(57)【要約】【課題】電極の厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化する。【解決手段】電極材が塗膜の表面に露出するまでの間は、塗膜からの溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が領域Ａに含まれるように塗膜を加熱する工程を行う。これにより、乾燥後の塗膜すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。また、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が領域Ｂに含まれるようにすることで、上述したバインダーの分布を均一化する効果がより高いものとなる。【選択図】図５
2014038825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥方法であって、
前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１［ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）］が次式（１）を満たすように該塗膜を加熱する工程、
を含む電池用電極塗膜の乾燥方法。
【数１】
2014038825.tif 000009
【請求項２】
前記工程では、前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が次式（２）を満たすように前記塗膜を加熱する、
請求項１に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
【数２】
2014038825.tif 000010
【請求項３】
前記塗膜の加熱は、赤外線及び熱風により行う、
請求項１又は２に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
【請求項４】
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥炉であって、
前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１［ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）］が次式（１）を満たすように該塗膜を加熱する加熱手段、
を備えた電池用電極塗膜の乾燥炉。
【数３】
2014038825.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用電極塗膜の乾燥方法及び乾燥炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池用の電極の製造方法として、正極材または負極材である活物質（電極材ともいう）とバインダーと導電材と溶剤とを混合して電極材ペーストとし、これをシート上に塗布して電極塗膜とし、この塗膜を乾燥させて電池用の電極とする方法が知られている。このような電極塗膜の乾燥においては、塗膜の表面から溶剤が乾燥するため、塗膜中のバインダーが溶剤と共に塗膜表面側に移動し、塗膜表面側のバインダー濃度が高まるという現象が生じる。バインダーは電極材同士や導電材同士を接着する役割を果たすため、電極中のバインダーの分布はできるだけ均一であることが好ましい。この課題を解決するため、例えば特許文献１には、初期段階では塗膜温度を速やかに上昇させ、溶剤が蒸発して電極材が塗膜の表面に露出した以降は、中期段階としてシート温度より低い温度の熱風と赤外線照射により塗膜全体を加熱することが記載されている。これにより、電極の厚さ方向におけるバインダーの分布が均一化され、電極の剥離やひび割れの発生を防止できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８０１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の乾燥方法では、電極の厚さ方向におけるバインダーの分布が均一化される。これをさらに改良して、バインダーの分布をより均一化することが望まれていた。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、電池用電極塗膜を乾燥するにあたり、電極の厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜を乾燥するにあたり、塗膜からの溶剤の蒸発速度がバインダーの分布と関連があることを見いだした。そして、さらに検討した結果、電極材が塗膜の表面に露出するまでの間の蒸発速度と、乾燥開始時の電極材ペースト中の溶剤質量割合との関係を適切に制御することでバインダーの分布をより均一にできることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥方法は、
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥方法であって、
前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１［ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）］が次式（１）を満たすように該塗膜を加熱する工程、
を含むものである。
【０００８】
【数１】
2014038825.tif 000003
【０００９】
この本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥方法では、電極材が塗膜の表面に露出するまでの間は、塗膜からの溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が上記式（１）を満たすように塗膜を加熱する工程を行う。こうすることで、乾燥後の塗膜すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。なお、バインダーの分布をより均一化することができる理由は次のように考えられる。加熱により塗膜表層から溶剤が蒸発すると、溶剤の塗膜表層への移動に伴ってバインダーも表層へ移動する。バインダーは蒸発できないため、この移動により、塗膜の表層側のバインダー濃度は一時的に上昇する。しかし、塗膜の表層側のバインダー濃度が高まることにより、塗膜の表層側と下層側とでバインダーの濃度差が生じ、この濃度差が駆動力となって、表層から下層へバインダーの拡散が生じる（以下、これを逆拡散とも表記する）。本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥方法では、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が上記式（１）の下限以上となるように塗膜を加熱することで塗膜の表層側のバインダー濃度が急激に上昇し、逆拡散の駆動力がより高いものとなると考えられる。そして、逆拡散の駆動力がより高いものとなることで、電極材が塗膜の表面に露出した後の期間において逆拡散の駆動力によりバインダーが塗膜の下層側に移動して、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。また、第１加熱における蒸発速度が高すぎると、塗膜中の溶剤が早期に減少してしまい、逆拡散の駆動力が高くてもバインダーが塗膜中を移動しにくくなってしまう。第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を上記式（１）の上限以下とすることで、逆拡散の駆動力によりバインダーが塗膜の下層に移動可能な期間を確保でき、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。なお、蒸発速度の単位として示したｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）は、塗膜の表面積１ｃｍ2あたりの１秒間の溶剤の蒸発量（ｍｇ）を意味する。この場合において、シートは例えばアルミニウムや銅などの金属であるものとしてもよい。また、電池用電極塗膜は、正極，負極いずれの電極塗膜であってもよい。また、電池用電極塗膜は、例えばリチウムイオン電池用の電極塗膜としてもよい。
【００１０】
この本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥方法において、前記工程では、前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が次式（２）を満たすように前記塗膜を加熱するものとしてもよい。第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が式（２）を満たすようにすることで、上述したバインダーの分布を均一化する効果がより高いものとなる。
【００１１】
【数２】
2014038825.tif 000004
【００１２】
この本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥方法において、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後、前記塗膜を加熱する工程、を含むものとしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥方法は、
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥方法であって、
（ａ）前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるように該塗膜を加熱する第１加熱を行うステップと、
（ｂ）前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後、前記塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下となるように該塗膜を加熱する第２加熱を行うステップと、
を含むものである。
【００１４】
この本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥方法では、まず、電極材が塗膜の表面に露出するまでの間は、塗膜からの溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるように塗膜を加熱する第１加熱を行う。続いて、電極材が塗膜の表面に露出した後、塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下となるように塗膜を加熱する第２加熱を行う。こうすることで、乾燥後の塗膜すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。なお、バインダーの分布をより均一化することができる理由は、次のように考えられる。まず、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるように第１加熱を行うことで塗膜の表層側のバインダー濃度が急激に上昇し、バインダーの逆拡散の駆動力がより高いものとなると考えられる。また、電極材が前記塗膜の表面に露出した後の第２加熱における蒸発速度が高すぎると、溶剤の蒸発に伴い塗膜の表層側へバインダーが移動しやすくなったり、塗膜中の溶剤が早期に減少してしまい、逆拡散の駆動力が高くてもバインダーが塗膜中を移動しにくくなってしまう。本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法では、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下となるように塗膜を加熱することで、バインダーが塗膜中を移動可能な期間を比較的長く確保でき、その間に逆拡散の駆動力によりバインダーが下層に移動して、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。このように、本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥方法では、まず第１加熱により逆拡散の駆動力をより高くし、その後の第２加熱では、溶剤の蒸発に伴うバインダーの表層への移動を抑え、且つ逆拡散によりバインダーが下層に移動可能な期間をより長く確保することで、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。この場合において、前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１は０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上１．０ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下であることが好ましい。第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を１．０ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下とすることで、塗膜が乾燥過多となるのを抑制することができる。
【００１５】
本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥方法において、前記ステップ（ｂ）では、前記第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１未満となるように前記塗膜を加熱するものとしてもよい。こうすれば、第２加熱における蒸発速度が小さくなることで、溶剤の減少がより抑えられるため、バインダーが移動しにくくなるまでの時間をより長く確保することができる。これにより、逆拡散の駆動力を用いてバインダーを下層に十分移動させることができ、バインダーの分布がより均一化される。
【００１６】
この場合において、本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥方法は、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後、前記塗膜の溶剤の蒸発速度が前記第２平均蒸発速度Ｓｖａ２超過となる期間を有するように該塗膜を加熱する第３加熱を行うステップを含むものとしてもよい。こうすれば、第２加熱でバインダーの分布を均一化したあとに、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２と比べて蒸発速度の高い期間を有する第３加熱を行って速やかに残りの溶剤を蒸発させることが可能となる。これにより、全体の乾燥時間を短縮することができる。
【００１７】
本発明の第１，第２の電池用電極塗膜の乾燥方法において、前記塗膜の加熱は、赤外線及び熱風により行うものとしてもよい。こうすることで、熱風のみにより塗膜を乾燥する場合と比べて、赤外線も併用することで塗膜表面だけでなく塗膜内部の溶剤を速やかに加熱して蒸発させることができる。また、熱風により蒸発した溶剤を速やかに除去することができる。なお、赤外線のうち近赤外線（例えば、波長が０．７〜３．５μｍの電磁波）により前記塗膜の加熱を行うことが好ましい。近赤外線は、被加熱物中の水，溶剤などの分子中の水素結合を効率よく切断できるため、被加熱物の加熱や乾燥を効率よく行うことができる。例えば、ピーク波長が近赤外線領域（例えば、波長が０．７〜３．５μｍの領域）にある電磁波を用いて加熱を行うものとしてもよい。
【００１８】
本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥炉は、
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥炉であって、
前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１［ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）］が次式（１）を満たすように該塗膜を加熱する加熱手段、
を備えたものである。
【００１９】
【数３】
2014038825.tif 000005
【００２０】
この本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥炉では、上述した本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥方法により乾燥が行われる。そのため、上述した本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥方法と同様の効果、例えばバインダーの分布をより均一化することができる効果が得られる。ここで、前記加熱手段は、前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間の前記塗膜の加熱を行う第１加熱と、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後、前記塗膜を加熱を行う第２加熱をを行うものとしてもよい。また、前記加熱手段は、前記第１加熱を行う第１加熱手段と、前記第２加熱を行う第２加熱手段とをそれぞれ有するものとしてもよい。この場合、前記第１加熱手段が加熱する領域に前記電池用電極塗膜を移動し、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後に、前記第２加熱手段が加熱する領域に前記電池用電極塗膜を移動する移動手段をさらに備えるものとしてもよい。あるいは、加熱手段の出力を制御する制御手段を備え、該制御手段は、前記加熱手段が前記第１加熱を行うよう制御し、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後に、前記加熱手段が前記第２加熱を行うよう制御するものとしてもよい。なお、この本発明の第１の電池用電極塗膜の乾燥炉において、上述した本発明の第１の乾燥方法の種々の態様を採用してもよいし、上述した本発明の第１の乾燥方法の各工程を実現するような構成を追加してもよい。
【００２１】
本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥炉は、
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥炉であって、
前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるように該塗膜を加熱する第１加熱と、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後、前記塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下となるように該塗膜を加熱する第２加熱と、を行う加熱手段、
を備えたものである。
【００２２】
この本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥炉では、上述した本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥方法により乾燥が行われる。そのため、上述した本発明の第２の電池用電極塗膜の乾燥方法と同様の効果、例えばバインダーの分布をより均一化することができる効果が得られる。ここで、加熱手段は、前記第１加熱を行う第１加熱手段と、第２加熱を行う第２加熱手段とをそれぞれ有するものとしてもよい。この場合、前記第１加熱手段が加熱する領域に前記電池用電極塗膜を移動し、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後に、前記第２加熱手段が加熱する領域に前記電池用電極塗膜を移動する移動手段をさらに備えるものとしてもよい。あるいは、加熱手段の出力を制御する制御手段を備え、該制御手段は、前記加熱手段が前記第１加熱を行うよう制御し、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後に、前記加熱手段が前記第２加熱を行うよう制御するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】乾燥炉１０の縦断面図である。
【図２】赤外線ヒーター３０の縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】各加熱領域と塗膜５２からの溶剤の蒸発速度との関係を示す蒸発曲線の説明図である。
【図５】第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と補正後初期溶剤質量割合Ｒａ（％）との関係を示す説明図である。
【図６】実験例１〜７の第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と相対偏析指数との関係を示すグラフである。
【図７】実験例８〜１４の第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と相対偏析指数との関係を示すグラフである。
【図８】実験例１５〜２０の第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と相対偏析指数との関係を示すグラフである。
【図９】実験例２１〜２８の第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と相対偏析指数との関係を示すグラフである。
【図１０】実験例１〜２８の結果に基づきバインダーの分布をより均一化できる範囲を示したグラフ。
【図１１】実験例２９〜３３の第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と相対偏析指数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
次に、本発明の好適な一実施形態について、図面を用いて説明する。図１は乾燥炉１０の縦断面図である。乾燥炉１０は、シート５０上に塗布された塗膜５２の加熱及び乾燥を赤外線及び熱風を用いて行うものであり、炉体１４と、搬送通路１９と、送風装置２０と、赤外線ヒーター３０と、コントローラー６０と、を備えている。また、乾燥炉１０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を有する。
【００２５】
炉体１４は、略直方体に形成された断熱構造体であり、前端面１５及び後端面１６にそれぞれ開口１７，１８を有している。この炉体１４は、前端面１５から後端面１６までの長さが例えば４〜１０ｍである。
【００２６】
搬送通路１９は、開口１７から開口１８に至る通路であり、炉体１４を水平方向に貫通している。片面に塗膜５２が塗布されたシート５０は、この搬送通路１９を通過していく。シート５０は、塗膜５２が塗布された面を上にして、開口１７から搬入され、炉体１４の内部を水平方向に進行し、開口１８から搬出される。
【００２７】
送風装置２０は、熱風を送風して乾燥炉１０内を通過する塗膜５２を乾燥させる装置である。送風装置２０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３の上側にそれぞれ配置された送風装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３の下側にそれぞれ配置された送風装置２０ｄ，２０ｅ，２０ｆと、を有している。送風装置２０ａ〜２０ｆはそれぞれ、熱風発生器２２ａ〜２２ｆと、パイプ構造体２４ａ〜２４ｆと、通気口２６ａ〜２６ｆとを備えている。以下、送風装置２０ａを用いて説明する。送風装置２０ａは、熱風発生器２２ａと、パイプ構造体２４ａと、通気口２６ａとを備えている。熱風発生器２２ａは、パイプ構造体２４ａに取り付けられており、熱風をパイプ構造体２４ａの内部へ供給するものである。熱風は、例えば空気を加熱したものである。この熱風発生機２２ａは、発生させる熱風の風量や温度の調節が可能となっている。熱風の風量は、特に限定するものではないが、例えば１００Ｎｍ3／ｈ〜２０００Ｎｍ3／ｈの範囲で調節可能である。熱風の温度は、特に限定するものではないが、例えば４０〜２００℃の範囲で調節可能である。パイプ構造体２４ａは、熱風発生器２２ａからの熱風の通路となるものであり、熱風発生器２２ａから炉体１４内に向かって分岐した複数の通路を有している。パイプ構造体２４ａは、分岐した通路の部分で炉体１４の天井を貫通しており、分岐した通路は鉛直下方向を向いている。この分岐した通路の下端が通気口２６ａとなっており、通気口２６ａも鉛直下方向を向いている。本実施形態では、パイプ構造体２４ａは分岐した通路を７つ有してをおり、通気口２６ａも７つ形成されているものとした。これにより、送風装置２０ａの熱風発生器２２ａからの熱風は、７つの通気口２６ａから鉛直下方向に送風され、第１加熱領域１１において塗膜５２の表面に垂直に当たるようになっている。また、通気口２６ａは、第１加熱領域１１の前端面１５側から後端面１６側にわたって略均等に設けられている。熱風発生器２２ｂ〜２２ｆ，パイプ構造体２４ｂ〜２４ｆ，通気口２６ｂ〜２６ｆについても、それぞれ熱風発生器２２ａ，パイプ構造体２４ａ，通気口２６ａと同様の構成である。ただし、送風装置２０ｄ〜２０ｆは、それぞれ送風装置２０ａ〜２０ｃを図１における上下に逆転させた構成をしており、鉛直上方向の熱風を発生させる。すなわち、熱風発生器２２ｄ〜２２ｆからの熱風は、それぞれ通気口２６ｄ〜２６ｆから鉛直上方向に送風され、シート５０の裏面（塗膜５２が形成された面とは反対側の面）に垂直に当たるようになっている。なお、以下では、熱風発生器２２ａ〜２２ｆを熱風発生器２２と総称し、パイプ構造体２４ａ〜２４ｆをパイプ構造体２４と総称し、通気口２６ａ〜２６ｆを通気口２６と総称する。
【００２８】
赤外線ヒーター３０は、赤外線を照射して乾燥炉１０内を通過する塗膜５２を乾燥させる装置であり、炉体１４の天井近くに複数取り付けられている。赤外線ヒーター３０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３にそれぞれ配置された赤外線ヒーター３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有している。特に限定するものではないが、本実施形態では、赤外線ヒーター３０ａは第１加熱領域１１の前端面１５側から後端面１６側にわたって略均等に６本配置され、赤外線ヒーター３０ｂは、第２加熱領域１２の前端面１５側に１本，後端面１６側に１本配置され、赤外線ヒーター３０ｃは、第３加熱領域１３の前端面１５側に２本，後端面１６側に２本配置されている。これらの各赤外線ヒーター３０は、同様の構成を有しており、いずれも長手方向が搬送方向と直交するように取り付けられている。
【００２９】
図２は、赤外線ヒーター３０の縦断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。赤外線ヒーター３０は、図２及び図３に示すように、フィラメント３２を内管３６が囲むように形成されたヒーター本体３８と、このヒーター本体３８を囲むように形成された外管４０と、外管４０の両端に気密に嵌め込まれた有底筒状のキャップ４２と、ヒーター本体３８と外管４０との間に形成され冷却流体が流通可能な流路４８と、外管４０の表面温度を検出する温度センサ３７と、を備えている。フィラメント３２は、電力供給源８０から電力が供給されて、例えば７００〜１５００℃（例えば１７００℃など、１５００℃以上に通電加熱可能であってもよい）に通電加熱され、波長が３μｍ付近にピークを持つ赤外線を放射する。このフィラメント３２に接続された電気配線３４は、キャップ４２に設けられた配線引出部４４を介して気密に外部へ引き出され、電力供給源８０に接続されている。内管３６は、石英ガラスやホウ珪酸クラウンガラスなどで作製されており、３．５μｍ以下の波長の赤外線を通過し、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する。ヒーター本体３８は、両端がキャップ４２の内部に配置されたホルダー４９に支持されている。外管４０は、内管３６と同様、石英ガラスやホウ珪酸クラウンガラスなどで作製されており、３．５μｍ以下の波長の赤外線を通過し、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する。各キャップ４２は、流体出入口４６を有している。流路４８は、冷却流体供給源７０から供給された冷却流体が、一方の流体出入口４６から他方の流体出入口４６へ冷却流体が流れるようになっている。流路４８を流れる冷却流体は、例えば空気や不活性ガスなどであり、内管３６と外管４０に接触して熱を奪うことにより各管３６，４０を冷却する。こうした赤外線ヒーター３０は、フィラメント３２から波長が３μｍ付近にピークを持つ赤外線が放射されると、そのうち３．５μｍ以下の波長の赤外線は内管３６や外管４０を通過して搬送通路を通過するシート５０の塗膜５２に照射される。これにより、赤外線ヒーター３０は、塗膜５２に対してピーク波長が３．５μｍ以下である赤外線を照射することになる。３．５μｍ以下の波長の赤外線は、シート５０の塗膜５２に含まれる溶剤の水素結合を切断する能力に優れるといわれており、効率的に溶剤を蒸発させることができる。一方、内管３６や外管４０は、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するが、流路４８を流れる冷却流体によって冷却されるため、塗膜５２から蒸発する溶剤の着火点未満の温度（例えば２００℃以下など）に維持することが可能である。
【００３０】
コントローラー６０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このコントローラー６０は、送風装置２０の熱風発生器２２ａ〜２２ｆに制御信号を出力して、熱風発生器２２ａ〜２２ｆで発生させる熱風の温度及び風量を個別に制御する。また、コントローラー６０は、熱電対である温度センサ３７が検出した外管４０の温度を入力したり、冷却流体供給源７０と流体出入口４６とを接続する配管の途中に設けられた開閉弁７２及び流量調整弁７４に制御信号を出力したりして、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃの流路４８を流れる冷却流体の流量を個別に制御する。更に、コントローラー６０は、電力供給源８０からフィラメント３２へ供給される電力の大きさを調整するための制御信号を電力供給源８０へ出力して、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度を個別に制御する。また、コントローラー６０は、ロール５４，５６の回転速度を制御することで炉体１４内の塗膜５２の通過時間を調整することができる。
【００３１】
シート５０は、特に限定するものではないが、例えば、アルミニウムや銅等の金属シートである。また、シート上の塗膜５２は、乾燥後に電池用の電極として用いられるものであり、特に限定するものではないが、例えばリチウムイオン二次電池用の電極となる塗膜である。塗膜５２としては、例えば、電極材（正極活物質又は負極活物質）とバインダーと導電材と溶剤とを共に混練した電極材ペーストを、シート５０上に塗布したもの等が上げられる。電極材は、正極活物質としてはコバルト酸リチウムなどが挙げられ、負極活物質としてはグラファイトなどの炭素材が挙げられる。バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが挙げられる。導電材としては、カーボン粉末などが挙げられる。溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などが挙げられる。塗膜５２の厚みは、特に限定するものではないが、例えば５０〜１０００μｍである。塗膜の厚みは５０μｍ以下としてもよい。
【００３２】
次に、こうして構成された乾燥炉１０を用いて塗膜５２を乾燥する様子について説明する。まず、乾燥炉１０の左端に配置されたロール５４からシート５０が巻き外され、乾燥炉１０に搬入される直前に図示しないコーターによって上面に塗膜５２が塗布され、乾燥炉１０の開口１７を通って乾燥炉１０内へ搬入される。続いて、シート５０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を通過し、その間に送風装置２０及び赤外線ヒーター３０により加熱されることにより塗膜５２から溶剤が蒸発する。より具体的には、塗膜５２は、第１加熱領域１１を通過する際に送風装置２０ａ，２０ｄ及び赤外線ヒーター３０ａにより加熱され、第２加熱領域１２を通過する際に送風装置２０ｂ，２０ｅ及び赤外線ヒーター３０ｂにより加熱され、第３加熱領域１３を通過する際に送風装置２０ｃ，２０ｆ及び赤外線ヒーター３０ｃにより加熱される。なお、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３における塗膜５２の加熱をそれぞれ第１加熱，第２加熱，第３加熱とも称する。塗膜５２から加熱により蒸発した溶剤は図示しない排気口から例えばブロワによって外部へ排出される。塗膜５２は、最終的に乾燥炉１０の開口１８から搬出され、乾燥炉１０の右端に設置されたロール５６にシート５０とともに巻き取られる。塗膜５２から溶剤が蒸発するのは、赤外線ヒーター３０から照射される赤外線と送風装置２０から供給される熱風の作用による。
【００３３】
本実施形態の乾燥炉１０は、このように第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３において塗膜５２を加熱する際に、各加熱領域における塗膜５２からの溶剤の蒸発速度を制御するように構成されている。図４は、各加熱領域と塗膜５２からの溶剤の蒸発速度との関係を示す蒸発曲線の説明図である。図４において、時刻０〜時刻Ｔ１は塗膜５２が第１加熱領域１１を通過する期間を示し、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２は塗膜５２が第２加熱領域１２を通過する期間を示し、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３は塗膜５２が第３加熱領域１３を通過する期間を示している。まず、第１加熱領域１１においては、塗膜５２の蒸発速度は時刻０から時刻Ｔ１に向けて時間の経過とともに上昇していき、第１加熱領域１１における蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１は０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となっている。続いて、第２加熱領域１２においては、時刻Ｔ１から蒸発速度が急激に減少していき、その後、略一定の蒸発速度が保たれる。第２加熱領域１２における蒸発速度の平均値である第２平均蒸発速度Ｓｖａ２は、図示するように第１平均蒸発速度Ｓｖａ１未満となっている。そして、第３加熱領域１３においては、時刻Ｔ２から蒸発速度が急激に上昇し、時刻ｔ１〜ｔ２の期間は第２平均蒸発速度Ｓｖａ２よりも高い蒸発速度となる。その後、蒸発速度は第２平均蒸発速度Ｓｖａ２よりも小さい値になり、徐々に減少していく。第３加熱領域１３により塗膜５２の溶剤がほぼ全て蒸発するため、第３加熱領域１３の終了時である時刻Ｔ３では、蒸発速度はほぼ値０になる。本実施形態の乾燥炉１０は、予め図４に示した蒸発曲線が得られるように、送風装置２０の熱風の風量及び温度、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び冷却流体の流量が例えば実験により定められているものとした。例えば、第１加熱領域１１においては送風装置２０ａ，２０ｄの熱風の温度を高温、風量を強風とし、赤外線ヒーター３０ａのフィラメント温度も高温として、急速に塗膜５２を加熱する。第２加熱領域１２においては、送風装置２０ｂ，２０ｅの熱風の温度を中温、風量を弱風とし、赤外線ヒーター３０ｂのフィラメント温度を低温として、第１加熱領域１１と比べて比較的弱く加熱する。第３加熱領域１３においては、送風装置２０ｃ、２０ｆの熱風の温度を高温、風量を強風とし、赤外線ヒーター３０ｃのフィラメント温度を高温として、第２加熱領域１２と比べて比較的強く加熱する。
【００３４】
なお、第１加熱領域１１と第２加熱領域１２との境界である時刻Ｔ１は、塗膜５２の電極材が塗膜５２の表面に露出する時刻として定められている。ここで、塗膜５２から溶剤が蒸発して塗膜５２が薄くなるにつれて、塗膜５２の表面の反射率が変化する。一方、さらに溶剤の蒸発が進行して塗膜５２の表面に電極材が現れると、塗膜５２の表面の反射率はほとんど変化しなくなる。そこで、予め乾燥炉１０を通過する際の塗膜５２の表面の反射率を測定しておき、第１加熱領域１１と第２加熱領域１２との境界で塗膜５２の表面に電極材が現れるように、第１加熱領域１１における送風装置２０ａ，２０ｄ及び赤外線ヒーター３０ａの出力や第１加熱領域１１の長さ（図１の左右方向長さ）、シート５０の移動速度などを定めておくものとした。
【００３５】
以上のようにして図４の蒸発曲線に沿って塗膜５２の乾燥を行うことで、乾燥後の塗膜５２すなわち電極の厚さ方向におけるバインダーの分布がより均一化される。これについて以下説明する。加熱により塗膜５２の表層から溶剤が蒸発すると、溶剤の塗膜５２表層への移動に伴ってバインダーも表層へ移動する。バインダーは蒸発できないため、この移動により、塗膜の表層側のバインダー濃度は一時的に上昇する。しかし、塗膜の表層側のバインダー濃度が高まることにより、塗膜の表層側と下層側とでバインダーの濃度差が生じ、この濃度差が駆動力となって、表層から下層へバインダーの拡散が生じる（以下、これを逆拡散とも表記する）。塗膜５２を乾燥する際には、溶剤の蒸発に伴うバインダーの表層側への移動と、逆拡散によるバインダーの下層への移動との両方が起きていると考えられ、これらを適切に制御することでバインダーをより均一化することができる。本実施形態の乾燥炉１０では、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるように第１加熱を行うことで塗膜５２の表層側のバインダー濃度が急激に上昇し、逆拡散の駆動力がより高いものとなると考えられる。また、電極材が塗膜の表面に露出した後の第２加熱における蒸発速度が高すぎると、溶剤の蒸発に伴い塗膜５２の表層側へバインダーが移動しやすくなったり、塗膜中の溶剤が早期に減少してしまい逆拡散の駆動力が高くてもバインダーが塗膜中を移動しにくくなってしまう。本実施形態の乾燥炉１０では、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が第１平均蒸発速度Ｓｖａ１未満となるように塗膜を加熱することで、バインダーが塗膜中を移動可能な期間を比較的長く確保でき、その間に逆拡散の駆動力によりバインダーが下層に移動して、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。このように、本実施形態の乾燥炉１０では、まず第１加熱により逆拡散の駆動力をより高くし、その後の第２加熱では、溶剤の蒸発に伴うバインダーの表層への移動を抑え、且つ逆拡散によりバインダーが下層に移動可能な期間をより長く確保することで、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。なお、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１は０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上１．０ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下であることが好ましい。第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を１．０ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下とすることで、塗膜が乾燥過多となるのを抑制することができる。
【００３６】
また、第１加熱領域１１においては、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以上となるまで第１加熱開始時から蒸発速度が上昇していき、その後第１加熱の終了まで蒸発速度を第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以上の領域で維持することが好ましい。第１加熱領域１１においては、蒸発速度が０．５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上，好ましくは０．６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上，より好ましくは０．７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となる期間を有するように加熱することが好ましい。第１加熱領域１１においては、加熱開始から蒸発速度が０．６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるまで加熱し、その後第１加熱の終了まで蒸発速度を０．６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上１．０ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の領域で維持することが好ましい。第２加熱領域１２においては、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２は０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下とすることが好ましい。第２加熱領域１２においては、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２以下となるまで第２加熱開始時から蒸発速度が低下していき、その後第２加熱の終了まで蒸発速度を第２平均蒸発速度Ｓｖａ２以下の領域で維持することが好ましい。第２加熱領域１２においては、蒸発速度が値０．２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下となるまで第２加熱開始時から蒸発速度が低下していき、その後第２加熱の終了まで蒸発速度を値０．０５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の領域で維持することが好ましい。
【００３７】
また、第３加熱領域１３では、塗膜５２の溶剤の蒸発速度が第２平均蒸発速度Ｓｖａ２よりも高くなる期間（時刻ｔ１〜ｔ２）を有する。これにより、第２加熱領域１２で塗膜５２の厚み方向のバインダーの分布を均一化した後に、速やかに残りの溶剤を蒸発させて全体の乾燥時間を短縮することができる。なお、図４における第２加熱領域１２と第３加熱領域１３との境界である時刻Ｔ２は、第２加熱領域１２においてバインダーが逆拡散により下層に移動して分布が均一化されるのに十分な時間を確保したあとの時刻であればよく、例えば実験により定めることができる。時刻Ｔ２は、例えば第２加熱領域１２における送風装置２０ｂ，２０ｅ及び赤外線ヒーター３０ｂの出力や第２加熱領域１２の長さ（図１の左右方向長さ）、シート５０の移動速度などを調整することによって定めることができる。なお、塗膜５２から溶剤がある程度蒸発すると、バインダーが移動しにくくなり、その後に溶剤が蒸発してもバインダーが表層に移動しにくくなる。そのため、バインダーの分布の均一化の観点からは、このようなバインダーが移動しにくくなる時刻以降になるように時刻Ｔ２を定めることが好ましい。
【００３８】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の塗膜５２が電池用電極塗膜に相当し、第１加熱を行う送風装置２０ａ，２０ｄ及び赤外線ヒーター３０ａや、第２加熱を行う送風装置２０ｂ，２０ｅ及び赤外線ヒーター３０ｂやコントローラー６０が加熱手段に相当する。なお、本実施形態では、乾燥炉１０の動作を説明することにより本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法の一例も明らかにしている。
【００３９】
以上説明した第１実施形態の乾燥炉１０によれば、まず、電極材が塗膜５２の表面に露出するまでの間は、塗膜５２からの溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるように塗膜を加熱する第１加熱を行う。続いて、電極材が塗膜５２の表面に露出した後、塗膜５２の溶剤の蒸発速度の平均値である第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が第１平均蒸発速度Ｓｖａ１未満となるように塗膜を加熱する第２加熱を行う。こうすることで、乾燥後の塗膜５２すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。また、塗膜５２の溶剤の蒸発速度が第２平均蒸発速度Ｓｖａ２超過となる期間を有するように塗膜５２を加熱する第３加熱を行うため、全体の乾燥時間を短縮することができる。さらに、塗膜５２の加熱は、赤外線及び熱風により行うため、赤外線も併用することで塗膜５２の表面だけでなく塗膜５２の内部の溶剤を速やかに加熱して蒸発させることができる。さらにまた、赤外線のうち近赤外線を用いて塗膜５２の加熱を行うため、塗膜５２の加熱や乾燥を効率よく行うことができる。
【００４０】
なお、本発明は上述した第１実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４１】
例えば、上述した第１実施形態では、図４に示した蒸発曲線に従って塗膜５２の加熱を行うものとしたが、これに限られない。例えば、第１加熱は時刻０からＴ１に向けて時間の経過とともに蒸発速度が上昇するように行うものとしたが、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上であればよく、例えば一度ピークを迎えたあと減少する期間を有していたり、複数のピークを有していたりしてもよい。また、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が第１平均蒸発速度Ｓｖａ１未満となるように塗膜を加熱する第２加熱を行うものとしたが、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２は第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と同じであってもよい。すなわち、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２は第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下であればよい。ただし、溶剤の蒸発に伴うバインダーの表層への移動を抑え、且つ逆拡散によりバインダーが下層に移動可能な期間をより長く確保するためには、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２は第１平均蒸発速度Ｓｖａ１未満とすることが好ましい。また、第２加熱は時刻Ｔ１から蒸発速度が急激に減少していき、その後、略一定の蒸発速度が保たれるものとしたが、これに限らず複数のピークを有していたりしてもよい。ただし、溶剤の蒸発に伴うバインダーの表層への移動を抑えるためには、第２加熱はなるべく一定の蒸発速度を保つように行うことが好ましい。あるいは、図４の第３加熱領域１３において、蒸発速度が第２平均蒸発速度Ｓｖａ２を上回る期間を有さないようにするものとしてもよい。さらに、第３加熱領域１３を省略するものとしてもよい。この場合、第２加熱領域１２により溶剤をほぼ全て蒸発させるようにすればよい。
【００４２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の乾燥炉の構成は第１実施形態の乾燥炉１０と同じであるため、同じ符号を付して説明する。本実施形態では、第１実施形態で第１加熱において第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上となるように塗膜５２を加熱するものとしたのに対し、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が次式（１）を満たすように塗膜５２を加熱するものとした点が異なる。なお、式（１）の初期溶剤質量割合Ｒの導出式における「乾燥開始時の電極材ペースト質量（ｍｇ）」は、本実施形態では、例えば乾燥炉１０の開口１７を通過する際など、第１加熱が開始されるとき（第１加熱が開始される直前）の電極材ペースト（塗膜５２）の質量を意味する。また、「乾燥開始時の溶剤質量（ｍｇ）」は、本実施形態では、第１加熱開始時の電極材ペースト中の溶剤の質量を意味する。すなわち、式（１）における初期溶剤質量割合Ｒ（％）とは、乾燥開始時（第１加熱開始時）において、電極材ペーストの質量を１００としたときの電極材ペースト中の溶剤の質量を意味する。初期溶剤質量割合Ｒは０超過１００未満の値である。また、補正後初期溶剤質量割合Ｒａは、初期塗膜厚みｔ（μｍ）及び乾燥時間Ｔ（ｓ）に基づいて初期溶剤質量割合Ｒの値を補正した値である。式（１）は、初期溶剤質量割合Ｒから導出した補正後初期溶剤質量割合Ｒａを用いる式になっている。ここで、初期塗膜厚みｔは、乾燥開始時（第１加熱開始時）における塗膜５２の厚み、すなわち乾燥前（乾燥直前）の厚みを意味する。また、乾燥時間Ｔは、塗膜５２の乾燥工程に要する時間を意味し、本実施形態では、塗膜５２が乾燥炉１０の開口１７を通過してから開口１８を通過するまでの時間である。換言すると、乾燥時間Ｔは、第１加熱開始時から第３加熱終了時までの時間である。補正後初期溶剤質量割合Ｒａは、導出式からわかるように、初期塗膜厚みｔに比例し乾燥時間Ｔに反比例しており、初期塗膜厚みｔの値が大きいほど、乾燥時間Ｔの値が小さいほど、大きい値が導出されるようになっている。また、乾燥時間Ｔと初期塗膜厚みｔとの関係がＴ＝０．４ｔを満たすときには、補正後初期溶剤質量割合Ｒａ＝初期溶剤質量割合Ｒとなり、初期溶剤質量割合Ｒを補正する必要がない。これは、式（１）がＴ＝０．４ｔを満たす場合を基準として導出されたものだからである。なお、式（１）は乾燥時間Ｔと初期塗膜厚みｔとの関係がＴ＝０．４ｔを満たす場合に限らず適用可能であるが、０．３ｔ≦Ｔ≦０．５ｔであることが好ましく、Ｔ＝０．４ｔであることがより好ましい。
【００４３】
【数１】
2014038825.tif 000006
【００４４】
図５は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と補正後初期溶剤質量割合Ｒａ（％）との関係を示す説明図である。第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が式（１）を満たす（図５の領域Ａに含まれる）ように第１加熱を行うことで、電極の厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。なお、図５の領域Ａは後述する領域Ｂを含む領域である。このようにして第１加熱を行うことでバインダーの分布をより均一化できる理由は以下のように考えられる。まず、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が上記式（１）の下限（＝０．００００４Ｒａ2＋０．００２８６Ｒａ）以上となるように塗膜５２を加熱することで塗膜５２の表層側のバインダー濃度が急激に上昇し、逆拡散の駆動力がより高いものとなると考えられる。そして、逆拡散の駆動力がより高いものとなることで、電極材が塗膜５２の表面に露出した後の期間において逆拡散の駆動力によりバインダーが塗膜５２の下層側に移動して、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。また、第１加熱における蒸発速度が高すぎると、塗膜５２中の溶剤が早期に減少してしまい、逆拡散の駆動力が高くてもバインダーが塗膜５２中を移動しにくくなってしまう。第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を上記式（１）の上限（＝０．００００３Ｒａ2＋０．００８３２Ｒａ）以下とすることで、逆拡散の駆動力によりバインダーが塗膜５２の下層に移動可能な期間を確保でき、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。
【００４５】
なお、図５の領域Ａのように、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値が式（１）を満たしていればよく、第２加熱領域１２や第３加熱領域１３における蒸発速度は第１実施形態と異なるものとしてもよい。例えば、第２平均蒸発速度Ｓｖａ２の値は必ずしも第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下である必要はない。また、第３加熱領域１３において、蒸発速度が第２平均蒸発速度Ｓｖａ２を上回る期間を有してもよいし、有さなくてもよい。
【００４６】
また、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値が式（１）の上限付近や下限付近から離れているほど、バインダーの分布をより均一化できる効果は高まる。すなわち、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値は領域Ａのうちの図５に示す最適ライン（Ｓｖａ１＝０．００００５Ｒａ2＋０．００５２Ｒａ）に近いほど好ましい。例えば、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が次式（２）を満たす（図５の領域Ｂに含まれる）ように塗膜５２を加熱することが好ましい。また、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値が図５に示す最適ライン上であることがより好ましい。
【００４７】
【数２】
2014038825.tif 000007
【００４８】
以上説明した第２実施形態の乾燥炉１０によれば、電極材が塗膜５２の表面に露出するまでの間は、塗膜５２からの溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が上記式（１）を満たすように塗膜５２を加熱する工程を行うため、乾燥後の塗膜５２すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。また、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が上記式（２）を満たすようにすることで、上述したバインダーの分布を均一化する効果がより高いものとなる。
【００４９】
なお、本発明は上述した第２実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００５０】
例えば、上述した第２実施形態において、第３加熱領域１３を省略するものとしてもよい。この場合、第２加熱領域１２により溶剤をほぼ全て蒸発させるようにすればよい。
【００５１】
上述した第１，第２実施形態では、送風装置２０及び赤外線ヒーター３０により乾燥を行うものとしたが、第１実施形態では各加熱領域における蒸発速度が上述した範囲となるように加熱ができればよく、送風装置２０の構成や赤外線ヒーター３０の構成はこれに限られない。同様に、第２実施形態では第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値が式（１）を満たすように乾燥ができればよく、送風装置２０の構成や赤外線ヒーター３０の構成はこれに限られない。例えば、通気口２６の数や、赤外線ヒーター３０ａ，３０ｂ，３０ｃの配置位置，本数などは適宜変更可能である。例えば、赤外線ヒーター３０ａ，３０ｂ，３０ｃの配置や本数を同一としてもよい。送風装置２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを省略するものとしたり、赤外線ヒーター３０を図１におけるシート５０の下側にも配置するものとしたりしてもよい。また、送風装置２０と赤外線ヒーター３０の一方を備えない構成としたり、送風装置２０や赤外線ヒーター３０以外の加熱手段により塗膜５２を乾燥させるものとしたりしてもよい。
【００５２】
上述した第１，第２実施形態では、乾燥炉１０が１つの炉体１４を備えており、炉体１４の中に第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を備えるものとしたが、これに限られない。例えば、乾燥炉１０が第１加熱を行うユニットと、第２加熱を行うユニットと、第３加熱を行うユニットとを連ねて構成したものであるなど、乾燥炉１０が複数のユニットからなるものであってもよい。この場合、各ユニットで塗膜５２の通過時間（塗膜５２の搬送速度）を変えてもよい。
【００５３】
上述した第１，第２実施形態では、乾燥炉１０は、ロール５４，５６が回転することによりシート５０及び塗膜５２を搬送することで、ロール５４，５６が第１加熱領域１１に塗膜５２を移動し、電極材が塗膜５２の表面に露出した後に第２加熱領域１２に塗膜５２を移動し、その後に塗膜５２を第３加熱領域１３に移動するものとしたが、これに限られない。例えば、塗膜５２を搬送せずに、赤外線ヒーター及び送風装置の出力を調整することにより上述した蒸発速度が得られるように塗膜５２を乾燥するものであってもよい。例えば、塗膜５２を乾燥炉内に固定しておき、コントローラーが、まず上述した第１加熱を行うように赤外線ヒーター及び送風装置の出力を制御し、続いて電極材が塗膜５２の表面に露出した後に上述した第２加熱を行うように赤外線ヒーター及び送風装置の出力を制御し、その後に上述した第３加熱を行うように赤外線ヒーター及び送風装置の出力を制御するものとしてもよい。
【００５４】
上述した第１，第２実施形態では、送風装置２０や赤外線ヒーター３０の出力は予め実験により定められているものとしたが、可変としてもよい。この場合、例えば、塗膜５２から蒸発した溶剤の蒸発量を検出する蒸発量センサを炉体１４内の各加熱領域に複数取り付け、これに基づいてコントローラー６０が送風装置２０及び赤外線ヒーター３０の出力を制御するものとしてもよい。より具体的には、この蒸発量センサからの検出信号を入力したコントローラー６０が、蒸発量センサからの検出信号に基づく蒸発速度が予め定めた蒸発曲線に近づくように駆動信号を出力して、送風装置２０及び赤外線ヒーター３０の出力を制御するものとしてもよい。
【００５５】
上述した第１，第２実施形態において、搬送通路１９には、シート５０を下方から支える支持ローラを数個設けてもよい。こうすれば、重力によってシート５０が撓むのを防止することができる。
【００５６】
上述した第１，第２実施形態では、赤外線ヒーター３０として、フィラメント３２の外周が３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する複数の管３６，４０によって同心円状に覆われ、これらの複数の管３６，４０の間に赤外線ヒーター３０の表面温度の上昇を抑制する冷却流体の流路４８を形成したものを用いたが、その他の赤外線ヒーターを用いても構わない。また、赤外線ヒーター以外の他のヒーターを用いてもよい。
【００５７】
上述した第１，第２実施形態では、各乾燥炉１０の雰囲気ガスとして空気を用いたが、空気の代わりに窒素などの不活性ガスを用いてもよい。
【実施例】
【００５８】
［実験例１］
図１〜３に示した構成の乾燥炉１０を実験例１とした。なお、炉体１４のうち第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３の長さ（図１の左右方向長さ）はそれぞれ２ｍとし、乾燥時間Ｔは８０ｓ（シート５０の搬送速度が４．５ｍ／ｍｉｎ）とした。塗膜５２を塗布するシート５０は幅約６００ｍｍ、厚み２０μｍのアルミニウムとし、炉体１４に入る前のシート上の初期塗膜厚みｔは２００μｍ（ｗｅｔ），とした。これにより、乾燥時間Ｔと初期塗膜厚みｔとの関係はＴ＝０．４ｔを満たしている。また、塗膜５２は、リチウム二次電池の電極用塗膜とし、電極材としてのコバルト酸リチウムと、バインダーとしてのＰＶＤＦと、導電材としてのカーボン粉末と、溶剤としてのＮＭＰとを混練した電極材ペーストからなるものとした。また、乾燥開始時の溶剤質量は８８８ｋｇ／ｍ3，乾燥開始時の電極材ペースト質量は１４８０ｋｇ／ｍ3とした。すなわち、初期溶剤質量割合Ｒを６０％とした。塗膜５２を乾燥する（乾燥後の塗膜５２中の溶剤の質量割合が１０００ｐｐｍ以下となるようにする）にあたり、赤外線ヒーター３０（赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃ）のフィラメント温度を１０００℃〜１７００℃の範囲で調整し、送風装置２０（熱風発生器２２ａ〜２２ｆ）の熱風の温度を４０℃〜１５０℃，風量を１００Ｎｍ3／ｈ〜７００Ｎｍ3／ｈの範囲で調整して、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．２９２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）となるようにした。赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃの流路４８には冷却流体として所定流量の空気を流すものとし、外管４０の外周面温度が２００℃以下に維持されるようにした。
【００５９】
なお、塗膜５２の第１平均蒸発速度Ｓｖａ１は以下のようにして求めた。まず、塗膜５２の蒸発速度を以下のようにして算出した。シート５０に塗膜５２を塗布した際の塗膜５２の質量を測定し、第１加熱時の電極材ペ−スト質量（初期質量）とした。次に、塗膜５２を塗布したシート５０が開口１７から炉体１４に入り、第１加熱領域１１を通過した直後の位置を測定ポイントとして、この測定ポイントに塗膜５２が到達するまで加熱・送風を行った。測定ポイントに到達後は加熱・送風を停止し、炉体１４の開口１８から出た塗膜５２を取り出して、塗膜５２の質量を測定した。この質量を、第１加熱後の塗膜５２の質量とした。そして、この第１加熱後の塗膜５２の質量と初期質量との差を、第１加熱領域１１を通過する際の移動時間で除した値として、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を算出した。
【００６０】
［実験例２〜７］
赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度，熱風発生器２２ａ〜２２ｆからの熱風の温度及び風量を、上述した範囲で実験例１から変更することで第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を種々変更したものを実験例２〜７とした。実験例２〜７の乾燥炉１０のそれ以外の構成は、実験例１と同じとした。具体的には、実験例２は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．３８１ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例３は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４２７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例４は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４３４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例５は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４７７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例６は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．５３５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例７は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．５７９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。
【００６１】
［実験例８〜１４］
初期溶剤質量割合Ｒを５０％（乾燥開始時の溶剤質量は８３０ｋｇ／ｍ3，乾燥開始時の電極材ペースト質量は１６６０ｋｇ／ｍ3）とし、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度，熱風発生器２２ａ〜２２ｆからの熱風の温度及び風量を、上述した範囲で実験例１から変更することで第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を種々変更したものを実験例８〜１４とした。実験例８〜１４の乾燥炉１０のそれ以外の構成は、実験例１と同じとした。具体的には、実験例８は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２６１ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例９は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．３１２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１０は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．３５４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１１は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．３８２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１２は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４２１ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１３は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４４９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１４は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４８０ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。
【００６２】
［実験例１５〜２０］
初期溶剤質量割合Ｒを４０％（乾燥開始時の溶剤質量は７５６ｋｇ／ｍ3，乾燥開始時の電極材ペースト質量は１８９０ｋｇ／ｍ3）とし、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度，熱風発生器２２ａ〜２２ｆからの熱風の温度及び風量を、上述した範囲で実験例１から変更することで第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を種々変更したものを実験例１５〜２０とした。実験例１５〜２０の乾燥炉１０のそれ以外の構成は、実験例１と同じとした。具体的には、実験例１５は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１９４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１６は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２１３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１７は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２４７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１８は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２７５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例１９は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．３３５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２０は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４１７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。
【００６３】
［実験例２１〜２８］
初期溶剤質量割合Ｒを３０％（乾燥開始時の溶剤質量は６６３ｋｇ／ｍ3，乾燥開始時の電極材ペースト質量は２２１０ｋｇ／ｍ3）とし、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度，熱風発生器２２ａ〜２２ｆからの熱風の温度及び風量を、上述した範囲で実験例１から変更することで第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を種々変更したものを実験例２１〜２８とした。実験例２１〜２８の乾燥炉１０のそれ以外の構成は、実験例１と同じとした。具体的には、実験例２１は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．０９０ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２２は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１２７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２３は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１３９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２４は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１５３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２５は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１８６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２６は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２２９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２７は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２８３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例２８は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２９８ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。
【００６４】
なお、実験例２１では、赤外線ヒーター３０ａによる赤外線加熱の温度は３３０℃，赤外線ヒーター３０ｂによる赤外線加熱の温度は３２０℃，赤外線ヒーター３０ｃによる赤外線加熱の温度は３１０℃とした。また、熱風発生器２２ａからの熱風の風量は１９．５ｍ3／ｍｉｎ，熱風の温度は１２０℃とした。熱風発生器２２ｂからの熱風の風量は１９．５ｍ3／ｍｉｎ，熱風の温度は１１０℃とした。熱風発生器２２ｃからの熱風の風量は１９．５ｍ3／ｍｉｎ，熱風の温度は１００℃とした。熱風発生器２２ｄからの熱風の風量は１２ｍ3／ｍｉｎ，熱風の温度は１２０℃とした。熱風発生器２２ｅからの熱風の風量は１２ｍ3／ｍｉｎ，熱風の温度は１１０℃とした。熱風発生器２２ｆからの熱風の風量は１２ｍ3／ｍｉｎ，熱風の温度は１００℃とした。
【００６５】
［評価試験１］
実験例１〜２８の乾燥炉１０について、塗膜５２を乾燥させたときのバインダーの分布を調べた。バインダー分布の評価は以下のように行った。第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を通過したあとの塗膜５２を厚さ方向に３分割して上層，中層，下層とし、バインダー分布比＝（上層のバインダー質量／下層のバインダー質量）を算出した。そして、実験例１のバインダー分布比を基準（値１）として、実験例１〜２８のバインダー分布比の相対値を求めた。この値を相対偏析指数と称する。相対偏析指数が０．９以下の実験例はバインダーの分布が良好と判定した。なお、いずれの実験例においても、乾燥後の塗膜５２内部では上層側へのバインダーの偏析が認められ、バインダー分布比の値は１以上であった。そのため、相対偏析指数が小さいほど、バインダー分布比が値１に近い、すなわちバインダーの分布がより均一化されていることを意味する。
【００６６】
実験例１〜２８における、初期溶剤質量割合Ｒ、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１，相対偏析指数，バインダー分布の良否判定結果を表１にまとめて示す。また、図６〜９は、それぞれ実験例１〜７，８〜１４，１５〜２０，２１〜２８における第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と相対偏析指数との関係を示すグラフである。
【００６７】
【表１】
2014038825.tif 000008
【００６８】
表１及び図６に示すように、初期溶剤質量割合Ｒが６０％である実験例１〜７のうち、実験例２〜６は相対偏析指数が０．９以下となっており良好な結果が得られた。すなわち、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．３８１ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．５３５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の範囲において、バインダーの分布をより均一化することができることがわかった。実験例２〜６はいずれも相対偏析指数が０．８以下となっていた。また、図６から分かるように、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を横軸、相対偏析指数を縦軸にとると、両者は下に凸の曲線で表されるような関係があり、バインダーの分布をより均一化するための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限や最適値が存在することがわかった。図６から考察すると、初期溶剤質量割合Ｒが６０％の場合における第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の最適値は０．４６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）であり、相対偏析指数を０．９以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．３２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．５７５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。また、相対偏析指数を０．８以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．３６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．５３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。
【００６９】
表１及び図７に示すように、初期溶剤質量割合Ｒが５０％である実験例８〜１４のうち、実験例９〜１３は相対偏析指数が０．９以下となっており良好な結果が得られた。すなわち、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．３１２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．４４９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の範囲において、バインダーの分布をより均一化することができることがわかった。また、実験例９〜１２の結果から、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．３１２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．４２１ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の範囲において、相対偏析指数が０．８以下となっており、さらに良好な結果が得られた。また、図７から分かるように、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を横軸、相対偏析指数を縦軸にとると、両者は下に凸の曲線で表されるような関係があり、バインダーの分布をより均一化するための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限や最適値が存在することがわかった。図７から考察すると、初期溶剤質量割合Ｒが５０％の場合における第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の最適値は０．３６５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）であり、相対偏析指数を０．９以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．２７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．４７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。また、相対偏析指数を０．８以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．３０５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．４３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。
【００７０】
表１及び図８に示すように、初期溶剤質量割合Ｒが４０％である実験例１５〜２０のうち、実験例１６〜１９は相対偏析指数が０．９以下となっており良好な結果が得られた。すなわち、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．２１３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．３３５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の範囲において、バインダーの分布をより均一化することができることがわかった。また、実験例１７〜１９の結果から、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．２４７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．３３５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の範囲において、相対偏析指数が０．８以下となっており、さらに良好な結果が得られた。また、図８から分かるように、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を横軸、相対偏析指数を縦軸にとると、両者は下に凸の曲線で表されるような関係があり、バインダーの分布をより均一化するための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限や最適値が存在することがわかった。図８から考察すると、初期溶剤質量割合Ｒが４０％の場合における第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の最適値は０．２７５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）であり、相対偏析指数を０．９以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．３７ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。また、相対偏析指数を０．８以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．２３５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．３３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。
【００７１】
表１及び図９に示すように、初期溶剤質量割合Ｒが３０％である実験例２１〜２８のうち、実験例２３〜２６は相対偏析指数が０．９以下となっており良好な結果が得られた。すなわち、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．１３９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．２２９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の範囲において、バインダーの分布をより均一化することができることがわかった。また、実験例２５〜２６の結果から、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．１８６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．２２９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下の範囲において、相対偏析指数が０．８以下となっており、さらに良好な結果が得られた。また、図９から分かるように、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を横軸、相対偏析指数を縦軸にとると、両者は下に凸の曲線で表されるような関係があり、バインダーの分布をより均一化するための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限や最適値が存在することがわかった。図９から考察すると、初期溶剤質量割合Ｒが３０％の場合における第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の最適値は０．１９２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）であり、相対偏析指数を０．９以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．１３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．２６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。また、相対偏析指数を０．８以下とするための第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の下限値は０．１６５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）、上限値は０．２２５ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）と考えられる。
【００７２】
図１０は、実験例１〜２８の結果に基づき、初期溶剤質量割合Ｒの値を横軸とし、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値を縦軸として、上述した相対偏析指数を０．９以下とすることができる第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限値、上述した相対偏析指数を０．８以下とすることができる第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限値、及び第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の最適値をプロットしたグラフである。また、図１０には、相対偏析指数を０．９以下とすることができる第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限値のプロットから算出した、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上限値の近似曲線（第１近似曲線）及び下限値の近似曲線（第２近似曲線）を併せて示した。この第１，第２近似曲線で囲まれる領域が、上述した式（１）を満たす領域（図５の領域Ａ）であり、初期溶剤質量割合Ｒに応じてこの式（１）を満たすような第１平均蒸発速度Ｓｖａ１で塗膜５２を乾燥することで、バインダーの分布をより均一化することができると考えられる。同様に、図１０には、相対偏析指数を０．８以下とすることができる第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上下限値のプロットから算出した、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の上限値の近似曲線（第３近似曲線）及び下限値の近似曲線（第４近似曲線）を併せて示した。この第３，第４近似曲線で囲まれる領域が、上述した式（２）を満たす領域（図５の領域Ｂ）であり、初期溶剤質量割合Ｒに応じてこの式（２）を満たすような第１平均蒸発速度Ｓｖａ１で塗膜５２を乾燥することで、バインダーの分布をさらに均一化することができると考えられる。また、図１０には、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の最適値のプロットから算出した、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の最適ラインについても併せて示した。この最適ラインが、上述した図５の最適ラインである。
【００７３】
［実験例２９〜３３］
初期溶剤質量割合Ｒを２０％（乾燥開始時の溶剤質量は５１８ｋｇ／ｍ3，乾燥開始時の電極材ペースト質量は２５９０ｋｇ／ｍ3）とし、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度，熱風発生器２２ａ〜２２ｆからの熱風の温度及び風量を、上述した範囲で実験例１から変更することで第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を種々変更したものを実験例２９〜３３とした。実験例２９〜３３の乾燥炉１０のそれ以外の構成は、実験例１と同じとした。具体的には、実験例２９は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．０８ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例３０は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．０８４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例３１は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１０４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例３２は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１２４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例３３は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．１４９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。
【００７４】
［評価試験２］
実験例２９〜３３の乾燥炉１０について、実験例１〜２８と同様に、塗膜５２を乾燥させたときのバインダーの分布を調べた。実験例２９〜３３における、初期溶剤質量割合Ｒ、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１，相対偏析指数，バインダー分布の良否判定結果を表１にまとめて示す。また、図１１は、実験例２９〜３３における第１平均蒸発速度Ｓｖａ１と相対偏析指数との関係を示すグラフである。なお、いずれの実験例においても、乾燥後の塗膜５２内部では上層側へのバインダーの偏析が認められ、バインダー分布比の値は１以上であった。そのため、相対偏析指数が小さいほど、バインダー分布比が値１に近い、すなわちバインダーの分布がより均一化されていることを意味する。また、相対偏析指数は、実験例１〜２８と同様に、実験例１のバインダー分布比を基準（値１）として示した。
【００７５】
表１及び図１１に示すように、初期溶剤質量割合Ｒが２０％である実験例２９〜３３はいずれも相対偏析指数が０．９以下となっており良好な結果が得られた。また、初期溶剤質量割合Ｒが２０％である場合には、式（１）から、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．０７３２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．１７８４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下であればバインダーの分布をより均一化することができることになるが、実験例２９〜３３はいずれも第１平均蒸発速度Ｓｖａ１がこの範囲内であった。このことから、初期溶剤質量割合Ｒが２０％の場合においても、式（１）を満たすときにバインダーの分布をより均一化できることが確認できた。
【００７６】
同様に、初期溶剤質量割合Ｒが２０％未満の場合（例えば１０％など）についても、式（１）を満たすことで（第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．０３２６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．０８６２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下とすることで）バインダーの分布をより均一化できると考えられる。初期溶剤質量割合Ｒが６０％超過の場合についても、同様であると考えられる。
【００７７】
［実験例３４］
初期溶剤質量割合Ｒを４０％（乾燥開始時の溶剤質量は７５６ｋｇ／ｍ3，乾燥開始時の電極材ペースト質量は１８９０ｋｇ／ｍ3）とし、初期塗膜厚みｔを２２５μｍ，乾燥時間Ｔを９０ｓ（シート５０の搬送速度が４ｍ／ｍｉｎ）とし、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度，熱風発生器２２ａ〜２２ｆからの熱風の温度及び風量を、上述した範囲で実験例１から変更することで第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）となるようにしたものを実験例３４とした。実験例３４の乾燥炉１０のそれ以外の構成は、実験例１と同じとした。なお、実験例３４は、乾燥時間Ｔと初期塗膜厚みｔとの関係はＴ＝０．４ｔを満たしている。
【００７８】
［評価試験３］
実験例３４の乾燥炉１０について、実験例１〜３３と同様に、塗膜５２を乾燥させたときのバインダーの分布を調べたところ、相対偏析指数は０．８であった。実験例３４における、初期溶剤質量割合Ｒ、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１，相対偏析指数，バインダー分布の良否判定結果を表１にまとめて示す。実験例３４は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．３ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）であり、式（１）及び式（２）を満たしており、相対偏析指数も０．８以下となっている。このことから、塗膜５２の厚みが２２５μｍの場合でも、厚みが２００μｍである実験例１〜２８（特に実験例１５〜２０）と同様の結果が得られることがわかった。また、乾燥時間Ｔと初期塗膜厚みｔとの関係がＴ＝０．４ｔを満たしていれば、厚みが異なる値であっても実験例１〜２８と同様に式（１）を満たすことでバインダーの分布をより均一化でき、式（２）を満たすことでバインダーの分布をさらに均一化できることが確認できた。
【００７９】
［実験例３５，３６］
実験例３５，３６では、乾燥時間Ｔと初期塗膜厚みｔとの関係がＴ＝０．４ｔを満たさない場合について調べた。初期溶剤質量割合Ｒを４０％（乾燥開始時の溶剤質量は７５６ｋｇ／ｍ3，乾燥開始時の電極材ペースト質量は１８９０ｋｇ／ｍ3）とし、初期塗膜厚みｔを２２５μｍ，乾燥時間Ｔを７５ｓ（シート５０の搬送速度が４．８ｍ／ｍｉｎ）とし、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度，熱風発生器２２ａ〜２２ｆからの熱風の温度及び風量を、上述した範囲で実験例１から変更することで第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を種々変更したものを実験例３５，３６とした。具体的には、実験例３５は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．４ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。実験例３６は、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１を０．２ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）とした。
【００８０】
［評価試験４］
実験例３５，３６の乾燥炉１０について、実験例１〜３３と同様に、塗膜５２を乾燥させたときのバインダーの分布を調べたところ、相対偏析指数はそれぞれ０．８、１．０であった。実験例３５，３６における、初期溶剤質量割合Ｒ、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１，相対偏析指数，バインダー分布の良否判定結果を表１にまとめて示す。ここで、実験例３５，３６における補正後初期溶剤質量割合Ｒａ（＝（０．４ｔ／Ｔ）×Ｒ）は４８％となる。そして、式（１），式（２）を適用すると、補正後初期溶剤質量割合Ｒａが４８％である場合には、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．２２９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．４６８ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下であればバインダーの分布をより均一化することができ、第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．２７９ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以上０．４０６ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）以下であればバインダーの分布をさらに均一化することができると考えられる。実験例３５は第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．４で相対偏析指数は０．８であり、この考察と一致する結果が得られた。また、実験例３６は第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が０．２で相対偏析指数は１．０であり、こちらもこの考察と一致する結果が得られた。例えば、実験例３５，３６の第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値と相対偏析指数の値とを図１０における初期溶剤質量割合Ｒが４８％のところにプロットすると、実験例３５，３６の結果と、図１０の近似曲線との対応が整合していることがわかった。一方、初期溶剤質量割合Ｒの補正を行わずに図１０における初期溶剤質量割合Ｒが４０％のところに実験例３５，３６の結果をプロットすると、図１０の近似曲線との対応が整合しないことがわかった。
【００８１】
評価試験４の結果から、乾燥時間Ｔと初期塗膜厚みｔとの関係がＴ＝０．４ｔを満たさない場合でも、初期溶剤質量割合Ｒ，塗膜厚みｔ，乾燥時間Ｔに基づいて補正後初期溶剤質量割合Ｒａを導出することで、式（１），（２）を適用することができると考えられる。なお、補正後初期溶剤質量割合ＲａをＲａ＝（０．４ｔ／Ｔ）×Ｒとして導出して、このＲａに基づいて式（１），（２）を適用できる理由は以下のように考えられる。まず、図１０からもわかるように、初期溶剤質量割合Ｒが大きいほど、バインダーの分布をより均一化するために必要な第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値は大きくなる傾向にある。そして、塗膜厚みｔが大きい値であるほど、第１加熱を行うことによる塗膜５２のバインダーの逆拡散の駆動力を高いものとするのに必要な第１平均蒸発速度Ｓｖａ１は大きい値になると考えられる。また、乾燥時間Ｔが短いほど、第１加熱を行う時間が短くなり、第１加熱を行うことによる塗膜５２のバインダーの逆拡散の駆動力を高いものとするのに必要な第１平均蒸発速度Ｓｖａ１は大きい値となると考えられる。これらのことから、実験例１〜２８と比べて塗膜厚みｔが大きい場合や乾燥時間Ｔが小さい場合には、初期溶剤質量割合Ｒを大きくするように換算を行い、換算後の値を補正後初期溶剤質量割合Ｒａとして式（１），（２）に用いることで、上述した実験例１〜２８以外の任意の塗膜厚みｔや乾燥時間Ｔに対して、バインダーの分布をより均一化するために必要な第１平均蒸発速度Ｓｖａ１の値が導出できるものと考えられる。
【００８２】
なお、実験例１〜３６のうち、実験例２〜６，９〜１３，１６〜１９，２３〜２６，２９〜３３，３４，３５が本発明の第１の乾燥方法及び本発明の第１の乾燥炉の実施例に相当し、それ以外が比較例に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストが塗布されたシートを乾燥する必要のある産業、例えば塗膜を乾燥させてリチウムイオン二次電池の電極を製造する電池産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  乾燥炉、１１  第１加熱領域、１２  第２加熱領域、１３  第３加熱領域、１４  炉体、１５  前端面、１６  後端面、１７，１８  開口、１９  搬送通路、２０，２０ａ〜２０ｆ  送風装置、２２，２２ａ〜２２ｆ  熱風発生器、２４，２４ａ〜２４ｆ  パイプ構造体、２６，２６ａ〜２６ｆ  通気口、３０，３０ａ〜３０ｃ  赤外線ヒーター、３２  フィラメント、３４  電気配線、３６  内管、３７  温度センサ、３８  ヒーター本体、４０  外管、４２  キャップ、４４  配線引出部、４６  流体出入口、４８  流路、４９  ホルダー、５０  シート、５２  塗膜、５４，５６  ロール、６０  コントローラー、７０  冷却流体供給源、７２  開閉弁、７４  流量調整弁、８０  電力供給源。
【図１】
2014038825.tif 000012
【図２】
2014038825.tif 000013
【図３】
2014038825.tif 000014
【図４】
2014038825.tif 000015
【図５】
2014038825.tif 000016
【図６】
2014038825.tif 000017
【図７】
2014038825.tif 000018
【図８】
2014038825.tif 000019
【図９】
2014038825.tif 000020
【図１０】
2014038825.tif 000021
【図１１】
2014038825.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月5日(2013.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥方法であって、
（ａ）前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１［ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）］が次式（１）を満たすように該塗膜を加熱する第１加熱を行う工程と、
（ｂ）前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後、前記塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下となるように該塗膜を加熱する第２加熱を行う工程と、
を含む電池用電極塗膜の乾燥方法。
【数１】
2014038825.tif 000023
【請求項２】
前記工程（ａ）では、前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１が次式（２）を満たすように前記塗膜を加熱する、
請求項１に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
【数２】
2014038825.tif 000024
【請求項３】
前記塗膜の加熱は、赤外線及び熱風により行う、
請求項１又は２に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
【請求項４】
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥炉であって、
前記電極材が前記塗膜の表面に露出するまでの間、該塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第１平均蒸発速度Ｓｖａ１［ｍｇ／（ｓ・ｃｍ2）］が次式（１）を満たすように該塗膜を加熱する第１加熱と、前記電極材が前記塗膜の表面に露出した後、前記塗膜の溶剤の蒸発速度の平均値である第２平均蒸発速度Ｓｖａ２が前記第１平均蒸発速度Ｓｖａ１以下となるように該塗膜を加熱する第２加熱と、を行う加熱手段、
を備えた電池用電極塗膜の乾燥炉。
【数３】
2014038825.tif 000025