラー１２２はドーピング前に電極板１０が巻回された状態で、前記ドーピング装置１００に備えられることができる。これに反し、前記第２ローラー１２４は前記ドーピング工程が遂行された前記電極板１０を回収するローラーであることができる。これにより、前記第１ローラー１２２は前記電極板１０が引き出されるようにするローラーであり、前記第２ローラー１２４は前記第１ローラー１２２から引き出される前記電極板１０を巻回して回収させるローラーであることができる。
【００４４】
前記第３ローラー１２６は前記第１ローラー１２２から引き出される前記電極板１０が前記ドーピングチャンバ１１０内の前記ドーピングローラー１１６と接触されてドーピング処理された後、前記第２ローラー１２４に回収されるように、前記電極板１０の移動を案内するローラーであることができる。これに加えて、前記第３ローラー１２６は前記ドーピングチャンバ１１０から搬出された前記電極板１０が前記乾燥チャンバ１３０を経由した後、前記第２ローラー１２４に回収されるように、前記電極板１０の移動を案内することができる。
【００４５】
前記乾燥チャンバ１３０は前記ドーピング工程が遂行された前記電極板１０を乾燥させることができる。例えば、前記乾燥チャンバ１３０は、乾燥チャンバ本体１３２、第４ローラー１３４、そして加熱器１３６を含むことができる。前記乾燥チャンバ本体１３２は前記電極板１０を乾燥させる乾燥工程を遂行する内部空間を有することができる。前記第４ローラー１３４は前記乾燥チャンバ本体１３２の内部で前記電極板１０の移動経路を増加させるために提供されることができる。このために、前記第４ローラー１３４は前記乾燥チャンバ本体１３２の内部で相異なる高さでジグザグ構造をなすように配置されることができる。そして、前記加熱器１３６は前記乾燥チャンバ本体１３２の内部で前記第４ローラー１３４によって移動される前記電極板１０を加熱することができる。前記加熱器１３６にはヒーターまたは熱風器が用いられることができる。
【００４６】
上述のように、本発明の実施例によるリチウムドーピング装置１００は、リチウムを含んだドーピングローラー１１６が備えられたドーピングチャンバ１１０を備え、前記電極板１０が前記ドーピングローラー１１６によって前記ドーピングチャンバ１１０の内部を移動する過程で前記電極板１０にリチウムイオンがドーピングされるようにすることができる。これにより、本発明によるリチウムドーピング装置は前記電極板１０が移送される過程で前記ドーピングローラー１１６と直接接触してリチウムドーピング工程が遂行されるようにして、リチウムドーピング工程の効率を向上させることができる。
【００４７】
また、本発明の実施例によるリチウムドーピング装置１００は、ドーピング前の電極板１０の待機（ｓｔａｎｄ−ｂｙ）、ドーピング工程、乾燥工程、そして回収工程を連続的に自動処理することができる。これにより、本発明によるリチウムドーピング装置はリチウムドーピング工程をイン−ライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）自動化させて、前記リチウムドーピング工程の効率を向上させるとともに、前記リチウムドーピング工程の時間を短縮させることができる。
【００４８】
次に、本発明の実施例によるエネルギー貯蔵装置の電極製造用ドーピング装置を用いた電極製造工程について詳細に説明する。ここで、図１を参照して上述したドーピング装置１００に対して重複される内容は省略または簡素化されることができる。
【００４９】
図２は本発明の実施例によるドーピング装置を用いた電極製造方法を説明するためのフローチャートであり、図３から図５は本発明の実施例による電極製造過程を説明するための図面である。
【００５０】
本発明の実施例によるエネルギー貯蔵装置の電極製造方法は、図１を参照して上述したドーピング装置１００を用いて、電極板を待機させる段階、電極板にリチウムイオンをドーピングさせる段階、電極板を乾燥させる段階、そして電極板を回収させる段階をイン−サイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で連続処理してなされることができる。これにより、本発明による電極製造方法は、上述した電極板の待機工程、リチウムイオンのドーピング工程、電極板の乾燥工程、そして電極板の回収工程をイン−ライン方式に自動化して処理されることができる。
【００５１】
以下、前記電極板の待機段階、前記リチウムイオンのドーピング段階、前記電極板の乾燥段階、そして前記電極板の回収段階夫々に対して具体的に説明する。
【００５２】
図２及び図３に示したように、ドーピング装置１００に電極板１０を待機（ｓｔａｎｄ−ｂｙ）させることができる（Ｓ１１０）。前記電極板１０を待機させる段階は、箔（ｆｏｉｌ）形態に製作された電極板１０を準備する段階、前記電極板１０を第１ローラー１２２に巻回して貯蔵させる段階、そして前記電極板１０が巻回された前記第１ローラー１２２を前記ドーピング装置１００に装着させる段階を含むことができる。
【００５３】
図２及び図４に示したように、電極板１０にリチウムイオンをドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）させることができる（Ｓ１２０）。前記電極板１０にリチウムイオンをドーピングさせる段階は、電解液１１４が満たされたドーピングチャンバ本体１１２を準備する段階、前記ドーピングチャンバ本体１１２内にリチウムイオンを含んだドーピングローラー１１６の積層構造体を配置する段階、そして前記電極板１０が前記電解液１１４に浸漬された状態で前記ドーピングローラー１１６に接触されて移送されながら、前記ドーピングローラー１１６によってリチウムイオンをドーピングさせる段階を含むことができる。この際、前記電極板１０の一面は前記ドーピングローラー１１６の第１ドーピングローラー１１６ａと接触され、前記電極板１０の他面は前記ドーピングローラー１１６の第２ドーピングローラー１１６ｂと接触されることができる。これにより、前記電極板１０はその両面に対して交互にリチウムイオンがドーピングされることにより、前記電極板１０に対するドーピング工程効率が増加されることができる。ここで、前記電極板１０を移送させる段階は、第１から第３ローラー１２２、１２４、１２６からなったローラー構造体を駆動させてなされることができる。
【００５４】
一方、前記電極板１０にリチウムイオンをドーピングさせる過程で、前記電解液１１４の工程温度は略２０℃から７０℃の温度範囲を満足するように調節されることができる。このために、前記温度調節器１１８は前記電解液１１４の温度が前記工程温度を満足するように、前記電解液１１４を持続的に加熱することができる。これに加えて、前記電解液循環器１１９は前記ドーピングチャンバ本体１１２内の電解液１１４を循環させることができる。
【００５５】
また、前記電極板１０に前記リチウムイオンをドーピングさせる過程で、前記ドーピングローラー１１６を前記電極板１０に密着させる段階がさらに加えられることができる。前記電極板１０に前記ドーピングローラー１１６を密着させるほど、前記電極板１０に対するリチウムイオンのドーピング効率が増加されることができる。このために、前記第１ドーピングローラー１１６ａは第１方向ａに移動され、前記第２ドーピングローラー１１６ｂは前記第１方向ａと略反対となる第２方向ｂに移動されることができる。これにより、前記電極板１０が前記ドーピングローラー１１６に加圧されながらリチウムイオンのドーピングがなされることができる。
【００５６】
図２及び図５に示したように、前記電極板１０を乾燥させることができる（Ｓ１３０）。例えば、前記リチウムイオンをドーピングさせた後、前記ドーピングチャンバ本体１１２から搬出される前記電極板１０は前記電解液１１４によって濡れた（ｗｅｔｔｉｎｇ）状態であることができる。これにより、前記電極板１０に残留する前記電解液１１４を除去させる工程が遂行されることができる。このために、前記電極板１０を乾燥させる段階は、前記電極板１０を所定のヒーター（ｈｅａｔｅｒ）で加熱したり、熱風器で熱風を加えてなされることができる。
【００５７】
そして、リチウムドーピング工程が遂行された電極板１０を回収させることができる（Ｓ１４０）。前記電極板１０を回収させる工程は、前記乾燥処理が完了された前記電極板１０を第２ローラー１２４に巻回して貯蔵させることができる。ここで、前記第１ローラー１２２に巻回された前記電極板１０が全て前記第２ローラー１２４に巻回されると、前記第２ローラー１２４を前記ドーピング装置１００から分離させて、電極製造のための後続工程が遂行される場所に移動させることができる。
【００５８】
上述したように、本発明の実施例による電極製造方法は、電極板１０を待機させる段階、前記電極板１０にリチウムイオンをドーピングさせる段階、前記電極板１０を乾燥させる段階、そして前記電極板１０を回収させる段階をイン−サイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で連続処理してなされることができる。これにより、本発明による電極製造方法は、電極板の待機工程、リチウムイオンのドーピング工程、電極板の乾燥工程、そして電極板の回収工程を一つのドーピング装置１００からイン−ライン方式に自動化して処理して遂行することにより、エネルギー貯蔵装置の電極製造の工程時間を短縮して、生産量を向上させることができる。
【００５９】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施例は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００６０】
１００  リチウムドーピング装置
１１０  ドーピングチャンバ
１１２  ドーピングチャンバ本体
１１４  電解液
１１６  ドーピングローラー
１１６ａ  第１ドーピングローラー
１１６ｂ  第２ドーピングローラー
１１８  温度調節器
１１９  電解液循環器
１２０  電極板移送器
１２２  第１ローラー
１２４  第２ローラー
１２６  第３ローラー
１３０  乾燥チャンバ
１３２  乾燥チャンバ本体
１３４  第４ローラー
１３６  加熱器
【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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