(57)【要約】【課題】電極作製において蒸発する溶媒を効率的に冷却して回収し、省エネを実現し得る溶媒回収システムおよび溶媒回収方法を提供する。【解決手段】溶媒回収システム１０は、金属箔６３に塗布された電極形成に用いられるスラリー６４に含まれる溶媒を、磁場の作用により熱を付与する誘導コイル３７、３８により蒸発させる乾燥部３０と、溶媒を回収する回収部２９とを有する。また、溶媒回収システムは、誘導コイルを冷却する冷却部５０を有し、乾燥部と回収部との間で、冷却部によって、蒸発した溶媒を冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔に塗布された電極形成に用いられるスラリーに含まれる溶媒を、磁場の作用により熱を付与する誘導コイルにより蒸発させる乾燥部と、
蒸発した前記溶媒を回収する回収部と、
前記誘導コイルを冷却する冷却部と、を有し、
前記乾燥部と前記回収部との間で、前記冷却部によって、蒸発した前記溶媒を冷却する溶媒回収システム。
【請求項２】
前記スラリーは、単一の前記溶媒を含む請求項１に記載の溶媒回収システム。
【請求項３】
前記スラリーは、前記金属箔の搬送にともなって前記乾燥部内を移動しつつ加熱され、
蒸発した前記溶媒を排出するための前記乾燥部の排気口は、前記金属箔が通過する前記乾燥部の入口と出口とのうち、前記入口側に設けられる請求項１または２に記載の溶媒回収システム。
【請求項４】
前記乾燥部で前記溶媒が蒸発する間、蒸発した前記溶媒は、前記回収部および前記乾燥部を循環する請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶媒回収システム。
【請求項５】
金属箔に塗布された電極形成に用いられるスラリーに含まれる溶媒を、磁場の作用により熱を付与する誘導コイルにより蒸発させる乾燥工程と、
蒸発した前記溶媒を回収する回収工程と、
前記乾燥工程と前記回収工程との間で、前記誘導コイルを冷却する冷却部によって、蒸発した前記溶媒を冷却する冷却工程と、を有する溶媒回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒回収システムおよび溶媒回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車の実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池として、リチウムイオン二次電池に注目が集まっている。リチウムイオン二次電池は、集電体としての金属箔の平面に扁平な電極を形成し、これらを複数積層した構造を一般的に有する。
【０００３】
電極は、活物質、結着剤、導電剤、およびこれらを均一に分散させる溶媒を含んだスラリーを金属箔に塗布し、溶媒を蒸発させることにより乾燥させて形成される。例えば、特許文献１に記載の発明は、磁場の作用により熱を付与する誘導コイルによりスラリーを加熱し、スラリー内の溶媒を蒸発させている。劣化や性能低下防止のため、誘導コイルは、加熱の際に例えば冷媒管により冷却される。
【０００４】
蒸発した溶媒は、製造所等での環境対策に応じて、回収され処理される。溶媒の回収は、冷却凝縮法、または吸着法が主流である。冷却凝縮法は、蒸発した溶媒を冷却し凝縮させて回収する方法であり、吸着法は、蒸発した溶媒を吸着材に吸着させて回収する方法である。いずれの方法においても、溶媒の温度低下により回収率が向上するため、蒸発した溶媒を冷却することにより溶媒排出が抑制できる。
【特許文献１】特開２００４−３３５３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、加熱され蒸発した溶媒の温度は上昇しており、冷却のためにエネルギーが必要となる。このため、効率的な溶媒の冷却、ひいては省エネの実現が課題となる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、効率的に溶媒を冷却し、省エネを実現し得る溶媒回収システムおよび溶媒回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の溶媒回収システムは、金属箔に塗布された電極形成に用いられるスラリーに含まれる溶媒を、磁場の作用により熱を付与する誘導コイルにより蒸発させる乾燥部と、蒸発した溶媒を回収する回収部とを有する。また、本発明の溶媒回収システムは、誘導コイルを冷却する冷却部を有し、乾燥部と回収部との間で、冷却部によって、蒸発した溶媒を冷却する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の溶媒回収方法は、金属箔に塗布された電極形成に用いられるスラリーに含まれる溶媒を、磁場の作用により熱を付与する誘導コイルにより蒸発させる乾燥工程と、蒸発した溶媒を回収する回収工程とを有する。また、本発明の溶媒回収方法は、乾燥工程と回収工程との間で、誘導コイルを冷却する冷却部によって、蒸発した溶媒を冷却する冷却工程を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、誘導コイルを冷却する冷却部によって、蒸発した溶媒を冷却する。すなわち、本発明は、冷却部を流用して、蒸発した溶媒を冷却するため、効率的に溶媒を冷却し省エネを実現し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は実施形態の溶媒回収システムを示す概略図であり、図２は溶媒回収装置を説明するための概略図である。
【００１２】
概説すると、本実施形態の溶媒回収システム１０は、リチウムイオン二次電池の電極作製の過程で蒸発する溶媒を回収するものであり、蒸発した溶媒を冷却した後、回収する。リチウムイオン二次電池の電極作製では、集電体としての金属箔６３の両面に溶媒を含んだスラリー６４が塗布され、スラリー６４が加熱されて固化する過程でスラリー６４内の溶媒が蒸発する。
【００１３】
図１に示すように、溶媒回収システム１０は、熱を付与する誘導コイル３７、３８によりスラリー６４内の溶媒を蒸発させる乾燥炉３０（乾燥部に相当する）と、誘導コイル３７、３８を冷却する冷却装置５０（冷却部に相当する）と、を有する。また、溶媒回収システム１０は、蒸発した溶媒を循環させる循環部２０と、循環部２０に接続して溶媒を回収する溶媒回収装置２９（回収部に相当する）と、を有する。
【００１４】
乾燥炉３０は、誘導コイル３７、３８の他に、フェライトからなる磁気コア３９と、これらを囲むケーシング３１とを有する。また、乾燥炉３０は、金属箔６３が通過する入口３２と出口３３とをケーシング３１に有する。
【００１５】
複数の誘導コイル３７は、金属箔６３の一の面に対向する。一方、複数の誘導コイル３８は、金属箔６３の他の面に対向する。誘導コイル３７、３８は、銅管からなる。誘導コイル３７、３８は、電源（不図示）に電気的に接続し、磁場を金属箔６３に作用させて金属箔６３を誘導加熱する。その金属箔６３の熱により、スラリー６４内の溶媒は蒸発し、スラリー６４の固化が進行する。磁気コア３９が誘導コイル３７、３８の各々を覆って磁路を形成するため、誘導コイル３７、３８は効率良くスラリー６４を加熱できる。
【００１６】
電極を形成するためのスラリー６４としては、正極を形成するために用いる正極スラリーと、負極を形成するために用いる負極スラリーとがある。
【００１７】
正極スラリーは、例えば、正極活物質、導電助剤、およびバインダを有し、溶媒を添加することにより、これらを均一に分散させ、所定の粘度にされる。正極活物質は、例えば、マンガン酸リチウムである。導電助剤は、例えば、アセチレンブラックである。バインダは、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。溶媒は、例えば、ＮＭＰ（ノルマルメチルピロリドン）である。
【００１８】
正極活物質は、マンガン酸リチウムに特に限定されないが、容量および出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。導電助剤は、例えば、カーボンブラックやグラファイトを利用することも可能である。バインダは、ＰＶＤＦに限定されない。
【００１９】
一方、負極スラリーは、例えば、負極活物質、導電助剤、およびバインダを有し、溶媒を添加することで、これらを均一に分散させ、所定の粘度にされる。負極活物質は、例えば、グラファイトである。導電助剤、バインダ、および溶媒は、それぞれ例えば、アセチレンブラック、ＰＶＤＦ、およびＮＭＰである。
【００２０】
負極活物質は、グラファイトに特に限定されず、ハードカーボンや、リチウム−遷移金属複合酸化物を利用することも可能である。導電助剤は、例えば、カーボンブラックやグラファイトを利用することも可能である。バインダは、ＰＶＤＦに限定されない。
【００２１】
正極スラリーの溶媒および負極スラリーの溶媒は、ＮＭＰに限定されず、公知の溶媒を用いることができる。また、正極スラリーの溶媒と負極スラリーの溶媒については、同一のものであり、また単一の溶媒であることが、再利用の点から好ましい。
【００２２】
直線状のスリットを備えるスリッドダイ６１が、金属箔６３に、スラリー６４を間欠的に塗布する。スラリー６４とスラリー６４との間で金属箔６３が露出した部分は、電池同士或いは電池の端子と金属箔６３とを電気的に接続するタブとなる。
【００２３】
金属箔６３は、適宜の材料、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、ステンレス鋼を用いることができる。具体的には、例えば、正極集電体にはアルミニウムなどの金属箔６３を用い、負極集電体には銅などの金属箔６３を用いることができる。金属箔６３の具体的な厚さについて特に制限はないが、例えば、アルミニウムの場合には２０μｍ、銅の場合には１０μｍ程度の薄膜である。
【００２４】
１個の単電池に使用する電極の枚数は非常に多く、電極を量産するために、長尺状の金属箔６３にスラリー６４を塗布して連続生産するのが一般的である。このように連続生産する場合、電極のスタッキング（保管）方式は、ロールトゥロール方式が適している。
【００２５】
このため、本実施形態では金属箔６３を巻き取る巻取りロール６５が、金属箔６３を供給する供給ロール６２から金属箔６３を搬送する。供給ロール６２は、金属箔６３を巻回しており、巻取りロール６５は、モータＭにより回転駆動しつつ金属箔６３を巻き取る。この搬送される金属箔６３に対して、スリットダイ６１はスラリー６４を塗布する。塗布されたスラリー６４は金属箔６３の搬送にともなって移動し、乾燥炉３０を通過する。
【００２６】
乾燥炉３０は、金属箔６３が通過する搬送路の下側に、気体の吹き出し口である送気口３４を備え、蒸発した溶媒を排出するための排気口３５を搬送路の上側に備える。スラリー６４内の溶媒の蒸発量は、加熱が終了する乾燥炉３０の出口３３側に比べて入口３２側で多いため、排気口３５は、乾燥炉３０の入口３２と出口３３とのうち入口３２側に位置する。
【００２７】
循環部２０は、排気口３５と乾燥炉３０に気体を取り込むための吸気口２７とに連通した配管２８、吸気口２７と送気口３４とに連通した配管２６、および配管２６に接続した送風ファン２４により構成されている。乾燥炉３０がスラリー６４を加熱して溶媒を蒸発させる間、送風ファン２４は作動する。
【００２８】
送風ファン２４が作動すると、乾燥炉３０および循環部２０に導入されている不活性ガス、例えば窒素が、蒸発した溶媒を輸送するキャリアガスとして循環する。蒸発した溶媒を含んだキャリアガスは、排気口３５、配管２８、吸気口２７、および配管２６を通り、送気口３４に設けられたパンチングメタル３６の小孔を通って乾燥炉３０内に流れ込み、絶えず循環する。溶媒回収装置２９は、排気口３５と吸気口２７との間で配管２８に接続し、キャリアガスに含まれる溶媒を回収する。
【００２９】
ＣＰＵおよびメモリを主体として構成されるコントローラ６０が、乾燥炉３０、スリットダイ６１、モータＭ、および送風ファン２４を制御する。コントローラ６０は、乾燥炉３０の作動を制御し、誘導コイル３７、３８の出力などを調整する。また、コントローラ６０は、スリットダイ６１の作動を制御し、スラリー６４の塗布量、塗布厚さなどを調整する。コントローラ６０は、モータＭの作動を制御して、金属箔６３の搬送速度を調整する。コントローラ６０はまた、送風ファン２４の作動を制御して、循環させるキャリアガスの流量を調整する。コントローラ６０のメモリは、動作を制御するためのプログラムを記憶している。
【００３０】
誘導コイル３７、３８を冷却する冷却装置５０は、冷媒を循環させるとともに循環する冷媒を一定温度に保つためのチラー５１と、チラー５１に連通した冷媒管５２と、を有する。冷媒は例えば水である。
【００３１】
冷媒管５２は、磁気コア３９に接する（図１の符号５４、５５で表された部分であり、除熱部５４、５５と称す）。また、冷媒管５２は、乾燥炉３０と溶媒回収装置２９との間の配管２８に巻き付くようにして接する（図１の符号５３で表された部分であり、除熱部５３と称す）。
【００３２】
冷媒管５２を流れる水は、チラー５１から流れ出て除熱部５３を通過した後、除熱部５４、５５を通り、チラー５１に戻る。冷却装置５０は、除熱部５４、５５により磁気コア３９および誘導コイル３７、３８を冷却する。また、冷却装置５０は、乾燥炉３０から排出され溶媒回収装置２９に至る前の蒸発した溶媒を、除熱部５３により冷却する。冷媒としての水が除熱部５４、５５を通過する前に、除熱部５３を通過するため、冷却装置５０は蒸発した溶媒の冷却効果を高められる。
【００３３】
溶媒回収装置２９は、溶媒を凝縮させて回収するものである。具体的には、図２に示すように、溶媒回収装置２９は、冷媒が流れるコイル状のパイプ２１を内部に有し、このパイプ２１に溶媒を含むキャリアガス２３を接触させ、溶媒を凝縮させて液体２５にして回収する。溶媒回収装置２９が回収した溶媒は、遠心分離または蒸留加熱等が施された後、再利用される。また、回収した溶媒は、処理場で処分してもよい。
【００３４】
本実施形態の効果を説明する。
【００３５】
本実施形態では、冷却装置５０が、乾燥炉３０と溶媒回収装置２９との間で、蒸発した溶媒を冷却する。すなわち、本実施形態は、冷却装置５０を流用して、蒸発した溶媒を冷却するため、効率的に溶媒を冷却し省エネを実現し得る。
【００３６】
本実施形態では、冷却装置５０が、除熱部５４、５５により、誘導コイル３７、３８、および磁気コア３９だけでなく乾燥炉３０内の雰囲気を冷却するため、乾燥炉３０内の雰囲気の温度上昇が抑えられ、溶媒回収装置２９での溶媒の凝縮が容易となる。
【００３７】
本実施形態では、溶媒回収装置２９が、キャリアガスを冷却し溶媒を凝縮して回収するため、循環するキャリアガスを冷却でき、キャリアガスは乾燥炉３０に戻ったとき、誘導コイル３７、３８および磁気コア３９の冷却を助ける。
【００３８】
本実施形態は、乾燥炉３０内の雰囲気を加熱するのではなく、スラリー６４に直接的に熱を付与する誘導コイル３７、３８により、スラリー６４内の溶媒を蒸発させる。このため、例えば熱風をスラリー６４に当てて溶媒を蒸発させる場合のように雰囲気の加熱を伴う場合に比べ、乾燥炉３０内の雰囲気の温度上昇を抑え、乾燥炉３０から排出されるキャリアガスの温度上昇が抑制される。したがって、溶媒の凝縮が容易で、溶媒回収装置２９は、効率良く溶媒を回収できる。
【００３９】
本実施形態のスラリー６４は、単一の溶媒を含む。したがって、本実施形態では、複数の溶媒が混ざって回収されることが防止され、回収後の再利用が容易である。
【００４０】
乾燥炉３０の排気口３５が、乾燥炉３０の入口３２と出口３３とのうち、スラリー６４内の溶媒の蒸発量が多い入口３２側に設けられており、本実施形態は溶媒の回収率を向上できる。
【００４１】
本実施形態では、溶媒を含んだキャリアガスが循環するため、溶媒回収装置２９は一度に回収できない溶媒も循環する過程で回収でき、回収率を向上できる。したがって、本実施形態は溶媒の排出を抑制できる。
【００４２】
また、本実施形態は、溶媒を含んだキャリアガスが循環するため、逆流が防止され、キャリアガスに含まれる溶媒が確実に溶媒回収装置２９を通過する。よって、本実施形態は、溶媒の回収率が良好である。
【００４３】
また、乾燥炉３０で溶媒が蒸発する間、溶媒を含んだキャリアガスが循環するため、この流れにより、誘導コイル３７、３８および磁気コア３９を冷却できる。
【００４４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、溶媒回収装置２９は、上述したものに限定されず、溶媒を回収する他の公知のものであってもよい。具体的には、活性炭等の吸着材に溶媒を吸着させて溶媒を回収するものが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】溶媒回収システムを示す概略図である。
【図２】溶媒回収装置を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    溶媒回収システム、
２０    循環部、
２４    送風ファン、
２６、２８    配管、
２９    溶媒回収装置（回収部）、
３０    乾燥炉（乾燥部）、
３１    ケーシング、
３２    入口、
３３    出口、
３４    送気口、
３５    排気口、
３６    パンチングメタル、
３７、３８    誘導コイル、
３９    磁気コア、
５０    冷却装置（冷却部）、
５１    チラー、
５２    冷媒管、
５３、５４、５５    除熱部、
６０    コントローラ、
６１    スリットダイ、
６２    供給ロール、
６３    金属箔、
６４    スラリー、
６５    巻取りロール、
Ｍ      モータ。
【図１】
2010073559.tif 000003
【図２】
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