特表 2023-547116 電極乾燥システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-09

(54)【発明の名称】電極乾燥システム

(51)【国際特許分類】

   F26B 23/00 20060101AFI20231101BHJP

   F26B 21/10 20060101ALI20231101BHJP

   F26B 21/08 20060101ALI20231101BHJP

   F26B 21/02 20060101ALI20231101BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20231101BHJP

【ＦＩ】

F26B23/00

F26B21/10

F26B21/08

F26B21/02

H01M4/04 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023524435

(86)(22)【出願日】2022-07-26

(85)【翻訳文提出日】2023-04-20

(86)【国際出願番号】 KR2022010990

(87)【国際公開番号】W WO2023038288

(87)【国際公開日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】10-2021-0120041

(32)【優先日】2021-09-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ヨン－クク・コ

(72)【発明者】

【氏名】ヨン－ギュ・ムン

(72)【発明者】

【氏名】シン－ウク・ジョン

(72)【発明者】

【氏名】サン－フン・チェ

(72)【発明者】

【氏名】スン－シク・チェ

【テーマコード（参考）】

3L113

5H050

【Ｆターム（参考）】

3L113AB02

3L113AC07

3L113AC45

3L113AC46

3L113AC48

3L113AC52

3L113AC53

3L113BA26

3L113BA34

3L113BA36

3L113CA08

3L113CA09

3L113CB23

3L113DA02

5H050AA19

5H050GA02

5H050GA29

(57)【要約】

電極乾燥システムが開示される。本発明の一実施形態による電極乾燥システムは、電極活物質を含む電極合剤が集電体上に塗布されている電極シートにおいて電極合剤中の溶媒を乾燥する乾燥オーブンと、乾燥オーブンに空気を供給する給気部と、乾燥オーブンから空気を排出する排気部と、を含み、排気部から排出される空気の少なくとも一部が給気部へさらに流入することを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極活物質スラリーが集電体上に塗布されている電極シートにおいて前記電極活物質スラリー中の溶媒を乾燥する乾燥オーブンと、
前記乾燥オーブンに空気を供給する給気部と、
前記乾燥オーブンから空気を排出する排気部と、含み、
前記排気部から排出される空気の少なくとも一部が前記給気部へさらに流入することを特徴とする電極乾燥システム。

【請求項2】

前記給気部と前記排気部は、互いに連通するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の電極乾燥システム。

【請求項3】

前記排気部と前記給気部との間に配置され、前記排気部から排出される空気の一部が外部へ排出されるように設けられたベント部をさらに含む請求項２に記載の電極乾燥システム。

【請求項4】

前記給気部と前記乾燥オーブンとの間に配置される湿度センサーと、
湿度に応じて空気を加湿するように設けられた加湿部と、
前記湿度センサーによって感知された湿度に応じて前記加湿部を制御する制御部と、をさらに含む請求項３に記載の電極乾燥システム。

【請求項5】

前記給気部と前記乾燥オーブンとの間に配置される温度センサーと、
温度に応じて空気を加熱するように設けられたヒーターと、
前記温度センサーによって感知された温度に応じて前記ヒーターを制御する制御部と、をさらに含む請求項３に記載の電極乾燥システム。

【請求項6】

前記排気部と前記給気部との間に設けられ、前記排気部から排出される空気の流量を調節する流量調節弁をさらに含む請求項４または５に記載の電極乾燥システム。

【請求項7】

前記流量調節弁は、前記制御部によって開度率が自動に調節される自動調節弁及び作業者によって手動で開度率が調節される手動調節弁のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載の電極乾燥システム。

【請求項8】

前記ベント部は、自動調節弁に連結される第１ベント部を含み、
前記自動調節弁は、
前記排気部と前記給気部との間に設けられる第１自動調節弁と、
前記排気部と前記第１ベント部との間に設けられる第２自動調節弁と、を含み、
前記第１自動調節弁と前記第２自動調節弁は直交するように配置されることを特徴とする請求項７に記載の電極乾燥システム。

【請求項9】

前記ベント部は、手動調節弁に連結される第２ベント部を含み、
前記手動調節弁は、
前記排気部と前記給気部との間に設けられる第１手動調節弁と、
前記排気部と前記第２ベント部との間に設けられる第２手動調節弁と、を含み、
前記第１手動調節弁と前記第２手動調節弁は直交するように配置されることを特徴とする、請求項７に記載の電極乾燥システム。

【請求項10】

前記排気部と前記給気部との間に設けられるドレイン部を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の電極乾燥システム。

【請求項11】

前記ドレイン部は、前記排気部から下方に向かって傾斜するように形成され、かつ前記給気部からも下方へ傾斜するように形成されたドレインダクトに設けられたことを特徴とする、請求項１０に記載の電極乾燥システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極乾燥システムに関し、より詳しくは、エネルギー効率が向上可能な電極乾燥システムに関する。

【0002】

本出願は、２０２１年９月８日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１２００４１号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

モバイル機器に関する技術開発及び需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急増しており、このような二次電池は発電要素である電極組立体を必須に含んでいる。電極組立体は、正極、分離膜及び負極が少なくとも一回以上積層された形態を有し、正極と負極は各々アルミニウムホイルと銅ホイルからなる集電体に正極活物質スラリーと負極活物質スラリーが塗布及び乾燥されて製造される。

【0004】

図１は、従来の電極乾燥システムを概略的に示した図である。

【0005】

図１を参照すると、給気ファン１によって供給される空気は、電極を乾燥させる乾燥オーブン２に提供され、乾燥オーブン２で電極を乾燥した後、排気ファン３によって外部へ排出される。

【0006】

しかし、乾燥オーブン２で電極を乾燥した後に排気ファン３によって外部へ排出される空気は高温であるため、高温の空気が外部へ排出されると、多量のエネルギーも共に排出されるので、エネルギーが浪費されるという問題点がある。

【0007】

そして、電極のうち負極の場合、溶媒として水を使用するため、乾燥オーブン２で負極を乾燥した後、排気ファン３によって外部へ排出される空気には多量の湿気が含まれている。

【0008】

一方、乾燥オーブン２に供給される空気の湿度は、温度と共に電極の乾燥品質に大きく影響を及ぼす重要因子となるため、季節別の温度または湿度差による乾燥偏差を減少させるために、乾燥オーブン２から排出される高温多湿な空気のリサイクル方案が求められる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、排出される空気の少なくとも一部をリサイクルしてエネルギー効率を向上させることができる電極乾燥システム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】

【0010】

本発明の一面によれば、電極活物質スラリーが集電体上に塗布されている電極シートにおいて電極活物質スラリー中の溶媒を乾燥する乾燥オーブンと、前記乾燥オーブンに空気を供給する給気部と、前記乾燥オーブンから空気を排出する排気部と、含み、前記排気部から排出される空気の少なくとも一部が前記給気部へさらに流入することを特徴とする電極乾燥システムが提供され得る。

【0011】

そして、前記給気部と前記排気部は、互いに連通するように設けられ得る。

【0012】

また、前記排気部と前記給気部との間に配置され、前記排気部から排出される空気の一部が外部へ排出されるように設けられたベント部を含み得る。

【0013】

そして、前記給気部と前記乾燥オーブンとの間に配置される湿度センサーと、湿度に応じて空気を加湿するように設けられた加湿部と、前記湿度センサーによって感知された湿度に応じて前記加湿部を制御する制御部と、を含み得る。

【0014】

また、前記給気部と前記乾燥オーブンとの間に配置される温度センサーと、温度に応じて空気を加熱するように設けられたヒーターと、前記温度センサーによって感知された温度に応じて前記ヒーターを制御する制御部と、を含み得る。

【0015】

そして、前記排気部と前記給気部との間に設けられ、前記排気部から排出される空気の流量を調節する流量調節弁をさらに含み得る。

【0016】

また、前記流量調節弁は、前記制御部によって開度率が自動に調節される自動調節弁及び作業者によって手動で開度率が調節される手動調節弁のうち少なくとも一つを含み得る。

【0017】

そして、前記ベント部は、自動調節弁に連結される第１ベント部を含み、前記自動調節弁は、前記排気部と前記給気部との間に設けられる第１自動調節弁と、前記排気部と前記第１ベント部との間に設けられる第２自動調節弁と、を含み、前記第１自動調節弁と前記第２自動調節弁は直交するように配置され得る。

【0018】

前記ベント部は、手動調節弁に連結される第２ベント部を含み、前記手動調節弁は、前記排気部と前記給気部との間に設けられる第１手動調節弁と、前記排気部と前記第２ベント部との間に設けられる第２手動調節弁と、を含み、前記第１手動調節弁と前記第２手動調節弁は直交するように配置され得る。

【0019】

そして、前記排気部と前記給気部との間に設けられるドレイン部を含み得る。

【0020】

また、前記ドレイン部は、前記排気部から下方に向かって傾斜するように形成され、かつ前記給気部からも下方へ傾斜するように形成されたドレインダクトに設けられ得る。

【発明の効果】

【0021】

本発明の実施形態は、排気部から排出される高温多湿な空気の少なくとも一部が給気部へさらに流入してリサイクルされ、これによってエネルギー効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】従来の電極乾燥システムを概略的に示した図である。

【図2】本発明の一実施形態による電極乾燥システムを概略的に示した図である。

【図3】図２のＡ部分を示し、排気部と給気部が連結された様子を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、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じた意味及び概念で解釈されるものである。したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代表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されたい。

【0024】

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ものではない。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曖昧にすると判断される場合、その説明を省略する。

【0025】

本明細書において使用される「結合」または「連結（接続）」という用語は、一つの部と他の部とが直接結合するか、または直接連結（接続）される場合のみならず、一つの部が継ぎ部を介して他の部に間接的に結合するか、または間接的に連結（接続）される場合も含む。

【0026】

図２は、本発明の一実施形態による電極乾燥システムの概略的な図であり、図３は、図２のＡ部分を示し、排気部と給気部が連結された様子を概略的に示した図である。

【0027】

図面を参照すると、本発明の一実施形態による電極乾燥システム１０は、乾燥オーブン１００と、給気部２００と、排気部３００と、を含む。

【0028】

乾燥オーブン１００は、電極シート（図示せず）において電極活物質スラリー中の溶媒を乾燥するように設けられる。前述したように、電極の正極と負極は各々、アルミニウムホイルと銅ホイルからなる集電体上に電極活物質スラリー、即ち、正極活物質スラリーと負極活物質スラリーを各々塗布して電極シート（図示せず）を構成する。

【0029】

ここで、電極活物質スラリーには、液体成分の溶媒が含まれているため、乾燥オーブン１００で電極活物質スラリーに含まれた溶媒を乾燥する。乾燥オーブン１００は、電極を収容する収容空間が設けられ、収容空間の内部に電極が収容されると、電極に向かって熱風を噴射して乾燥する。

【0030】

乾燥オーブン１００は、給気部２００と連結され、給気部２００から空気が供給される。給気部２００によって乾燥オーブン１００に供給される空気は、排気部３００から排出されてから給気部２００にさらに流入した空気であって高温多湿であるため、その空気を乾燥オーブン１００に用い得る。

【0031】

ここで、乾燥オーブン１００と給気部２００との間には、加湿部５２０が置けられ、給気部２００から乾燥オーブン１００に供給される空気は、必要に応じて加湿部５２０から湿気を受けて電極に噴射される。

【0032】

また、乾燥オーブン１００と給気部２００との間には、ヒーター５４０が設けられ、給気部２００から乾燥オーブン１００に供給される空気は、必要に応じてヒーター５４０によって昇温されて電極に噴射される。

【0033】

そして、給気部２００から乾燥オーブン１００に供給されて電極を乾燥した空気は、排気部３００によって排出される。

【0034】

給気部２００は、乾燥オーブン１００に空気を供給する。給気部２００には、空気が移動する給気ダクト２１０と、給気ダクト２１０に結合する給気ファン２２０と、が含まれ得る。即ち、給気ファン２２０の作動によって外気が給気ダクト２１０へ移動した後、給気ダクト２１０に連結された乾燥オーブン１００に供給される。

【0035】

給気部２００は、排気部３００に連結される。即ち、給気部２００と排気部３００は互いに連通し、給気部２００から乾燥オーブン１００に供給されて電極を乾燥し、排気部３００から排出される空気は、給気部２００によって乾燥オーブン１００にさらに供給され得る。

【0036】

この際、排気部３００から排出される空気の全部が給気部２００へ移動するように設けられるか、または、排気部３００から排出される空気の一部のみが給気部２００へ移動するように設けられ得る。

【0037】

給気部２００と乾燥オーブン１００との間には、循環ファン５５０と、フィルター５６０と、が備えられ得る。

【0038】

排気部３００は、給気部２００に連結され、乾燥オーブン１００から移動する空気が排出される。前述したように、排気部３００は、給気部２００に連結され、排気部３００から排出される空気の全部または一部が給気部２００へ移動するように構成され得る。

【0039】

排気部３００には、空気が排出される排気ダクト３１０と、排気ダクト３１０に結合する排気ファン３２０と、が含まれ得る。排気ファン３２０の作動によって排気ダクト３１０から給気ダクト２１０へ空気が移動するか、または排気ダクト３１０から空気が外部へ排出され得る。

【0040】

図２及び図３を参照すると、ベント部４００は、排気部３００と給気部２００との間に配置され、排気部３００から排出される空気の一部が外部へ排出されるように設けられる。即ち、前述したように、排気部３００から排出される空気の一部のみが給気部２００へ移動するように設けられる場合、給気部２００へ移動していない残りの空気は、ベント部４００によって外部へ排出される。

【0041】

ベント部４００は、第１ベント部４１０及び第２ベント部４２０を含んで構成され得る。第１ベント部４１０は、後述する自動調節弁６１０に連結され、第２ベント部４２０は、後述する手動調節弁６２０に連結される。

【0042】

本発明の一実施形態による電極乾燥システム１０は、湿度センサー５１０と、加湿部５２０と、制御部５７０と、を含み得る。そして、温度センサー５３０と、ヒーター５４０と、を含み得る。

【0043】

湿度センサー５１０は、給気部２００と乾燥オーブン１００との間に配置され、乾燥オーブン１００へ移動する空気の湿度を測定する。そして、加湿部５２０は、湿度に応じて空気を加湿するように設けられる。そして、制御部５７０は、湿度センサー５１０によって感知された湿度に応じて加湿部５２０を制御するように設けられる。

【0044】

温度センサー５３０は、給気部２００と乾燥オーブン１００との間に配置され、乾燥オーブン１００へ移動する空気の温度を測定する。そして、ヒーター５４０は、温度に応じて空気を加熱するように設けられる。そして、制御部５７０は、温度センサー５３０によって感知された温度に応じてヒーター５４０を制御するように設けられる。

【0045】

乾燥オーブン１００による電極の乾燥において、空気の温度と湿度は両方とも電極の品質に影響を及ぼす重要因子である。しかし、天気によって、または季節によって（特に、夏と冬）温度または湿度が変わるので、電極の乾燥時において未乾燥または過乾燥が発生し得る。

【0046】

例えば、空気の湿度と温度をいずれも夏を基準にして設定する場合、冬には乾燥オーブン１００に供給される空気の湿度を高めるための加湿部５２０が必要となり、温度を高めるためのヒーター５４０も必要となる。

【0047】

しかし、加湿部５２０とヒーター５４０は両方ともエネルギーが必要であるので、本発明の一実施形態による電極乾燥システム１０は、排気部３００から排出される高温多湿な空気をさらに給気部２００へ移動させ、乾燥オーブン１００に供給してリサイクルする。

【0048】

但し、湿度センサー５１０と温度センサー５３０によって測定された湿度と温度に応じて制御部５７０が加湿部５２０とヒーター５４０を制御して必要な場合のみに加湿部５２０とヒーター５４０を使用することで、ヒーター５４０と加湿部５２０の使用量を減らすことができる。これによって、ヒーター５４０と加湿部５２０による消費エネルギーを減らしてエネルギー効率を向上させる効果を奏する。

【0049】

図３を参照すると、流量調節弁６００は、排気部３００と給気部２００との間に設けられ、排気部３００から排出される空気の流量を調節するように設けられる。

【0050】

ここで、流量調節弁６００は、制御部５７０によって開度率が自動に調節される自動調節弁６１０と、作業者によって手動で開度率が調節される手動調節弁６２０と、の少なくとも一つを含み得る。

【0051】

自動調節弁６１０は、第１自動調節弁６１１及び第２自動調節弁６１２を含み得る。第１自動調節弁６１１は、排気部３００と給気部２００との間に設けられる。そして、第２自動調節弁６１２は、排気部３００と第１ベント部４１０との間に設けられる。

【0052】

ここで、第１自動調節弁６１１と第２自動調節弁６１２は直交するように配置され得る。これによって、空気を外部へ排出する方向と、乾燥オーブン１００へ供給する方向のいずれか一つの方向へ正確に空気を移動させることが可能である。

【0053】

手動調節弁６２０は、第１手動調節弁６２１及び第２手動調節弁６２２を含み得る。第１手動調節弁６２１は、排気部３００と給気部２００との間に設けられる。そして、第２手動調節弁６２２は、排気部３００と第２ベント部４２０との間に設けられる。

【0054】

ここで、第１手動調節弁６２１と第２手動調節弁６２２は直交するように配置され得る。これによって、排気部３００から空気を外部へ排出する方向と、乾燥オーブン１００へ供給する方向のいずれか一つの方向へ正確に空気を移動させることが可能である。

【0055】

図３を参照すると、ドレインダクト７００は、排気部３００の排気ダクト３１０から下方へ傾斜するように形成され、かつ給気部２００の給気ダクト２１０からも下方へ傾斜するように形成され得る。

【0056】

そして、ドレイン部７１０は、排気部３００と給気部２００との間、例えば、ドレインダクト７００に設けられ得る。

【0057】

前述したように、排気部３００から排出される空気は高温多湿であるため、冬季などには給気ダクト２１０と排気ダクト３１０を含む多様なダクトに結露が発生し得る。そして、前記結露を排出するために給気ダクト２１０と排気ダクト３１０との間にドレインダクト７００が設けられ、ドレインダクト７００に、結露を排出するドレイン部７１０が備えられる。

【0058】

即ち、ドレインダクト７００は、排気部３００を給気部２００に連結したときに発生する結露を排出するためのものであって、排気部３００と給気部２００を連結しない場合には設けなくてもよい。

【0059】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による電極乾燥システム１０の作用及び効果について説明する。

【0060】

図２を参照すると、排気部３００と給気部２００は連通しているため、給気部２００によって乾燥オーブン１００へ移動して電極を乾燥した後、排気部３００によって排出される高温多湿な空気は、さらに給気部２００によって乾燥オーブン１００へ移動して電極を乾燥するのに使用され得る。

【0061】

即ち、排気部３００から排出される空気を電極乾燥にリサイクルするので、必要な場合のみに加湿部５２０とヒーター５４０が使用可能であり、これによってエネルギー効率を向上させる効果を奏する。

【0062】

以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における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】

【0063】

本発明は、二次電池の電極乾燥システムに関し、特に、二次電池関連産業に利用可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】