(57)【要約】【課題】活物質合剤層が帯状集電体の幅方向に拡がることを抑制すること。【解決手段】乾燥装置５１は、活物質合剤層１５が形成された帯状集電体１１が通過する乾燥炉と、流路形成部６１と、仕切板７１と、送風ノズル８１と、を備える。流路形成部６１は、活物質合剤層１５の両端部１６，１７から厚み方向に離間して配置されている。流路形成部６１と、活物質合剤層１５との間には流路６６が形成されている。流路６６の流路断面積は、帯状集電体１１の幅方向における活物質合剤層１５の中央Ｃに向けて大きくなる。仕切板７１は、流路６６に気体を誘導する誘導路７３を形成している。送風ノズル８１から送風された気体は、誘導路７３を通って流路６６に流入する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥することで活物質層となる活物質合剤層が形成された帯状集電体が通過する乾燥炉と、
前記活物質合剤層と前記帯状集電体の幅方向の両縁との間に位置する部分を未塗工部とすると、前記未塗工部に沿う前記活物質合剤層の両端部のそれぞれに対応して設けられており、前記両端部から前記帯状集電体の厚み方向に離間して配置された流路形成部と、
前記流路形成部と前記活物質合剤層との間に形成された流路に、前記幅方向における前記活物質合剤層の中央に向けて気体が流れるように送風を行う送風部と、を備え、
前記流路形成部は、前記中央に向けて前記流路の流路断面積が大きくなるように配置されている乾燥装置。
【請求項２】
前記送風部により送風された気体を前記流路に誘導する仕切板を備える請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記仕切板は、前記流路形成部よりも前記幅方向の外側に位置している請求項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】
二次電池等の蓄電装置は、正負の電極を備える。電極は、電極の原材料となる電極シートを切断することで得られる。電極シートは、帯状集電体と活物質層とが重なり合う塗工部と、帯状集電体と活物質層とが重なり合わない未塗工部と、を備える。特許文献１に記載のように、電極シートを製造する電極シート製造装置は、帯状集電体に活物質合剤を塗布することで、活物質合剤の層である活物質合剤層を形成する塗工装置と、活物質合剤層を乾燥させる乾燥装置と、を備える。活物質合剤は、活物質、溶媒、導電材及びバインダを混練したペーストである。乾燥装置により活物質合剤層の溶媒が揮発することで、活物質合剤層は活物質層になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０１８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、活物質合剤層が乾燥する前には、活物質合剤層は流動性を有する。塗工装置からの活物質合剤の吐出圧が変化したり、活物質合剤の粘度が不均一で有ることなどを原因として、活物質合剤層が帯状集電体の幅方向に拡がる場合がある。すると、活物質合剤層の幅が過剰に大きくなるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、活物質合剤層が帯状集電体の幅方向に拡がることを抑制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】
【０００６】
上記課題を解決する乾燥装置は、乾燥することで活物質層となる活物質合剤層が形成された帯状集電体が通過する乾燥炉と、前記活物質合剤層と前記帯状集電体の幅方向の両縁との間に位置する部分を未塗工部とすると、前記未塗工部に沿う前記活物質合剤層の両端部のそれぞれに対応して設けられており、前記両端部から前記帯状集電体の厚み方向に離間して配置された流路形成部と、前記流路形成部と前記活物質合剤層との間に形成された流路に、前記幅方向における前記活物質合剤層の中央に向けて気体が流れるように送風を行う送風部と、を備え、前記流路形成部は、前記中央に向けて前記流路の流路断面積が大きくなるように配置されている。
【０００７】
送風部から送風された気体は、帯状集電体の幅方向における活物質合剤層の中央に向けて流路を流れる。流路を流れる気体の流れは、流路形成部に沿って流路形成部から活物質合剤層に向かう方向に曲げられる。すると、流路では、負圧が発生し、活物質合剤層の両端部には流路形成部に向かう力が作用する。この力により活物質合剤層が帯状集電体の幅方向に拡がることを抑制できる。そして、活物質合剤層が帯状集電体の幅方向に拡がることを抑制した状態で活物質合剤層を乾燥させることができる。
【０００８】
上記乾燥装置について、前記送風部により送風された気体を前記流路に誘導する仕切板を備えていてもよい。
仕切板によって流路に気体を誘導できるため、送風部によって流路に直接気体を送風しなくてもよい。従って、送風部の配置位置の制約を少なくすることができる。
【０００９】
上記乾燥装置について、前記仕切板は、前記流路形成部よりも前記幅方向の外側に位置していてもよい。
仕切板によって誘導された気体が流路形成部に衝突することを抑制することができる。従って、気体が流路形成部に衝突することによる乱流の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、活物質合剤層が帯状集電体の幅方向に拡がることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電極シートの平面図。
【図２】電極シート製造装置の概略構成図。
【図３】乾燥炉の内部に配置された流路形成部、仕切板及び送風ノズルを模式的に示す斜視図。
【図４】乾燥炉の内部に配置された流路形成部、仕切板及び送風ノズルを模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、電極シート１０は、長尺状の帯状集電体１１に活物質層１２が設けられた塗工部２１と、帯状集電体１１が露出する未塗工部２２と、を備える。電極シート１０は、電極１３の原反である。電極１３は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素充電池などの蓄電装置に用いられる。帯状集電体１１は、例えば、帯状金属箔である。電極シート１０としては、帯状集電体１１の厚み方向の両面のうち一方の面に活物質層１２を備えるものであってもよいし、両方の面に活物質層１２を備えるものであってもよい。
【００１３】
活物質層１２は、帯状集電体１１の長手方向の全体に亘って設けられている。活物質層１２は、帯状集電体１１の幅方向の中央に一定幅で設けられている。未塗工部２２は、塗工部２１を挟んで帯状集電体１１の幅方向の両側に設けられている。未塗工部２２は、帯状集電体１１の長手方向の全体に亘って設けられている。なお、以下の説明において、幅方向とは、帯状集電体１１の幅方向を示し、厚み方向とは帯状集電体１１の厚み方向を示す。
【００１４】
次に、電極シート１０を製造する電極シート製造装置について説明する。
図２に示すように、電極シート製造装置３１は、帯状集電体１１を供給する供給装置３２と、製造された電極シート１０を巻き取る巻取装置３５と、帯状集電体１１に活物質合剤１４を塗布する塗工装置４１と、乾燥装置５１と、を備える。
【００１５】
供給装置３２は、帯状集電体１１が巻装された供給リール３３と、供給リール３３が設置される第１シャフト３４と、を備える。供給リール３３は、第１シャフト３４によって回転可能に支持されている。供給リール３３より引き出された帯状集電体１１は、長手方向が供給リール３３の周方向に延びる状態とされている。
【００１６】
巻取装置３５は、電極シート１０を巻き取る巻取リール３６と、巻取リール３６が設置される第２シャフト３７と、を備える。巻取リール３６は、第２シャフト３７によって回転可能に支持されている。電極シート１０は長手方向が巻取リール３６の周方向に延びる状態で巻取リール３６に巻き取られる。第１シャフト３４及び第２シャフト３７の両方、あるいは、第２シャフト３７が図示しないモータなどの駆動源によって回転することで、供給リール３３及び巻取リール３６は回転する。これにより、帯状集電体１１は搬送される。以下の説明において、搬送方向とは、帯状集電体１１の搬送方向を示す。帯状集電体１１の長手方向と搬送方向は同一方向である。
【００１７】
塗工装置４１は、搬送方向における供給装置３２よりも下流に位置している。塗工装置４１は、ダイヘッド４２と、ダイヘッド４２から離間して配置されたバックアップロール４３と、を備える。ダイヘッド４２は、活物質合剤１４が貯留されるマニホールド４４と、活物質合剤１４の吐出口４５と、吐出口４５から活物質合剤１４を吐出させるためのスロット４６と、を備える。ダイヘッド４２は、吐出口４５が帯状集電体１１を向くように配置されている。スロット４６は、マニホールド４４と吐出口４５とを繋いでいる。活物質合剤１４は、活物質、導電剤、バインダ及び溶媒を混合したペーストである。塗工装置４１は、帯状集電体１１の厚み方向の両面のうち、一方の面に一定幅で活物質合剤１４を塗布する。これにより、帯状集電体１１には、活物質合剤１４の層である活物質合剤層１５が形成される。活物質合剤層１５の幅方向は帯状集電体１１の幅方向と同一方向である。活物質合剤層１５は、乾燥することで活物質層１２になる。図３に示すように、活物質合剤層１５の幅方向の両端部１６，１７は、活物質合剤層１５と帯状集電体１１の幅方向の両縁Ｅ１，Ｅ２との間に位置する未塗工部２２に沿う。
【００１８】
図２及び図３に示すように、乾燥装置５１は、搬送方向における塗工装置４１よりも下流に位置している。乾燥装置５１は、活物質合剤層１５が形成された帯状集電体１１が通過する乾燥炉５２と、流路形成部６１と、仕切板７１と、送風ノズル８１と、送風ノズル８１に気体を供給する供給源５３と、加熱部５４と、を備える。流路形成部６１、仕切板７１、及び送風ノズル８１は乾燥炉５２の内部Ｓに配置されている。乾燥装置５１は、加熱部５４によって加熱された気体を供給源５３によって送風ノズル８１に供給することで活物質合剤層１５の乾燥を行う。活物質合剤層１５は、乾燥炉５２の内部Ｓを通過することで徐々に乾燥していく。供給源５３としては、例えば、ファンやブロワなどの送風機を用いることができる。加熱部５４としては、例えば、ヒータなどを用いることができる。なお、乾燥炉５２を通過する帯状集電体１１は、水平方向に搬送される。帯状集電体１１の厚み方向の両面のうち活物質合剤層１５を備える面が鉛直方向上側を向いた状態で帯状集電体１１は乾燥炉５２を通過する。乾燥炉５２の内部Ｓにおいて厚み方向と鉛直方向とは一致している。
【００１９】
図３及び図４に示すように、流路形成部６１、仕切板７１、及び送風ノズル８１は活物質合剤層１５の両端部１６，１７のそれぞれに対応して設けられている。なお、図４では、活物質合剤層１５の両端部１６，１７のうち一方の端部１６に対応して設けられた流路形成部６１、仕切板７１及び送風ノズル８１を図示している。活物質合剤層１５の両端部１６，１７のうち端部１７に対応して設けられた流路形成部６１、仕切板７１、及び送風ノズル８１は、幅方向における活物質合剤層１５の中央Ｃを軸として図４に示す流路形成部６１、仕切板７１、及び送風ノズル８１と線対称である。
【００２０】
流路形成部６１は、活物質合剤層１５の両端部１６，１７から厚み方向に離間して配置されている。本実施形態において、流路形成部６１は、両端部１６，１７の鉛直方向上方に配置されている。流路形成部６１は、帯状集電体１１の搬送方向に延びている。流路形成部６１は、翼状である。流路形成部６１の幅方向における両端部のうち、中央Ｃ側に位置する端部を先端部６２、先端部６２よりも中央Ｃから離れた端部を基端部６３とする。流路形成部６１は、基端部６３から先端部６２に向けて徐々に厚くなる第１部位６４と、第１部位６４から先端部６２に向けて徐々に薄くなる第２部位６５と、を備える。流路形成部６１は、幅方向における両端部１６，１７側から中央Ｃに向けて活物質合剤層１５から離れるように傾斜して配置されている。流路形成部６１は、第１部位６４よりも第２部位６５のほうが活物質合剤層１５から離れて位置するように斜めに配置されているといえる。本実施形態において、流路形成部６１は、中央Ｃに向けて鉛直方向の上方に向けて傾斜するように配置されている。
【００２１】
流路形成部６１と、活物質合剤層１５との間には流路６６が形成されている。流路６６の流路断面積は、中央Ｃに向けて大きくなる。詳細にいえば、流路６６のうち第１部位６４と活物質合剤層１５との間の第１流路６７の流路断面積は、中央Ｃに向けて徐々に小さくなり、第２部位６５と活物質合剤層１５との間の第２流路６８の流路断面積は中央Ｃに向けて徐々に大きくなる。本実施形態のように、流路形成部６１と活物質合剤層１５とで形成される流路６６は、流路断面積が徐々に大きくなる第２流路６８に加えて、第２流路６８に向けて流路断面積が小さくなる第１流路６７を備えていてもよい。即ち、流路形成部６１は、流路６６の少なくとも一部に、流路断面積が徐々に大きくなる部分を備えていればよい。流路断面積とは、流路６６における気体の流れる方向に直交する方向に対する流路６６の断面積である。なお、流路形成部６１は、図示しない取付部材によって乾燥炉５２に取り付けられている。
【００２２】
仕切板７１は、幅方向に複数並んで設けられている。本実施形態では、各流路形成部６１のそれぞれに対応して仕切板７１は３つずつ設けられている。全ての仕切板７１は、流路形成部６１よりも幅方向の外側に配置されている。例えば、仕切板７１は、未塗工部２２に向かい合って配置されており、未塗工部２２の鉛直方向上方に配置されている。仕切板７１は、搬送方向に延びている。仕切板７１における未塗工部２２側の端部７２は、中央Ｃに向けて曲げられている。
【００２３】
仕切板７１同士の間には、誘導路７３が形成されている。誘導路７３は、仕切板７１の形状に倣った形状であり、鉛直方向に延び、かつ、端部７２同士の間の部分で中央Ｃに向けられている。誘導路７３の鉛直方向の開口部７４，７５のうち帯状集電体１１側の開口部７４は、流路６６に向けて開口している。なお、仕切板７１は、図示しない取付部材によって乾燥炉５２に取り付けられていてもよいし、送風ノズル８１と一体化されたものであってもよい。
【００２４】
送風部としての送風ノズル８１は、厚み方向に対して仕切板７１よりも帯状集電体１１から離間して配置されている。送風ノズル８１は、仕切板７１の鉛直方向上方に配置されているといえる。送風ノズル８１は、誘導路７３の鉛直方向の開口部７４，７５のうち開口部７４よりも帯状集電体１１から離れた開口部７５に送風を行えるように配置されている。これにより、送風ノズル８１から送風された気体は、誘導路７３を通って流路６６に誘導される。送風ノズル８１は、中央Ｃに向けて流路６６に気体が流れるように送風を行っているといえる。また、送風ノズル８１から送風された気体の一部は、誘導路７３から未塗工部２２に供給される。
【００２５】
本実施形態の作用について説明する。
塗工装置４１は、一定幅になるように活物質合剤層１５を帯状集電体１１に形成する。しかしながら、塗工装置４１の吐出圧の変化、塗工装置４１に活物質合剤１４を供給するポンプの回転数の変化、活物質合剤１４の粘度の不均一を原因として活物質合剤層１５が幅方向に拡がるおそれがある。更に、活物質合剤層１５から帯状集電体１１に向かう方向に送風ノズル８１から気体が送風されると、気体から加わる力により活物質合剤層１５は幅方向に拡がる。
【００２６】
本実施形態において、送風ノズル８１から送風された気体は、誘導路７３から流路６６に流入し、中央Ｃに向けて流路６６を流れる。流路６６外から流入した気体の流れは、流路形成部６１に沿って曲げられる。流路６６を流れる気体の流れは、厚み方向のうち流路形成部６１から活物質合剤層１５に向かう方向に曲げられる。ここで、気体の流れが曲げられると、流線の内側の圧力は流線の外側の圧力よりも低くなる。図４には、流路６６を流れる気体による流線を破線で示している。図４から把握できるように、流路６６のうち流路形成部６１に沿う部分は、流線の内側に位置しているため、流路６６のうち流路形成部６１に沿う部分の圧力が低くなる。従って、流路６６では、負圧が発生し、流路６６の周囲に位置する活物質合剤層１５には流路形成部６１に向かう力が作用する。この力により活物質合剤層１５の両端部１６，１７は流路形成部６１に向けて引き寄せられる。活物質合剤層１５が幅方向に拡がろうとする力とは異なる方向に活物質合剤層１５を引き寄せることで、活物質合剤層１５の両端部１６，１７が幅方向に拡がることが抑制された状態で帯状集電体１１は乾燥炉５２を通過していく。帯状集電体１１が搬送されるにつれて、活物質合剤層１５は乾燥していく。気体は、両端部１６，１７から中央Ｃに向けて流れるため、活物質合剤層１５のうち両端部１６，１７が最も早く乾燥する。両端部１６，１７が最も早く乾燥することで、乾燥した両端部１６，１７によって活物質合剤層１５のうち未乾燥な部分が流動することを堰き止めることができる。これにより、活物質合剤層１５が幅方向に拡がることを更に抑制できる。
【００２７】
また、流路形成部６１を両端部１６，１７に向かい合うように配置することで、送風ノズル８１から送風された気体が流路６６を介さずに活物質合剤層１５に供給されることを抑制することができる。従って、活物質合剤層１５を帯状集電体１１に押し付けるように気体が供給されることが抑制され、活物質合剤層１５が幅方向に拡がることを更に抑制できる。
【００２８】
本実施形態の効果について説明する。
（１）流路６６の流路断面積を中央Ｃに向けて大きくすることで、流路６６では負圧が生じる。この負圧により、活物質合剤層１５の両端部１６，１７を流路形成部６１に向けて引き寄せて、活物質合剤層１５が幅方向に拡がることを抑制できる。そして、活物質合剤層１５が幅方向に拡がることを抑制した状態で活物質合剤層１５を乾燥させることができる。
【００２９】
（２）仕切板７１によって気体を流路６６に誘導している。仮に仕切板７１によって流路６６に気体を誘導しない場合、流路６６に向けて送風が行われるように送風ノズル８１を配置する必要があり、送風ノズル８１の配置位置に制約が生じる。これに対し、仕切板７１によって流路６６に気体を誘導することで、送風ノズル８１によって流路６６に直接気体を送風しなくてもよい。従って、送風ノズル８１の配置位置の制約を少なくすることができる。本実施形態では、送風ノズル８１を仕切板７１の鉛直方向上方に配置することができる。送風ノズル８１を流路６６と幅方向に並ぶように配置する場合に比べて、乾燥炉５２が水平方向に大型化することを抑制できる。
【００３０】
（３）仕切板７１は、流路形成部６１よりも幅方向の外側に配置されている。仕切板７１によって誘導された気体が流路形成部６１に衝突することを抑制することができる。従って、気体が流路形成部６１に衝突することによる乱流の発生を抑制できる。
【００３１】
（４）送風ノズル８１から送風された気体の一部は、未塗工部２２に供給される。帯状集電体１１に加熱された気体が送風されることで、帯状集電体１１から活物質合剤層１５に熱が伝導する。密着性が必要となる活物質合剤層１５と帯状集電体１１との境界部分の乾燥を促進させることで、活物質合剤層１５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のマイグレーションが発生することを抑制できる。従って、活物質層１２と帯状集電体１１との密着性を向上させることができる。
【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。
○仕切板７１の一部が厚み方向に対して流路形成部６１に向かい合っていてもよい。即ち、仕切板７１は、流路形成部６１よりも幅方向の外側に位置していなくてもよい。
【００３３】
○仕切板７１の数は、適宜変更してもよい。なお、仕切板７１は、流路６６に気体を誘導できればよく、単数であってもよい。例えば、実施形態の仕切板７１のうち幅方向における最も外側の仕切板７１のみが設けられていてもよい。仕切板７１によって気体の流れを形成することで単数の仕切板７１であっても気体を流路６６に誘導することができる。
【００３４】
○乾燥装置５１は、仕切板７１を備えていなくてもよい。この場合、送風ノズル８１は、流路６６に向けて気体を送風するように配置される。例えば、流路６６と幅方向に向かい合う位置に送風ノズル８１は配置される。
【００３５】
○流路形成部６１は、厚みが一定である平板状の部材としてもよい。この場合であっても、流路６６を幅方向の中央Ｃに向けて大きくすることで、実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、流路形成部６１を厚みが一定である平板状の部材とした場合、流路６６の流路断面積は流路６６の全体に亘って中央Ｃに向けて徐々に大きくなる。この場合であっても、流線は流路形成部６１から活物質合剤層１５に向かう方向に曲げられる。従って、実施形態と同様の効果を得ることができる。言い換えれば、流路形成部６１は、流線が流路形成部６１から活物質合剤層１５に向かう方向に曲げられればよく、形状や配置位置は任意である。
【００３６】
○送風部としては、送風ノズル８１に代えて、ファンやブロワ等の送風機としてもよい。
○塗工装置４１は、活物質合剤１４を塗布できればよく、コンマロール方式やグラビア方式で活物質合剤１４の塗布を行う塗工装置４１であってもよい。
【００３７】
○活物質合剤層は、帯状集電体１１の長手方向に間隔を空けて複数形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
Ｃ…中央、Ｅ１，Ｅ２…両縁、１１…帯状集電体、１２…活物質層、１５…活物質合剤層、１６，１７…端部、２２…未塗工部、５１…乾燥装置、５２…乾燥炉、６１…流路形成部、６６…流路、７１…仕切板、８１…送風部としての送風ノズル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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