Slot-die coating is a prevailing coating method used in the manufacturing of lithium-ion (Li-ion) battery electrodes. The coating windows of low-viscosity fluids have been investigated extensively. However, there are few studies on the coating window of high-viscosity slurries practically used in battery manufacturing. In this study, the effect of polymeric dispersant in the cathode slurry on coating windows and the minimum coating thickness was studied by numerical simulation. By comparing the coating windows of slurries with and without polymeric dispersant, it was determined that the maximum coating speed for slurry with polymeric dispersant was higher than the slurry without polymeric dispersant. The minimum coating thickness of both cathode slurries, with polymeric dispersant $(\mu ~3 Pa \cdot s)$ and without polymeric dispersant $(\mu >350 \codt s$), was the same. The effect of the coating gap on coating windows and the minimum coating thickness was also studied. Capillary number was higher for slurry without polymeric dispersant whereas the Reynolds number was higher for the slurry with polymeric dispersant. It was also observed that the downstream meniscus was not pinned at the die lip corner for both slurries due to low static contact angle. Furthermore, by changing the coating speed with both slurries it was observed that the position of downstream meniscus remained almost constant.
슬롯 다이 코팅은 리튬 이온 전지 전극 생산공정에 사용되는 대표적인 코팅방법이다. 지금까지 저점도 유체의 코팅 윈도우는 다방면으로 연구되어 왔으나, 실제 전극 생산에 사용되는 고점도 슬러리의 코팅 윈도우에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 논문에서는 음극 슬러리에 사용되는 고분자 분산제가 코팅 윈도우와 최소 코팅 두께에 미치는 영향을 수치해석적 방법을 통해 예측하고, 고분자 분산제가 첨가된 전극 슬러리(~3 $Pa \cdot s$)와 그렇지 않은 슬러리(>350 $Pa \codt s$)의 코팅 효율을 비교하였다. 고분자 분산제가 첨가된 전극 슬러리는 더 높은 최대 코팅 속도를 지니지만, 최소 코팅 두께는 분산제의 유무에 관계없이 동일함을 확인하였다. 코팅 간격이 코팅 윈도우와 최소 코팅 두께에 미치는 영향을 확인한 결과, 캐필러리 수는 고분자 분산제가 첨가되지 않은 슬러리가 높았으나 레이놀드 수의 경우 고분자 분산제가 첨가된 슬러리가 더 높은 값을 가졌다. 두 슬러리 모두 낮은 접촉각을 지니고 있어 코팅 진행방향의 메니스커스가 슬롯 다이의 끝부분에 고정되지 않음을 관찰하였으며 마지막으로, 두 슬러리 모두 코팅 속도를 바꿔도 코팅 진행방향의 메니스커스 위치는 거의 변하지 않음을 관찰할 수 있었다.
