特表 2023-553248 無地部の熱皺を防止することができる電極シート乾燥装置

(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】2023-12-21

(54)【発明の名称】無地部の熱皺を防止することができる電極シート乾燥装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20231214BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

H01M4/139

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023521784

(86)(22)【出願日】2022-10-27

(85)【翻訳文提出日】2023-04-10

(86)【国際出願番号】 KR2022016532

(87)【国際公開番号】W WO2023085654

(87)【国際公開日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】10-2021-0153675

(32)【優先日】2021-11-10

(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】ジェ・ウォン・ムン

(72)【発明者】

【氏名】ジュン・グン・クォン

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA17

5H050CA07

5H050CA08

5H050CA09

5H050CB02

5H050CB03

5H050CB08

5H050CB09

5H050CB11

5H050CB12

5H050CB20

5H050FA15

5H050GA02

5H050GA29

(57)【要約】

本発明は無地部の熱皺を防止することができる電極シート乾燥装置に関するものであり、金属ホイルの一面に電極活物質が塗布された一対のコーティング部、及び前記一対のコーティング部の間に位置し、電極活物質が塗布されていない無地部を含む電極シートを乾燥する装置であって、前記電極シートを乾燥する空間である長方形構造のチャンバーと、前記チャンバーの上に備えられ、前記電極シートを乾燥するための温度に前記チャンバー内の温度を調節する加熱手段と、前記チャンバーの内部で前記電極シートの移動を案内し、前記電極シートの張力を維持する一つ以上のガイドロールとを含み、前記電極シートの一部は前記ガイドロールから所定の距離で離隔した状態で移動することを特徴とする電極シート乾燥装置に関するものである。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属ホイルの一面に電極活物質が塗布された一対のコーティング部、及び前記一対のコーティング部の間に位置し、電極活物質が塗布されていない無地部を含む電極シートを乾燥する電極シート乾燥装置であって、
前記電極シートを乾燥する空間である長方形構造のチャンバーと、
前記チャンバーの上に備えられ、前記電極シートを乾燥するための温度に前記チャンバー内の温度を調節する加熱手段と、
前記チャンバーの内部で前記電極シートの移動を案内し、前記電極シートの張力を維持する一つ以上のガイドロールと、を含み、
前記電極シートの一部は前記ガイドロールから所定の距離で離隔した状態で移動する、電極シート乾燥装置。

【請求項2】

前記ガイドロールは円柱状であり、周面に沿って所定の深さ及び幅を有する第１凹溝部を備える、請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項3】

前記第１凹溝部は、前記ガイドロールの長手方向を基準に中央に位置する、請求項２に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項4】

前記第１凹溝部の上には、前記無地部が離隔した状態で位置する、請求項３に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項5】

前記第１凹溝部の上には、前記コーティング部と前記無地部との境界、及び前記無地部が位置する、請求項３に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項6】

前記第１凹溝部には、所定の深さ及び幅を有する第２凹溝部がさらに備えられている、請求項２に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項7】

前記第２凹溝部には、前記ガイドロールの中心軸と直交する方向に配置された冷却管が位置する、請求項６に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項8】

前記無地部は、前記冷却管から離隔した状態で位置する、請求項７に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項9】

前記冷却管の両端部は、前記チャンバーの外部に位置する、請求項７に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項10】

前記加熱手段は、赤外線ランプ、熱コイルまたは熱風器のうちのいずれか一つである、請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は２０２１年１１月１０日付の韓国特許出願第２０２１－０１５３６７５号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容はこの明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は無地部の熱皺を防止することができる電極シート乾燥装置に関するものであり、より詳しくは電極シートの乾燥の際に無地部で発生する熱皺現象を防止することができるように、ガイドロールと無地部とを所定の距離で離隔させ、また無地部を選択的に冷却することができる手段を備えた、無地部の熱皺を防止することができる電極シート乾燥装置に関するものである。

【背景技術】

【0003】

スマートフォン、ノートブック型ＰＣ、デジタルカメラなどのモバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するのに伴い、充放電の可能な二次電池に関する技術が活発に研究されている。また、二次電池は大気汚染物質を発生させる化石燃料の代替エネルギー源であり、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ‐ＨＥＶ）、及びエネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＳ）などに適用されている。

【0004】

現在広く使われる二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。

【0005】

このような二次電池は電極組立体及び電解液などが電池ケース内に収容されて形成されることが一般的である。

【0006】

ここで、電極組立体は、長いシート状の正極及び負極の間に分離膜が介在されてから巻き取られる構造を有するゼリーロール型電極組立体、長方形の正極及び負極が分離膜を間に介在した状態で積層された構造のスタック型電極組立体、単位セルが長い分離フィルムによって巻き取られるスタック－フォルディング型電極組立体、または電池セルが分離膜を間に介在した状態で積層されて互いに付着されるラミネーション－スタック型電極組立体などからなることが一般的である。

【0007】

また、電解質は、一般的に通用される液体電解質の他にも、固体電解質、または固体電解質に添加剤を付加して液体と固体との中間形態を有するゲル状の準固体電解質に置換されることもある。

【0008】

前記のような電極組立体は電池ケースに収納され、電池ケースの種類によって、電極組立体が円筒形または角形の金属缶に内蔵されている円筒型電池及び角型電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されているパウチ型電池とに分類することができる。

【0009】

一方、このような二次電池の電極を製造する方法では、活物質、導電材及びバインダーなどを溶媒に分散させて製造したスラリーを電極集電体上に塗布し、乾燥するなどの過程を経ることになる。

【0010】

ここで、電極を乾燥させる方法としては、シート状の電極をロールに巻き取った状態で乾燥装置に投入して乾燥させる方法もあるが、この場合、重畳した状態で乾燥過程を経ることになるので、内部の乾燥程度と外部の乾燥程度との間に差がある問題がある。

【0011】

図１は従来の電極乾燥装置の構造を概略的に示す正面図であり、図２は従来の電極乾燥装置を使うとき、電極シートをチャンバーに投入する前（ａ）及び後（ｂ）の無地部の状態を示す図である。

【0012】

図１に示したように、従来の電極乾燥装置は、内部が空いているチャンバー１１、加熱手段１２、及びガイドロール１３を含み、内部を通過する電極シート２０を乾燥させる。

【0013】

このような装置によれば、電極シート２０を均一に乾燥することができる利点があるが、電極シート２０全体にわたって加熱されるので、図２の（ｂ）に示すように、無地部、すなわち活物質が塗布されなくて電極集電体が露出された部分には熱皺が発生することになる。

【0014】

このような熱皺が発生する理由としては、比較的高温に維持されるチャンバーナ内に電極シートが進入すれば、金属ホイル（ｆｏｉｌ）を使う電極集電体の剛性（Ｒｉｇｉｄｉｔｙ）が低下する。特に、活物質が塗布された領域より活物質がない無地部の温度が相対的に高くなり、結果として無地部で皺が集中的に発生する。

【0015】

一方、このような熱皺の発生を抑制するための方法として、特許文献１には、チャンバーの電極シートが排出される出口付近の外部空気を冷却させるエアコンディショナー及び冷却した空気を無地部に吐き出す冷気吐出ノズルを備えた電極乾燥装置が開示されている。

【0016】

しかし、特許文献１の装置は、高温のチャンバー内で既に熱皺が発生した無地部に冷気を供給しているので、チャンバーの外部で自然冷却する場合よりもちょっと早く冷却することができるという利点はあるが、熱皺が発生することを根本的に抑制することができないという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】韓国登録特許第１８１０１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

本発明は、前記のような問題点を解決するために、電極シートの乾燥の際、無地部で発生する熱皺現象を防止することができる電極シート乾燥装置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】

【0019】

前記のような目的を達成するための本発明による電極シート乾燥装置は、金属ホイル（ｆｏｉｌ）の一面に電極活物質が塗布された一対のコーティング部（Ｓｃ）、及び前記一対のコーティング部（Ｓｃ）の間に位置し、電極活物質が塗布されていない無地部（Ｓｎ）を含む電極シート（Ｓ）を乾燥する装置であって、前記電極シート（Ｓ）を乾燥させる空間である長方形構造のチャンバー（１００）と、前記チャンバー（１００）の上に備えられ、前記電極シート（Ｓ）を乾燥するための温度に前記チャンバー（１００）内の温度を調節する加熱手段（２００）と、前記チャンバー（１００）の内部で前記電極シート（Ｓ）の移動を案内し、前記電極シート（Ｓ）の張力を維持する一つ以上のガイドロール（３００）とを含み、前記電極シート（Ｓ）の一部は前記ガイドロール（３００）から所定の距離で離隔した状態で移動することを特徴とする。

【0020】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記ガイドロール（３００）は円柱状であり、周面に沿って所定の深さ及び幅を有する第１凹溝部（３１０）を備えることを特徴とする。

【0021】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記第１凹溝部（３１０）は、ガイドロール（３００）の長手方向を基準に中央に位置することを特徴とする。

【0022】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記第１凹溝部（３１０）の上には、無地部（Ｓｎ）が離隔した状態で位置することを特徴とする。

【0023】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記第１凹溝部（３１０）の上には、コーティング部（Ｓｃ）と無地部（Ｓｎ）との境界、及び無地部（Ｓｎ）が位置することを特徴とする。

【0024】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記第１凹溝部（３１０）には、所定の深さ及び幅を有する第２凹溝部（３２０）をさらに備えることを特徴とする。

【0025】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記第２凹溝部（３２０）には、前記ガイドロール（３００）の中心軸と直交する方向に配置された冷却管（３３０）が位置することを特徴とする。

【0026】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記無地部（Ｓｎ）は、前記冷却管（３３０）から離隔した状態で位置することを特徴とする。

【0027】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記冷却管（３３０）の両端部は、前記チャンバー（１００）の外部に位置することを特徴とする。

【0028】

また、本発明による電極シート乾燥装置において、前記加熱手段（２００）は、赤外線ランプ、熱コイルまたは熱風器のうちのいずれか一つであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0029】

本発明の無地部の熱皺を防止することができる電極シート乾燥装置によれば、ガイドロールに凹溝部を備えることで、電極シートの無地部から所定間隔離隔した状態であるので、無地部の熱皺が発生することを減らすことができるという利点がある。

【0030】

また、本発明の無地部の熱皺を防止することができる電極シート乾燥装置によれば、無地部の下側に冷却手段を備えているので、乾燥過程で無地部の熱皺の発生を最小化することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】従来の電極シート乾燥装置の構造を概略的に示す正面図である。

【図2】従来の電極シート乾燥装置において電極シートをチャンバーに投入する前（ａ）及び後（ｂ）の無地部の状態を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態による電極シート乾燥装置の構造を概略的に示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態による電極シート乾燥装置の構造を概略的に示す正面図である。

【図5】図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図であって、ガイドロールの構造を説明するための図である。

【図6】ガイドロールの変形例を示す断面図である。

【図7】図３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本出願で、「含む」、「有する」または「備える」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品またはこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組合せなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。

【0033】

また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般にわたって、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0034】

以下、本発明による電極シート乾燥装置について添付図面を参照して説明する。

【0035】

図３は本発明の一実施形態による電極乾燥装置の構造を概略的に示す斜視図であり、図４は本発明の一実施形態による電極乾燥装置の構造を概略的に示す正面図であり、図５は図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図であって、ガイドロールの構造を説明するための図である。

【0036】

図３～図５を参照して本発明の電極シート乾燥装置１０００について説明すると、電極シート乾燥装置１０００は長いシート状の電極、すなわち、電極シートＳを連続的に乾燥するための装置であり、チャンバー１００、加熱手段２００、ガイドロール３００、及び冷却手段４００を含む。

【0037】

まず、乾燥される電極シートＳは、金属ホイル（ｆｏｉｌ）の一面に電極活物質が塗布されたコーティング部Ｓｃと、電極活物質が塗布されていない無地部Ｓｎとから構成される。

【0038】

ここで、コーティング部Ｓｃは所定の距離で離隔した一対からなることができる。ここで、無地部Ｓｎはこれらの一対のコーティング部Ｓｃの間に位置する。たとえ図面では金属ホイル（ｆｏｉｌ）の一面にのみコーティング部Ｓｃが形成されているものとして示しているが、両面にコーティング部が備えられることができるというのは明らかである。

【0039】

一方、電極活物質は正極活物質と負極活物質とに分けることができ、このような活物質に導電材及びバインダーなどを添加してスラリーを製造した後、金属ホイルの表面に塗布するようになる。

【0040】

正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２）などの層状化合物または１種またはそれ以上の遷移金属に置換された化合物；化学式Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_２－ｘＯ_４（ここで、ｘは０～０．３３である）、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ_２ＣｕＯ_２）；ＬｉＶ_３Ｏ_８、ＬｉＶ_３Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｕ_２Ｖ_２Ｏ_７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ_１－ｘＭｘＯ_２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａであり、ｘ＝０．０１～０．３である）で表現されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ_２－ｘＭ_ｘＯ_２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａであり、ｘ＝０．０１～０．１である）またはＬｉ_２Ｍｎ_３ＭＯ_８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎである）で表現されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土類金属イオンに置換されたＬｉＭｎ_２Ｏ_４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ_２（ＭｏＯ_４）_３などを挙げることができるが、これらにのみ限定されるものではない。

【0041】

導電材は、通常、正極活物質を含む混合物の総重量に対して１～３０重量％添加される。

【0042】

このような導電材は当該電池に化学的変化を引き起こさないながらも導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャネルブラック、ファネースブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウイスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などを使うことができる。

【0043】

バインダーは活物質と導電材などの結合及び集電体に対する結合を促進する成分であり、通常正極活物質を含む混合物の総重量に対して、１重量％～３０重量％添加される。このようなバインダーの例としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン‐プロピレン‐ジエンテルポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、多様な共重合体などを挙げることができる。

【0044】

また、負極活物質としては、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；Ｌｉ_ｘＦｅ_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ_ｘＷＯ_２（０≦ｘ≦１）、Ｓｎ_ｘＭｅ_１－ｘＭｅ’_ｙＯ_ｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期表の第１族、第２族、及び第３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｐｂ_２Ｏ_３、Ｐｂ_３Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＧｅＯ、ＧｅＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_４、及びＢｉ_２Ｏ_５などの金属酸化物；ポリアセンチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ‐Ｃｏ‐Ｎｉ系材料；Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２の単独またはこれらの混合物であるＳｉ系材料などを使うことができるが、これらのみに限定されるものではない。

【0045】

また、負極活物質にも前述した導電材、バインダーなどを選択的にさらに含ませて製造することができる。

【0046】

チャンバー１００は前記のような電極活物質が塗布されたコーティング部Ｓｃと電極活物質が塗布されていない無地部Ｓｎとから構成された電極シートＳを収納してコーティング部Ｓｃを乾燥するためのものであり、長方形の構造を有することができる。

【0047】

具体的には、内部が空いており、電極シートＳが連続的に供給及び排出できるように前面及び後面の一部は開放した状態であり、残りの面、すなわち、下面、上面及び一対の側面は密閉している。

【0048】

したがって、内部の温度を所定の範囲に維持することが可能であり、外部から異物などが流入することを防止することができる。

【0049】

加熱手段２００は前述したチャンバー１００の内部温度を所定の範囲に維持するための構成である。具体的には、電極シートＳのコーティング部Ｓｃを乾燥することができるように、チャンバー１００の内部温度を所定の範囲に維持する。たとえ図面ではチャンバー１００の内部上側に備えられるものとして示しているが、側面にもさらに備えられることができるというのは明らかである。

【0050】

前記のような機能を果たすための加熱手段２００としては、熱、熱風または光源などのように、チャンバー１００の内部または電極シートＳを加熱し、加熱された温度を一定に維持することができる公知の多様な熱源を使うことができる。例えば、赤外線ランプ、熱コイルまたは熱風器のうちのいずれか一つまたは二つ以上を組み合わせて使うことができる。

【0051】

次に、ガイドロール３００はチャンバー１００の入口及び出口の付近を含めてチャンバー１００の内部に位置することで、電極シートＳの移動を案内し、チャンバー１００内で乾燥される電極シートＳが垂れないように一定の張力を維持することができるようにする。

【0052】

前述したように、ガイドロール３００は、電極シートＳのコーティング部Ｓｃ及び無地部Ｓｎの区分なしに、電極シートＳ全体が一定の張力を有するように支持する。したがって、所定の温度に上昇したチャンバー１００内で活物質が塗布されていない電極シートＳの無地部Ｓｎは相対的に大きく延伸することにより皺が発生する。

【0053】

しかし、本発明のチャンバー１００の内部に位置するガイドロール３００は円柱状であり、周面に沿って所定の深さ及び幅を有する第１凹溝部３１０を備えているので、無地部Ｓｎで皺が発生することを最小化することができる。

【0054】

具体的に説明すると、コーティング部Ｓｃを乾燥するように、チャンバー１００の内部はおよそ１００～２００℃の範囲に維持され、ガイドロール３００は耐熱性素材の金属またはセラミック材質からなり、高熱を有している状態である。したがって、活物質が塗布されていない無地部Ｓｎがガイドロール３００と密着すると、コーティング部Ｓｃよりも相対的に延伸しやすくて皺が発生する。

【0055】

しかし、本発明は、ガイドロール３００の長手方向を基準に第１凹溝部３１０が中央に位置しているので、コーティング部Ｓｃは密着した状態で移送される一方で、皺が発生しやすい無地部Ｓｎは離隔した状態である。結果として、ガイドロール３００の熱い熱気が無地部Ｓｎに伝達されることを減らすことができるので、無地部Ｓｎでの皺発生を減らすことができるようになるものである。

【0056】

ここで、無地部Ｓｎの全領域が第１凹溝部３１０の上に位置してガイドロール３００と密着しないことが最も好ましいが、コーティング部Ｓｃと無地部Ｓｎとの境界程度は第１凹溝部３１０の上に位置するものとなり得る。

【0057】

また、第１凹溝部３１０の深さは特に限定されないが、無地部Ｓｎが接触しない程度であることが好ましい。

【0058】

図６はガイドロールの変形例を示す図である。図６に示すように、ガイドロール３００の変形例で、第１凹溝部３１０には所定の深さ及び幅を有する第２凹溝部３２０をさらに備えることができる。ここで、第２凹溝部３２０には、ガイドロール３００の中心軸と直交する方向に配置された冷却管３３０が位置する。

【0059】

たとえ無地部Ｓｎがガイドロール３００の第１凹溝部３１０の垂直上側に位置することによって直接的に接触することはしないが、チャンバー１００の内部は比較的高温の状態であるので皺が発生する可能性がある。

【0060】

しかし、変形例では、第２凹溝部３２０に低温の冷媒が循環している冷却管３３０が備えられているので、無地部Ｓｎの温度が上がることを抑制することができる。

【0061】

ここで、冷却管３３０と無地部Ｓｎとは少し離隔した状態であり、冷却管３３０は各ガイドロール３００の第２凹溝部３２０に沿って長く延びており、両端部はチャンバー１００の外部に位置する冷媒循環供給装置（図示せず）に連結されている。

【0062】

図７は図３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。図３及び図４と一緒に参照しながら説明する。

【0063】

また、本発明の電極シート乾燥装置１０００は、無地部Ｓｎの温度を確実に低めて延伸を最小化することができる冷却手段４００をさらに備えている。

【0064】

具体的には、冷却手段４００は、コーティング部Ｓｃが形成されていない電極シートＳの裏面と向き合うように電極シート乾燥装置１０００の底の付近に設けられることができ、無地部Ｓｎに向けて冷風を供給する。

【0065】

このような冷却手段４００は公知の多様な冷却手段を適用することもでき、空気を冷却する装置、冷却空気を所望の位置に噴射するノズルなどを用いて所望の形態に製作することも可能である。

【0066】

また、冷却手段４００は、チャンバー１００の内部入口の付近からチャンバー１００の出口付近まで、すなわち、電極シートＳがチャンバー１００の内部に進入する時点からチャンバー１００の外部に排出される時点まで持続的に無地部に冷風を供給して冷却することができるように構成されることができる。

【0067】

また、冷却手段４００が冷たい空気を噴射するノズルの場合、ノズルの高さを調節することができる高さ調節手段を備えることができ、噴射される空気の温度及び噴射量を調節することができるように、別途の冷却空気調節手段をさらに備えても良い。

【0068】

さらに、無地部Ｓｎの温度を測定する温度計、例えば非接触式赤外線温度計で無地部Ｓｎの温度を連続的に測定しながら冷却手段４００を一緒に制御することも可能である。

【0069】

このように、無地部Ｓｎの温度を所定の範囲に低める場合、無地部Ｓｎで局部的に発生する延伸を減らすことができ、よって皺が形成されることを抑制することができる。

【0070】

一方、活物質に含まれるバインダーは、前述したように、活物質と導電材などの結合と金属ホイルに対する結合とを促進する成分である。

【0071】

しかし、乾燥工程で加熱されて金属ホイルの温度が高くなれば、バインダーのうち金属ホイルとの接触面に分布したバインダーがコーティング部Ｓｃの内部または最上層部（表面）に移動する移動（Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）現象が発生し得る。

【0072】

このような移動現象が発生すると、ホイルの表面に残留していたバインダー量が少なくなるので、活物質と金属ホイルとの間の界面接着力の低下による不良（電極脱離現象など）が発生することもあるが、本発明では、冷却手段４００を使って無地部Ｓｎに冷風を加えることで、冷却手段４００を備えていない既存の装置に比べて、無地部Ｓｎのみならず金属ホイル全体の温度を低めることができるので、このような移動現象を抑制することができる利点もある。

【0073】

一方、図面に示してはいないが、電極シート乾燥装置１０００は、チャンバー１００内の湿度を調節する湿度調節部、チャンバー１００内の温度を測定する温度センサー、及び加熱手段２００を制御するための制御部をさらに備えることができる。

【0074】

以下では、前述した本発明の電極シート乾燥装置１０００を使って電極シートＳを乾燥する方法について説明する。

【0075】

本発明による乾燥方法は、ａ）電極シートＳをチャンバー１００に投入し、加熱及び乾燥する段階、及びｂ）電極シートＳの無地部Ｓｎを冷却する段階を含む。

【0076】

ここで、ｂ）段階は電極シートＳの下部で電極シートＳの乾燥開始から終了まで持続的に無地部Ｓｎに冷風を供給することで、無地部Ｓｎの温度を一定の温度以下に維持する段階である。

【0077】

また、ａ）段階とｂ）段階とを同時に行うこともできる。ここで、同時に行うという意味は、電極シートＳがチャンバー１００の内部に進入するとほとんど同時に無地部Ｓｎに冷風を供給し始めるということを意味する。

【0078】

このような乾燥方法によって製造された電極を含んでバッテリーセルを製造することができ、このようなバッテリーセルを使ってバッテリーモジュールまたはバッテリーパックを製造することもできる。

【0079】

このようなバッテリーモジュールまたはバッテリーパックは各種のデバイスの電力供給源として使うことができる。

【0080】

以上で本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当該分野で通常の知識を有する者にこのような具体的技術はただ好適な実施様態であるだけで、これによって本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるというのは当業者に明らかなものであり、このような変形及び修正も添付の特許請求範囲に属するものであるというのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0081】

１０００ 電極シート乾燥装置
１００ チャンバー
２００ 加熱手段
３００ ガイドロール
３１０ 第１凹溝部
３２０ 第２凹溝部
３３０ 冷却管
４００ 冷却手段
Ｓ 電極シート
Ｓｃ コーティング部
Ｓｎ 無地部

【図1】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属ホイルの一面に電極活物質が塗布された一対のコーティング部、及び前記一対のコーティング部の間に位置し、電極活物質が塗布されていない無地部を含む電極シートを乾燥する電極シート乾燥装置であって、
前記電極シートを乾燥する空間である長方形構造のチャンバーと、
前記チャンバーの上に備えられ、前記電極シートを乾燥するための温度に前記チャンバー内の温度を調節する加熱手段と、
前記チャンバーの内部で前記電極シートの移動を案内し、前記電極シートの張力を維持する一つ以上のガイドロールと、を含み、
前記電極シートの一部は前記ガイドロールから所定の距離で離隔した状態で移動する、電極シート乾燥装置。

【請求項2】

前記ガイドロールは円柱状であり、周面に沿って所定の深さ及び幅を有する第１凹溝部を備える、請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項3】

前記第１凹溝部は、前記ガイドロールの長手方向を基準に中央に位置する、請求項２に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項4】

前記第１凹溝部の上には、前記無地部が離隔した状態で位置する、請求項３に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項5】

前記第１凹溝部の上には、前記コーティング部と前記無地部との境界、及び前記無地部が位置する、請求項３に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項6】

前記第１凹溝部には、所定の深さ及び幅を有する第２凹溝部がさらに備えられている、請求項２に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項7】

前記第２凹溝部には、前記ガイドロールの中心軸と直交する方向に配置された冷却管が位置する、請求項６に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項8】

前記無地部は、前記冷却管から離隔した状態で位置する、請求項７に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項9】

前記冷却管の両端部は、前記チャンバーの外部に位置する、請求項７に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項10】

前記加熱手段は、赤外線ランプ、熱コイルまたは熱風器のうちのいずれか一つである、請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項11】

金属ホイルの一面に電極活物質が塗布された一対のコーティング部、及び前記一対のコーティング部の間に位置し、電極活物質が塗布されていない無地部を含む電極シートを乾燥させる方法であって、
前記電極シートの一部がガイドロールの対向部から所定の距離離隔した状態で、前記電極シートの張力を維持しながら前記電極シートを前記ガイドロールによってチャンバーの内部に移動させる段階と、
前記電極シートを乾燥するための最低温度以上で前記チャンバー内で前記金属ホイルのコーティング部を加熱手段によって加熱する段階と、を含む、電極シート乾燥方法。

【請求項12】

前記ガイドロールは円柱状を有し、周面に沿って延びる第１凹溝部を備える、請求項１１に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項13】

前記第１凹溝部は、ガイドロールの長手方向を基準に中央に位置する、請求項１２に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項14】

前記金属ホイルの無地部が前記ガイドロールの第１凹溝部から上方に離隔した状態で前記電極シートが移動する、請求項１３に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項15】

前記ガイドロールの第１凹溝部の上部に、前記金属ホイルの無地部、及び前記金属ホイルのコーティング部と前記金属ホイルの無地部との境界面が位置する状態で、前記電極シートが移動する、請求項１３に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項16】

前記ガイドロールは、前記第１凹溝部内に位置し、前記第１凹溝部内の前記ガイドロールの露出面に延びる第２凹溝部を含む、請求項１２に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項17】

前記ガイドロールは、前記第２凹溝部内に配置され、前記ガイドロールの中心軸と直交する方向に延びる冷却管を含み、
前記方法は、前記金属ホイルのコーティング部を加熱しながら前記金属ホイルの無地部を冷却する段階をさらに含む、請求項１６に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項18】

前記電極シートは、前記金属ホイルの無地部が前記冷却管から離隔した状態で移動する、請求項１７に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項19】

前記冷却管の両端部は、前記チャンバーの外部に位置する、請求項１７に記載の電極シート乾燥方法。

【請求項20】

前記加熱手段は、赤外線ランプ、熱コイルまたは熱風器のうちのいずれか一つである、請求項１１に記載の電極シート乾燥方法。

【国際調査報告】