(57)【要約】【課題】除湿機にて生じる水を有効活用すること。【解決手段】クリーンルーム２０内の空気は、空調設備２１によって異物が除去され、除湿設備１０によって除湿されている。除湿設備１０は、除湿機１１と、クリーンルーム２０から除湿機１１に空気を導入する第１通路１３と、除湿機１１によって除湿された空気をクリーンルーム２０に供給する第２通路１４及び第３通路１５と、備える。除湿設備１０は、除湿機１１にて生じた水を、電極用の集電体に塗工するスラリーの混錬を行う混錬装置３１ａに供給する第４通路１６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調設備によって異物が除去されたクリーンルーム内の空気を除湿する除湿設備であって、
除湿機と、
前記クリーンルームから前記除湿機に空気を導入するための導入通路と、
前記除湿機によって除湿された空気を前記クリーンルームに供給する給気通路と、
電極用の集電体に塗工するためのスラリーを水を用いて混錬する混錬装置に、前記除湿機にて生じた水を供給する供給通路と、を備える除湿設備。
【請求項２】
前記混錬装置にて混錬される前記スラリーは、第１電極用の第１集電体に塗工するための第１スラリーであり、
前記クリーンルームは、
前記混錬装置を含む装置であって、前記混錬装置によって混錬された前記第１スラリーを前記第１集電体に塗工して前記第１電極を製造する第１製造装置と、
前記第１スラリーとは異なるスラリーであって溶媒を用いて混錬された第２スラリーを、第２集電体に塗工して前記第１電極とは異なる極性である第２電極を製造する第２製造装置と、を室内に備え、
前記第２製造装置は、前記第１製造装置によって製造された前記第１電極と前記第２製造装置によって製造された前記第２電極とをケースに収容して蓄電装置を製造する請求項１に記載の除湿設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、除湿設備によってクリーンルーム内の空気の除湿が行われている（例えば特許文献１参照）。除湿設備は、例えば、除湿機と、クリーンルームから除湿機に空気を導入するための導入通路と、除湿機によって除湿された空気をクリーンルームに供給する給気通路と、を備える。除湿設備では、上記の導入通路及び給気通路によって、クリーンルームと除湿機との間で空気の循環が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０４５７５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、除湿機によって、空気から除去された水は除湿機外に排出される。なお、クリーンルームでは、空調設備によって室内の粉塵等の異物が除去されることにより、異物が除去された空気で室内が満たされている。そのため、クリーンルームから排出される空気に含まれる水分も、異物が含まれにくく、純度の高い水となっている。そのため、除湿機で生じた水について、廃棄するのではなく、有効活用することが望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、除湿機にて生じる水を有効活用できる除湿設備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除湿設備は、空調設備によって異物が除去されたクリーンルーム内の空気を除湿する除湿設備であって、除湿機と、前記クリーンルームから前記除湿機に空気を導入するための導入通路と、前記除湿機によって除湿された空気を前記クリーンルームに供給する給気通路と、電極用の集電体に塗工するためのスラリーを水を用いて混錬する混錬装置に、前記除湿機にて生じた水を供給する供給通路と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記構成では、導入通路を介してクリーンルーム内の空気が除湿機に導入されるとともに、クリーンルームから導入された空気が除湿機にて除湿される。ここで、クリーンルームは、空調設備によって室内の異物が除去されることにより、異物レベルが管理された空気で室内が満たされている。そのため、クリーンルームから除湿機に導入された空気に含まれる水分も、異物が含まれにくく、純度の高い水となっている。上記構成によれば、除湿機にて生じた純度の高い水が供給通路を介して混錬装置に供給される。そのため、混錬装置においては、除湿機にて生じた水を混錬装置でのスラリーの生成に利用できる。したがって、除湿機にて生じる水を有効活用できる。
【０００８】
除湿設備において、前記混錬装置にて混錬される前記スラリーは、第１電極用の第１集電体に塗工するための第１スラリーであり、前記クリーンルームは、前記混錬装置を含む装置であって、前記混錬装置によって混錬された前記第１スラリーを前記第１集電体に塗工して前記第１電極を製造する第１製造装置と、前記第１スラリーとは異なるスラリーであって溶媒を用いて混錬された第２スラリーを、第２集電体に塗工して前記第１電極とは異なる極性である第２電極を製造する第２製造装置と、を室内に備え、前記第２製造装置は、前記第１製造装置によって製造された前記第１電極と前記第２製造装置によって製造された前記第２電極とをケースに収容して蓄電装置を製造することが好ましい。
【０００９】
第２電極の製造に用いられる第２スラリーは、溶媒を用いて混錬されたものである。そのため、第２電極の製造や第２電極を用いた蓄電装置の製造は、湿度が低く管理された環境下で行うことが好ましい。そこで、上記構成では、第２製造装置をクリーンルーム内に備えることにより、そうした第２電極の製造や第２電極を用いた蓄電装置の製造を湿度が低い環境下で行うことができる。また、上記構成では、第１製造装置もクリーンルーム内に備えることにより、第１製造装置による第１電極の製造と、第２製造装置による第２電極の製造及び蓄電装置の製造と、をクリーンルーム内で行うことができるため、蓄電装置の生産性を向上できる。
【００１０】
一方、第１電極の製造に用いられる第１スラリーは、水を用いて混錬されるため、混錬装置による第１スラリーの混錬や第１製造装置による第１電極の製造に伴って、湿度が上昇しやすい。そのため、第１製造装置をクリーンルーム内に備えるようにした場合、クリーンルーム内の湿度が上昇しやすくなる。上記構成によれば、除湿設備によってクリーンルーム内の空気の除湿を行っているため、クリーンルーム内の湿度を低く抑えつつ、蓄電装置の生産性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、除湿機にて生じる水を有効活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の除湿設備及びクリーンルームを示す模式図。
【図２】電極組立体を示す分解斜視図。
【図３】二次電池を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、除湿設備を具体化した実施形態について図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、空気中の異物レベル及び湿度レベルが管理された部屋としてのクリーンルーム２０外には、除湿設備１０が設置されている。クリーンルーム２０内には、空調設備２１が設けられている。空調設備２１は、エアコン２２と、エアフィルタ２３と、を有する。空調設備２１では、クリーンルーム２０内の空気がエアコン２２に吸入されるとともに、エアコン２２からエアフィルタ２３を介してクリーンルーム２０内に空気が排出される。エアフィルタ２３では、空気中の粉塵等の異物のうち、粒子径が十分に小さい値より大きいものが吸着する。エアフィルタ２３を通過してクリーンルーム２０内に排出される空気では、空気中の異物の粒子径が十分に小さい値以下となっている。このように、空調設備２１によって図１のクリーンルーム２０内に一点鎖線の矢印で示す空気の循環が継続して行われることにより、クリーンルーム２０は室内の異物の粒子径が十分に小さい値以下となるように異物レベルが管理されている。クリーンルーム２０内は、空調設備２１によって異物が除去された空気で満たされている。
【００１４】
クリーンルーム２０は、蓄電装置としての二次電池を構成する第１電極としての負極電極を製造する第１製造装置３１と、第２電極としての正極電極の製造及び二次電池の組み立てを行って蓄電装置を製造する第２製造装置３２と、を室内に備える。
【００１５】
第１製造装置３１は、電極に塗工するためのスラリーとして、負極電極に塗工するための負極スラリーの混錬を行う混錬装置３１ａを含んでいる。負極スラリーは第１スラリーに相当する。本実施形態の混錬装置３１ａでは、例えばシリコン（珪素）含有材料からなる負極活物質、バインダ、増粘剤、及び水などを均一に分散するよう混合することで負極スラリーを生成する。なお、負極スラリーの生成に用いられる水は、混錬装置３１ａのタンクに貯水された水を用いている。そして、第１製造装置３１では、混錬装置３１ａによって混錬された負極スラリーを用いて負極電極を製造する。
【００１６】
第２製造装置３２では、正極電極に塗工するための正極スラリーの混錬を含む、正極電極の製造を行っている。正極スラリーは第２スラリーに相当する。本実施形態の第２製造装置３２では、正極活物質、バインダ、導電助剤、及び溶媒などを均一に分散するよう混合することで正極スラリーを生成する。なお、正極活物質としては、例えば、複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。そして、第２製造装置３２では、混錬された正極スラリーを用いて正極電極を製造する。
【００１７】
また、第２製造装置３２にて行う二次電池の組み立ては、正極電極及び負極電極を積層させることによる電極組立体の製造と、電極組立体のケースへの挿入と、を含んでいる。
図２に示すように、負極電極４０は、矩形シート状の第１集電体としての負極金属箔４１と、負極金属箔４１の両面に存在する負極活物質層４２と、を有する。負極電極４０は、長辺に沿う１つの縁部から突出した形状の負極タブ４３を有する。負極タブ４３は、負極活物質層４２が存在せず、負極金属箔４１そのもので構成されている。また、負極金属箔４１は例えば銅箔である。負極電極４０の負極活物質層４２は、負極スラリーを負極金属箔４１に塗工した後、乾燥させることで形成される。図１に示す第１製造装置３１では、上記のように負極スラリーの塗工及び乾燥を行って負極活物質層４２を形成することで、負極電極４０を製造している。
【００１８】
図２に示すように、正極電極４５は、矩形シート状の第２集電体としての正極金属箔４６と、正極金属箔４６の両面に存在する正極活物質層４７と、を有する。正極電極４５は、長辺に沿う１つの縁部から突出した形状の正極タブ４８を有する。正極タブ４８は、正極活物質層４７が存在せず、正極金属箔４６そのもので構成されている。また、正極金属箔４６は例えばアルミニウム箔である。正極電極４５の正極活物質層４７は、正極スラリーを正極金属箔４６に塗工した後、乾燥させることで形成される。図１に示す第２製造装置３２では、上記のように正極スラリーの塗工及び乾燥を行って正極活物質層４７を形成することで、正極電極４５を製造している。
【００１９】
図２に示すように、負極電極４０及び正極電極４５は、これらの間にセパレータ４９を介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層される。負極電極４０、正極電極４５、及びセパレータ４９を積層してなる電極組立体５０では、負極電極４０、正極電極４５、及びセパレータ４９を複数ずつ備える。図１に示す第２製造装置３２では、第１製造装置３１によって製造された負極電極４０と、第２製造装置３２によって製造された正極電極４５とを用いて、電極組立体５０を製造している。
【００２０】
図３に示すように、電極組立体５０がケース５１に収容されて二次電池５４が製造される。本実施形態のケース５１は、直方体状のケース本体５２と、ケース本体５２の開口部５２ａを閉塞する矩形平板状の蓋５３と、を有する。ケース５１を構成するケース本体５２と蓋５３は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）である。また、本実施形態の二次電池５４はリチウムイオン電池等の二次電池であり、その外観が角型をなす角型電池である。第２製造装置３２では、第２製造装置３２によって製造された電極組立体５０を開口部５２ａからケース本体５２の内部に挿入する。そして第２製造装置３２では、電極組立体５０が挿入されたケース本体５２の開口部５２ａを蓋５３で閉塞することにより、二次電池５４を製造している。
【００２１】
次に、除湿設備１０について説明する。
図１に示すように、除湿設備１０は、除湿機１１と、エアフィルタ１２と、を備えている。また、除湿設備１０は、クリーンルーム２０内と除湿機１１とを繋ぐ第１通路１３と、除湿機１１とエアフィルタ１２とを繋ぐ第２通路１４と、エアフィルタ１２とクリーンルーム２０内とを繋ぐ第３通路１５と、除湿機１１と混錬装置３１ａのタンクとを繋ぐ第４通路１６と、を備える。
【００２２】
第１通路１３を介してクリーンルーム２０内の空気がクリーンルーム２０から除湿機１１に導入される。除湿機１１に空気が導入されると、除湿機１１による除湿を受けて空気中の水分が除去される。本実施形態では、第１通路１３がクリーンルーム２０から除湿機１１に空気を導入するための導入通路に相当する。また、除湿設備１０において、除湿機１１によって除湿された空気は、第２通路１４を介して除湿機１１からエアフィルタ１２に供給される。そして、エアフィルタ１２を通過した空気が、第３通路１５を介してクリーンルーム２０内に戻される。本実施形態では、第２通路１４及び第３通路１５が、除湿機１１によって除湿された空気をクリーンルーム２０に供給する給気通路に相当する。このように除湿設備１０では、図１の第１通路１３、第２通路１４、及び第３通路１５に一点鎖線の矢印で示すように、クリーンルーム２０との間で空気の循環が行われる。
【００２３】
なお、エアフィルタ１２は、空調設備２１のエアフィルタ２３と同様に空気中の異物を吸着するものであるが、その吸着可能な異物の粒子径は空調設備２１のエアフィルタ２３よりも大きい。そのため、エアフィルタ１２はエアフィルタ２３ほど高い異物除去能力を有するものではない。しかしながら、エアフィルタ１２に導入される空気は、クリーンルーム２０内から排出された空気であるため、エアフィルタ１２に導入される時点でもクリーンルーム２０内の空気と同程度に異物の粒子径が十分に小さくなっている。そのため、エアフィルタ１２を通過して第３通路１５からクリーンルーム２０内に戻される空気は、空気中の異物の粒子径が十分に小さい値であるものとなっており、クリーンルーム２０内の異物レベルに影響を及ぼすものではない。
【００２４】
また、クリーンルーム２０は、作業者の出入りの際に開閉するシャッター周り等、クリーンルーム２０外との連通箇所がシール等の密閉部によって密閉されている。しかしながら、そうした密閉部を介してクリーンルーム２０外からクリーンルーム２０内に水が微量ながら侵入するおそれがあり、その侵入した水に起因してクリーンルーム２０内の空気中の水分量が増えるおそれがある。このほか、クリーンルーム２０内の空気中の水分量は、クリーンルーム２０内で作業を行う作業者の呼気に含まれる水分によっても増える。本実施形態では、除湿設備１０によるクリーンルーム２０内の空気の除湿を継続して行うことにより、クリーンルーム２０内の湿度が十分に低い値以下となるようにクリーンルーム２０内の湿度レベルが管理されている。
【００２５】
除湿機１１によって空気から除去された水は、図１に二点鎖線の矢印で示すように第４通路１６を流れることで、混錬装置３１ａのタンクに供給される。本実施形態では、第４通路１６が、除湿機１１にて生じた水を混錬装置３１ａに供給する供給通路に相当する。
【００２６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
除湿機１１にて生じる水は、第１通路１３を介して除湿機１１に導入されたクリーンルーム２０内の空気から除去した水である。クリーンルーム２０は、空調設備２１によって室内の異物が除去されることにより、異物レベルが管理された空気で室内が満たされている。そのため、クリーンルーム２０から除湿機１１に導入された空気に含まれる水分も、異物が含まれにくく、純度の高い水となっている。本実施形態では、除湿機１１にて生じた純度の高い水が第４通路１６を介して混錬装置３１ａのタンクに供給される。そのため、混錬装置３１ａにおいては、純度の高い水を負極スラリーの生成に用いることができる。
【００２７】
本実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）除湿機１１にて生じた水を混錬装置３１ａのタンクに供給する第４通路１６を備える。このため、除湿機１１にて生じた水を混錬装置３１ａでの負極スラリーの生成に利用できる。したがって、除湿機１１にて生じる水を有効活用できる。
【００２８】
（２）正極電極４５の製造に用いられる正極スラリーは、溶媒を用いて混錬されたものである。そのため、正極電極４５の製造や正極電極４５を用いた二次電池５４の製造は、湿度が低く管理された環境下で行うことが好ましい。そこで、本実施形態では、第２製造装置３２をクリーンルーム２０内に備えることにより、そうした正極電極４５の製造や正極電極４５を用いた二次電池５４の製造を湿度が低い環境下で行うことができる。また、本実施形態では、第１製造装置３１もクリーンルーム２０内に備えることにより、第１製造装置３１による負極電極４０の製造と、第２製造装置３２による正極電極４５の製造及び二次電池５４の製造と、をクリーンルーム２０内で行うことができるため、二次電池５４の生産性を向上できる。一方、負極電極４０の製造に用いられる負極スラリーは、水を用いて混錬されるため、混錬装置３１ａによる負極スラリーの混錬や第１製造装置３１による負極電極４０の製造に伴って、湿度が上昇しやすい。本実施形態では、除湿設備１０によってクリーンルーム２０内の空気の除湿を行っているため、第１製造装置３１をクリーンルーム２０内に備えても、クリーンルーム２０内の湿度を低く抑えつつ、二次電池５４の生産性の向上を図ることができる。
【００２９】
（３）仮に、混錬装置３１ａに除湿機１１にて生じた水を供給しない場合には、混錬装置３１ａでは、水道水を混錬装置３１ａに導入するための通路や、導入された水道水をろ過して水道水から異物を取り除くためのろ過機が必要となる。本実施形態では、混錬装置３１ａに除湿機１１にて生じた水を供給しているため、混錬装置３１ａでの水道水の使用が必要なく、上記のような混錬装置３１ａへの水道水の導入のために要する機構が必要ない。したがって、混錬装置３１ａにて水道水を利用しない分だけ、コストを削減できる。
【００３０】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、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。
【００３１】
○  混錬装置３１ａでは、負極スラリーの生成に加えて、正極スラリーの生成を行うようにしてもよい。混錬装置３１ａにおいて、溶媒の代わりに水をそのほかの材料と混錬させて正極スラリーを生成する場合には、正極スラリーの生成に用いる水に除湿機１１にて生じた水を利用することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、混錬装置３１ａでは、上記した水を用いた正極スラリーの生成を、負極スラリーの生成にかえて行ってもよい。この場合では、例えば第２製造装置３２にて、水の代わりに溶媒をそのほかの材料と混錬させて負極スラリーを生成することも可能である。第１製造装置３１にて正極スラリーの生成を含む正極電極４５の製造を行い、第２製造装置３２にて負極スラリーの生成を含む負極電極４０の製造を行う場合では、正極電極４５が第１電極に、正極スラリーが第１スラリーに、正極金属箔４６が第１集電体にそれぞれ相当する。また、負極電極４０が第２電極に、負極スラリーが第２スラリーに、負極金属箔４１が第２集電体にそれぞれ相当する。
【００３２】
○  負極スラリーの生成に用いる負極活物質は、カーボンでもよいし、シリコンとカーボンの両方を含んでいてもよい。負極活物質に用いる材料の種類や割合は、二次電池５４の容量に応じて適宜変更可能である。
【００３３】
○  第１製造装置３１は、クリーンルーム２０外に位置していてもよい。
○  除湿設備１０を、クリーンルーム２０内に設置するとともに、クリーンルーム２０の室内と隔絶して設置してもよい。
【００３４】
○  除湿設備１０のエアフィルタ１２として、上記実施形態のエアフィルタ１２以上の異物除去能力を備えるエアフィルタ１２を採用してもよい。
○  除湿設備１０からエアフィルタ１２を省略してもよい。この場合、第２通路１４及び第３通路１５にかえて、除湿機１１とクリーンルーム２０とを繋ぐ給気通路が除湿設備１０に設けられる。
【００３５】
○  負極電極４０は、負極金属箔４１の片面に負極活物質層４２が存在する構成でもよい。正極電極４５は、正極金属箔４６の片面に正極活物質層４７が存在する構造でもよい。
【００３６】
○  セパレータ４９は、負極電極４０又は正極電極４５を包む袋状であってもよい。
○  長尺状の負極金属箔４１に負極活物質層４２を形成して長尺状の負極電極４０を形成してもよい。長尺状の正極金属箔４６に正極活物質層４７を形成して長尺状の正極電極４５を形成してもよい。こうした負極電極４０及び正極電極４５を用いて製造される電極組立体５０は、負極電極４０と正極電極４５とが、これらの間に長尺状のセパレータ４９が介在されて捲回されてなる捲回体状となる。
【００３７】
○  負極電極４０の製造にて負極スラリーが塗工される集電体は、負極金属箔４１に限定されない。正極電極４５の製造にて正極スラリーが塗工される集電体は、正極金属箔４６に限定されない。要するに、集電体は負極活物質層４２や正極活物質層４７を形成できるものであればよく、例えば織物状や網状のシートであってもよい。
【００３８】
○  二次電池５４は、リチウムイオン電池以外の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…除湿設備、１１…除湿機、１３…第１通路、１４…第２通路、１５…第３通路、１６…第４通路、２０…クリーンルーム、２１…空調設備、３１…第１製造装置、３１ａ…混錬装置、３２…第２製造装置、４０…負極電極、４１…負極金属箔、４２…負極活物質層、４５…正極電極、４６…正極金属箔、４７…正極活物質層、５０…電極組立体、５１…ケース、５４…二次電池。
【図１】
2020145086.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020145086.tif 000005