(57)【要約】【課題】消泡処理の処理時間を短くしながら、攪拌部材に加わるトルクの増大を抑制することを目的とする。【解決手段】ペースト状の流体を攪拌する攪拌部材を容器の内部に備えた攪拌装置において、前記攪拌部材は、前記容器の側壁部に沿って容器底部側から容器上部側に向かって延びるとともに、先端部が前記液体の液面から容器上部側に向かって延出した状態で回転する第１の攪拌部を有しており、前記第１の攪拌部には、互いに前記延出方向における位置が異なる複数の流通孔が形成されていることを特徴とする攪拌装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト状の流体を攪拌する攪拌部材を容器の内部に備えた攪拌装置において、
前記攪拌部材は、前記容器の側壁部に沿って容器底部側から容器上部側に向かって延びるとともに、先端部が前記液体の液面から容器上部側に向かって延出した状態で回転する第１の攪拌部を有しており、
前記第１の攪拌部には、互いに前記延出方向における位置が異なる複数の流通孔が形成されていることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記容器には、前記液体を流入させるための供給口が形成されており、
前記攪拌部材は、前記供給口から前記液体が流入する流入状態において、回転動作することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
さらに、前記容器の内圧を減圧する減圧装置を有し、
前記攪拌部材は、前記容器の内圧を前記減圧装置によって減圧した状態で、前記液体を攪拌することを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記攪拌部材は、前記容器の底部に沿って延びる第２の攪拌部を有しており、
前記第２の攪拌部には、複数の流通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の攪拌装置。
【請求項５】
請求項１に記載の攪拌装置を用いて前記液体を攪拌する攪拌方法であって、
前記容器に前記液体を供給しながら、前記攪拌部材を回転させることを特徴とする攪拌方法。
【請求項６】
前記容器の内圧を減圧した状態で、前記攪拌部材を回転させることを特徴とする請求項５に記載の攪拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペースト状の液体を攪拌部材で攪拌する攪拌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載される電池は、正極板、負極板及び電解質を含む。一般に電池は、種々の製造工程を経て製造される。例えば、リチウムイオン二次電池の製造工程には、ペースト混練工程が含まれる。ペースト混練工程は、電極反応を起こす電極合材層（正極合材層及び負極合材層）となるペーストを混練する工程である。すなわち、ペースト混練工程においては、例えば正極活物質、導電剤、結着材、粘結材、溶媒が、容器内に混入され、攪拌部材によって攪拌される。これにより、正極ペーストが生成される。また、負極ペーストについても同様に作成される。
【０００３】
ペースト混練工程では、ペーストに作用するせん断力により攪拌が進行し、副産物として泡が発生する。この泡は、溶液中に含まれる窒素や酸素、又は粉体の表面に付着していたガス成分、或いは攪拌の際にペースト中に取り込まれた空気によって、生成される。
【０００４】
このように、攪拌を進行させる場合には、常にペーストに泡が発生する。このため、ペーストが泡を多く含んだ状態で電極芯材に塗工されると、電極板の活物質層にピンホールやひび割れが発生し、電極の性能が損なわれてしまう。また、ペーストに含まれる泡が多いと、ペーストの粒ゲージによる粗粒検査の際に、測定誤差の原因となる。
【０００５】
特許文献１は、槽内に、槽の内壁面に接近した状態で枠状に組み付けられたＵ字型の撹拌棒と撹拌棒に組付けられた消泡アームからなる攪拌部材を備え、高粘度粘性液体の液面付近における気泡を消泡する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１１５７０６号公報
【特許文献２】実開平０７−０４１５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、消泡アーム付近までペーストの液面が上昇してからでないと、消泡処理ができないため、処理時間が長くなるという問題がある。また、攪拌時に、消泡アームが抵抗となるため、攪拌部材に対して過剰にトルクがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、本願発明は、消泡処理の処理時間を短くしながら、攪拌部材に加わるトルクの増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願発明は、ペースト状の流体を攪拌する攪拌部材を容器の内部に備えた攪拌装置において、前記攪拌部材は、前記容器の側壁部に沿って容器底部側から容器上部側に向かって延びるとともに、先端部が前記液体の液面から容器上部側に向かって延出した状態で回転する第１の攪拌部を有しており、前記第１の攪拌部には、互いに前記延出方向における位置が異なる複数の流通孔が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によれば、消泡処理の処理時間を短くしながら、攪拌部材に加わるトルクの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ペースト攪拌装置の概略構成図である。
【図２】消泡処理のフローチャートである。
【図３】消泡処理の効果を検証した実験結果である。
【図４】図３の実験結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、ペースト攪拌装置の概略構成図であり、攪拌部材を透視して図示する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する三軸であり、Ｚ軸は容器の高さ方向（延出方向に相当する）に対応している。ペースト攪拌装置１００は、容器部１０と、攪拌部材２０と、減圧装置３０と、モータ４０とを含み、いわゆるバッチ処理により電極ペーストＡを生成する。電極ペーストＡは、電池の電極芯材に塗工される正極ペースト、或いは負極ペーストであってもよい。
【００１４】
容器部１０は、電極ペーストＡの混練を行う混練容器である。この容器部１０は、有底筒状の容器本体１１と、容器本体１１の開口部を閉塞する蓋部材１２とを含む。モーノポンプ１４は、電極ペーストＡを送液する送液ポンプであり、送液された電極ペーストＡは、流入パイプ１３（供給口に相当する）を介して、容器部１０の内部に流入する。電極ペーストＡには、活物質、導電材、粘結材、結着材、溶媒の混合物を用いることができる。攪拌された電極ペーストＡは、排出パイプ１５から容器部１０の外部に排出される。
【００１５】
攪拌部材２０は、いわゆるＵ字状に形成されており、容器本体１１の側壁部１１ｂに沿って延びる（Ｚ軸方向に延びる）第１攪拌部２１と、容器本体１１の底壁部１１ａに沿って延びる第２攪拌部２２と、を含む。第１攪拌部２１及び第２攪拌部２２の連設部分は、Ｒ形状に形成されている。第１攪拌部２１及び第２攪拌部２２は、一体的に形成することができる。
【００１６】
軸部２３は、Ｚ軸方向に延びており、容器本体１１の略軸中心に位置する。軸部２３の下端部は、第２攪拌部２２に連結されている。軸部２３は、モータ４０に接続されており、このモータ４０を回転動作させることにより、軸部２３に連結された第１攪拌部２１及び第２攪拌部２２をＺ軸方向周りに一体的に回転させることができる。そして、これにより、電極ペーストＡを攪拌することができる。軸部２３の回転速度は、４０〜６０ｒｐｍであってもよい。
【００１７】
第１攪拌部２１には、複数の流通孔２１ａが形成されており、これらの流通孔２１ａはＺ軸方向に沿って異なる位置に形成されている。第２攪拌部２２には、複数の流通孔２２ａが形成されている。
【００１８】
減圧装置３０は、容器部１０の内部から空気を排出する真空ポンプ３１と、空気の排出を制御するバルブ３２とを含む。減圧装置３０は、容器部１０の内部を減圧して、電極ペーストＡの消泡を促進する。すなわち、容器部１０の内部が減圧されることにより、電極ペーストＡに含まれている泡が液相と気層との境界である界面に浮上し易くなるとともに、界面に浮上した泡がはじけ易くなるため、消泡効率が向上する。
【００１９】
次に、図２のフローチャートを参照しながら、電極ペーストＡの攪拌方法について説明する。なお、本フローチャートに示す処理は、図示しないコントローラによって実行される。ステップＳ１０１において、減圧装置３０を動作させて、容器部１０を減圧する。ステップＳ１０２において、容器部１０の内圧が所定圧に達したか否かを判別する。ここで、所定圧は、消泡を促進する観点から、大気圧よりも低い適宜の値に設定することができる。
【００２０】
容器部１０の内圧が所定圧に達した場合（ステップＳ１０２  Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１０３に進む。容器部１０の内圧が所定圧に達していない場合（ステップＳ１０２  Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０１に戻る。
【００２１】
ステップＳ１０３において、モーノポンプ１４を駆動して電極ペーストＡの供給を開始するとともに、モータ４０を駆動して攪拌部材２０を回転させる。容器部１０に注入された電極ペーストＡは、回転動作する攪拌部材２０によって順次攪拌され、消泡される。
【００２２】
ここで、第１攪拌部２１は、電極ペーストＡの液面から常時突出している。言い換えると、第１攪拌部２１の上端部は、電極ペーストＡの液面よりも常時高いポジションに位置する。また、第１攪拌部２１は、複数の流通孔２１ａを有しており、これらの流通孔２１ａはＺ軸方向に沿って異なる位置に形成されている。上述の構成によれば、電極ペーストＡが容器部１０に流入する過程において、時々刻々と液面高さが変わるその時々において、液面に生じた泡を液面近くに位置する流通孔２１ａを通過させて引き伸ばすことができるとともに、液中の泡についても同様に消泡することができる。これにより、タイムリーに消泡処理が実施されるため、処理時間を短くすることができる。
【００２３】
また、消泡処理が進まない状態で電極ペーストＡの処理を継続すると、液表面に生成された泡が液面センサー（不図示）に接触して誤検知が生じたり、真空ポンプ３１が泡を吸い込むことによって設備故障を招くなどの不具合が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、供給される電極ペーストＡに対して順次消泡処理が実施されるため、前記不具合を防止することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、電極ペーストＡが流通孔２１ａ、２２ａを通過する際に、乱流が生成されるため、攪拌効果を高めることができる。
【００２５】
さらにまた、本実施形態では、電極ペーストＡを流通孔２１ａ、２２ａから逃がしながら攪拌部材２０を回転させることができるため、攪拌抵抗を下げることができる。これにより、攪拌部材２０に過剰なトルクが加わることを抑制できる。
【００２６】
ステップＳ１０４において、電極ペーストＡの供給処理が完了したか否かを判別する。本実施形態では、バッチ処理が実施されるため、電極ペーストＡの供給量が所定量に達したタイミングで供給処理を完了する。電極ペーストＡの供給処理が完了した場合（ステップＳ１０４  Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む。電極ペーストＡの供給処理が完了していない場合（ステップＳ１０４  Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に戻る。
【００２７】
ステップＳ１０５において、減圧装置３０を作動して容器部１０の内圧を大気圧に復帰させるとともに、モータ４０を停止して攪拌部材２０による攪拌処理を停止する。ステップＳ１０６において、消泡処理が終わった電極ペーストＡを排出パイプ１５から排出して、処理を終了する。
【００２８】
本実施形態によれば、電極ペーストＡに含まれる泡の数を削減できるため、電極ペーストＡを電極芯材に塗工する塗工工程において、塗工不良が発生することを抑制できる。これにより、電池の歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
次に、実施例を示して、本発明についてより具体的に説明する。図３の表は、比較例１、比較例２及び実施例１それぞれの実験データであり、図４は図３の実験データをグラフ化したものである。比較例１では、攪拌部材２０を停止させた状態で、容器部１０の内部に電極ペーストＡを供給した。比較例２では、第１攪拌部２１の上端部を液面下１０ｃｍに沈降させた状態で、攪拌部材２０を回転速度６０ｒｐｍで回転させた。実施例１では、第１攪拌部２１の上端部を液面から３ｃｍ突出させた状態で、攪拌部材２０を回転速度６０ｒｐｍで回転させた。比較例１、比較例２及び実施例１いずれの場合も、電極ペーストＡの供給は、容器部１０の内圧を-０．０８５ＫＰａに減圧した状態で実施した。なお、比較例１では、攪拌部材２０を停止しているため、羽根の位置を省略している。電極ペーストを容器部１０に供給する際の流量を０．８５Ｌ／ｍｉｎに設定した。容器部１０に供給された電極ペーストの粘度は、１５００ｍＰａ・Ｓであった。
【００３０】
比較例１及び比較例２では、液表面の泡数が無数に確認されたが、実施例１では、８０個に制限することができた。また、比較例１及び２ではそれぞれ、液中の泡数が５６個及び２０個確認されたが、実施例１では、２個に制限することができた。このように、実施例１では、泡の総数が１００個以下に制限され、大きな消泡効果が得られることがわかった。
【符号の説明】
【００３１】
１０：容器部    １１：容器本体    １１ａ：底壁部    １１ｂ：側壁部
１２：蓋部材    １３：流入ダクト    １４：モーノポンプ    １５：排出パイプ
２０：攪拌部材    ２１：第１攪拌部    ２１ａ：流通孔    ２２：第２攪拌部
２２ａ：流通孔    ２３：軸部    ３０：減圧装置    ３１：真空ポンプ    
３２：バルブ    ４０：モータ
【図１】
2014184397.tif 000003
【図２】
2014184397.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014184397.tif 000006