KR102887818B1 - Apparatus for drying electrode sheet for battery and electrode sheet manufacturing system including the same - Google Patents
Apparatus for drying electrode sheet for battery and electrode sheet manufacturing system including the sameInfo
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치는 금속 박 및 상기 금속 박의 일면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리에 광을 조사하는 하나 이상의 램프를 구비한 램프 유닛; 상기 램프 유닛의 일측에 위치하며 고온 가스를 상기 전극 슬러리에 공급하는 급기 노즐을 구비한 급기부; 상기 램프 유닛의 타측에 위치하며 상기 고온 가스를 흡입하여 배출하는 배기 노즐을 구비한 배기부; 및 상기 급기 노즐로부터 상기 배기 노즐까지의 경로와 상기 램프 유닛 간의 상기 고온 가스의 흐름을 차단하는 윈도우 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to one embodiment of the present invention, a drying device for a battery electrode sheet comprises: a lamp unit having at least one lamp for irradiating light onto an electrode slurry of a battery electrode sheet including a metal foil and an electrode slurry coated on one surface of the metal foil; an air supply unit located on one side of the lamp unit and having an air supply nozzle for supplying high-temperature gas to the electrode slurry; an exhaust unit located on the other side of the lamp unit and having an exhaust nozzle for sucking and discharging the high-temperature gas; and a window guide for blocking a flow of the high-temperature gas between a path from the air supply nozzle to the exhaust nozzle and the lamp unit.
Description
본 발명은 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 제조 시스템에 관한 것으로, 상세하게는, 배터리용 전극 시트의 전극 슬러리(slurry)에 대한 건조 공정 동안 건조 효율을 증가시키고 건조 시간을 단축할 수 있는 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 제조 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a drying device for a battery electrode sheet and a manufacturing system for a battery electrode sheet, and more particularly, to a drying device for a battery electrode sheet and a manufacturing system for a battery electrode sheet that can increase drying efficiency and shorten drying time during a drying process for electrode slurry of a battery electrode sheet.
최근, 휴대폰 및 자동차와 같은 다양한 제품에 배터리가 설치되고 있는데, 이러한 배터리는 양극판 및 음극판과 같은 배터리 전극을 포함한다. Recently, batteries are being installed in various products such as mobile phones and automobiles, and these batteries include battery electrodes such as positive and negative plates.
이러한 배터리 전극은, 통상적으로, 금속 박의 일면에 전극 슬러리를 코팅하는 코팅 공정, 이러한 코팅된 금속 박(이하, '배터리용 전극 시트'라 함)의 전극 슬러리 내의 용제(solvent)를 제거하기 위한 건조 공정, 건조가 완료된 배터리용 전극 시트의 두께를 줄이고 밀도를 높이기 위한 압연 공정, 및 압연된 배터리용 전극 시트를 단판 형태의 배터리용 전극 시트로 제조하기 위한 절단 공정, 및 진공 건조기 내에서 배터리용 전극 시트의 수분을 제거하는 공정을 통해 제조된다. These battery electrodes are typically manufactured through a coating process for coating electrode slurry on one side of a metal foil, a drying process for removing a solvent in the electrode slurry of the coated metal foil (hereinafter referred to as a “battery electrode sheet”), a rolling process for reducing the thickness and increasing the density of the dried battery electrode sheet, a cutting process for manufacturing the rolled battery electrode sheet into a single-plate battery electrode sheet, and a process for removing moisture from the battery electrode sheet in a vacuum dryer.
위에서 설명한 코팅된 전극 슬러리 내의 용제를 제거하기 위한 건조 공정과 관련하여, 다양한 배터리용 전극 시트 건조 장치가 사용된다. 이러한 건조 장치 중 코팅된 전극 슬러리에 열풍을 공급하는 송풍기, 열풍을 흡입하여 배기하는 배기 덕트(duct), 및 송풍기와 배기 덕트 사이에 위치하며 전극 슬러리에 적외선을 조사하는 램프(lamp)를 가진 배터리용 전극 시트 건조 장치가 있다. In connection with the drying process for removing the solvent within the coated electrode slurry described above, various battery electrode sheet drying devices are used. Among these drying devices, there is a battery electrode sheet drying device having a blower for supplying hot air to the coated electrode slurry, an exhaust duct for drawing in and exhausting the hot air, and a lamp located between the blower and the exhaust duct for irradiating the electrode slurry with infrared rays.
그러나, 이러한 종래의 배터리용 전극 시트 건조 장치는, 송풍기로부터 공급되는 열풍이 배기 덕트로 바로 배출되지 못하고 램프 주변을 맴돌면서 와류를 일으키기 때문에, 건조 효율을 증가시키고 건조 시간을 단축하기 어려운 문제점이 있다. However, these conventional battery electrode sheet drying devices have a problem in that it is difficult to increase drying efficiency and shorten drying time because the hot air supplied from the blower is not discharged directly to the exhaust duct but circulates around the lamp, creating a vortex.
본 발명의 목적은 건조 효율을 증가시키고 건조 시간을 단축할 수 있는 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 이를 포함하는 배터리용 전극 시트 제조 시스템을 제공하는 데에 있다. An object of the present invention is to provide a battery electrode sheet drying device capable of increasing drying efficiency and shortening drying time, and a battery electrode sheet manufacturing system including the same.
본 발명의 다른 목적은 급기 노즐로부터 배기 노즐을 향하여 흐르는 고온 가스의 온도를 감지하여, 전극 슬러리를 건조시키는 고온 가스의 온도를 미리 정해진 온도로 정확히 조절할 수 있는 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 제조 시스템을 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide a battery electrode sheet drying device and a battery electrode sheet manufacturing system capable of accurately controlling the temperature of the high-temperature gas for drying electrode slurry to a predetermined temperature by detecting the temperature of the high-temperature gas flowing from the supply nozzle toward the exhaust nozzle.
본 발명의 또 다른 목적은 램프로부터 방출된 광을 전극 슬러리를 향하여 집중시킴으로써 건조 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 이를 포함하는 배터리용 전극 시트 제조 시스템을 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide a battery electrode sheet drying device and a battery electrode sheet manufacturing system including the same, which can further increase drying efficiency by concentrating light emitted from a lamp toward electrode slurry.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 특징에 따르면, 배터리용 전극 시트 건조 장치에 있어서, 금속 박 및 상기 금속 박의 일면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리에 광을 조사하는 하나 이상의 램프를 구비한 램프 유닛(lamp unit); 상기 램프 유닛의 일측에 위치하며 고온 가스를 상기 전극 슬러리에 공급하는 급기 노즐을 구비한 급기부; 상기 램프 유닛의 타측에 위치하며 상기 고온 가스를 흡입하여 배출하는 배기 노즐을 구비한 배기부; 및 상기 급기 노즐로부터 상기 배기 노즐까지의 경로와 상기 램프 유닛 간의 상기 고온 가스의 흐름을 차단하는 윈도우 가이드(window guide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, according to a first feature of the present invention, there is provided a drying device for an electrode sheet for a battery, comprising: a lamp unit having at least one lamp for irradiating light on an electrode slurry of an electrode sheet for a battery, the electrode sheet including a metal foil and an electrode slurry coated on one surface of the metal foil; an air supply unit located on one side of the lamp unit and having an air supply nozzle for supplying high-temperature gas to the electrode slurry; an exhaust unit located on the other side of the lamp unit and having an exhaust nozzle for sucking and exhausting the high-temperature gas; and a window guide for blocking the flow of the high-temperature gas between a path from the air supply nozzle to the exhaust nozzle and the lamp unit.
바람직하게는, 본 발명은, 상기 급기 노즐로부터 상기 배기 노즐까지의 상기 경로 내에 위치하며 상기 고온 가스의 온도를 감지하는 기류 온도 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the present invention is characterized in that it further includes an airflow temperature sensing unit located within the path from the supply nozzle to the exhaust nozzle and sensing the temperature of the high-temperature gas.
바람직하게는, 본 발명은, 상기 램프로부터 방출된 광을 상기 윈도우 가이드를 향하여 반사하는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the present invention is characterized in that it further includes a reflector that reflects light emitted from the lamp toward the window guide.
또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 금속 박의 일단부를 언와인딩하는 피딩 롤러를 구비하며 상기 금속 박을 이송하는 이송부; 상기 금속 박의 일면에 전극 슬러리를 코팅하는 코팅부; 및 상기 금속 박 및 상기 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리를 건조시키는 배터리용 전극 시트 건조 장치를 포함하고, 상기 배터리용 전극 시트 건조 장치는 상기 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리에 광을 조사하는 하나 이상의 램프를 구비한 램프 유닛; 상기 램프 유닛의 일측에 위치하며 고온 가스를 상기 전극 슬러리에 공급하는 급기 노즐을 구비한 급기부; 상기 램프 유닛의 타측에 위치하며 상기 고온 가스를 흡입하여 배출하는 배기 노즐을 구비한 배기부; 및 상기 급기 노즐로부터 상기 배기 노즐까지의 경로와 상기 램프 유닛 간의 상기 고온 가스의 흐름을 차단하는 윈도우 가이드를 포함하는 배터리용 전극 시트 건조 장치로 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 제조 시스템이 제공된다.In addition, according to a second feature of the present invention, a battery electrode sheet manufacturing system is provided, which comprises: a conveying unit for conveying the metal foil, which has a feeding roller for unwinding one end of the metal foil; a coating unit for coating electrode slurry on one surface of the metal foil; and a battery electrode sheet drying device for drying the electrode slurry of a battery electrode sheet including the metal foil and the electrode slurry, wherein the battery electrode sheet drying device comprises: a lamp unit having at least one lamp for irradiating light onto the electrode slurry of the battery electrode sheet; an air supply unit located on one side of the lamp unit and having an air supply nozzle for supplying high-temperature gas to the electrode slurry; an exhaust unit located on the other side of the lamp unit and having an exhaust nozzle for sucking and exhausting the high-temperature gas; and a window guide for blocking the flow of the high-temperature gas between a path from the air supply nozzle to the exhaust nozzle and the lamp unit.
본 발명의 실시예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 제조 시스템을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다. By using the battery electrode sheet drying device and battery electrode sheet manufacturing system according to the embodiment of the present invention, the following effects are achieved.
1. 건조 효율을 증가시키고 건조 시간을 단축할 수 있다. 1. It can increase drying efficiency and shorten drying time.
2. 급기 노즐로부터 배기 노즐을 향하여 흐르는 고온 가스의 온도를 감지하여, 전극 슬러리를 건조시키는 고온 가스의 온도를 미리 정해진 온도로 정확히 조절할 수 있다. 2. By detecting the temperature of the high-temperature gas flowing from the supply nozzle toward the exhaust nozzle, the temperature of the high-temperature gas for drying the electrode slurry can be accurately controlled to a predetermined temperature.
3. 램프로부터 방출된 광을 전극 슬러리를 향하여 집중시킴으로써 건조 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. 3. Drying efficiency can be further increased by concentrating the light emitted from the lamp toward the electrode slurry.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에서의 고온 가스 기류의 유동 분포 및 온도 분포를 보여주는 시뮬레이션 데이터(simulation data)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 제조 시스템의 블록도이다.Fig. 1 is a cross-sectional view of a battery electrode sheet drying device according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a battery electrode sheet drying device according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is simulation data showing the flow distribution and temperature distribution of high-temperature gas streams in the embodiments and comparative examples of the present invention.
Figure 4 is a block diagram of a battery electrode sheet manufacturing system according to one embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 제조 시스템의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of a battery electrode sheet drying device and a battery electrode sheet manufacturing system according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 단면도이다. 도 1에 도시된 화살표 D는 고온 가스의 흐름 방향을 나타내며, 화살표 M은 배터리용 전극 시트(10)의 이송 방향을 나타낸다. 또한, 도 1에서, 제어부(190)는 도시되어 있지 않다. Fig. 1 is a cross-sectional view of a battery electrode sheet drying device according to one embodiment of the present invention. Arrow D illustrated in Fig. 1 indicates the flow direction of high-temperature gas, and arrow M indicates the transport direction of the battery electrode sheet (10). In addition, in Fig. 1, a control unit (190) is not illustrated.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 블록도이다. 도 2의 경우, 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)의 제어를 설명하는 데에 필요한 구성요소, 즉, 제어부(190), 및 제어부(190)와 신호를 송수신하는 구성요소만이 도시되어 있으며, 나머지 구성요소는 도시되어 있지 않다. Fig. 2 is a block diagram of a battery electrode sheet drying device according to one embodiment of the present invention. In Fig. 2, only the components necessary for explaining the control of the battery electrode sheet drying device (100), i.e., the control unit (190) and the components that transmit and receive signals with the control unit (190), are shown, and the remaining components are not shown.
먼저, 도 1을 참조하여, 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)에 의해 건조되는 배터리용 전극 시트(10)를 설명하면 다음과 같다. 배터리용 전극 시트(10)는 금속 박(11) 및 전극 슬러리(12)를 포함한다. 금속 박(11)은, 예를 들어, 피딩 롤러(feeding roller; 도시되지 않음)로부터 언와인딩(unwinding)되는 일단부(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 또한, 금속 박(11)의 타단부(도시되지 않음)는 권취 롤러(도시되지 않음)에 리와인딩(rewinding)될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 박(11)의 타단부는 진공 컨베이어(vacuum conveyor; 도시되지 않음)에 의해 진공 흡착되면서 이동될 수도 있다. 전극 슬러리(12)는, 예를 들어, 활물질, 도전제, 바인더(binder), 및 용제를 포함할 수 있으며, 금속 박(11)의 일면(11a)에 코팅될 수 있다. First, referring to FIG. 1, a battery electrode sheet (10) dried by a battery electrode sheet drying device (100) will be described as follows. The battery electrode sheet (10) includes a metal foil (11) and an electrode slurry (12). The metal foil (11) may have one end (not shown) that is unwinded from, for example, a feeding roller (not shown). In addition, the other end (not shown) of the metal foil (11) may be rewound to a winding roller (not shown). However, the present invention is not limited thereto, and the other end of the metal foil (11) may be moved while being vacuum-absorbed by a vacuum conveyor (not shown). The electrode slurry (12) may include, for example, an active material, a conductive agent, a binder, and a solvent, and may be coated on one surface (11a) of the metal foil (11).
다음으로, 도 1 및 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)를 설명하면 다음과 같다. Next, referring to FIGS. 1 and 2, an electrode sheet drying device (100) for a battery according to one embodiment of the present invention will be described as follows.
배터리용 전극 시트 건조 장치(100)는 램프 유닛(110), 급기부(120), 배기부(130), 및 윈도우 가이드(140)를 포함한다. 또한, 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)는 기류 온도 감지부(150), 반사판(160), 냉각부(170), 램프 온도 감지부(180), 및 제어부(190)를 더 포함할 수 있다. A battery electrode sheet drying device (100) includes a lamp unit (110), an air supply unit (120), an exhaust unit (130), and a window guide (140). In addition, the battery electrode sheet drying device (100) may further include an airflow temperature detection unit (150), a reflector (160), a cooling unit (170), a lamp temperature detection unit (180), and a control unit (190).
램프 유닛(110)은 배터리용 전극 시트(10)의 전극 슬러리(12)에 광을 조사하는 하나 이상의 램프(111~113)를 포함한다. 램프(111~113)는, 예를 들어, 적외선 램프 및/또는 제논 램프(Xenon lamp)일 수 있다. 또한, 램프(111~113)로부터 방출되는 광은 적외선, 가시광선 및 자외선 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 램프(111~113)로부터 전극 슬러리(12)에 조사되는 광은, 급기부(120)로부터 공급되는 고온 가스와 비교하여, 전극 슬러리(12)를 두께 방향 전체에 걸쳐 비교적 균일하게 건조시킬 수 있다. The lamp unit (110) includes one or more lamps (111 to 113) that irradiate light onto the electrode slurry (12) of the electrode sheet (10) for the battery. The lamps (111 to 113) may be, for example, infrared lamps and/or xenon lamps. In addition, the light emitted from the lamps (111 to 113) may include one or more of infrared rays, visible light, and ultraviolet rays. The light irradiated onto the electrode slurry (12) from the lamps (111 to 113) can dry the electrode slurry (12) relatively uniformly throughout the thickness direction, compared to the high-temperature gas supplied from the air supply unit (120).
급기부(120)는 고온 가스를 전극 슬러리(12)에 공급(분사)하는 구성요소로서, 급기 노즐(121), 고온 가스 생성 수단(도시되지 않음), 및 급기 덕트(122)를 포함할 수 있다. 급기 노즐(121)은 램프 유닛(110)의 일측에 위치하며 고온 가스를 전극 슬러리(12)에 공급한다. 이렇게 전극 슬러리(12)에 공급되는 고온 가스는 전극 슬러리(12)를 건조시키면서 전극 슬러리(12)로부터 용제를 제거한다. 급기 노즐(121)은 급기 덕트(122)로부터 고온 가스가 유입되는 유입구(121a), 및 유입된 고온 가스를 전극 슬러리(12)를 향하여 분사하는 분사구(121b)를 포함할 수 있다. The air supply unit (120) is a component that supplies (injects) high-temperature gas to the electrode slurry (12), and may include an air supply nozzle (121), a high-temperature gas generating means (not shown), and an air supply duct (122). The air supply nozzle (121) is located on one side of the lamp unit (110) and supplies high-temperature gas to the electrode slurry (12). The high-temperature gas supplied to the electrode slurry (12) dries the electrode slurry (12) while removing the solvent from the electrode slurry (12). The air supply nozzle (121) may include an inlet (121a) through which high-temperature gas flows in from the air supply duct (122), and an injection port (121b) that injects the introduced high-temperature gas toward the electrode slurry (12).
고온 가스 생성 수단은 가스를 가열하는 히터, 및 가열된 가스를 송풍하는 송풍기를 포함할 수 있다. 급기 덕트(122)는 급기 노즐(121)과 고온 가스 생성 수단을 서로 연결하여 고온 가스 생성 수단으로부터 생성된 고온 가스를 급기 노즐(121)로 전달한다. The high-temperature gas generating means may include a heater for heating gas and a blower for blowing the heated gas. The air supply duct (122) connects the air supply nozzle (121) and the high-temperature gas generating means to each other, and transmits the high-temperature gas generated from the high-temperature gas generating means to the air supply nozzle (121).
배기부(130)는 고온 가스를 흡입하여 배출하는 구성요소로서, 배기 노즐(131), 진공 생성 수단(도시되지 않음), 및 배기 덕트(132)를 포함할 수 있다. 배기 노즐(131)은 램프 유닛(110)의 타측에 위치하며 고온 가스를 흡입하여 배출한다. 배기 노즐(131)은 전극 슬러리(12)를 건조시킨 고온 가스를 흡입함으로써 전극 슬러리(12)로부터 제거된 용제도 함께 흡입한다. 배기 노즐(131)은 전극 슬러리(12)를 건조시킨 고온 가스를 흡입하는 흡입구(131a), 및 흡입된 고온 가스를 배기 덕트(132)를 향하여 배기하는 배기구(131b)를 포함할 수 있다. The exhaust unit (130) is a component that sucks in and discharges high-temperature gas, and may include an exhaust nozzle (131), a vacuum generating means (not shown), and an exhaust duct (132). The exhaust nozzle (131) is located on the other side of the lamp unit (110) and sucks in and discharges high-temperature gas. The exhaust nozzle (131) sucks in the high-temperature gas that has dried the electrode slurry (12), thereby also sucking in the solvent removed from the electrode slurry (12). The exhaust nozzle (131) may include a suction port (131a) that sucks in the high-temperature gas that has dried the electrode slurry (12), and an exhaust port (131b) that exhausts the sucked high-temperature gas toward the exhaust duct (132).
진공 생성 수단은 진공을 생성하여 배기 노즐(131)에 진공 흡입력을 부여하기 위한 구성요소로서, 예를 들어, 진공 펌프일 수 있다. 배기 덕트(132)는 배기 노즐(131)과 진공 생성 수단을 서로 연결하여, 배기 노즐(131)로 흡입된 고온 가스를 진공 생성 수단으로 전달하여 배출하는 역할을 한다. The vacuum generating means is a component for generating a vacuum and providing a vacuum suction force to the exhaust nozzle (131), and may be, for example, a vacuum pump. The exhaust duct (132) connects the exhaust nozzle (131) and the vacuum generating means to each other, and serves to transmit the high-temperature gas sucked into the exhaust nozzle (131) to the vacuum generating means and discharge it.
윈도우 가이드(140)는 급기 노즐(121)로부터 배기 노즐(131)까지의 경로와 램프 유닛(110) 간의 고온 가스의 흐름을 차단하는 구성요소이다. 윈도우 가이드(140)는 램프(111~113)로부터 방출되는 광을 전극 슬러리(12) 쪽으로 투과시킨다. 윈도우 가이드(140)는, 예를 들어, 글래스 세라믹(glass ceramic) 및/또는 수정(quartz)을 포함할 수 있다. The window guide (140) is a component that blocks the flow of high-temperature gas between the path from the supply nozzle (121) to the exhaust nozzle (131) and the lamp unit (110). The window guide (140) transmits light emitted from the lamps (111 to 113) toward the electrode slurry (12). The window guide (140) may include, for example, glass ceramic and/or quartz.
기류 온도 감지부(150)는 급기 노즐(121)로부터 배기 노즐(131)까지의 경로 내에 위치하며, 이러한 경로를 흐르는 고온 가스의 온도, 즉, 전극 슬러리(12) 주변의 고온 가스의 온도를 감지하는 구성요소이다. 기류 온도 감지부(150)는, 예를 들어, 열전대(thermocouple)를 포함할 수 있다. The airflow temperature sensing unit (150) is located within the path from the supply nozzle (121) to the exhaust nozzle (131), and is a component that senses the temperature of the high-temperature gas flowing through this path, i.e., the temperature of the high-temperature gas around the electrode slurry (12). The airflow temperature sensing unit (150) may include, for example, a thermocouple.
반사판(160)은 램프(111~113)로부터 방출된 광을 윈도우 가이드(140)를 향하여 반사하는 구성요소이다. 반사판(160)은 램프(111~113)로부터 방출된 광을 윈도우 가이드(140)로 집중시켜 반사하기 위해 미리 정해진 곡률을 가질 수 있다. The reflector (160) is a component that reflects light emitted from the lamps (111 to 113) toward the window guide (140). The reflector (160) may have a predetermined curvature to focus and reflect the light emitted from the lamps (111 to 113) toward the window guide (140).
냉각부(170)는 반사판(160)을 냉각시키는 구성요소로서, 프레임(171), 라디에이터(radiator; 도시되지 않음), 및 밸브(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 프레임(171)은 반사판(180)을 냉각시키는 냉각 유체가 흐르는 냉각 공간(S1)을 형성한다. 냉각 유체는 공기 및/또는 냉각수일 수 있다. 프레임(171)은 반사판(180)에 결합되어 있다. 이러한 프레임(171)과 반사판(180)의 결합 방식은 도 1에 도시된 바와 같이 서로 일체로 형성되어 결합되는 방식일 수도 있고, 프레임(171)과는 별개의 반사판(180)이 프레임(171)에 접착제 등을 통해 결합되는 방식일 수도 있다. 라디에이터는 냉각 공간(S1)으로부터 전달된 냉각 유체가 열을 방출하는 구성요소이다. 밸브는 냉각 유체를 흐르게 하거나 차단하는 구성요소로서, 라디에이터와 냉각 공간(S1) 간의 유로에 설치될 수 있다. The cooling unit (170) is a component that cools the reflector (160), and may include a frame (171), a radiator (not shown), and a valve (not shown). The frame (171) forms a cooling space (S1) in which a cooling fluid that cools the reflector (180) flows. The cooling fluid may be air and/or cooling water. The frame (171) is coupled to the reflector (180). The method of coupling the frame (171) and the reflector (180) may be a method in which they are integrally formed and coupled to each other as shown in FIG. 1, or a method in which a reflector (180) separate from the frame (171) is coupled to the frame (171) using an adhesive or the like. The radiator is a component in which the cooling fluid transferred from the cooling space (S1) releases heat. The valve is a component that allows or blocks the flow of cooling fluid and can be installed in the flow path between the radiator and the cooling space (S1).
램프 온도 감지부(180)는 램프(111~113)의 온도를 감지하는 구성요소이다. 램프 온도 감지부(180)는 램프 유닛(110)이 배치된 공간(S2) 내에 배치되어 있다. 램프 온도 감지부(180)는, 예를 들어, 열전대를 포함할 수 있다. The lamp temperature detection unit (180) is a component that detects the temperature of the lamps (111 to 113). The lamp temperature detection unit (180) is placed within the space (S2) where the lamp unit (110) is placed. The lamp temperature detection unit (180) may include, for example, a thermocouple.
제어부(190)는 기류 온도 감지부(150)에 의해 감지된 고온 가스의 온도에 따라 램프 유닛(110) 및 급기부(120) 중 하나 이상을 제어할 수 있다. 램프 유닛(110)에 대한 제어는 램프(111~113)의 온/오프(on/off)에 대한 제어, 및/또는 램프(111~113)로부터 방출되는 광의 세기(intensity)에 대한 제어일 수 있다. 이러한 램프 유닛(110)에 대한 제어를 통해, 급기 노즐(121)로부터 공급되는 고온 가스가 배기 노즐(131)로 이동할 때 나타나는 냉각에 의한 응축 및 급격한 온도 변화를 방지할 수 있다. 급기부(120)에 대한 제어는 급기부(120)의 히터 및/또는 송풍기에 대한 제어일 수 있다. The control unit (190) can control one or more of the lamp unit (110) and the air supply unit (120) according to the temperature of the high-temperature gas detected by the air temperature detection unit (150). The control for the lamp unit (110) may be the control for the on/off of the lamps (111 to 113) and/or the control for the intensity of the light emitted from the lamps (111 to 113). Through the control for the lamp unit (110), it is possible to prevent condensation and rapid temperature changes due to cooling that occur when the high-temperature gas supplied from the air supply nozzle (121) moves to the exhaust nozzle (131). The control for the air supply unit (120) may be the control for the heater and/or the blower of the air supply unit (120).
또한, 제어부(190)는 급기부(120)로부터 공급되는 고온 가스의 단위시간당 공급량에 따라 배기부(130)의 흡입력을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 램프 온도 감지부(180)로부터 감지되는 램프(111~113)의 온도에 따라 램프 유닛(110)을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 램프 온도 감지부(180)로부터 감지되는 램프(111~113)의 온도에 따라 냉각부(170)를 제어할 수도 있다. In addition, the control unit (190) can control the suction power of the exhaust unit (130) according to the amount of high-temperature gas supplied per unit time from the supply unit (120). In addition, the control unit (190) can control the lamp unit (110) according to the temperature of the lamps (111 to 113) detected by the lamp temperature detection unit (180). In addition, the control unit (190) can also control the cooling unit (170) according to the temperature of the lamps (111 to 113) detected by the lamp temperature detection unit (180).
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에서의 고온 가스 기류의 유동 분포 및 온도 분포를 보여주는 시뮬레이션 데이터이다. Figure 3 is simulation data showing the flow distribution and temperature distribution of high-temperature gas streams in the examples and comparative examples of the present invention.
도 3에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)와 동일한 구성을 가지고 있다. 또한, 도 3에 도시된 비교예는 실시예와 비교하여 윈도우 가이드(140)가 없는 점에서 차이가 있으며, 나머지 구성은 동일하다. 또한, 도 3에서, 고온 가스의 속도 및 온도와 관련하여 표시된 "e+00", "e+01", "e+02"는 각각 "100", "101", "102"을 의미한다. The embodiment illustrated in FIG. 3 has the same configuration as the battery electrode sheet drying device (100) illustrated in FIG. 1. Furthermore, the comparative example illustrated in FIG. 3 differs from the embodiment in that it lacks a window guide (140), and the remaining configurations are identical. Furthermore, in FIG. 3, "e+00,""e+01," and "e+02," which are indicated in relation to the velocity and temperature of the high-temperature gas, respectively, mean "10 0 ,""10 1 ," and "10 2. "
도 1 및 3을 참조하면, 비교예는, 급기 노즐(121)로부터 배기 노즐(131)까지의 경로와 램프 유닛(110) 간에 고온 가스가 흐를 수 있는 형태이기 때문에 램프 유닛(110) 주변에 와류가 발생하고 있다. 이에 따라, 램프 유닛(110) 주변의 온도 분포가 불균일해지고, 전극 슬러리(12) 주변의 온도도 26.82℃~41.82℃의 수준으로 낮아져 있다. Referring to FIGS. 1 and 3, the comparative example is in a form where high-temperature gas can flow between the path from the supply nozzle (121) to the exhaust nozzle (131) and the lamp unit (110), so a vortex is generated around the lamp unit (110). Accordingly, the temperature distribution around the lamp unit (110) becomes uneven, and the temperature around the electrode slurry (12) also drops to a level of 26.82°C to 41.82°C.
이에 반하여, 실시예는, 윈도우 가이드(140)에 의해 급기 노즐(121)로부터 배기 노즐(131)까지의 경로와 램프 유닛(110) 간의 고온 가스의 흐름을 차단하기 때문에 램프 유닛(110) 주변에 와류가 발생하지 않고, 고온 가스의 흐름이 전극 슬러리(12) 주변에 집중되고 있다. 이에 따라, 전극 슬러리(12) 주변의 온도가 41.82℃~56.83℃의 수준으로 높아져 있다. In contrast, in the embodiment, since the flow of high-temperature gas between the path from the supply nozzle (121) to the exhaust nozzle (131) and the lamp unit (110) is blocked by the window guide (140), no vortex is generated around the lamp unit (110), and the flow of high-temperature gas is concentrated around the electrode slurry (12). Accordingly, the temperature around the electrode slurry (12) is increased to a level of 41.82°C to 56.83°C.
본 실시형태에 따르면, 배터리용 전극 시트(10)의 전극 슬러리(12)에 광을 조사하는 램프 유닛(110)의 일측에 위치하며 고온 가스를 전극 슬러리(12)에 공급하는 급기 노즐(121)을 구비한 급기부(120), 및 램프 유닛(110)의 타측에 위치하며 고온 가스를 흡입하여 배출하는 배기 노즐(131)을 구비한 배기부(130)뿐만 아니라, 급기 노즐(121)로부터 배기 노즐(131)까지의 경로와 램프 유닛(110) 간의 고온 가스의 흐름을 차단하는 윈도우 가이드(140)를 포함하고 있기 때문에, 고온 가스의 흐름이 전극 슬러리(12) 주변에 집중될 수 있으므로 건조 효율을 증가시키고 건조 시간을 단축할 수 있다. According to the present embodiment, since it includes an air supply unit (120) located on one side of a lamp unit (110) that irradiates light onto electrode slurry (12) of an electrode sheet (10) for a battery and has an air supply nozzle (121) that supplies high-temperature gas to the electrode slurry (12), and an exhaust unit (130) located on the other side of the lamp unit (110) and has an exhaust nozzle (131) that sucks in and exhausts high-temperature gas, as well as a window guide (140) that blocks the flow of high-temperature gas between a path from the air supply nozzle (121) to the exhaust nozzle (131) and the lamp unit (110), the flow of high-temperature gas can be concentrated around the electrode slurry (12), thereby increasing drying efficiency and shortening the drying time.
또한, 본 실시형태에 따른 기류 온도 감지부(150)가 급기 노즐(121)로부터 배기 노즐(131)까지의 경로 내에 위치하며 고온 가스의 온도를 감지하고 있으므로, 전극 슬러리(12)를 건조시키는 고온 가스의 온도를 미리 정해진 온도로 정확히 조절할 수 있다. In addition, since the air temperature detection unit (150) according to the present embodiment is located within the path from the supply nozzle (121) to the exhaust nozzle (131) and detects the temperature of the high-temperature gas, the temperature of the high-temperature gas for drying the electrode slurry (12) can be accurately controlled to a predetermined temperature.
또한, 본 실시형태에 따른 반사판(160)이 램프(111~113)로부터 방출된 광을 윈도우 가이드(140)를 향하여 반사하고 있으므로, 램프(111~113)로부터 방출된 광을 전극 슬러리(12)에 집중시키기 때문에 건조 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. In addition, since the reflector (160) according to the present embodiment reflects the light emitted from the lamps (111 to 113) toward the window guide (140), the drying efficiency can be further increased because the light emitted from the lamps (111 to 113) is concentrated on the electrode slurry (12).
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 제조 시스템의 블록도이다. Figure 4 is a block diagram of a battery electrode sheet manufacturing system according to one embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여, 배터리용 전극 시트 제조 시스템(1000)은 이송부(200), 코팅부(300), 및 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a battery electrode sheet manufacturing system (1000) includes a transport unit (200), a coating unit (300), and a battery electrode sheet drying device (100).
이송부(200)는 금속 박(11)을 이송하는 구성요소이다. 이송부(200)는 금속 박(11)의 일단부(도시되지 않음)를 언와인딩하는 피딩 롤러(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 또한, 이송부(200)는 금속 박(11)의 타단부(도시되지 않음)를 리와인딩하는 권취 롤러(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이송부(200)는, 권취 롤러 대신에, 금속 박(11)의 타단부를 진공 흡착하면서 이동시키는 진공 컨베이어(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.The conveying unit (200) is a component that conveys the metal foil (11). The conveying unit (200) may include a feeding roller (not shown) that unwinds one end (not shown) of the metal foil (11). In addition, the conveying unit (200) may further include a winding roller (not shown) that rewinds the other end (not shown) of the metal foil (11). However, the present invention is not limited thereto, and the conveying unit (200) may include a vacuum conveyor (not shown) that moves the other end of the metal foil (11) while vacuum-absorbing it, instead of the winding roller.
코팅부(300)는 이송부(200)에 의해 이송되는 금속 박(11)의 일면에 전극 슬러리(12)를 코팅하는 구성요소이다. 코팅부(300)는, 예를 들어, 슬롯 다이 코터(slot die coater)로 구현될 수 있다.The coating unit (300) is a component that coats electrode slurry (12) on one surface of a metal foil (11) transported by the transport unit (200). The coating unit (300) can be implemented as, for example, a slot die coater.
배터리용 전극 시트 건조 장치(100)는 앞에서 설명한 구성을 가지고 있으며, 이송부(200)에 의해 이송되는 배터리용 전극 시트(10) 중 코팅부(300)에 의해 코팅된 전극 슬러리(12)를 건조시킨다. The battery electrode sheet drying device (100) has the configuration described above, and dries the electrode slurry (12) coated by the coating unit (300) among the battery electrode sheets (10) transported by the transport unit (200).
본 발명은 첨부된 예시 도면의 바람직한 실시형태를 중심으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 실시할 수 있음은 물론이다. Although the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments of the attached exemplary drawings, it is not limited thereto, and it is obvious that a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in various forms within the scope of the technical idea of the present invention described in the claims below.
10: 배터리용 전극 시트 11: 금속 박
12: 전극 슬러리 100: 배터리용 전극 시트 건조 장치
110: 램프 유닛 111~113: 램프
120: 급기부 121: 급기 노즐
122: 급기 덕트 130: 배기부
131: 배기 노즐 132: 배기 덕트
140: 윈도우 가이드 150: 기류 온도 감지부
160: 반사판 170: 냉각부
180: 램프 온도 감지부 190: 제어부
200: 이송부 300: 코팅부
1000: 배터리용 전극 시트 제조 시스템 10: Electrode sheet for battery 11: Metal foil
12: Electrode slurry 100: Battery electrode sheet drying device
110: Lamp unit 111~113: Lamp
120: Air supply part 121: Air supply nozzle
122: Supply duct 130: Exhaust
131: Exhaust nozzle 132: Exhaust duct
140: Window guide 150: Airflow temperature sensor
160: Reflector 170: Cooling unit
180: Lamp temperature detection unit 190: Control unit
200: Transfer section 300: Coating section
1000: Battery electrode sheet manufacturing system
Claims (9)
금속 박 및 상기 금속 박의 일면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리에 광을 조사하는 하나 이상의 램프를 구비한 램프 유닛;
상기 램프 유닛의 일측에 위치하며 고온 가스를 상기 전극 슬러리에 공급하는 급기 노즐을 구비한 급기부;
상기 램프 유닛의 타측에 위치하며 상기 고온 가스를 흡입하여 배출하는 배기 노즐을 구비한 배기부;
상기 급기 노즐로부터 상기 배기 노즐까지의 경로와 상기 램프 유닛 간의 상기 고온 가스의 흐름을 차단하고, 상기 램프로부터 방출되는 광을 상기 전극 슬러리를 향하는 제1 방향으로 투과시키는 윈도우 가이드; 및
상기 램프를 기준으로 상기 윈도우 가이드와 대향하여 배치되고, 상기 램프로부터 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 방출된 광을 상기 제1 방향으로 반사하는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는
배터리용 전극 시트 건조 장치. In a drying device for electrode sheets for batteries,
A lamp unit having one or more lamps for irradiating light onto an electrode slurry of an electrode sheet for a battery, the electrode sheet including a metal foil and an electrode slurry coated on one surface of the metal foil;
An air supply unit located on one side of the lamp unit and having an air supply nozzle for supplying high-temperature gas to the electrode slurry;
An exhaust unit located on the other side of the lamp unit and having an exhaust nozzle for sucking in and discharging the high-temperature gas;
A window guide that blocks the flow of the high-temperature gas between the path from the supply nozzle to the exhaust nozzle and the lamp unit, and transmits the light emitted from the lamp in a first direction toward the electrode slurry; and
It is characterized by including a reflector that is positioned opposite to the window guide based on the lamp and reflects light emitted from the lamp in a second direction opposite to the first direction in the first direction.
A drying device for electrode sheets for batteries.
상기 금속 박의 일면에 전극 슬러리를 코팅하는 코팅부; 및
상기 금속 박 및 상기 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리를 건조시키는 배터리용 전극 시트 건조 장치를 포함하고,
상기 배터리용 전극 시트 건조 장치는 제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 배터리용 전극 시트 건조 장치로 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 제조 시스템. A conveying unit having a feeding roller for unwinding one end of a metal foil and conveying the metal foil;
A coating part for coating electrode slurry on one surface of the metal foil; and
A battery electrode sheet drying device for drying the electrode slurry of the battery electrode sheet including the metal foil and the electrode slurry,
A battery electrode sheet manufacturing system characterized in that the above-mentioned battery electrode sheet drying device is implemented as a battery electrode sheet drying device according to any one of claims 1, 2, and 4 to 7.
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