(57)【要約】【課題】電極材料の撓みを抑制すること。【解決手段】乾燥装置３０は、内部が乾燥室３１となる箱状の収容部３２を備える。収容部３２は、入口３３及び出口３４を備える。電極材料２６は、入口３３から出口３４に向けて乾燥室３１内を水平方向に通過する。乾燥装置３０は、磁石４３を備える。磁石４３は、永久磁石である。磁石４３は、乾燥室３１内で電極材料２６が通過する搬送経路の上下両側のうち上側にのみ配置されている。磁石４３は、電極材料２６を引き寄せる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質、溶媒及びバインダを含む活物質合剤が帯状集電体に塗布されており、前記活物質合剤及び帯状集電体の少なくともいずれかが磁性体を有する電極材料の前記活物質合剤を乾燥させる乾燥装置であって、
水平方向に搬送される前記電極材料が通過する乾燥室と、
前記乾燥室内で前記電極材料が通過する搬送経路の上下両側のうち上側にのみ配置されており、前記電極材料を引き寄せる磁石と、を備える乾燥装置。
【請求項２】
前記乾燥室を挟んで水平方向に並んで配置されており、前記電極材料に張力を作用させるローラによって前記乾燥室を通過する前記電極材料は支持され、
前記電極材料における前記ローラ同士の間の部分のうち、水平方向の中央位置に向かい合うように前記磁石は配置されている請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記乾燥室に配置され、前記電極材料が通過する搬送経路よりも上方から前記活物質合剤に送風を行う複数の上方送風ノズルを備え、
前記磁石は、前記上方送風ノズルに配置されている請求項１又は請求項２に記載の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池などの蓄電装置は、正負の電極を備える。電極は、帯状電極を電極の形状に切断することで製造される。帯状電極は、帯状集電体と、活物質層と、を備える。
【０００３】
帯状電極は、帯状集電体に活物質合剤を塗布して電極材料を製造した後に、活物質合剤を乾燥させることで得られる。活物質合剤は、活物質、溶媒及びバインダを混合したペーストである。活物質合剤を乾燥させることで、活物質合剤から溶媒が揮発した活物質層が得られる。
【０００４】
活物質合剤を乾燥させる乾燥装置としては、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された乾燥装置は、電極材料の上方と下方からノズルを用いて空気を吹き付けて活物質合剤を乾燥させている。また、ノズルから吹き付けられた空気により電極材料に浮力を与えることで、乾燥装置内において、無接触で電極材料の搬送を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２８８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電極材料の自重により乾燥装置内で電極材料が撓む場合がある。電極材料が撓むと、ノズルなどの乾燥装置を構成する部材に電極材料が接触するおそれがある。接触により電極材料が損傷すると、電極に不良品が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、電極材料の撓みを抑制することができる乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する乾燥装置は、活物質、溶媒及びバインダを含む活物質合剤が帯状集電体に塗布されており、前記活物質合剤及び帯状集電体の少なくともいずれかが磁性体を有する電極材料の前記活物質合剤を乾燥させる乾燥装置であって、水平方向に搬送される前記電極材料が通過する乾燥室と、前記乾燥室内で前記電極材料が通過する搬送経路の上下両側のうち上側にのみ配置されており、前記電極材料を引き寄せる磁石と、を備える。
【０００９】
電極材料は、乾燥室で水平方向に搬送される。電極材料には、自重により下方への力が作用する。これにより電極材料は撓もうとするが、磁石により電極材料を上方に引き寄せることができる。電極材料が撓もうとする方向とは反対方向に電極材料を引き寄せることで、電極材料が撓むことを抑制できる。
【００１０】
上記乾燥装置について、前記乾燥室を挟んで水平方向に並んで配置されており、前記電極材料に張力を作用させるローラによって前記乾燥室を通過する前記電極材料は支持され、前記電極材料における前記ローラ同士の間の部分のうち、水平方向の中央位置に向かい合うように前記磁石は配置されていてもよい。
【００１１】
電極材料は、ローラ同士の間の部分のうち、水平方向の中央位置の撓み量が最も多くなりやすい。撓み量が多い部分ほど乾燥装置を構成する部材と接触しやすいため、撓み量の多くなりやすい部分を磁石によって引き寄せることで、電極材料と乾燥装置を構成する部材との接触を抑制しやすい。
【００１２】
上記乾燥装置について、前記乾燥室に配置され、前記電極材料が通過する搬送経路よりも上方から前記活物質合剤に送風を行う複数の上方送風ノズルを備え、前記磁石は、前記上方送風ノズルに配置されていてもよい。
【００１３】
これによれば、上方送風ノズルを磁石の配置位置として利用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電極材料の撓みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の帯状電極製造装置の概略構成図。
【図２】実施形態の乾燥装置の断面図。
【図３】変形例の乾燥装置の一部を拡大して示す図。
【図４】変形例の乾燥装置の一部を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、乾燥装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、帯状電極製造装置１０は、帯状集電体２１に活物質合剤２４，２５を塗布した電極材料２６を乾燥させることで帯状電極２７を製造する装置である。帯状電極２７は、帯状集電体２１と、帯状集電体２１の両面に設けられた活物質層２８，２９と、を備える。帯状電極２７は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池などの蓄電装置に用いられる電極の原反である。帯状電極２７を所定の形状に切断することで電極が得られる。本実施形態の帯状電極２７は、所定の形状に切断されることで正極の電極となる。なお、本実施形態において、下とは鉛直方向の下であり、上とは鉛直方向の上を示す。
【００１７】
帯状電極製造装置１０は、長尺状の帯状集電体２１を供給する供給装置１２と、長尺状の帯状電極２７を巻き取る巻取装置１４と、を備える。供給装置１２は、供給リール１３を備える。供給リール１３には帯状集電体２１が巻装されている。供給リール１３は回転することで帯状集電体２１を送り出す。巻取装置１４は、巻取リール１５を備える。巻取リール１５は回転することで帯状電極２７を巻き取る。巻取リール１５及び供給リール１３の回転により帯状集電体２１は供給リール１３から巻取リール１５に向けて搬送される。帯状集電体２１は、互いに平行な第１面２２と、第２面２３とを備える。帯状集電体２１としては、例えば、アルミニウム箔が用いられる。
【００１８】
帯状電極製造装置１０は、帯状集電体２１の搬送方向において供給装置１２よりも下流に、第１塗工装置１７とローラ１６と、を備える。第１塗工装置１７は、帯状集電体２１の第１面２２に活物質合剤２４を塗布する。ローラ１６は、帯状集電体２１を挟んで第１塗工装置１７と向かい合って設けられている。帯状電極製造装置１０は、帯状集電体２１の搬送方向において第１塗工装置１７よりも下流に、第２塗工装置１８を備える。第２塗工装置１８は、帯状集電体２１の第２面２３に活物質合剤２５を塗布する。第１塗工装置１７及び第２塗工装置１８による塗工によって帯状集電体２１の両面に活物質合剤２４，２５を備える電極材料２６が得られる。
【００１９】
活物質合剤２４及び活物質合剤２５は、同一のものである。活物質合剤２４，２５は、活物質としての正極活物質、導電助剤、溶媒及びバインダを混合したペーストである。正極活物質としては、例えば、酸化鉄、酸化ニッケル及び酸化コバルトなどの磁性体が用いられる。従って、活物質合剤２４，２５は、磁性体を有する。
【００２０】
帯状電極製造装置１０は、帯状集電体２１の搬送方向において第２塗工装置１８よりも下流に、乾燥装置３０を備える。帯状電極製造装置１０は、帯状集電体２１の搬送方向において乾燥装置３０よりも下流に、ローラ１９を備える。ローラ１６，１９によって電極材料２６は支持されている。
【００２１】
ローラ１６，１９同士は、乾燥装置３０を挟んで水平方向の両側に並んで配置されている。ローラ１６，１９同士の間では、電極材料２６が水平方向に搬送されることになる。なお、ここでいう「水平方向」は、厳密な意味での水平方向（鉛直方向に直交する方向）だけでなく、水平方向に対して若干傾いている方向も含む。帯状集電体２１の搬送方向において、ローラ１６，１９同士の間に位置する乾燥装置３０は、水平方向に搬送される電極材料２６の活物質合剤２４，２５を乾燥させる。ローラ１６，１９は電極材料２６に張力を作用させている。電極材料２６は、張力が加わっている状態で乾燥装置３０内を通過することになる。乾燥装置３０により活物質合剤２４，２５が乾燥されることで、活物質合剤２４，２５から溶媒が揮発し、活物質層２８，２９となる。これにより、帯状電極２７が得られる。
【００２２】
以下、乾燥装置３０について詳細に説明する。なお、以下の説明において、ローラ１６，１９同士の間において電極材料２６が搬送される方向を搬送方向Ｘとする。
図２に示すように、乾燥装置３０は、内部が乾燥室３１となる箱状の収容部３２を備える。収容部３２は、入口３３及び出口３４を備える。電極材料２６は、入口３３から出口３４に向けて乾燥室３１内を水平方向に通過する。
【００２３】
乾燥装置３０は、乾燥室３１内で搬送される電極材料２６が通過する搬送経路よりも上方に配置された上方送風ノズル４１を複数備える。複数の上方送風ノズル４１は搬送方向Ｘに間隔を空けて配置されている。乾燥装置３０は、乾燥室３１内で搬送される電極材料２６が通過する搬送経路よりも下方に配置された下方送風ノズル４２を複数備える。複数の下方送風ノズル４２は搬送方向Ｘに間隔を空けて配置されている。各送風ノズル４１，４２からは、加熱された空気が電極材料２６に向けて送風される。
【００２４】
乾燥装置３０は、磁石４３を備える。磁石４３は、永久磁石である。磁石４３は、乾燥室３１内で電極材料２６が通過する搬送経路の上下両側のうち上側にのみ配置されている。磁石４３は、電極材料２６におけるローラ１６，１９同士の間の部分のうち、水平方向の中央位置Ｃに向かい合うように配置されている。なお、ローラ１６，１９は、中央位置Ｃが乾燥室３１内に位置するように配置されている。磁石４３は、上方送風ノズル４１から送風される空気の流れを阻害しないように、上方送風ノズル４１の先端よりも上方に配置されている。磁石４３は、例えば、収容部３２の天板３５などに固定される。磁石４３は、搬送方向Ｘに向かい合う収容部３２の側壁３６，３７同士の間に、全体に亘って設けられている。なお、磁石４３は、少なくとも電極材料２６の中央位置Ｃに向かい合っていればよく、搬送方向Ｘへの寸法は適宜変更してもよい。
【００２５】
磁石４３は、電極材料２６を引き寄せ可能である。詳細にいえば、磁石４３は、電極材料２６に含まれる磁性体を引き寄せることで電極材料２６の全体を引き寄せる。磁石４３から電極材料２６が通過する搬送経路までの距離、磁石４３の磁力、電極材料２６の重量、電極材料２６の搬送速度などに基づき、磁石４３は電極材料２６を引き寄せるように設けられている。磁石４３は、引き寄せられた電極材料２６が磁石４３に接触せず、かつ、磁石４３による引き寄せにより電極材料２６の自重による撓み量に比べて、電極材料２６の撓み量が少なくなるように設けられている。
【００２６】
以下、本実施形態の作用について説明する。
電極材料２６は、乾燥室３１で水平方向に搬送される。電極材料２６には、自重により下方への力が作用する。これにより電極材料２６は撓もうとするが、磁石４３により電極材料２６は上方に引き寄せられる。電極材料２６が撓もうとする方向とは反対方向に電極材料２６を引き寄せることで、電極材料２６が撓むことを抑制できる。
【００２７】
なお、下方送風ノズル４２からの送風量を多くすることで、電極材料２６の撓み量を少なくすることも可能である。しかしながら、下方送風ノズル４２からの送風量を多くした場合、活物質合剤２４，２５に含まれる溶媒の揮発する速度が速くなる。すると、活物質合剤２４，２５に含まれるバインダが溶媒とともに表層に移動するバインダマイグレーションの原因となる。
【００２８】
また、下方送風ノズル４２からの送風量を増やすと、電極材料２６がばたつく原因となる。電極材料２６がばたつくと、各塗工装置１７，１８と帯状集電体２１との相対位置に差が生じ、目付精度が低下するおそれがある。
【００２９】
本実施形態のように、磁石４３により電極材料２６の撓みを抑制することで、下方送風ノズル４２からの送風量を増加させることなく電極材料２６の撓みを抑制することができる。これにより、バインダマイグレーションの発生や、目付精度の低下を抑制できる。
【００３０】
本実施形態の効果について説明する。
（１）乾燥室３１内で電極材料２６が通過する搬送経路の上下両側のうち上側にのみ磁石４３を配置している。磁石４３により電極材料２６を引き寄せることで、電極材料２６が撓むことを抑制できる。電極材料２６が撓むことで下方送風ノズル４２や収容部３２の内面など、乾燥装置３０を構成する部材に電極材料２６が接触することを抑制できる。接触により電極材料２６が損傷することが抑制され、電極に不良品が生じることを抑制できる。
【００３１】
（２）電極材料２６の中央位置Ｃに向かい合うように磁石４３を配置している。電極材料２６の撓み量は、電極材料２６の中央位置Ｃが最も多くなりやすい。撓み量が多い部分ほど乾燥装置３０を構成する部材と接触しやすいため、撓み量の多くなりやすい部分を磁石４３に引き寄せることで、電極材料２６と乾燥装置３０を構成する部材との接触を抑制できる。
【００３２】
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図３に示すように、磁石５１は、上方送風ノズル４１に配置されていてもよい。この場合、複数の上方送風ノズル４１のうち一部の上方送風ノズル４１に磁石５１を配置してもよいし、全ての上方送風ノズル４１に磁石５１を配置してもよい。磁石５１の配置位置は、電極材料２６を引き寄せることで電極材料２６の撓み量を少なくできれば、どのような位置に配置されていてもよい。図３に示す例では、上方送風ノズル４１の先端に磁石５１は配置されている。
【００３３】
図４に示すように、上方送風ノズル４１の先端に設けられた送風口４４を塞がないように、磁石５１の形状は、例えば、環状とされている。なお、図４に示す例では、磁石５１を環状としているが、送風口４４を囲むように複数の磁石を配置してもよい。
【００３４】
上方送風ノズル４１に磁石５１を配置することで、上方送風ノズル４１を磁石５１の配置位置として利用することができる。上方送風ノズル４１の先端は、収容部３２の天板３５に比べて電極材料２６までの距離が短い。このため、天板３５に磁石を配置する場合に比べて、磁石５１を小さくしても電極材料２６を引き寄せることができる。上方送風ノズル４１は、搬送方向Ｘに間隔を空けて複数設けられているため、電極材料２６に広範囲に亘って引き寄せ力を作用させることができる。
【００３５】
○上方送風ノズル４１を磁石製としてもよい。
○乾燥装置３０は、空気の送風を行わず、熱源のみで活物質合剤２４，２５を乾燥させるものでもよい。
【００３６】
○磁石４３の配置位置は、適宜変更してもよい。例えば、磁石４３は、電極材料２６の中央位置Ｃに向かい合わないように配置されていてもよい。磁石４３は、電極材料２６を上方に引き寄せ可能に配置されていればよく、乾燥室３１内のいずれの位置に配置されていてもよい。
【００３７】
○磁石４３として、電磁石を用いてもよい。この場合、活物質合剤２４，２５の目付量に応じて電磁石の磁力を調整することで、目付量の異なる複数種類の電極材料２６に乾燥装置３０を用いることができる。例えば、活物質合剤２４，２５の目付量が多いほど電磁石の磁力を強くすることで、撓みやすい電極材料２６ほど引き寄せ力を強くしてもよい。
【００３８】
○電極材料２６の帯状集電体２１が磁性体であってもよい。この場合、活物質合剤２４，２５には、磁性体が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
○電極材料は、負極の電極を製造するためのものであってもよい。この場合も、活物質合剤及び帯状集電体の少なくともいずれかが磁性体を有する。活物質合剤は、活物質としての負極活物質、導電助剤、溶媒及びバインダを混合したペーストである。
【００３９】
○電極材料２６は、帯状集電体２１の片面に活物質合剤を塗布したものであってもよい。帯状集電体２１の第１面２２に活物質合剤２４が塗布される場合、乾燥装置３０は、両送風ノズル４１，４２のうち上方送風ノズル４１のみを備える。帯状集電体２１の第２面２３に活物質合剤２５が塗布される場合、乾燥装置３０は、両送風ノズル４１，４２のうち下方送風ノズル４２のみを備える。
【００４０】
○活物質合剤２４，２５は、活物質、溶媒及びバインダを含んでいればよく、導電助剤を含んでいなくてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
Ｃ…中央位置、１６，１９…ローラ、２１…帯状集電体、２４，２５…活物質合剤、２６…電極材料、３０…乾燥装置、３１…乾燥室、４１…上方送風ノズル、４３，５１…磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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