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양극재 생산 효율향상을 위한 초음파 스크리닝 설계 및 실험
안종욱(J. U. An),정안목(A. M. Jeong),김철호(C. H. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
최근 친환경 정책 및 저탄소에 대한 중요성의 인식으로 전력저장장치 및 전기자동차 판매가 지속적으로 증가하고 있으며 이에 소요되는 이차전지의 시장 또한 급속히 성장하고 있다. 2 차 전지를 구성하는 핵심 부품소재 가운데 양극소재는 2 차 전지의 용량 및 수명 등 성능을 결정짓는 요소이다. 양극소재는 혼합-열처리-분쇄-스크리닝의 공정을 통해 단결정 또는 다결정의 양극소재를 생산하는데 이중 스크리닝공정은 이물질 제거 및 균질한 입도를 달성하기 위한 필수정인 공정이다. 하지만 μm 크기의 미세 입자는 일반 스크리닝 장비에서 병목현상 및 눈막힘 현상이 발생함으로 스크리닝하기 매우 힘들다. 이를 해결하기 위해 초음파를 이용한 초음파 스크린닝 시스템을 활용할 수 있다. 초음파 스크리닝 시스템은 제너레이터, 트렌스듀서 및 그에 맞게 설계된 프레임과 스크린 메시와 같은 컴포넌트로 구성된다. 본 연구에서는 FEM 해석을 통해 초음파(20 kHz 이상) 진동자의 공진 및 진동절연부(Nodal Point)를 확인하였으며, 스크린 메시에 부착할 수 있는 구조를 설계하여 초음파 스크리닝을 제작하였다. 초음파진동자 및 스크리닝 결합 후 진동 특성을 확인하여 발진엠프를 튜닝하였다. 초음파 진동자의 가진을 통해 스크린 메시의 병목현상 및 눈막힘 현상을 해소를 확인할 수 있도록 초음파 유무에 따른 스크리닝 성능에 대하여 비교 하였다.