WO2024117764A1 - 전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법 - Google Patents

전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법 Download PDF

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode drying system and an electrode drying method using the same.
  • secondary batteries are classified into lithium-ion batteries, lithium-ion polymer batteries, and lithium-polymer batteries depending on the composition of the electrode and electrolyte.
  • lithium-ion polymer batteries which have a low possibility of electrolyte leakage and are easy to manufacture, are used more. It is increasing.
  • secondary batteries include cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is built into a cylindrical or square metal can, depending on the shape of the battery case, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is built in a pouch-shaped case of aluminum laminate sheet.
  • the electrode assembly built into the battery case is a power generating element capable of charging and discharging, consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and is a long sheet-like positive electrode and a negative electrode coated with an active material. It is classified into a jelly-roll type rolled with a separator in place, and a stack type in which a plurality of anodes and cathodes of a certain size are sequentially stacked with a separator interposed between them.
  • the positive electrode and negative electrode are formed by applying a positive electrode slurry containing a positive electrode active material and a negative electrode slurry containing a negative electrode active material to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, respectively, to form a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and then drying and rolling them. do.
  • the drying conditions of the electrode affect the quality and physical properties of the electrode.
  • the level of adhesion and surface bonding of the electrode can vary significantly depending on the drying degree deviation in the width direction of the electrode during drying and the control of the drying completion time.
  • the electrode to which the electrode slurry is applied goes through the drying process while traveling through the drying section in a continuous process.
  • excess heat accumulates inside the drying furnace.
  • cracks or wrinkles may occur in the electrode in the initial drying section due to the excessive amount of heat accumulated in the drying furnace.
  • electrode cracks due to overdrying in the initial drying section generate electrode powder powder, which scatters far along the hot air convection in the drying furnace, contaminating surrounding electrodes and deteriorating the quality of the electrode. . Therefore, it is very important to prevent overdrying during the initial drying period of the electrode.
  • the present invention is intended to solve the above problems.
  • the electrodes introduced into the drying furnace with a dead time are prevented from overheating during initial drying due to excess heat accumulated in the drying furnace.
  • the present invention seeks to provide an electrode drying system and an electrode drying method that prevent cracks in electrodes by suppressing drying.
  • an electrode drying system includes a drying furnace in which the electrode is dried; A data processing unit that calculates the residual quantity of heat (Q res , Residual Quantity of Heat) inside the drying furnace during the immobility time (T imm, Immobility Time) from pre-calculated drying control data; And a control unit for controlling the amount of heat supplied to the drying furnace, wherein the control unit controls the supply quantity of heat (Q sup , Supply Quantity of Heat) excluding the surplus heat quantity (Q res ) from the normal quantity of heat (Q com , Common Quantity of Heat). It is characterized by being supplied by drying.
  • the drying control data includes the electrode drying rate depending on the dead time (T imm ) and the amount of heat supplied (Q sup ).
  • the data processing unit extracts drying control data having a dead time closest to the dead time on the line (T imm ) from among the drying control data calculated in advance, and calculates the normal heat amount based on the extracted drying control data. Calculate the surplus heat (Q res ) excluding the supplied heat (Q sup ) from (Q com ).
  • control unit controls the supplied heat quantity (Q sup ) to increase in time series while the surplus heat quantity (Q res ) remains in the drying furnace.
  • control unit controls the normal amount of heat (Q com ) to be supplied to the drying furnace when there is no excess heat (Q res ) in the drying furnace.
  • the drying furnace includes a hot air nozzle that supplies hot air to the electrode to apply convective heat and a heater that applies radiant heat to the electrode.
  • control unit controls the amount of heat supplied into the drying furnace by increasing or decreasing one or more conditions of the temperature of the hot air sprayed from the hot air nozzle, the wind speed of the hot air, and the output of the heater.
  • control unit uniformly controls the amount of heat supplied into the drying furnace for the entire drying furnace.
  • the electrode drying system includes a sensor unit that detects that the electrode is not supplied into the drying furnace and transmits dead time (T imm ) information to a data processing unit; It further includes.
  • the electrode drying system includes a measuring unit that collects information on the drying amount of the electrode and transmits the collected information to the control unit; It further includes, and the control unit determines the drying level of the electrode according to the drying amount information received from the measuring unit and corrects the increase or decrease in the amount of heat supplied to the dryer in real time.
  • the measuring unit collects one or more of the solid content of the electrode and the temperature of the electrode surface before and after passing through the drying furnace.
  • the present invention provides an electrode drying method using the electrode drying system described above.
  • the electrode drying method according to the present invention includes the steps of: (a) collecting immobility time (T imm , Immobility Time) information; (b) calculating the residual quantity of heat (Q res , Residual Quantity of Heat) inside the drying furnace during the dead time (T imm ) from pre-calculated drying control data; (c) inserting electrodes into a drying furnace with a dead time; and (d) controlling the amount of heat supplied to the drying furnace; Including, the step (d) is characterized in that the supply heat (Q sup , Supply Quantity of Heat) excluding the surplus heat (Q res ) from the normal heat quantity (Q com , Common Quantity of Heat) is supplied through drying. Do it as
  • the drying control data includes the electrode drying rate depending on the dead time (T imm ) and the amount of heat supplied (Q sup ).
  • step (b) extracts drying control data having a dead time closest to the dead time (T imm ) on the line collected in step (a) from the drying control data calculated in advance, and Based on the control data, the surplus heat amount (Q res ) is calculated by subtracting the supplied heat amount (Q sup ) from the normal heat amount (Q com ).
  • step (d) while the surplus heat (Q res ) remains in the drying furnace, the supply heat (Q sup ) is controlled to increase in time series, and the surplus heat (Q res ) in the drying furnace is controlled to increase in time series. If there is none, control so that the normal amount of heat (Q com ) is supplied to the drying furnace.
  • the electrode is put into a drying furnace with a dead time, and a lower amount of heat than normally supplied during the initial drying time is supplied to suppress overdrying of the electrode due to excess heat.
  • This has the effect of preventing the occurrence of cracks in the electrode and suppressing contamination inside the drying furnace, and the quality of the electrode can be improved by supplying the optimal amount of heat to the drying furnace during the initial drying time based on pre-calculated drying data.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electrode drying system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of an electrode drying system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an electrode drying system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of an electrode drying system according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing the relationship with the electrode drying rate for determining the amount of heat supplied (Q sup ) according to one example of the present invention.
  • Figure 6 is a flowchart showing the sequence of an electrode drying method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention provides an electrode drying system and an electrode drying method using the same.
  • the electrode to which the electrode slurry is applied goes through the drying process while traveling through the drying section in a continuous process.
  • excess heat accumulates inside the drying furnace.
  • cracks or wrinkles may occur in the electrode in the initial drying section due to the excessive amount of heat accumulated in the drying furnace.
  • electrode cracks due to overdrying in the initial drying section generate electrode powder powder, which scatters far along the hot air convection in the drying furnace, contaminating surrounding electrodes and deteriorating the quality of the electrode. . Therefore, it is very important to prevent overdrying during the initial drying period of the electrode.
  • the electrodes introduced into the drying furnace with a dead time are floated in order to suppress overdrying that occurs during initial drying due to excess heat accumulated in the drying furnace.
  • a reduced amount of heat is temporarily supplied compared to the amount of heat normally supplied into the drying furnace, but a differential amount of heat is supplied in time series.
  • drying control data having conditions closest to the dead time conditions on the line are derived from the drying control data calculated in advance, and the amount of excess heat inside the drying furnace during the dead time is calculated from the derived drying control data.
  • the supplied heat amount is calculated by subtracting the surplus heat amount from the normally supplied heat amount, and the supplied heat amount is supplied into the drying furnace.
  • the amount of heat supplied into the drying furnace during the initial drying time is a reduced amount of heat compared to the amount of heat normally supplied, and is an amount calculated by taking into account the amount of surplus heat remaining in the drying furnace.
  • drying is performed under conditions that best match the current conditions among the data obtained in advance. It is characterized by determining and controlling the amount of heat to be supplied into the drying furnace based on control data. Determination of the amount of heat to be supplied to the drying furnace can be performed automatically using a data processing unit and a control unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electrode drying system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of an electrode drying system according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode drying system 100 according to the present invention may be divided into a plurality of drying zones 111, 112, and 113 along the x-axis, which is the direction in which the electrode 10 is transported, A drying furnace 110 in which the electrode 10 is dried; A data processing unit 120 that calculates the residual quantity of heat (Q res , Residual Quantity of Heat) inside the drying furnace 110 during the immobility time (T imm , Immobility Time) from pre-calculated drying control data; and a control unit 130 that controls the amount of heat supplied to the drying furnace 110.
  • Q res residual quantity of heat
  • T imm Immobility Time
  • the control unit 130 is characterized in that it supplies the supply heat (Q sup , Supply Quantity of Heat) excluding the surplus heat (Q res ) from the normal heat quantity (Q com , Common Quantity of Heat) into the drying furnace 110. do.
  • the dead time (T imm ) refers to the time during which the drying of the electrode 10 does not proceed in the drying furnace 110 due to various reasons in the process, or the time when the electrode 10 does not proceed into the drying furnace 110. It refers to the time interval during which supply is not provided.
  • This dead time (T imm ) may specifically be 30 seconds to 30 minutes, 30 seconds to 20 minutes, or 1 minute to 15 minutes.
  • the surplus heat amount (Q res ) refers to the amount of heat accumulated in the drying furnace 110 while the input of the electrode 10 into the drying furnace 110 is stopped.
  • the normal amount of heat refers to the amount of heat normally supplied into the drying furnace 110 when there is no dead time (T imm ).
  • the supplied heat quantity (Q sup ) refers to the heat quantity supplied into the drying furnace 100
  • the supplied heat quantity (Q sup ) refers to the temperature of the hot air sprayed from the hot air nozzle located in the drying furnace, the wind speed of the hot air, and the heater. It is determined from the amount of heat energy supplied to the drying furnace by the output of .
  • the initial drying time refers to a predetermined time interval in which a reduced amount of heat is supplied compared to the normal amount of heat (Q com ) after the electrode 10 is put into the drying furnace 110, and specifically, the electrode 10 is dried.
  • the length of the initial drying time may vary depending on the length of the dead time (T imm ), and if the dead time (T imm ) is relatively long, the surplus heat accumulated in the drying furnace 110 (Q res ) Since this will be excessive, the initial drying time may be long, and if the dead time (T imm ) is relatively short, the surplus heat (Q res ) accumulated in the drying furnace 110 will be relatively small, so the initial drying time may be short. You can lose.
  • the electrode drying system 100 of the present invention is intended to prevent cracks from occurring in the electrode 10 due to accumulated excess heat (Q res ) when there is a dead time (T imm ), and the present invention
  • the control unit 130 temporarily reduces the amount of heat normally supplied to the drying furnace 110. is supplied, and the amount of heat to be supplied at this time is determined by the data processing unit 120 of the present invention.
  • the data processing unit 120 of the present invention calculates the amount of excess heat (Q res ) inside the drying furnace 110 during the dead time (T imm ) from the drying control data calculated in advance.
  • the data processing unit 120 extracts drying control data having a dead time (T imm ) that matches the dead time (T imm ) on the line from the drying control data calculated in advance.
  • the surplus heat amount (Q res ) is calculated by subtracting the supplied heat amount (Q sup ) from the normal heat amount (Q com ).
  • dead time on the line (T imm ) means dead time (T imm ) occurring on the drying line currently in progress.
  • the drying control data includes information on the electrode drying rate according to the dead time (T imm ) and the amount of heat supplied (Q sup ). And, it includes information on the output value of the heat source, which determines the amount of heat supplied (Q sup ).
  • the output value of the heat source may be the temperature value of hot air, the wind speed value of hot air, and the output value of the heater.
  • the drying control data includes infrared heater operation time and output value information, which is the time from when the infrared heater is activated to when the electrode 10 is input into the drying furnace 110 having a dead time (T imm ). It may include, and if necessary, the product model name of the electrode 10 and seasonal indoor temperature information may be further included.
  • the drying control data refers to the electrode 10 being injected into the drying furnace 110 with a specific dead time (T imm ) and then the electrode 10 being applied while applying different amounts of supplied heat (Q sup ) for a certain period of time. This is information on the electrode drying rate measured when dried. Details of the supply heat (Q sup ) and electrode drying rate of the drying control data are described below.
  • the initial drying time (T) which is a certain time after the electrode 10 is put into the drying furnace 110 with the dead time (T imm ), is calculated in time series as n. Divided into (n ⁇ 2) time sections, each time section T1, T2, T3...Tn, the amount of heat (Q sup ) supplied to the drying furnace 110 is Q1, Q2, Q3... It is defined as Qn, and it is assumed that the electrode drying rate in each time interval can be defined as Y1, Y2, Y3...Yn.
  • the time interval in which the surplus heat (Q res ) remains in the drying furnace 110 is T1, T2,...T5
  • the time interval in which the surplus heat amount (Q res ) does not remain in the drying furnace 110 Assuming that T6, T7...T10, the supplied heat quantity (Q sup ) Q1 in the first time interval T1 has a reduced value (Q com >Q1) than the normal heat quantity (Q com ), and the first time interval T1
  • the amount of heat supplied (Q sup ) Q2 in T2 which is the time section after section T1, has a slightly increased value compared to Q1, but has a smaller value than the normal amount of heat (Q com ) (Q com >Q2>Q1).
  • the supplied heat amounts (Q sup ) Q3, Q4, and Q5 corresponding to the time sections T3, T4, and T5, respectively, after T2 are, like Q2, their values (Q com >Q5>Q4>Q3>Q2>Q1 ) has.
  • T imm dead time
  • the amount of heat supplied into the drying furnace 110 has the same value as the normal amount of heat (Q com ). That is, in the drying control data, the amount of heat supplied (Q sup ) in each time section is determined by considering the amount of surplus heat (Q res ) remaining in the drying furnace 110 in each time section.
  • the electrode drying rate in each time section T1, T2, T3...Tn is defined as Y1, Y2, Y3...Yn
  • the respective heat amounts at T1, T2,...T5 are Q1 ⁇ Q2 ⁇ Q3 ⁇ Q4 ⁇
  • the supplied heat amount (Qsup) is determined to be less than the normal heat amount (Q com ) in the time section before the time section with the electrode drying rate closest to the target electrode drying rate, and in the subsequent time section, In , the amount of supplied heat (Q sup ) can be determined to be the same amount of heat as the normal amount of heat (Q com ).
  • Figure 5 is a schematic diagram showing the relationship with the electrode drying rate for determining the amount of heat supplied (Q sup ) according to one example of the present invention.
  • the amount of heat supplied (Q sup ) can be adjusted, for example, by controlling the output value of the infrared heater. If the output value of the infrared heater is increased, the supplied heat amount (Q sup ) will increase, and conversely, if the output value of the infrared heater is decreased, the supplied heat amount (Q sup ) will decrease. At this time, the output value of the infrared heater in each time section is determined by proportional control (p control) with the electrode drying rate.
  • the proportional control (P control) refers to controlling the manipulated amount in proportion to the difference between the target value and the current value.
  • the target value corresponds to the target electrode drying rate
  • the current value corresponds to the electrode drying rate in the previous time period
  • the manipulated amount corresponds to the amount of change in the amount of heat supplied (or the output value of the infrared heater).
  • the electrode drying rate in the previous time section and the target electrode drying rate the electrode drying rate in the previous time section and the target electrode drying rate
  • the amount of variation (X%) between the amount of heat supplied (or the infrared heater output value) in the previous time interval and the amount of heat supplied (or the infrared heater output value) in the specific time interval is determined in proportion to the deviation (X%) between the two.
  • the amount of heat (or infrared heater output value) to be supplied in the specific time section is the amount of heat (or infrared heater output value) supplied in the previous time section. It will show a relatively large amount of change compared to the output value.
  • the amount of heat to be supplied in the specific time section is the amount of heat to be supplied in the previous time section (or It will show a relatively small amount of change compared to the infrared heater output value.
  • This behavior is achieved by finely controlling the electrode drying rate in a manner (proportional control) in which the amount of variation in the amount of heat supplied (or infrared heater output value) in a specific time section decreases as the electrode drying rate in the previous time section reaches the target electrode drying rate. It is adjustable.
  • the amount of heat supplied (or infrared heater) in a specific time section is determined by the proportional control (P control) described above.
  • the output value) is not determined, and the amount of heat supplied (or the infrared heater output value) is determined in a specific time period with the amount of heat supplied (or the output value of the infrared heater) equal to the electrode drying rate in the previous time section.
  • the electrode drying rate in a specific time period has already reached or exceeded the target electrode drying rate, so the amount of supplied heat (or infrared heater output value) is increased to prevent excessive drying of the electrode, and a certain amount of heat is supplied to the drying furnace. This is to increase the uniformity of electrode quality.
  • the target electrode drying rate is a value set depending on whether excess heat (Q res ) remains in the drying furnace 110.
  • the data processing unit 120 provides drying control data with a dead time (T imm ) closest to the dead time (T imm ) on the line among the drying control data calculated in advance. Extract . If necessary, the data processing unit 120 may, in addition to the dead time (T imm ) condition, determine the operation time and output value of the infrared heater before the electrode is put into the drying furnace with the dead time (T imm ), and the product model name of the electrode (10). , drying control data that meets one or more conditions among seasonal indoor temperatures can be extracted.
  • the dead time (T imm ) on the line is closest to the dead time (T imm ), and the operation time and output value of the infrared heater are the same as the operation time and output value of the infrared heater on the line.
  • Drying control data having can be extracted.
  • extract drying control data that has a dead time (T imm ) closest to the dead time on the line (T imm ) and matches the operation time of the infrared heater on the line and the electrode product model name. can do.
  • the data processing unit 120 searches for drying control data having dead time (T imm ) information that matches the dead time (T imm ) on the line using a search grid method.
  • the search grid is one of the machine learning models that finds the optimal parameters by trying various combinations of parameters where the target condition is a parameter.
  • the parameter may be dead time (T imm ) in the present invention.
  • the above parameter takes dead time (T imm ) as an example, but in addition to the dead time (T imm ) condition, the operation time and output value of the infrared heater before the electrode is put into the drying furnace with dead time (T imm ), electrode (10 )
  • T imm dead time
  • electrode (10 ) By further including one or more of the product model name and seasonal indoor temperature as conditions, optimal drying control data that meets the conditions can be detected.
  • the data processing unit 120 extracts drying control data that meets the conditions, and based on the extracted drying control data, calculates the supplied heat quantity (Q sup ) and the normal heat quantity (Q com ) in each time section of the drying control data. ), the amount of surplus heat (Q res ) in each time interval can be calculated from the deviation from ).
  • the control unit 130 of the present invention controls the amount of heat supplied to the drying furnace 110. At this time, the control unit 130 controls the amount of heat supplied to the drying furnace 110 in consideration of the surplus heat amount (Q res ) information calculated by the data processing unit 120, and adjusts the surplus heat amount ( Q com ) from the normal heat amount (Q com ). It is characterized in that the supply heat (Q sup ) excluding Q res ) is supplied into the drying furnace (110).
  • the surplus heat amount (Q res ) information detected in the data processing unit 120 is detected from drying control data having a dead time (T imm ) equal to the dead time on the line (T imm ) among the drying control data. , it will best match the calorific conditions created in the drying furnace 110 on the line. Therefore, the amount of heat (Q sup ) to be supplied into the drying furnace 110 on the line may be determined according to the amount of heat (Q sup ) supplied for each time section of the detected drying control data, and for each time section of the drying control data. The amount of heat supplied (Q sup ) may be determined according to the output value of the heat source, such as the output value of the infrared heater derived through proportional control (P control). However, the supply amount of heat (Q sup ) to be supplied into the drying furnace 110 on the line may be corrected according to various conditions other than electrode drying amount information determined in real time or dead time (T imm ).
  • control unit 130 is characterized in that it controls the supplied heat quantity (Q sup ) to increase in time series while the surplus heat quantity (Q res ) remains in the drying furnace 110 during the initial drying time.
  • control is performed so that normal heat quantity (Q com ) is supplied to the drying furnace 110.
  • the supply heat (Q sup ) excluding the surplus heat (Q res) from the normal heat amount (Q com ) is supplied into the drying furnace (110).
  • the amount of heat supplied (Q sup ) is determined depending on the degree of surplus heat (Q res ) remaining within the body.
  • the electrode 10 is put into the drying furnace 110 with a dead time (T imm ), and after a certain period of time, the amount of excess heat (Q res ) remaining in the drying furnace 110 is reduced, so the control unit ( 130) can control the amount of heat supplied to the drying furnace 110 such that the amount of heat (Q sup ) is gradually increased.
  • the normal heat quantity (Q com ) is controlled to be supplied into the drying furnace 110 .
  • the control unit 130 controls to supply the reduced amount of heat into the drying furnace 110 while the surplus heat amount (Q res ) remains in the drying furnace 110 as described above, the entire drying furnace 110 is dried.
  • the amount of heat supplied into the furnace 110 is uniformly controlled.
  • the drying furnace 110 has a dead time (T imm )
  • surplus heat (Q res ) is accumulated throughout the entire section of the drying furnace (110), that is, across multiple drying zones, so the surplus heat (Q res ) is accumulated.
  • T imm dead time
  • surplus heat (Q res ) is accumulated throughout the entire section of the drying furnace (110), that is, across multiple drying zones, so the surplus heat (Q res ) is accumulated.
  • the electrode drying system 100 includes a drying furnace 110.
  • the drying furnace 110 has a chamber shape, providing space for the electrode 10 to be dried to run inside the drying furnace 110, and preventing internal heat from escaping to the outside for drying. there is.
  • the electrode may have a structure in which an electrode active material layer is formed by applying an electrode forming slurry containing an electrode active material on an electrode current collector.
  • the electrode slurry may be applied to at least one side of the current collector.
  • the electrode current collector may be a positive electrode current collector or a negative electrode current collector
  • the electrode active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material
  • the electrode slurry may further include a conductive material and a binder in addition to the electrode active material.
  • the positive electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 ⁇ m.
  • This positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, or aluminum or stainless steel. Surface treatment of carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used.
  • the current collector can increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on its surface, and can be in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.
  • sheets for negative electrode current collectors they are generally made with a thickness of 3 to 500 ⁇ m.
  • This negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is conductive without causing chemical changes in the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, the surface of copper or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. can be used.
  • the bonding power of the negative electrode active material can be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.
  • the positive electrode active material is a material capable of causing an electrochemical reaction, and is a lithium transition metal oxide, containing two or more transition metals, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) substituted with one or more transition metals.
  • LiCoO 2 lithium cobalt oxide
  • LiNiO 2 lithium nickel oxide
  • the negative electrode active material includes, for example, carbon such as non-graphitized carbon and graphitic carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ⁇ x ⁇ 1), Li x WO 2 (0 ⁇ x ⁇ 1 ) , Sn : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, elements of groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogen; 0 ⁇ x ⁇ 1;1 ⁇ z ⁇ 8); lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloy; tin-based alloy; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials, etc. can be used.
  • the conductive material is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material.
  • These conductive materials are not particularly limited as long as they have conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
  • the binder is a component that assists in the bonding of the active material and the conductive material and the bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the positive electrode active material.
  • binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polyester.
  • Examples include propylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butyrene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.
  • such electrode slurry can be produced by dissolving electrode active material, conductive material, binder, etc. in a solvent.
  • a solvent there is no particular limitation on the type of the solvent as long as it can disperse the electrode active material, etc., and either an aqueous solvent or a non-aqueous solvent can be used.
  • the solvent may be a solvent commonly used in the art, such as dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, and N-methylpyrrolidone (NMP). ), acetone, or water, and one type of these may be used alone or a mixture of two or more types may be used.
  • the amount of the solvent used can be adjusted so that the slurry has an appropriate viscosity in consideration of the slurry coating thickness, manufacturing yield, workability, etc., and is not particularly limited.
  • the drying furnace 110 may be divided into a plurality of drying zones, and each drying zone is a drying means for drying the electrode 10 therein, and blows hot air to the electrode 10. It is equipped with a hot air nozzle 114 that supplies convection heat and a heater that applies radiant heat to the electrode 10.
  • the hot air nozzle 114 and the heater 115 may be arranged to be spaced apart at regular intervals along the transfer direction (MD direction, x direction) of the electrode 10, and may be arranged perpendicular to the electrode 10. Apply hot air or radiant heat in this direction.
  • MD direction, x direction transfer direction
  • the hot air nozzle 114 and the infrared heater are shown as being located on the upper part of the electrode 10, that is, on the lower surface of the ceiling of the drying furnace 110.
  • the hot air The nozzle 114 and the heater 115 may be located above and below the electrode 10, respectively.
  • the embodiment shown in FIG. 1 illustrates a case where both the hot air nozzle 114 and the heater are included as the drying means, but only one of them may be included.
  • the hot air nozzle 114 includes a main body portion and a spray portion. The main body constitutes the body of the hot air nozzle 114, and fixes the hot air nozzle 114 to the ceiling of the drying furnace 110.
  • the main body part is empty inside, and transmits hot air from a hot air source (not shown) to the injection unit.
  • a spray portion is provided on the lower surface of the main body.
  • the injection unit communicates with the main body, and an injection port through which hot air is sprayed is formed on the lower surface of the injection unit.
  • the injection port may have a structure in which a plurality of pores are arranged at regular intervals.
  • the heater 115 may be an infrared heater in a specific example of the present invention, and the infrared heater may include an infrared heater that irradiates infrared rays to the electrode 10 and a holder that supports or mounts the infrared heater.
  • the shape of the infrared heater is not particularly limited.
  • the rod-shaped heater may be arranged in parallel along the transport direction of the electrode 10 while extending in the width direction of the electrode 10.
  • the hot air nozzles 114 and heaters 115 may be arranged alternately along the direction of movement of the electrode 10 in order to evenly supply hot air and infrared rays to the surface of the electrode 10.
  • the hot air nozzles 114 and heaters 115 may be arranged alternately along the direction of movement of the electrode 10 in order to evenly supply hot air and infrared rays to the surface of the electrode 10.
  • there is no particular limitation on the arrangement form and a person skilled in the art can appropriately design and change the arrangement method of the hot air nozzle 114 and the infrared heater according to drying conditions.
  • the drying system 100 of the present invention increases or decreases one or more conditions of the temperature of the hot air sprayed from the hot air nozzle 114, the wind speed of the hot air, and the output of the heater, thereby increasing the amount of heat supplied into the drying furnace 110. You can control it.
  • the drying furnace 110 may include one or more transport rollers 116 for transporting the electrode 10.
  • the transport rollers 116 may be arranged in plural numbers at regular intervals along the transport direction of the electrode 10, support the electrode 10 during the drying process, and transfer the dried electrode 10 to the drying furnace ( 110) Transport to the outside. Additionally, the drying amount of the electrode 10 can be controlled by manipulating the rotation speed of the transfer roller 116.
  • the electrode drying system 100 includes a sensor unit that detects that the electrode 10 is not supplied into the drying furnace 110 and transmits dead time (T imm ) information to the data processing unit 120. 140) is further included.
  • the sensor unit 140 may be installed around the entrance of the drying furnace 110 where the electrode 10 is input into the drying furnace 110.
  • the sensor unit 140 includes a detection sensor that detects the movement of the electrode 10, and the type of the detection sensor is not limited as long as it can detect whether the electrode 10 is inserted. Therefore, the detection sensor may be a weight sensing type or an image camera type.
  • the control unit 130 of the present invention includes a first operation control unit 117, a second operation control unit 118, and It is connected to the third operation control unit 119, and can thereby command a reduction in the amount of heat supplied to them.
  • the control unit 130 receives information on the surplus heat amount (Q res ) inside the drying furnace 110 during the dead time (T imm ) from the data processing unit 120, and when the electrode 10 is inserted into the drying furnace 110. Then, the supply amount of heat (Q sup ) to be supplied into the drying furnace 110 is determined, and the drying furnace 110 is supplied with the determined supply amount of heat (Q sup ) to the operation control unit 117, 118, 119 of the drying furnace 110. I order my calories to be supplied. Accordingly, the operation control unit 117, 118, and 119 of the drying furnace 110 controls the hot air nozzle 114 and the heater to supply heat according to the commanded supply heat amount (Q sup ) information.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the structure of an electrode drying system 200 according to another embodiment of the present invention
  • Figure 4 shows the structure of an electrode drying system 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode drying system 200 of the present invention includes a drying furnace in which the electrode 10 is dried;
  • a data processing unit 220 that calculates the surplus heat amount (Q res ) inside the drying furnace during the dead time (T imm ) from pre-calculated drying control data;
  • It includes a control unit 230 that controls the amount of heat supplied to the drying furnace, and the control unit 230 supplies the supplied heat amount (Q sup ) excluding the surplus heat amount (Q res ) from the normal heat amount (Q com ) into the drying furnace.
  • a sensor unit 240 that detects that the electrode 10 is not supplied into the drying furnace and transmits dead time (T imm ) information to the data processing unit 220; and a measuring unit that collects information on the drying amount of the electrode 10 and transmits the collected information to the control unit 230. It further includes, and the control unit 230 determines the drying level of the electrode 10 according to the drying amount information received from the measuring unit, corrects the increase or decrease in the amount of heat supplied to the dryer in real time, and adjusts the drying amount according to the corrected amount of heat. Controls the amount of heat supplied to the drying furnace.
  • control unit 230 includes a first operation control unit 217, a second operation control unit 218, and a first operation control unit 217, which are respectively installed in the first drying zone 211, the second drying zone 212, and the third drying zone 213. 3 It is connected to the operation control unit 219, and can thereby command a reduction in the amount of heat supplied to them.
  • this electrode drying system 200 when the electrode 10 is put into the drying furnace after a dead time (T imm ), the normal amount of heat (Q com ) is maintained while the surplus heat amount (Q res ) remains in the drying furnace.
  • the drying amount of the electrode 10 is corrected according to the drying level of the electrode 10, (10) has the advantage of making the drying level uniform.
  • the measuring unit 250 collects the drying amount information of the electrode 10 in real time, and the control unit 230 determines the drying level of the electrode 10 based on the collected drying amount information, Since the drying amount can be periodically corrected according to the drying level of the electrode 10, the drying level of the electrode 10 can be uniformly controlled.
  • the dry amount information is one or more of the solid content of the electrode 10 and the temperature of the electrode surface.
  • the electrode drying system 200 of the present invention determines the drying level of the electrode 10 through the solid content and/or temperature collected through the measuring unit.
  • the measuring unit may include one or more of a web-gauge and a temperature gauge that measures the loading amount of the electrode 10 in order to collect the solid content and the temperature of the electrode surface.
  • the measuring units 250a and 250b include a web-gauge that measures the loading amount of the electrode 10, and the measuring units 250a and 250b are located at the entrance to the drying furnace and Installed at each outlet, the loading amount before drying of the electrode 10 and the loading amount after drying of the electrode 10 can be measured.
  • the measuring units 250a and 250b may further include a calculation unit to derive the solid content, and the calculation unit calculates the solid content of the electrode active material layer 12 from the measured loading amount through a pre-entered calculation formula. It can be derived.
  • the formula for deriving the solid content from the loading amount may be one known in the art.
  • the solid content When the drying level of the electrode 10 is excessive (over-drying), the solid content appears higher than the standard value, and when the drying level of the electrode 10 is insufficient (under-drying), the solid content appears lower than the standard value. , the solid content can be an indicator of the dryness level of the electrode 10.
  • the control unit 230 determines the drying level of the electrode 10 based on the drying amount information received from the measuring units 250a and 250b, and controls the amount of heat supplied into the drying furnace according to the determined drying level. , the drying amount of the electrode 10 can be corrected in real time.
  • the measuring units 250a and 250b are set to periodically collect the drying amount information of the electrode 10 at regular time intervals, and the control unit ( Whenever drying amount information is received from the measuring units 250a and 250b, 230 determines the drying level of the electrode 10 and periodically controls the amount of heat supplied into the drying furnace.
  • the drying amount control process by the control unit 230 will be described in detail.
  • the control unit 230 can receive drying amount information, such as the loading amount before and after drying of the electrode 10 and/or the temperature of the electrode surface, from the measuring units 250a and 250b, and determines the drying level of the electrode 10.
  • a reference value is input to determine whether it is over-dried or under-dried.
  • the drying amount information and the reference value are compared to determine whether the drying level of the electrode 10 is overdrying, not drying, or normal drying, and the drying amount information is compared with the reference value to determine the degree of overdrying or underdrying. Quantitatively determine the drying intensity control method.
  • the hot air nozzle 214, the heater 215, and the transfer roller 216 that allow the electrode 10 to run By controlling one or more of the running speeds, the drying amount of the electrode 10 can be corrected.
  • control of the drying intensity as described above by the control unit 230 is not limited to once, but is performed periodically at regular time intervals.
  • the control unit 230 may repeatedly control the drying intensity of the drying furnace in a cycle of 5 to 20 minutes, and preferably remove the drying intensity in a cycle of 6 to 15 minutes.
  • the drying intensity control cycle is not limited to this.
  • the measuring units 250a and 250b are also set to periodically collect information on the drying amount of the electrode 10 at regular time intervals in conjunction with the drying intensity control by the control unit 230.
  • the measuring units 250a and 250b collect drying amount information for 1 minute to 5 minutes immediately before the drying intensity control by the control unit 230 is scheduled. That is, in the measuring units 250a and 250b, the control unit 230 controls the drying intensity of the drying furnace and does not immediately collect the drying amount information of the electrode 10, but rather controls the drying intensity by the control unit 230. This is performed, and after a certain period of time, information on the drying amount of the electrode 10 is collected. This is because a certain amount of time is required for the drying amount correction effect to appear due to a change in the drying intensity of the drying furnace.
  • the measuring units 250a and 250b may use the average or median value of the drying amount information collected during the predetermined time as a representative value of the drying amount information and transmit it to the control unit 230.
  • the measuring units 250a and 250b may include a temperature measuring device capable of measuring the temperature of the electrode surface. By measuring the temperature within the drying furnace, the amount of heat supplied within the drying furnace can be controlled more precisely.
  • the present invention provides an electrode drying method using the electrode drying system described above.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the sequence of the electrode drying method according to the present invention.
  • the electrode drying method includes the steps of: (a) collecting immobility time (T imm , Immobility Time) information; (b) calculating the residual amount of heat (Q res , Residual Quantity of Heat) inside the drying furnace during the dead time (T imm ) from pre-calculated drying control data; (c) inserting an electrode into a drying furnace having a dead time (T imm ); and (d) controlling the amount of heat supplied to the drying furnace; Including, in step (d), the supply heat (Q sup , Supply Quantity of Heat) excluding the surplus heat (Q res ) from the normal heat quantity (Q com , Common Quantity of Heat) is supplied to drying.
  • step (a) dead time (T imm ) information is collected, which is the time when the electrode is not dried in the drying furnace on the line. As described above, this can be detected by a sensor unit installed around the entrance to the drying furnace.
  • step (b) from the drying control data calculated in advance, drying control data having a dead time (T imm ) closest to the dead time (T imm ) on the line collected in step (a) is extracted, and the extracted Based on the drying control data, the surplus heat amount (Q res ) is calculated by subtracting the supplied heat amount (Q sup ) from the normal heat amount (Q com ). That is, step (b) is the condition closest to the current condition from the pre-calculated drying control data.
  • the condition here means dead time (T imm ), and extracts the drying control data with the condition closest to the current condition.
  • the amount of excess heat (Q res ) remaining in the drying furnace for a certain period of time before the electrode is input into the drying furnace having a dead time (T imm ) is calculated. Thereafter, at this time, when the initial drying time is divided into a plurality of time sections in time series, the amount of surplus heat (Q res ) remaining in the drying furnace in each time section is calculated. Information on the surplus heat quantity (Q res ) calculated in this way is transmitted to the control unit.
  • step (d) the amount of surplus heat (Q res ) received from the data processing unit is the estimated surplus heat remaining inside the dryer during the initial drying time after the electrode is introduced into the drying furnace having a dead time (T imm ) on the line.
  • (Q res ) may apply. Accordingly, the control unit supplies the supplied heat quantity (Q sup ) excluding the surplus heat quantity (Q res ) received from the data processing unit from the normal heat quantity (Q com ) to the dryer.
  • step (d) while the surplus heat quantity (Q res ) remains in the drying furnace, the supply heat quantity (Q sup ) is controlled to increase in time series, and when there is no surplus heat quantity (Q res ) in the drying furnace, the drying furnace Normally, the amount of heat (Q com ) is supplied to the control.
  • the surplus heat (Q res ) remains in the drying furnace, heat is supplied to the drying furnace at a lower heat amount than the normal heat amount (Q com ), and the supplied heat is adjusted taking into account the surplus heat (Q res ) remaining in the drying furnace.
  • Calories are supplied so that the size of (Q sup ) increases gradually/step by step.
  • heat equal to the normal heat amount (Q com ) is supplied into the drying furnace.
  • Table 1 below is an example showing drying control data calculated in advance.
  • T imm dead time
  • Q sup amount of heat supplied
  • the dead time (T imm ) refers to the time during which the electrode is not dried in the drying furnace, or the time when the electrode is not introduced into the drying furnace.
  • the sequence number refers to the time sequence of 1 minute intervals from the time the electrode is inserted into the drying furnace with the corresponding dead time (T imm ) (however, the sequence number '0' is when the electrode is not inserted into the drying furnace, and the sequence number is From '1', this is when the electrode is inserted into the drying furnace).
  • the infrared heater output value refers to the intensity value of the output at which the infrared heater emits heat energy.
  • the range of the output value is 0 to 25.
  • the first to fourth heaters are infrared heaters that are sequentially installed in some drying zones in the electrode transfer direction.
  • an infrared heater is used as an example of a heat source that supplies heat to the drying furnace, but it is not limited thereto.
  • the supplied heat amount (Q sup ) is a value converted into a percentage of the infrared heater output value at the corresponding turn compared to the maximum output value of the infrared heater, and the surplus heat amount (Q res ) is the normal heat amount (Q com ) set to 100%. In this case, it usually means the value excluding the supplied calories (Q sup ) from the normal calories (Q com ).
  • the output value of the infrared heater in the current sequence may be determined by the deviation between the electrode drying rate in the previous sequence and the target electrode drying rate.
  • the process of deriving the infrared heater output value in the current sequence is explained in detail using Tables 2 and 3 below as examples.
  • Table 2 below is to explain the proportional control (P control) method that derives the infrared heater output value to be applied to the current sequence from the drying control data calculated in advance when the electrode drying rate in the previous sequence is less than the target electrode drying rate. , various electrode drying rate information and infrared heater output value information are displayed.
  • Electrode drying rate (%) Infrared heater output value (%) maximum previous order target previous order current order maximum
  • the maximum electrode drying rate in Table 2 above refers to the maximum electrode drying rate set as a limit in the electrode model to be dried.
  • the maximum electrode drying rate is a standard for determining the degree of deviation between the previous sequence drying rate and the target electrode drying rate. Referring to Table 2 above, at number 1, the electrode drying rate in the previous sequence (82%) and the target electrode drying rate are determined. In proportion to the deviation (3%) of the electrode drying rate (85%), the amount of change in output value (6.7%) compared to the infrared heater output value (80%) in the previous sequence is determined, and accordingly, the infrared heater output value to be applied in the current sequence (86.7 %) is determined.
  • the output value change amount (5 %) is determined, and the infrared heater output value (85%) to be applied in the current sequence is determined accordingly.
  • the deviation between the electrode drying rate in the previous sequence and the target electrode drying rate is smaller than that in number 1. Therefore, it can be observed that number 2 shows a smaller change in the infrared heater output value to be applied in the current sequence than number 1 compared to the infrared heater output value applied in the previous sequence.
  • number 3 the change in output value (2.9 %) is determined, and the infrared heater output value (82.9%) to be applied in the current sequence is determined accordingly. It can be observed that number 3 shows a smaller change in the infrared heater output value to be applied in the current sequence than number 2 compared to the infrared heater output value applied in the previous sequence.
  • Table 3 below shows exceptions to the proportional control (P control) method that derives the infrared heater output value to be applied to the current sequence from the drying control data calculated in advance when the electrode drying rate in the previous sequence is equal to or greater than the target electrode drying rate. For explanation purposes, various electrode drying rate information and infrared heater output value information are shown.
  • P control proportional control
  • the electrode drying rate (85%) in the previous sequence is the same as the target electrode drying rate (85%). That is, this corresponds to a case where the electrode drying rate in the previous sequence reaches the target electrode drying rate.
  • the infrared heater output value to be applied in the current sequence is determined to be the same as the infrared heater output value applied in the previous sequence.
  • the electrode drying rate in the previous sequence (86%) is the target. This is a case where the electrode drying rate (85%) is exceeded. That is, in the previous sequence, the electrode was overdried.
  • the infrared heater output value to be applied in the current sequence is determined to be the same as the infrared heater output value applied in the previous sequence.
  • the data processing unit determines the dead time (T imm ) in Table 1 among the drying control data calculated in advance. At this time of 154 minutes, the drying control data calculated in advance is derived using a search grid method. At this time, in Table 1, when the dead time (T imm ) is 158 minutes, the drying control data calculated in advance is not derived. In the embodiment, the data processing unit uses only dead time (T imm ) information as a variable, but the present invention is not limited to this.
  • any one of the following information can be set as an additional variable: the output value of the infrared heater operated during the dead time (T imm ), the product name of the electrode to be dried, and the temperature outside the drying furnace. .
  • the data processing unit derives information about the infrared heater output value, supply heat amount (Q sup ), surplus heat amount (Q res ), and electrode drying rate in sequence numbers 1 to 7 of the derived drying control data, and determines the surplus heat amount to be applied on the line. Calculates (Q res ).
  • the method of calculating the surplus heat quantity (Q res ) to be applied on the line can be calculated by still reflecting the surplus heat quantity (Q res ) information derived from the derived drying control data, or it can be calculated through a correction process as necessary.
  • the control unit determines and controls the amount of heat supplied to the drying furnace based on the information derived from the data processing unit. As described above, the amount of heat supplied to the drying furnace may be determined according to the output value of the infrared heater corresponding to the amount of heat energy emitted from the infrared heater.
  • control unit determines the amount of heat to be supplied to the drying furnace for 7 minutes from the time the electrode in the drying furnace with the dead time (T imm ) on the line is input, based on the excess heat (Q res ) in the sequences 1 to 7 detected by the data processing unit. Determine calories.
  • control unit supplies the supplied heat quantity (Q sup ), excluding the surplus heat quantity (Q res ) from the normal heat quantity (Q com ), to the dryer.
  • the control unit determines the amount of heat supplied (Q sup ) to be 83.93% as in sequence number 1 of the drying control data, and controls the infrared heater output value to 20.983. In addition, for 1-2 minutes after the electrode is inserted, the control unit determines the amount of heat supplied (Q sup ) to be 83.93% as shown in number 2 of the drying control data, and controls the infrared heater output value to 21.4. Thereafter, the control unit, for 3-4 minutes, 4-5 minutes, 5-6 minutes, and 6-7 minutes, supplies heat quantity (Q sup ) and infrared rays in the order numbers 4, 5, 6, and 7 of the drying control data, respectively. Controlled by heater output value.
  • the amount of heat supplied to the dryer is controlled by a differential heat supply method that increases the amount of heat supplied to the dryer as time passes after the electrode is inserted.
  • the infrared heater output value for each time section in the drying control data is determined by the deviation between the electrode drying rate in the previous time section and the target electrode drying rate.
  • the target electrode drying rate is determined by considering the excess heat (Q res ) in the drying furnace. Therefore, for 4 minutes after the electrode is inserted, the electrode drying rate in the previous time period does not reach the target electrode drying rate, which may correspond to a state in which excess heat (Q res ) remains in the drying furnace.
  • the control unit controls the amount of heat supplied into the drying furnace so that the amount of heat normally supplied into the drying furnace is supplied.
  • the infrared heater output value for each time section in the drying control data maintains the infrared heater output value applied in the previous time section when the electrode drying rate in the previous time section reaches the target electrode drying rate.
  • the target electrode drying rate is determined by considering the surplus heat amount (Q res ) in the drying furnace.
  • the control unit determines the amount of heat supplied (Q sup ) using a normal heat supply method and supplies a uniform amount of heat internally through drying, thereby increasing the quality uniformity of the electrode.
  • the present invention derives drying control data with conditions that best match the current dead time (T imm ) conditions among pre-calculated drying control data, and provides a drying furnace with dead time (T imm ) from the derived drying control data.
  • T imm current dead time
  • T imm dead time

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Abstract

본 발명은 전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법에 관한 것으로, 미리 산출된 전극 건조 데이터를 기반으로, 부동시간을 가지는 건조로 내 전극이 투입될 때 건조로 내 공급할 적절한 열량을 결정하고 제어하여 잉여 열량으로 인해 전극의 과도한 건조를 막아 전극 표면의 결함 발생을 방지할 수 있다.

Description

전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법
본 출원은 2022.12.02.자 한국 특허 출원 제10-2022-0166514호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌들에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
상기 양극 및 음극은 각각 양극 집전체 및 음극 집전체에 양극 활물질을 포함하는 양극 슬러리 및 음극 활물질을 포함하는 음극 슬러리를 도포하여 양극 활물질층 및 음극 활물질층을 형성한 후, 이를 건조 및 압연하여 형성된다.
이 때, 전극의 건조 조건은 전극의 품질 및 물성에 영향을 미치며, 특히 건조 중 전극 폭 방향에 대한 건조도 편차 및 건조 완료 시점 제어에 따라 전극의 접착력 및 표면 결합 수준이 크게 변할 수 있다.
한편, 전극 슬러리가 도포된 전극이 연속 공정으로 건조 구간을 주행하면서 건조 과정을 거치게 되나, 여러 가지 이유로 전극 슬러리 도포 공정과 건조 공정 사이에 시간적 간격이 있을 수 있고, 건조 구간에 전극이 건조로 내에 투입되지 않는 부동시간 동안, 건조로의 내부는 잉여 열량이 축적되게 된다. 이렇게 잉여 열량이 축적된 상태에서, 건조로 내에 전극이 투입된 경우에는, 건조로 내에 축적된 과도한 열량으로 인해, 초기 건조 구간에서 전극에 크랙이나 주름이 발생할 수 있다.
특히, 초기 건조 구간에서의 과건조로 인한 전극 크랙은, 전극 분말 가루를 생성하게 하고, 전극 분말 가루는 건조로 내 열풍 대류를 따라 멀리 비산되어 주변의 전극을 오염시켜 전극의 품질을 저하시키게 된다. 따라서, 전극의 초기 건조 구간에서 과건조를 방지하는 것은 매우 중요하다.
따라서, 초기 건조 구간에서의 과건조를 방지하는 전극 건조 기술 개발이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부동시간을 가지는 전극의 건조 과정에 있어서, 부동시간을 가진 건조로에 투입되는 전극이, 건조로 내 축적된 잉여 열량으로 인해 초기 건조 시 발생하는 과건조를 억제하여 전극의 크랙을 방지하는 전극 건조 시스템 및 전극 건조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 전극 건조 시스템을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 건조 시스템은, 전극이 건조되는 건조로; 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm, Immobility Time) 동안 건조로 내부의 잉여 열량(Qres, Residual Quantity of Heat)을 산출하는 데이터 처리부; 및 건조로에 공급되는 열량을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 통상 열량(Qcom, Common Quantity of Heat)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup, Supply Quantity of Heat)을 건조로 내 공급하는 것을 특징으로 한다.
구체적인 예에서, 건조 제어 데이터는, 부동시간(Timm) 및 공급 열량(Qsup)에 따른 전극 건조율을 포함한다.
다른 구체적인 예에서, 데이터 처리부는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간을 가지는 건조 제어 데이터를 추출하고, 추출된 건조 제어 데이터를 기반으로, 통상 열량(Qcom)에서 공급 열량(Qsup)을 제외한 잉여 열량(Qres)을 산출한다.
또 다른 구체적인 예에서, 제어부는, 건조로 내 잉여 열량(Qres) 잔존하는 동안, 공급 열량(Qsup)이 시계열적으로 증가되도록 제어한다.
또한, 제어부는, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 없는 경우, 건조로에 통상 열량(Qcom)이 공급되도록 제어한다.
구체적인 예에서, 건조로는, 전극에 열풍을 공급하여 대류열을 가해주는 열풍 노즐 및 전극에 복사열을 가해주는 히터를 포함한다.
여기서, 제어부는, 열풍 노즐로부터 분사되는 열풍의 온도, 열풍의 풍속 및 히터의 출력 중 하나 이상의 조건을 증감하는 방식으로 건조로 내 공급되는 열량을 제어한다.
다른 구체적인 예에서, 제어부는, 건조로 전체에 대해 건조로 내 공급되는 열량을 일률적으로 제어한다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 건조 시스템은, 전극이 건조로 내로 공급되지 않는 것을 감지하여 부동시간(Timm) 정보를 데이터 처리부에 송출하는 센서부; 를 더 포함한다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 건조 시스템은, 전극의 건조량 정보를 수집하고, 수집된 정보를 제어부로 송출하는 측정부; 를 더 포함하고, 제어부는, 측정부로터 수신받은 건조량 정보에 따라 전극의 건조 수준을 판단해, 실시간으로 건조로 내 공급되는 열량의 증감을 보정하는 것을 특징으로 한다.
구체적인 예에서, 측정부는, 건조로 통과 전/후의 전극의 고형분 함량 및 전극 표면의 온도 중 하나 이상을 수집한다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전극 건조 시스템을 이용한 전극 건조 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 건조 방법은, (a) 부동시간(Timm, Immobility Time) 정보를 수집하는 단계; (b) 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm) 동안 건조로 내부의 잉여 열량(Qres, Residual Quantity of Heat)을 산출하는 단계; (c) 부동시간을 가지는 건조로 내에 전극을 투입시키는 단계; 및 (d) 건조로에 공급되는 열량을 제어하는 단계; 를 포함하되, 상기 (d) 단계는, 통상 열량(Qcom, Common Quantity of Heat)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup, Supply Quantity of Heat)을 건조로 내 공급하는 것을 특징으로 한다.
구체적인 예에서, 건조 제어 데이터는, 부동시간(Timm) 및 공급 열량(Qsup)에 따른 전극 건조율을 포함한다.
다른 구체적인 예에서, (b) 단계는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, (a) 단계에서 수집된 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간을 가지는 건조 제어 데이터를 추출하고, 출된 건조 제어 데이터를 기반으로 통상 열량(Qcom)에서 공급 열량(Qsup)을 제외한 잉여 열량(Qres)을 산출한다.
또 다른 구체적인 예에서, (d) 단계는, 건조로 내 잉여 열량(Qres) 잔존하는 동안, 공급 열량(Qsup)이 시계열적으로 증가되도록 제어하고, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 없는 경우, 건조로에 통상 열량(Qcom)이 공급되도록 제어한다.
본 발명의 전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법에 따르면, 부동시간을 가지는 건조로에 전극이 투입되어 초기 건조 시간 동안 통상 공급되는 열량보다 낮은 열량을 공급하여 잉여 열량으로 인한 전극의 과건조를 억제하고, 이에 따라 전극의 크랙 발생이 방지되어 건조로 내부의 오염을 억제하는 효과가 있으며, 미리 산출된 건조 데이터를 기반으로 초기 건조 시간 동안 건조로에 최적 열량을 공급하여 전극의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 예에 따른 공급 열량(Qsup)을 결정하기 위한 전극 건조율과의 관계를 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 건조 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법을 제공한다.
일반적으로, 전극 슬러리가 도포된 전극이 연속 공정으로 건조 구간을 주행하면서 건조 과정을 거치게 되나, 여러 가지 이유로 전극 슬러리 도포 공정과 건조 공정 사이에 시간적 간격이 있을 수 있고, 건조 구간에 전극이 건조로 내에 투입되지 않는 부동시간 동안, 건조로의 내부는 잉여 열량이 축적되게 된다. 이렇게 잉여 열량이 축적된 상태에서, 건조로 내에 전극이 투입된 경우에는, 건조로 내에 축적된 과도한 열량으로 인해, 초기 건조 구간에서 전극에 크랙이나 주름이 발생할 수 있다. 특히, 초기 건조 구간에서의 과건조로 인한 전극 크랙은, 전극 분말 가루를 생성하게 하고, 전극 분말 가루는 건조로 내 열풍 대류를 따라 멀리 비산되어 주변의 전극을 오염시켜 전극의 품질을 저하시키게 된다. 따라서, 전극의 초기 건조 구간에서 과건조를 방지하는 것은 매우 중요하다.
이에, 본 발명은, 부동시간을 가지는 전극의 건조 과정에 있어서, 부동시간을 가진 건조로에 투입되는 전극이, 건조로 내 축적된 잉여 열량으로 인해 초기 건조 시 발생하는 과건조를 억제하기 위해, 부동시간을 가진 건조로에 전극이 투입된 직후의 초기 건조 시간 동안, 일시적으로 건조로 내에 통상 공급되는 열량보다 감소된 열량을 공급하되, 시계열적으로 차등 열량이 공급되도록 한다. 나아가, 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 라인 상의 부동시간 조건과 가장 근접한 조건을 가지는 건조 제어 데이터를 도출하고, 도출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간 동안 건조로 내부의 잉여 열량을 산출한다. 그리고, 제어부를 통해, 통상적으로 공급되는 열량에서 잉여 열량을 제외한 공급 열량을 산출하여, 공급 열량이 건조로 내로 공급되도록 한다. 이와 같이, 초기 건조 시간 동안 건조로 내에 공급되는 공급 열량은, 통상 공급되는 열량보다 감소된 열량이면서, 건조로 내 잔존하는 잉여 열량을 고려하여 산정된 열량이다.
상기 시계열적으로 차등되어 공급되는 공급 열량을 미리 산출된 건조 제어 데이터를 기반으로 부동시간을 가진 건조로에 전극이 투입된 후 초기 건조 시간 동안, 미리 확보된 데이터 중에서 현재 조건과 가장 부합되는 조건에서의 건조 제어 데이터를 기반으로 건조로 내 공급될 열량을 결정하고 이를 제어하는 것을 특징으로 한다. 이러한 건조로 내 공급될 열량의 결정은 데이터 처리부와 제어부를 이용한 자동 방식으로 수행 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템의 구조를 나타낸 개략도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 건조 시스템(100)은, 전극(10)이 이송되는 방향인 x축을 따라 복수의 건조존(111, 112, 113)으로 구획될 수 있고, 전극(10)이 건조되는 건조로(110); 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm, Immobility Time) 동안 건조로(110) 내부의 잉여 열량(Qres, Residual Quantity of Heat)을 산출하는 데이터 처리부(120); 및 건조로(110)에 공급되는 열량을 제어하는 제어부(130)를 포함한다. 상기 제어부(130)는, 통상 열량(Qcom, Common Quantity of Heat)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup, Supply Quantity of Heat)을 건조로(110) 내 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 부동시간(Timm) 이란, 공정 상의 다양한 이유로 인해, 건조로(110) 내에서 전극(10)의 건조가 진행되지 않은 시간, 또는 건조로(110) 내로 전극(10)이 공급되지 않는 시간적 간격을 의미한다. 이러한 부동시간(Timm) 은, 구체적으로 30초 내지 30분일 수 있으며, 30초 내지 20분일 수 있고, 1분 내지 15분일 수 있다.
그리고, 잉여 열량(Qres)이란, 건조로(110) 내에 전극(10)의 투입이 중단되는 동안 건조로(110) 내 축적된 열량을 의미한다.
*그리고, 통상 열량(Qcom)이란, 부동시간(Timm)을 가지지 않는 경우에 통상적으로 건조로(110) 내 공급되는 열량을 의미한다.
그리고, 공급 열량(Qsup)이란, 건조로(100) 내 공급되는 열량을 의미하고, 공급 열량(Qsup)은, 건조로 내에 위치하는 열풍 노즐로부터 분사되는 열풍의 온도, 열풍의 풍속 및 히터의 출력에 의해 건조로 내 공급되는 열에너지의 크기로부터 결정된다.
그리고, 초기 건조 시간이란, 전극(10)이 건조로(110)에 투입된 후의 통상 열량(Qcom) 보다 감소된 열량이 공급되는 소정의 시간 간격을 의미하며, 구체적으로는 전극(10)이 건조로(110)에 투입된 후로부터 60분이 경과되기까지의 시간적 간격 또는 전극(10)이 건조로(110)에 투입된 후로부터 30분이 경과되기까지의 시간적 간격 또는 전극(10)이 건조로(110)에 투입된 후로부터 20분이 경과되기까지의 시간적 간격 또는 전극(10)이 건조로(110)에 투입된 후로부터 10분이 경과되기까지 시간적 간격 또는 전극(10)시트가 건조로(110)에 투입된 후로부터 5분이 경과되기까지의 시간적 간격을 의미하는 것일 수 있다. 초기 건조 시간의 길이는, 상기 부동시간(Timm) 의 길이에 따라 달라질 수 있으며, 부동시간(Timm) 이 상대적으로 긴 경우에는 그 만큼 건조로(110) 내 축적된 잉여 열량(Qres)이 과다할 것이므로, 초기 건조 시간이 길어질 수 있고, 부동시간(Timm) 이 상대적을 짧을 경우에는 건조로(110) 내 축적된 잉여 열량(Qres)이 상대적으로 작을 것이므로, 초기 건조 시간이 짧아질 수 있다.
한편, 잉여 열량(Qres)이 축적된 상태의 건조로(110)에 전극(10)이 투입되면, 축적된 잉여 열량(Qres)으로 인해 전극(10)의 과건조가 일어나 전극(10)의 크랙을 유발할 수 있다. 따라서 이와 같은 부동시간(Timm)을 가지는 경우, 일시적으로 건조로(110) 내에 공급되는 열량을 감소시키는 제어를 하는 것이 필요하고, 이때, 감소시키면서 공급되는 열량을 적절히 선정할 필요가 있다.
이에 본 발명의 전극 건조 시스템(100)은, 부동시간(Timm) 있는 경우에, 축적된 잉여 열량(Qres)으로 인해, 전극(10)에 크랙이 발생하는 것을 억제하기 위한 것으로, 본 발명의 제어부(130)는, 부동시간(Timm)을 가진 건조로(110)에 전극(10)이 공급된 후의 초기 건조 시간 동안, 일시적으로 건조로(110) 내에 통상 공급되는 열량보다 감소된 열량을 공급하고, 이때 공급될 열량은, 본 발명의 데이터 처리부(120)에 의해 결정된다.
구체적으로, 본 발명의 데이터 처리부(120)는, 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm) 동안 건조로(110) 내부의 잉여 열량(Qres)을 산출한다. 데이터 처리부(120)는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 라인 상의 부동시간(Timm) 과 일치하는 부동시간(Timm)을 가지는 건조 제어 데이터를 추출한다. 그리고, 추출된 건조 제어 데이터를 기반으로, 통상 열량(Qcom)에서 공급 열량(Qsup)을 제외한 잉여 열량(Qres)을 산출한다. 여기서, 라인 상 부동시간(Timm) 은, 현재 진행중인 건조 라인 상 발생된 부동시간(Timm)을 의미한다.
상기, 건조 제어 데이터는, 부동시간(Timm) 별로, 공급 열량(Qsup)에 따른 전극 건조율 정보를 포함한다. 그리고, 공급 열량(Qsup)을 결정 짓는, 열원의 출력값 정보를 포함한다. 여기서 열원의 출력값은, 열풍의 온도값, 열풍의 풍속값 및 히터의 출력값 등일 수 있다.
나아가, 건조 제어 데이터는, 적외선 히터가 작동된 시점부터 부동시간(Timm)을 가지는 건조로(110) 내로 전극(10)이 투입되는 시점까지의 시간인 적외선 히터 가동시간 및 출력 값 정보를 더 포함할 수 있으며, 필요에 따라서는 전극(10) 제품 모델명 및 계절에 따른 실내 온도 정보를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 건조 제어 데이터는, 특정 부동시간(Timm)을 가지는 건조로(110) 내로 전극(10)이 투입된 후, 일정 시간 동안, 상이한 공급 열량(Qsup)을 가하면서 전극(10)을 건조시켰을 때 측정된 전극 건조율 정보이다. 건조 제어 데이터의 공급 열량(Qsup) 및 전극 건조율에 대한 자세한 내용은 아래에서 설명한다.
하나의 예를 들어 구체적으로 설명하면, 건조 제어 데이터에서, 부동시간(Timm)을 가진 건조로(110)에 전극(10)이 투입된 후 일정 시간인 초기 건조 시간(T)을 시계열적으로 n(n≥2)개의 시간 구간으로 구분하고, 각 시간 구간인 T1, T2, T3...Tn 에서 건조로(110) 내 공급되는 각 공급 열량(Qsup)을 Q1,Q2,Q3...Qn 으로 정의하며, 각 시간 구간에서의 전극 건조율을 Y1,Y2,Y3...Yn 으로 정의할 수 있음을 전제로 한다.
그리고, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 시간 구간을 T1,T2,...T5 으로 가정하고, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하지 않는 시간 구간인 T6,T7...T10 으로 가정하였을 때, 상기 최초 시간 구간 T1에서의 공급 열량(Qsup) Q1은 통상 열량(Qcom)보다 감소된 값(Qcom>Q1)을 가지고, 상기 최초 시간 구간 T1 이후의 시간 구간인 T2에서의 공급 열량(Qsup) Q2는 Q1과 비교해 다소 증가된 값을 가지되, 통상 열량(Qcom) 보다는 작은 값(Qcom>Q2>Q1)을 가진다. 또한, 상기 T2 이후의 시간 구간인 T3, T4 및 T5에 각각 대응하는 공급 열량(Qsup) Q3, Q4 및 Q5는 상기 Q2와 마찬가지로, 그 값(Qcom>Q5>Q4>Q3>Q2>Q1)을 가진다. 이와 같이 부동시간(Timm)을 가지는 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 있는 경우에, 통상 열량(Qcom)보다 감소된 열량을 공급하고, 시간의 경과에 따라 점진적/단계적으로 열량의 공급을 증가시켜, 전극(10)의 초기 과건조를 억제할 수 있다.
한편, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하지 않는 시간 구간인 T6,T7...T10 에서의 각 열량들은 QcomQ6=Q7=Q8=Q9=Q10 의 관계를 가질 수 있다. 이는, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하지 않기 때문에 건조로(110) 내 공급되는 열량은 통상 열량(Qcom)과 동일한 값을 가진다. 즉, 건조 제어 데이터는, 각 시간 구간에서의 건조로(110) 내 잔존하는 잉여 열량(Qres)을 고려하여 각 시간 구간에서 공급 열량(Qsup)이 결정된다.
또한, 다른 하나의 예를 들어 구체적으로 설명하면, 건조 제어 데이터에서, 각 시간 구간인 T1,T2,T3...Tn 에서의 전극 건조율을 Y1,Y2,Y3...Yn 으로 정의하고, 각 시간 구간에서의 전극 건조율 중에서, 미리 설정한 목표 전극 건조율과 가장 근접한 건조율을 Y5이라 가정하였을 때, T1,T2,...T5 에서의 각 열량들은 Q1<Q2<Q3<Q4<Q5<Qcom 의 관계를 가지고, T6,T8...T10 에서의 각 열량들은 Q6=Q7=Q8=Q9=Q10=Qcom 의 관계를 가질 수 있다. 즉, 목표 전극 건조율과 가장 근접한 전극 건조율을 가지는 시간 구간에서는 건조로(110) 내 잔여 열량이 남지 않지 않을 확률이 높다. 이와 같이 예상되는 거동을 반영하여, 목표 전극 건조율과 가장 근접한 전극 건조율을 가지는 시간 구간의 이전 시간 구간에서는 통상 열량(Qcom)보다 적은 열량으로 공급 열량(Qsup)이 결정되고, 이후 시간 구간에서는 통상 열량(Qcom)과 동일한 열량으로 공급 열량(Qsup)이 결정될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 하나의 예에 따른 공급 열량(Qsup)을 결정하기 위한 전극 건조율과의 관계를 나타낸 모식도이다.
도 5를 참조하면, 상기 공급 열량(Qsup)은, 예를 들어 적외선 히터의 출력 값을 제어함으로써 조절할 수 있다. 적외선 히터의 출력 값을 증가시키면 공급 열량(Qsup)은 증가할 것이고, 반대로 적외선 히터의 출력 값을 감소시키면 공급 열량(Qsup)은 감소할 것이다. 이때, 각 시간 구간에서의 적외선 히터의 출력 값은 전극 건조율과의 비례 제어(p 제어) 방식으로 결정된다. 상기 비례 제어(P 제어)란, 목표값과 현재값의 차이에 비례하여 조작량을 제어하는 것을 말한다. 여기서 목표값은 목표 전극 건조율과 대응되고, 현재값은 이전 시간 구간에서의 전극 건조율과 대응되며, 조작량은 공급 열량(또는 적외선 히터의 출력 값)의 변동량과 대응된다.
도 5를 참조하면, 건조 대상이 되는 전극 제품 모델을 최대로 건조시킬 수 있는 건조율인 최대 전극 건조율과 목표 전극 건조율 간의 관계에 있어서, 이전 시간 구간에서의 전극 건조율과 목표 전극 건조율 간의 편차(X%)에 비례하여 이전 시간 구간에서의 공급 열량(또는 적외선 히터 출력값)과 특정 시간 구간에서의 공급 열량(또는 적외선 히터 출력값) 사이의 변동량(X%)이 결정된다. 즉, 특정 시간 구간에서의 전극 건조율과 목표 전극 건조율의 편차가 상대적으로 클 경우에는, 특정 시간 구간에서 공급될 열량(또는 적외선 히터 출력 값)은 이전 시간 구간에서의 공급 열량(또는 적외선 히터 출력 값) 대비하여 상대적으로 큰 변동량을 보일 것이다. 이에 반해, 특정 시간 구간에서의 전극 건조율과 목표 전극 건조율의 편차가 상대적으로 작을 경우에는, 특정 시간 구간에서 공급될 열량(또는 적외선 히터 출력 값)은 이전 시간 구간에서의 공급될 열량(또는 적외선 히터 출력 값) 대비하여 상대적으로 작은 변동량을 보일 것이다. 이와 같은 거동은, 이전 시간 구간에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율에 이를수록 특정 시간 구간에서의 공급 열량(또는 적외선 히터 출력값)의 변동량이 줄어드는 방식(비례 제어)으로 하여 전극 건조율의 미세 조절이 가능하다.
그러나, 이전 시간 구간에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율과 동일하거나 초과하는 경우(과건조된 경우)에는, 전술한 비례 제어(P 제어)에 의해 특정 시간 구간에서의 공급 열량(또는 적외선 히터 출력 값)이 결정되지 않고, 이전 시간구간에서의 전극 건조율과 동일한 공급 열량(또는 적외선 히터 출력 값)으로 특정 시간 구간에서 공급 열량(또는 적외선 히터 출력 값)이 결정된다. 이는, 특정 시간 구간에서의 전극 건조율은 이미 목표 전극 건조율에 도달하거나, 초과하였기 때문에 공급 열량(또는 적외선 히터 출력 값)을 높여 전극이 과도하게 건조되는 것을 막고, 건조로 내 일정한 열량을 공급하여 전극 품질의 균일성을 높이기 위함이다.
더욱이, 이전 시간 구간에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율에 미만인 경우(불충분 건조된 경우)는, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 경우일 수 있다. 반면, 상기 특정 시간 구간에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율을 초과하는 경우(과도하게 건조된 경우)는, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하지 않는 경우일 수 있다. 일반적으로, 목표 전극 건조율은 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는지 여부에 따라 설정되는 값이기 때문이다.
다시 본 발명의 데이터 처리부(120)로 돌아오면, 데이터 처리부(120)는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간(Timm)을 가진 건조 제어 데이터를 추출한다. 필요에 따라서는, 데이터 처리부(120)는, 부동시간(Timm) 조건 이외에도 부동시간(Timm)을 가진 건조로에 전극이 투입되기 전까지 적외선 히터의 가동 시간 및 출력 값, 전극(10) 제품 모델명, 계절에 따른 실내 온도 중 1종 이상의 조건이 부합되는 건조 제어 데이터를 추출할 수 있다. 즉, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간(Timm)을 가지는 동시에, 라인 상의 적외선 히터의 가동 시간 및 출력값과 동일한 적외선 히터의 가동 시간 및 출력 값을 가지는 건조 제어 데이터를 추출할 수 있다. 또는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간(Timm)을 가지는 동시에, 라인 상의 적외선 히터의 가동 시간 및 전극 제품 모델명이 일치하는 건조 제어 데이터를 추출할 수 있다.
이때, 데이터 처리부(120)는, 서치 그리드(search grid) 방식으로, 라인 상의 부동시간(Timm)과 일치하는 부동시간(Timm) 정보를 가지는 건조 제어 데이터를 탐색한다. 상기 서치 그리드는, 목적하는 조건이 매개변수가 되어 매개변수들을 대상으로 다양한 조합을 시도하여 최적의 매개변수를 찾는 머신 러닝 모델 중 하나이다. 여기서 매개변수는 본 발명에서 부동시간(Timm)이 될 수 있다. 상기 매개변수는 부동시간(Timm)을 예를 들었지만, 부동시간(Timm) 조건 이외에 부동시간(Timm)을 가진 건조로에 전극이 투입되기 전까지 적외선 히터의 가동 시간 및 출력 값, 전극(10) 제품 모델명, 계절에 따른 실내 온도 중 1종 이상을 조건으로 더 포함하여 조건에 부합되는 최적의 건조 제어 데이터를 검출할 수 있다.
또한, 데이터 처리부(120)는, 조건에 부합되는 건조 제어 데이터를 추출하고, 추출된 건조 제어 데이터를 기반으로, 건조 제어 데이터의 각 시간 구간에서의 공급 열량(Qsup)과 통상 열량(Qcom)과의 편차로부터 각 시간 구간에서의 잉여 열량(Qres)을 산출할 수 있다.
본 발명의 제어부(130)는, 건조로(110)에 공급되는 열량을 제어한다. 이때, 제어부(130)는, 데이터 처리부(120)에서 산출된 잉여 열량(Qres) 정보를 고려하여, 건조로(110)에 공급되는 열량을 제어하되, 통상 열량(Qcom)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup)을 건조로(110) 내 공급하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 데이터 처리부(120)에서 검출된 잉여 열량(Qres) 정보는, 건조 제어 데이터 중에서, 라인 상 부동시간(Timm) 과 동일한 부동시간(Timm) 을 가지는 건조 제어 데이터로부터 검출된 것이고, 라인 상의 건조로(110) 내 조성된 열량 조건과 가장 부합될 것이다. 따라서, 라인 상의 건조로(110) 내 공급될 공급 열량(Qsup)은, 검출된 건조 제어 데이터의 각 시간 구간 별 공급 열량(Qsup)에 따라 결정될 수 있고, 건조 제어 데이터의 각 시간 구간 별 공급 열량(Qsup)은, 비례 제어(P 제어)를 통해 도출된 적외선 히터의 출력 값과 같은 열원의 출력값에 따라 결정될 수 있다. 단, 라인 상의 건조로(110) 내 공급될 공급 열량(Qsup)은, 실시간으로 파악된 전극 건조량 정보 또는 부동시간(Timm) 이외의 다양한 조건에 따라 보정될 수 있다.
또한, 제어부(130)는, 초기 건조 시간 중에서, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres) 잔존하는 동안, 공급 열량(Qsup) 이 시계열적으로 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres) 이 없는 경우에는, 건조로(110)에 통상 열량(Qcom)이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 경우에는, 통상 열량(Qcom)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup)이 건조로(110) 내 공급되는데, 건조로(110) 내 잔존 하는 잉여 열량(Qres)의 정도에 따라 공급 열량(Qsup)이 결정된다. 일반적으로, 부동시간(Timm)을 가지는 건조로(110)에 전극(10)이 투입되고, 일정 시간이 경과되면 건조로(110) 내 잔존하는 잉여 열량(Qres)은 줄어들게 되므로, 제어부(130)는, 건조로(110) 내 공급되는 공급 열량(Qsup)을 점진적으로 증가되도록 열량을 제어할 수 있다. 반면, 건조로(110) 내 잔존하는 잉여 열량(Qres)이 없는 경우에는, 통상 열량(Qcom)이 건조로(110) 내 공급되도록 제어한다.
제어부(130)가, 위와 같이 건조로(110) 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 동안, 감소된 열량을 건조로(110) 내 공급하도록 제어함에 있어서, 건조로(110) 전체에 대해 건조로(110) 내 공급되는 열량을 일률적으로 제어한다. 건조로(110)가 부동시간(Timm)을 가지는 경우, 건조로(110) 전제 구간, 즉 다수개의 건조존 모두에 걸쳐서 잉여 열량(Qres)이 축적되는 것이므로, 잉여 열량(Qres)을 감쇄시키기 위해서는, 건조로(110) 전체에 대해 일률적으로 위와 같은 제어를 수행하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 전극 건조 시스템(100)의 구성에 대해 자세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 건조 시스템(100)은, 건조로(110)를 포함한다. 상기 건조로(110)는, 챔버 형상으로, 건조 대상인 전극(10)이 건조로(110) 내부를 주행할 수 있도록 공간을 제공하고, 건조를 위해 내부의 열이 외부로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 전극은, 전극 집전체 상에 전극 활물질을 포함하는 전극 형성용 슬러리가 도포되어 전극 활물질층이 형성된 구조일 수 있다. 상기 전극 슬러리는 집전체의 적어도 일면에 도포될 수 있다.
이 때 상기 전극 집전체는 양극 집전체 또는 음극 집전체일 수 있고, 상기 전극 활물질은 양극 활물질 또는 음극 활물질일 수 있다. 또한 상기 전극 슬러리는 전극 활물질 외에 도전재 및 바인더를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 양극 집전체의 경우 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
음극 집전체용 시트의 경우, 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
본 발명에서 양극 활물질은, 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga 이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로오즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
한편, 이와 같은 전극 슬러리는 전극 활물질, 도전재 및 바인더 등을 용매에 용해시켜 제조될 수 있다. 상기 용매는 전극 활물질 등을 분산시킬 수 있는 것이면 그 종류에 특별한 제한은 없으며, 수계 용매 또는 비수계 용매를 모두 사용 가능하다. 예를 들어, 상기 용매로는 상기 용매는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며, 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등일 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율, 작업성 등을 고려하여 슬러리가 적절한 점도를 갖도록 조절될 수 있는 정도이면 되고, 특별히 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 상기 건조로(110)는, 복수의 건조존으로 구획될 수 있으며, 각 건조존은 그 내부에 전극(10)을 건조하기 위한 건조 수단으로서, 전극(10)에 열풍을 공급하여 대류열을 가해주는 열풍 노즐(114) 및 전극(10)에 복사열을 가해주는 히터를 구비한다. 도 1을 참조하면, 열풍 노즐(114) 및 히터(115)는 전극(10)의 이송 방향(MD 방향, x 방향)을 따라 일정 간격으로 이격되어 배열될 수 있으며, 전극(10)에 수직한 방향으로 열풍 또는 복사열을 인가한다. 도 1에서는 열풍 노즐(114) 및 적외선 히터가 전극(10)의 상부, 즉 건조로(110)의 천장 하면에 위치하는 것으로 도시되었으나, 전극 활물질층(12)이 집전체의 양면에 형성된 경우 열풍 노즐(114) 및 히터(115)가 전극(10)의 상부 및 하부에 각각 위치할 수 있다. 또한 도 1에 도시한 실시예에서는 건조 수단으로서 열풍 노즐(114) 및 히터를 모두 포함하는 경우를 예시하고 있으나, 이중 하나만을 포함할 수도 있다. 한편, 열풍 노즐(114)은 본체부 및 분사부를 포함한다. 상기 본체부는 열풍 노즐(114)의 몸체를 구성하며, 열풍 노즐(114)을 건조로(110)의 천장에 고정한다. 또한 본체부는 내부가 비어 있으며, 열풍 공급원(미도시)으로부터 전달되는 열풍을 분사부로 전달한다. 한편, 본체부의 하면에는 분사부가 마련된다. 상기 분사부는 본체부와 연통되며, 분사부의 하면에는 열풍이 분사되는 분사구가 형성된다. 상기 분사구는 복수 개의 기공이 일정 간격으로 배열되어 있는 구조일 수 있다.
한편, 히터(115)는 본 발명의 구체적 예에서 적외선 히터일 수 있으며, 적외선 히터는, 적외선을 전극(10)에 조사하는 적외선 히터 및 상기 적외선 히터를 지지 또는 거치하는 거치대를 포함할 수 있다. 적외선 히터의 형태는 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 막대 모양의 히터가 전극(10)의 폭 방향으로 연장된 상태에서 전극(10)의 이송 방향을 따라 평행하게 배열될 수 있다.
상기 열풍 노즐(114) 및 히터(115)는 전극(10)의 표면에 열풍 및 적외선을 고르게 공급하기 위하여 전극(10)의 진행 방향을 따라 교번하여 배열될 수 있다. 다만, 배열 형태에 특별한 제한이 있는 것은 아니며 통상의 기술자가 건조 조건에 따라 열풍 노즐(114)과 적외선 히터의 배열 방식을 적절히 설계 변경 가능하다.
본 발명의 건조 시스템(100)은, 상기 열풍 노즐(114)로부터 분사되는 열풍의 온도, 열풍의 풍속 및 히터의 출력 중 하나 이상의 조건을 증감하는 방식으로, 건조로(110) 내에 공급되는 열량을 제어할 수 있다.
또한 상기 건조로(110) 내부에는 전극(10)을 이송하기 위한 하나 이상의 이송 롤러(116)를 포함할 수 있다. 상기 이송 롤러(116)는 전극(10)의 이송 방향을 따라 다수 개가 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있으며, 건조 과정에서 전극(10)를 지지하고, 건조가 완료된 전극(10)를 건조로(110) 외부로 이송한다. 또한, 이송 롤러(116)의 회전 속도를 조작하여 전극(10)의 건조량을 제어할 수도 있다.
본 발명에 따른 전극 건조 시스템(100)은, 전극(10)이 건조로(110) 내로 공급되지 않는 것을 감지해, 부동시간(Timm) 정보를 상기 데이터 처리부(120)에 송출하는 센서부(140)를 더 포함한다. 센서부(140)는 전극(10)이 건조로(110)에 투입되는 건조로(110)의 입구 주변에 설치될 수 있다. 센서부(140)는 전극(10)의 움직임을 감지하는 감지 센서를 포함하며, 상기 감지센서는 전극(10)의 투입 여부를 감지할 수 있는 것이라면, 그 종류에 있어서 제한되지 아니한다. 따라서, 상기 감지 센서는 무게를 감지하는 방식일 수도 있고, 화상 카메라 방식일 수도 있다.
본 발명의 제어부(130)는 제1 건조존(111), 제2 건조존(112) 및 제3 건조존(113)에 각 설치된 제1 운전 제어부(117), 제2 운전 제어부(118) 및 제3 운전 제어부(119)와 연결되어 있고, 이에 따라 이들에게 공급되는 열량의 감소를 명령할 수 있다. 제어부(130)는 데이터 처리부(120)로부터, 부동시간(Timm) 동안 건조로(110) 내부의 잉여 열량(Qres) 정보를 수신하고, 건조로(110) 내에 전극(10)이 투입된 경우에, 건조로(110) 내 공급될 공급 열량(Qsup)을 결정하고, 건조로(110)의 운전 제어부(117, 118, 119)에게 상기 결정된 공급 열량(Qsup)으로 건조로(110) 내 열량이 공급되도록 명령한다. 이에 따라 건조로(110)의 운전 제어부(117, 118, 119)는 열풍 노즐(114) 및 히터로 하여금 명령받은 공급 열량(Qsup) 정보에 따라 열량이 공급될 수 있도록 제어한다.
도 3은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템(200)의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전극 건조 시스템(200)의 구조를 나타낸 개략도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 전극 건조 시스템(200)은, 전극(10)이 건조되는 건조로; 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm) 동안 건조로 내부의 잉여 열량(Qres)을 산출하는 데이터 처리부(220); 건조로에 공급되는 열량을 제어하는 제어부(230)를 포함하며, 상기 제어부(230)는, 통상 열량(Qcom) 에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup)을 건조로 내 공급하는 것을 특징한다. 나아가, 전극(10)이 건조로 내로 공급되지 않는 것을 감지하여 부동시간(Timm) 정보를 데이터 처리부(220)에 송출하는 센서부(240); 및 전극(10)의 건조량 정보를 수집하고, 수집된 정보를 제어부(230)로 송출하는 측정부; 를 더 포함하고, 제어부(230)는, 측정부로터 수신받은 건조량 정보에 따라 전극(10)의 건조 수준을 판단해, 실시간으로 건조로 내 공급되는 열량의 증감을 보정하여, 보정된 열량에 따라 건조로에 공급되는 열량을 제어한다. 또한, 제어부(230)는 제1 건조존(211), 제2 건조존(212) 및 제3 건조존(213)에 각 설치된 제1 운전 제어부(217), 제2 운전 제어부(218) 및 제3 운전 제어부(219)와 연결되어 있고, 이에 따라 이들에게 공급되는 열량의 감소를 명령할 수 있다.
이러한 전극 건조 시스템(200)은, 부동시간(Timm)을 가진 후, 건조로에 전극(10)이 투입된 경우에는, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 동안은 통상 열량(Qcom)보다 감소된 열량을 공급하여, 초기 과건조를 방지하는 한편, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하지 않게 되면 전극(10)의 건조 수준에 따라 전극(10)의 건조량을 보정하여, 전극(10)의 건조 수준을 균일하게 할 수 있는 이점이 있다. 즉, 측정부(250; 250a, 250b)가 실시간으로 전극(10)의 건조량 정보를 수집하고, 제어부(230)가 상기 수집된 건조량 정보를 바탕으로 전극(10)의 건조 수준을 판단하여, 전극(10)의 건조 수준에 따라, 주기적으로 건조량을 보정할 수 있으므로, 전극(10)의 건조 수준을 균일하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
건조량 정보는, 전극(10)의 고형분 함량 및 전극 표면의 온도 중의 하나 이상이다. 본 발명의 전극 건조 시스템(200)은, 측정부를 통해 수집된 고형분 함량 및/또는 온도를 통해, 전극(10)의 건조 수준을 판단한다. 상기 측정부는 고형분 함량 및 전극 표면의 온도를 수집하기 위하여, 전극(10)의 로딩량을 측정하는 웹-게이지(web-gauge) 및 온도 측정기 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 측정부(250a, 250b)는, 전극(10)의 로딩량을 측정하는 웹-게이지(web-gauge)를 포함하며, 측정부(250a, 250b)는, 건조로의 입구 및 출구 각각에 설치되어, 전극(10)의 건조 전 로딩량과 전극(10)의 건조 후 로딩량을 측정할 수 있다. 상기 측정부(250a, 250b)는, 고형분 함량을 도출하기 위해, 연산부를 더 포함할 수 있고, 상기 연산부는 미리 입력된 계산식을 통해, 측정된 로딩량으로부터 전극 활물질층(12)의 고형분 함량을 도출할 수 있다. 로딩량으로부터 고형분 함량을 도출하는 수식은, 당해 기술 분야에 공지된 것을 이용할 수 있다.
전극(10)의 건조 수준이, 과다한 경우(과건조)에는 고형분 함량이 기준값보다 높게 나타나고, 전극(10)의 건조 수준이, 충분하지 못한 경우(미건조)에는 고형분 함량이 기준값보다 낮게 나타나므로, 고형분 함량은 전극(10)의 건조 수준을 파악할 수 있는 지표가 될 수 있다.
제어부(230)는, 상기 측정부(250a, 250b)로부터 수신한 건조량 정보를 바탕으로 전극(10)의 건조 수준을 판단하고, 상기 판단된 건조 수준에 따라 상기 건조로 내에 공급되는 열량을 제어해, 전극(10)의 건조량을 실시간으로 보정할 수 있다.
제어부(230)가, 전극(10)의 건조량을 실시간으로 보정하기 위해서, 측정부(250a, 250b)는, 일정한 시간적 간격마다 주기적으로, 전극(10)의 건조량 정보를 수집하도록 설정되고, 제어부(230)는, 측정부(250a, 250b)로부터 건조량 정보를 수신할 때마다, 전극(10)의 건조 수준을 판단해, 건조로 내에 공급되는 열량을 주기적으로 제어한다.
제어부(230)에 의한 건조량 제어 과정을 상세히 설명한다. 제어부(230)는 상기 측정부(250a, 250b)로부터 전극(10)의 건조 전/후 로딩량 및/또는 전극 표면의 온도와 같은 건조량 정보를 송출받을 수 있고, 전극(10)의 건조 수준이 과건조인지 미건조인지 여부를 판단할 수 있도록 하는 기준값을 입력받는다. 그리고, 상기 건조량 정보와 기준값을 비교하여 전극(10)의 건조 수준이 과건조인지, 미건조인지, 정상 건조인지 여부를 결정하며, 건조량 정보와 기준값의 수치를 비교하여 과건조 또는 미건조의 정도를 정량적으로 파악해, 건조 세기의 제어 방법을 결정한다. 이렇게 전극(10)의 건조 수준과 건조량이 결정되면, 상기 건조로의 건조 세기를 증감하기 위해서, 상기 열풍 노즐(214), 상기 히터(215) 및 전극(10)이 주행되도록 하는 이송 롤러(216)의 주행 속도 중의 하나 이상을 제어하여, 전극(10)의 건조량을 보정할 수 있다.
제어부(230)에 의한 위와 같은 건조 세기의 제어는, 1회로 그치는 것이 아니라, 일정한 시간적 간격마다 주기적으로 수행된다. 하나의 구체적 예에서, 상기 제어부(230)는, 5분 내지 20분의 주기로, 상기 건조로의 건조 세기를 반복적으로 제어할 수 있으며, 바람직하게는 6분 내지 15분을 주기로, 건조 세기를 제거할 수 있으나, 건조 세기의 제어 주기는 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 측정부(250a, 250b)도, 상기 제어부(230)에 의한 건조 세기 제어에 연동하여, 일정한 시간적 간격마다 주기적으로, 전극(10)의 건조량 정보를 수집하도록 설정된다. 하나의 구체적 예에서, 상기 측정부(250a, 250b)는, 상기 제어부(230)에 의한 건조 세기 제어가 예정된 시점 직전의 1분 내지 5분 동안 건조량 정보를 수집한다. 즉, 상기 측정부(250a, 250b)는, 제어부(230)가 건조로의 건조 세기를 제어하고, 바로 전극(10)의 건조량 정보를 수집하는 것이 아니라, 제어부(230)에 의한 건조 세기가 제어가 수행되고, 일정한 시간이 지난 후에, 전극(10)의 건조량 정보를 수집한다. 이는, 건조로의 건조 세기 변경에 따른 건조량 보정 효과가 나타나는 데에 소정의 시간이 필요하기 때문이다.
상기 측정부(250a, 250b)는, 상기 소정의 시간 동안 수집한 건조량 정보의 평균값 또는 중위값을, 건조량 정보의 대표값으로하여, 이를 상기 제어부(230)로 송출할 수 있다.
또한 상기 측정부(250a, 250b)는, 전극 표면의 온도를 측정할 수 있는 온도 측정기를 포함할 수 있다. 건조로 내의 온도를 측정함으로써, 건조로 내의 열량 공급량을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전극 건조 시스템을 이용하여 전극 건조 방법을 제공한다.
도 6은 본 발명에 따른 전극 건조 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 건조 방법은, (a) 부동시간(Timm, Immobility Time) 정보를 수집하는 단계; (b) 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm) 동안 건조로 내부의 잉여 열량 (Qres, Residual Quantity of Heat)을 산출하는 단계; (c) 부동시간(Timm) 을 가지는 건조로 내에 전극을 투입시키는 단계; 및 (d) 건조로에 공급되는 열량을 제어하는 단계; 를 포함하되, 상기 (d) 단계는, 통상 열량(Qcom, Common Quantity of Heat)에서 잉여 열량(Qres) 을 제외한 공급 열량(Qsup, Supply Quantity of Heat)을 건조로 내 공급한다.
상기 (a) 단계는, 라인 상의 건조로 내에서 전극의 건조가 이루어 지지 않은 시간인 부동시간(Timm) 정보를 수집한다. 이는, 전술한 바와 같이, 건조로의 입구 주변에 설치되는 센서부에 의해 감지될 수 있다.
상기 (b) 단계는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, (a) 단계에서 수집된 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간(Timm)을 가지는 건조 제어 데이터를 추출하고, 추출된 건조 제어 데이터를 기반으로 통상 열량(Qcom) 에서 공급 열량(Qsup)을 제외한 잉여 열량(Qres)을 산출한다. 즉, (b) 단계는, 미리 산출된 건조 제어 데이터에서 현재 조건과 가장 근접한 조건, 여기서의 조건은, 부동시간(Timm)을 의미이고, 현재 조건과 가장 근접한 조건을 가지는 건조 제어 데이터를 추출하여, 추출된 건조 제어 데이터를 기반으로, 부동시간(Timm)을 가지는 건조로에 전극이 투입되기 전 일정 시간 동안 건조로 내에 잔존하는 잉여 열량(Qres)을 산출한다. 이후, 이때, 초기 건조 시간을 시계열적으로 복수 개의 시간 구간으로 구분하였을 때, 각 시간 구간에서의 건조로 내에 잔존하는 잉여 열량(Qres)을 산출한다. 이렇게 산출된 잉여 열량(Qres)에 관한 정보는 제어부로 송출된다.
상기 (d) 단계는, 데이터 처리부로부터 수신한 잉여 열량(Qres)은, 라인 상의 부동시간(Timm)을 가지는 건조로에 전극을 투입시킨 후 초기 건조 시간 동안 건조로 내부에 잔존하는 예측 잉여 열량(Qres)에 해당될 수 있다. 따라서, 제어부는, 통상 열량(Qcom) 에서 데이터 처리부로부터 수신한 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup)을 건조로 내 공급한다.
상기 (d) 단계는, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 동안, 공급 열량(Qsup)이 시계열적으로 증가되도록 제어하고, 건조로 내 잉여 열량(Qres) 이 없는 경우, 건조로에 통상 열량(Qcom)이 공급되도록 제어한다. 즉, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 동안에는, 통상 열량(Qcom)보다 낮은 열량으로 건조로 내에 열량을 공급하되, 건조로 내에 잔존하는 잉여 열량(Qres)을 고려하여 공급 열량(Qsup)의 크기가 점진적/단계적으로 증가되도록 열량을 공급한다. 반면, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 없는 경우에는, 통상 열량(Qcom)과 동일한 열량을 건조로 내에 공급한다.
이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 전극 건조 시스템 및 이를 이용한 전극 건조 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.
(실시예)
하기 표 1은, 미리 산출된 건조 제어 데이터를 나타내는 하나의 예로써, 부동시간(Timm)을 가진 건조로에 전극을 투입한 후 초기 건조 시간 동안, 각 시간 구간에서 건조로 내에 열량을 공급하는 적외선 히터의 출력 값과 공급 열량(Qsup)에 따른 전극 건조율을 나타내고 있다.
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상기 표 1을 참조하면, 부동시간(Timm)은 건조로 내에서 전극의 건조가 진행되지 않은 시간, 또는 건조로 내에 전극이 투입되지 않은 시간을 의미한다. 순번은, 해당 부동시간(Timm)을 가지는 건조로 내에 전극이 투입된 후부터 1분 간격의 시간 순서를 의미한다(다만, 순번 '0' 은 즉, 건조로 내에 전극이 투입되지 않은 경우이고, 순번 '1'부터 건조로 내에 전극이 투입된 경우임). 그리고, 적외선 히터 출력값은, 적외선 히터가 열에너지를 방출하는 출력의 세기 값을 의미한다. 여기서 출력값의 범위는 0 내지 25이다. 제1 히터 내지 제4 히터는 일부 건조존 내에 전극 이송 방향으로 순차적으로 설치되는 적외선 히터들이다. 한편, 실시예에서는, 건조로 내에 열량을 공급하는 열원으로서 적외선 히터를 예로 하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 공급 열량(Qsup)은, 적외선 히터의 최대 출력값 대비 해당 순번에서의 적외선 히터 출력값을 백분율로 환산한 값이며, 잉여 열량(Qres)은, 통상 열량(Qcom)을 100%로 설정했을 때, 통상 열량(Qcom)에서 공급 열량(Qsup)을 제외한 값을 의미한다.
상기 표 1에서, 현재 순서에서 적외선 히터의 출력값은 이전 순서에서의 전극 건조율과 목표 전극 건조율과의 편차에 의해 현재 순서에서의 적외선 히터 출력값이 결정될 수 있다. 상기 현재 순서에서의 적외선 히터 출력값을 도출하는 과정은 하기 표 2 및 3을 예시로 하여 구체적으로 설명한다.
하기 표 2는, 이전 순서에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율보다 작을 경우, 미리 산출된 건조 제어 데이터에서 현재 순서에 적용될 적외선 히터 출력값을 도출하는 비례 제어(P 제어) 방식을 설명하기 위한 것으로서, 각종 전극 건조율 정보 및 적외선 히터 출력값 정보를 나타내고 있다.
번호 전극 건조율(%) 적외선 히터 출력값(%)
최대 이전 순서 목표 이전 순서 현재 순서 최대
1 91 82 85 80 86.7 100
2 91 83 85 80 85 100
3 91 84 85 80 82.9 100
상기 표 2의 최대 전극 건조율은 건조 대상이 되는 전극 모델에서 한계로 설정한 최대 전극 건조율을 의미한다. 최대 전극 건조율은, 이전 순서 건조율과 목표 전극 건조율 간의 편차의 정도를 판단하는 기준이 된다.상기 표 2를 참조하면, 번호 1에서는, 이전 순서에서의 전극 건조율(82%)과 목표 전극 건조율(85%)의 편차(3%)에 비례하여, 이전 순서에서의 적외선 히터 출력값(80%) 대비 출력값 변화량(6.7%)이 결정되며, 이에 따라 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값(86.7%)이 결정된다.
번호 2에서는, 이전 순서에서의 전극 건조율(83%)과 목표 전극 건조율(85%)의 편차(2%)에 비례하여, 이전 순서에서의 적외선 히터 출력값(80%) 대비 출력값 변화량(5%)이 결정되며, 이에 따라 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값(85%)이 결정된다. 번호 2는, 번호 1 보다 이전 순서에서의 전극 건조율과 목표 전극 건조율의 편차가 작다. 따라서, 번호 2는 번호 1보다 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값이 이전 순서에서 적용된 적외선 히터 출력값 대비 적은 폭의 변화량을 보이는 것을 관찰할 수 있다.
번호 3에서는, 이전 순서에서의 전극 건조율(84%)과 목표 전극 건조율(85%)의 편차(1%)에 비례하여, 이전 순서에서의 적외선 히터 출력값(80%) 대비 출력값 변화량(2.9%)이 결정되며, 이에 따라 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값(82.9%)이 결정된다. 번호 3은 번호 2보다 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값이 이전 순서에서 적용된 적외선 히터 출력값 대비 적은 폭의 변화량을 보이는 것을 관찰할 수 있다.
하기 표 3은, 이전 순서에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율과 동일하거나 클 경우, 미리 산출된 건조 제어 데이터에서 현재 순서에 적용될 적외선 히터 출력값을 도출하는 비례 제어(P 제어) 방식의 예외를 설명하기 위한 것으로서, 각종 전극 건조율 정보 및 적외선 히터 출력값 정보를 나타내고 있다.
번호 전극 건조율(%) 적외선 히터 출력값(%)
최대 이전 순서 목표 이전 순서 현재 순서 최대
1 91 85 85 80 80 100
2 91 86 85 80 80 100
하기 표 3을 참조하면, 번호 1에서는, 이전 순서에서의 전극 건조율(85%)이 목표 전극 건조율(85%)과 동일하다. 즉, 이전 순서에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율에 도달한 경우에 해당된다. 이때, 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값은 이전 순서에서 적용된 적외선 히터 출력값과 동일한 값으로 결정된다. 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값을 증가시킬 경우, 전극은 과도한 건조가 발생될 수 있기 때문에 이전 순서에서 적용된 적외선 히터 출력값을 유지한다.번호 2 에서는, 이전 순서에서의 전극 건조율(86%)이 목표 전극 건조율(85%)을 초과한 경우이다. 즉, 이전 순서에서는 전극이 과건조된 경우에 해당된다. 이 경우에도, 번호 1과 같이, 현재 순서에서 적용될 적외선 히터 출력값은 이전 순서에서 적용된 적외선 히터 출력값과 동일한 값으로 결정된다.
다시 상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 데이터 처리부에 입력된 라인 상의 부동시간(Timm)이 154분일 경우, 데이터 처리부는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 표 1에서 부동시간(Timm)이 154분일 때 미리 산출된 건조 제어 데이터를 서치 그리드(search grid) 방식으로 도출한다. 이때, 표 1에서 부동시간(Timm)이 158분일 때 미리 산출된 건조 제어 데이터는 도출되지 않는다. 실시예에서는, 데이터 처리부가 부동시간(Timm) 정보만을 변수로하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 부동시간(Timm) 정보 이외에도, 부동시간(Timm) 동안 가동된 적외선 히터의 출력값, 건조 대상이 되는 전극의 제품명, 건조로 외부의 온도 중 어느 하나의 정보를 추가 변수로 설정할 수 있다.
데이터 처리부는, 도출된 건조 제어 데이터의 순번 1 내지 순번 7 에서의 적외선 히터 출력값, 공급 열량(Qsup), 잉여 열량(Qres) 및 전극 건조율에 관한 정보를 도출하고, 라인 상 적용될 잉여 열량(Qres)을 산출한다. 라인상 적용될 잉여 열량(Qres)을 산출하는 방법은, 도출된 건조 제어 데이터에서 도출된 잉여 열량(Qres) 정보를 그래도 반영하여 산출하거나, 필요에 따라서 보정 과정을 거쳐 산출할 수 있다.
이하, 데이터 처리부는, 보정 과정이 필요 없다고 판단되었을 경우를 전제로 서술한다.
제어부는, 데이터 처리부에서 도출된 정보들을 바탕으로, 건조로에 공급되는 열량을 결정하고 제어한다. 건조로에 공급되는 열량은 전술한 바와 같이 적외선 히터에서 발산하는 열에너지의 크기와 대응되는 적외선 히터의 출력값에 따라 정해질 수 있다.
구체적으로, 제어부는, 데이터 처리부에서 검출된 순번 1 내지 7에서의 잉여 열량(Qres)을 바탕으로, 라인 상의 부동시간(Timm)을 가진 건조로 내 전극이 투입된 후부터 7분간 건조로에 공급될 열량을 결정한다. 이때, 제어부는, 통상 열량(Qcom)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup)을 건조로 내 공급한다.
제어부는, 전극이 투입된 후 1분 동안, 건조 제어 데이터의 순번 1과 같이 공급 열량(Qsup)을 83.93% 로 결정하고, 적외선 히터 출력값을 20.983으로 제어한다. 또한, 제어부는, 전극이 투입된 후 1-2분 동안, 건조 제어 데이터의 순번 2와 같이 공급 열량(Qsup)을 83.93% 로 결정하고, 적외선 히터 출력값을 21.4로 제어한다. 이후, 제어부는, 3-4분, 4-5분, 5-6분 및 6-7분 동안에도, 각각 건조 제어 데이터의 순번 4, 5, 6 및 7에서의 공급 열량(Qsup) 및 적외선 히터 출력값으로 제어한다.
전극이 투입된 후 4분 동안은, 전극이 투입된 후 시간이 경과될수록 건조로 내 공급되는 열량을 증가시키는 차등 열량 공급 방식으로 건조로 내 공급되는 열량을 제어한다. 전술한 바와 같이, 건조 제어 데이터에서의 각 시간 구간 별 적외선 히터 출력값은 이전 시간 구간에서의 전극 건조율과 목표 전극 건조율간의 편차에 의해 결정된다. 이때, 목표 전극 건조율은 건조로 내 잉여 열량(Qres)을 고려하여 결정된다. 따라서, 전극이 투입된 후 4분 동안은, 이전 시간 구간에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율에 도달하지 못한 경우이며, 곧 건조로 내 잉여 열량(Qres) 잔존하는 상태에 해당될 수 있다. 따라서, 제어부는, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 잔존하는 것을 고려하여 차등 열량 공급 방식으로 공급 열량(Qsup)을 결정함으로써, 부동시간(Timm)을 가진 건조로 내 잉여 열량(Qres)으로 인해 초기 건조시 발생하는 과건조를 억제하여 전극의 크랙을 방지할 수 있다.
반면, 라인 상 부동시간(Timm)을 가진 건조로에 전극이 투입된 후 5분이 경과된 이후에는 건조로 내부에 잉여 열량(Qres)이 잔존하지 않는다. 이때, 제어부는, 건조로 내 통상적으로 공급되는 열량이 공급되도록 건조로 내 공급되는 열량을 제어한다. 전술한 바와 같이, 건조 제어 데이터에서의 각 시간 구간 별 적외선 히터 출력값은 이전 시간 구간에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율에 도달하는 경우 이전 시간 구간에서 적용된 적외선 히터 출력값을 유지한다. 이 경우에도, 목표 전극 건조율은 건조로 내 잉여 열량(Qres)을 고려하여 결정된다. 따라서, 전극이 투입된 후 5분이 경과된 이후에는, 이전 시간 구간에서의 전극 건조율이 목표 전극 건조율에 도달한 경우이며, 곧 건조로 내 잉여 열량(Qres) 잔존하는 상태에 해당될 수 있다. 따라서, 제어부는, 5분이 경과된 이후부터는 통상 열량 공급 방식으로 공급 열량(Qsup)을 결정함하여 균일한 열량을 건조로 내부 공급함으로써 전극의 품질 균일성을 높일 수 있다.
본 발명은, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 현재 부동시간(Timm) 조건과 가장 부합되는 조건을 가지는 건조 제어 데이터를 도출하고, 도출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm)을 가진 건조로 내 적절한 열량을 공급하고, 건조율을 예측할 수 있어 잉여 열량(Qres)으로 인한 전극의 과도한 건조를 막아 전극의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
[부호의 설명]
10: 전극
11: 전극 집전체
12: 전극 활물질층
100, 200: 전극 건조 시스템
110: 건조로
111, 211: 제1 건조존
112, 212: 제2 건조존
113, 213: 제3 건조존
114, 214: 열풍 노즐
115, 215: 히터
116, 216: 이송 롤러
117, 217: 제1 운전 제어부
118, 218: 제2 운전 제어부
119, 219: 제3 운전 제어부
120, 220: 데이터 처리부
130, 230: 제어부
140, 240: 센서부
250a, 250b: 측정부

Claims (15)

  1. 전극이 건조되는 건조로;
    미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm, Immobility Time) 동안 건조로 내부의 잉여 열량(Qres, Residual Quantity of Heat)을 산출하는 데이터 처리부; 및
    건조로에 공급되는 열량을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 통상 열량(Qcom, Common Quantity of Heat)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup, Supply Quantity of Heat)을 건조로 내 공급하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    건조 제어 데이터는,
    부동시간(Timm) 및 공급 열량(Qsup)에 따른 전극 건조율을 포함하는 전극 건조 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    데이터 처리부는,
    미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간을 가지는 건조 제어 데이터를 추출하고,
    추출된 건조 제어 데이터를 기반으로, 통상 열량(Qcom)에서 공급 열량(Qsup)을 제외한 잉여 열량(Qres)을 산출하는 전극 건조 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제어부는, 건조로 내 잉여 열량(Qres) 잔존하는 동안, 공급 열량(Qsup)이 시계열적으로 증가되도록 제어하는 전극 건조 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제어부는, 건조로 내 잉여 열량(Qres)이 없는 경우, 건조로에 통상 열량(Qcom)이 공급되도록 제어하는 전극 건조 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    건조로는, 전극에 열풍을 공급하여 대류열을 가해주는 열풍 노즐 및 전극에 복사열을 가해주는 히터를 포함하는 전극 건조 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제어부는, 열풍 노즐로부터 분사되는 열풍의 온도, 열풍의 풍속 및 히터의 출력 중 하나 이상의 조건을 증감하는 방식으로 건조로 내 공급되는 열량을 제어하는 전극 건조 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제어부는, 건조로 전체에 대해 건조로 내 공급되는 열량을 일률적으로 제어하는 전극 건조 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    전극이 건조로 내로 공급되지 않는 것을 감지하여 부동시간(Timm) 정보를 데이터 처리부에 송출하는 센서부; 를 더 포함하는 전극 건조 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    전극의 건조량 정보를 수집하고, 수집된 정보를 제어부로 송출하는 측정부; 를 더 포함하고,
    제어부는, 측정부로터 수신받은 건조량 정보에 따라 전극의 건조 수준을 판단해, 실시간으로 건조로 내 공급되는 열량의 증감을 보정하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    측정부는, 건조로 통과 전/후의 전극의 고형분 함량 및 전극 표면의 온도 중 하나 이상을 수집하는 전극 건조 시스템.
  12. (a) 부동시간(Timm, Immobility Time) 정보를 수집하는 단계;
    (b) 미리 산출된 건조 제어 데이터로부터 부동시간(Timm) 동안 건조로 내부의 잉여 열량(Qres, Residual Quantity of Heat)을 산출하는 단계;
    (c) 부동시간을 가지는 건조로 내에 전극을 투입시키는 단계; 및
    (d) 건조로에 공급되는 열량을 제어하는 단계; 를 포함하되,
    상기 (d) 단계는, 통상 열량(Qcom, Common Quantity of Heat)에서 잉여 열량(Qres)을 제외한 공급 열량(Qsup, Supply Quantity of Heat)을 건조로 내 공급하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    건조 제어 데이터는, 부동시간(Timm) 및 공급 열량(Qsup)에 따른 전극 건조율을 포함하는 전극 건조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    (b) 단계는, 미리 산출된 건조 제어 데이터 중에서, (a) 단계에서 수집된 라인 상의 부동시간(Timm)과 가장 근접한 부동시간을 가지는 건조 제어 데이터를 추출하고,
    추출된 건조 제어 데이터를 기반으로 통상 열량(Qcom)에서 공급 열량(Qsup)을 제외한 잉여 열량(Qres)을 산출하는 전극 건조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    (d) 단계는, 건조로 내 잉여 열량(Qres) 잔존하는 동안, 공급 열량(Qsup)이 시계열적으로 증가되도록 제어하고,
    건조로 내 잉여 열량(Qres)이 없는 경우, 건조로에 통상 열량(Qcom)이 공급되도록 제어하는 전극 건조 방법.
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