(57)【要約】【課題】電極材料および溶媒を含む塗工膜をより短時間で乾燥させることのできる技術を提供する。【解決手段】電極材料および溶媒を含む塗工膜を加熱して溶媒を揮発させる一次乾燥工程（ステップＳ１０４）と、一次乾燥工程において溶媒が部分的に揮発した塗工膜に対し、前記溶媒との混和性を有し溶媒よりも揮発性の高い液体である第２溶媒を供給する第２溶媒供給工程（ステップＳ１０５）と、第２溶媒を供給された塗工膜を加熱して溶媒および第２溶媒を揮発させる二次乾燥工程（ステップＳ１０６）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材料および溶媒を含む塗工膜を乾燥させる乾燥方法において、
前記塗工膜を加熱して前記溶媒を揮発させる一次乾燥工程と、
前記一次乾燥工程において前記溶媒が部分的に揮発した前記塗工膜に対し、前記溶媒との混和性を有し前記溶媒よりも揮発性の高い液体である第２溶媒を供給する第２溶媒供給工程と、
前記第２溶媒を供給された前記塗工膜を加熱して前記溶媒および前記第２溶媒を揮発させる二次乾燥工程と
を備える乾燥方法。
【請求項２】
前記一次乾燥工程における乾燥が定率乾燥期間から減率乾燥期間に移行するよりも前に、前記第２溶媒が供給される請求項１に記載の乾燥方法。
【請求項３】
前記塗工膜に対し前記第２溶媒がスプレー噴射される請求項１または２に記載の乾燥方法。
【請求項４】
前記塗工膜が形成された基材を一定速度で搬送しながら前記一次乾燥工程、前記第２溶媒供給工程および前記二次乾燥工程を実行する請求項１ないし３のいずれかに記載の乾燥方法。
【請求項５】
前記第２溶媒は、前記二次乾燥工程での前記塗工膜の温度における飽和蒸気圧が前記溶媒よりも大きい請求項１ないし４のいずれかに記載の乾燥方法。
【請求項６】
前記第２溶媒は、前記溶媒よりも分子量および粘度が小さい請求項１ないし５のいずれかに記載の乾燥方法。
【請求項７】
前記第２溶媒は、前記電極材料を溶解しない請求項１ないし６のいずれかに記載の乾燥方法。
【請求項８】
前記溶媒はＮ‐メチル‐２‐ピロリドンであり、前記第２溶媒は水、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、２‐ブチルアルコール、ジエチルエーテル、エタノール、メタノール、キシレン、ヘキサン、ベンゼン、酢酸エチルのうちのいずれかである請求項１ないし７のいずれかに記載の乾燥方法。
【請求項９】
前記電極材料は活物質粒子およびバインダを含む請求項１ないし８のいずれかに記載の乾燥方法。
【請求項１０】
基材の表面に電極材料および溶媒を含む塗工液を塗工して塗工膜を形成する塗工工程と、
請求項１ないし９のいずれかに記載の乾燥方法により、前記塗工膜を乾燥させる乾燥工程と
を備える電極製造方法。
【請求項１１】
電極材料および溶媒を含む塗工膜が形成された基材を受け入れ、前記塗工膜を加熱して前記溶媒を揮発させる一次乾燥部と、
前記一次乾燥部により前記溶媒が部分的に揮発された前記塗工膜に対し、前記溶媒との混和性を有し前記溶媒よりも揮発性の高い液体である第２溶媒を供給する第２溶媒供給部と、
前記塗工膜に前記第２溶媒が供給された前記基材を受け入れ、前記塗工膜を加熱して前記溶媒および前記第２溶媒を揮発させる二次乾燥部と
を備える乾燥装置。
【請求項１２】
前記一次乾燥部と前記二次乾燥部とが、互いに同一構造の乾燥ユニットを有する請求項１１に記載の乾燥装置。
【請求項１３】
前記第２溶媒供給部は、前記塗工膜に向けて前記第２溶媒をスプレー吐出するノズルを有する請求項１１または１２に記載の乾燥装置。
【請求項１４】
基材を搬送する搬送手段と、
前記基材の表面に電極材料および溶媒を含む塗工液を塗工して塗工膜を形成する塗布手段と、
請求項１１ないし１３のいずれかに記載の乾燥装置と
を備える電極製造装置。
【請求項１５】
前記搬送手段は、ロール状に巻回された前記基材を長手方向に送出する送出部と、送出された前記基材を巻き取る巻取部とを有し、
前記送出部から前記巻取部に至る前記基材の搬送経路に沿って、前記塗布手段、前記一次乾燥部、前記第２溶媒供給部および前記二次乾燥部が順に設けられた請求項１４に記載の電極製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電極材料および溶媒を含む塗工膜を乾燥させて電極を製造する技術に適用可能なものであり、特に塗工膜を乾燥させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン電池などの電池用電極を製造する技術として、電極材料および溶媒を含む塗工液を基材の表面に塗布し、これを乾燥させることで基材表面に電極層を形成するものがある。溶媒としては電極材料の凝集を生じさせず塗布性に優れていることが求められ、それに適した材料として高粘度、高沸点の有機溶媒が用いられることがある。代表的な有機溶媒としては、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）がある。この場合、塗工膜の乾燥は乾燥炉内で塗工膜を加熱することによりなされるが、乾燥を促進させるべく高温での加熱を行うと塗工膜中の成分が変質することがある。
【０００３】
この問題に関し、例えば特許文献１に記載の技術では、塗膜中のバインダが高温により結晶化して剥離強度が低下するのを防止するために、塗膜の厚み方向に温度分布が与えられる。具体的には、基材である集電体表面と塗膜との界面が比較的低温に保たれる一方、塗膜の表面近傍がより高温に加熱される。これにより集電体表面と塗膜との界面付近でのバインダの結晶化に起因する剥離強度の低下が防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２３０８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加熱により塗工膜が乾燥するプロセスにおいては、初期段階では表面付近の溶媒が蒸発することで急速に乾燥が進み（定率乾燥期間）、これにより塗工膜表面の粘度が増大する。このため、表面の乾燥後は膜内部に残留する溶媒成分の表面への移動が律速となって乾燥速度が大きく低下する（減率乾燥期間）。したがって、このような乾燥速度の低下を抑えて塗工膜全体の乾燥時間を短くするためには、塗工膜の内部に残留する溶媒が膜表面へ向けて移動するのを阻害しない、あるいはより促進させるような手段が講じられることが好ましい。
【０００６】
上記従来技術は、乾燥を促進するという目的で塗膜表面を高温にする一方で塗膜内部をより低温としているため、膜内部から表面への溶媒の移動が阻害されやすく、膜全体としての乾燥速度を高めるという点での効果は限定的である。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電極材料および溶媒を含む塗工膜をより短時間で乾燥させることのできる技術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】
【０００８】
この発明の一の態様は、電極材料および溶媒を含む塗工膜を乾燥させる乾燥方法において、上記目的を達成するため、前記塗工膜を加熱して前記溶媒を揮発させる一次乾燥工程と、前記一次乾燥工程において前記溶媒が部分的に揮発した前記塗工膜に対し、前記溶媒との混和性を有し前記溶媒よりも揮発性の高い液体である第２溶媒を供給する第２溶媒供給工程と、前記第２溶媒を供給された前記塗工膜を加熱して前記溶媒および前記第２溶媒を揮発させる二次乾燥工程とを備えている。
【０００９】
また、この発明の他の態様は、上記目的を達成するため、電極材料および溶媒を含む塗工膜が形成された基材を受け入れ、前記塗工膜を加熱して前記溶媒を揮発させる一次乾燥部と、前記一次乾燥部により前記溶媒が部分的に揮発された前記塗工膜に対し、前記溶媒との混和性を有し前記溶媒よりも揮発性の高い液体である第２溶媒を供給する第２溶媒供給部と、前記塗工膜に前記第２溶媒が供給された前記基材を受け入れ、前記塗工膜を加熱して前記溶媒および前記第２溶媒を揮発させる二次乾燥部とを備える乾燥装置である。
【００１０】
このように構成された発明では、塗工膜の表面付近の溶媒の揮発がある程度進んだ段階で、塗工膜に第２溶媒が供給される。第２溶媒は硬化し始めた塗工膜中の電極材料の隙間から膜内部へ浸透し、膜内部の溶媒成分と混和する。これにより、膜内部での溶媒の拡散が起きやすくなり、膜内部に残留する溶媒の表面への移動および表面からの揮発がより促進される。第２溶媒自体は溶媒よりも高い揮発性を有しているため、膜内部には残りにくい。
【００１１】
このように、本発明では、初期段階の乾燥が進んだ時点で第２溶媒が塗工膜に供給されることで、塗工膜の内部に残留する溶媒成分の表面への移動が促進されるため、減率乾燥期間における乾燥速度の低下を抑えることができる。その結果、塗工膜全体の乾燥に要する時間を効果的に短縮することが可能である。
【００１２】
また、この発明の他の態様は、基材の表面に電極材料および溶媒を含む塗工液を塗工して塗工膜を形成する塗工工程と、上記した乾燥方法により、前記塗工膜を乾燥させる乾燥工程とを備える電極製造方法である。また、この発明のさらなる他の態様は、基材を搬送する搬送手段と、前記基材の表面に電極材料および溶媒を含む塗工液を塗工して塗工膜を形成する塗布手段と、上記した乾燥装置とを備える電極製造装置である。
【００１３】
これらの発明では、基材の表面に電極材料および溶媒を含む塗工液を塗工し、これを乾燥させることで電極を製造する方法および装置において、上記したように乾燥時間を短縮することが可能である。そのため、電極の製造スループットを向上させることができる。また、電極製造装置としては、乾燥時間が短縮されることで基材の搬送経路を短くすることができるので、そのフットプリントを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明にかかる乾燥方法および乾燥装置によれば、減率乾燥期間における溶媒成分の塗工膜表面への移動を促進して、電極材料および溶媒を含む塗工膜を短時間で乾燥させることができる。また、本発明にかかる電極製造方法および電極製造装置によれば、基材表面に電極材料の膜を設けた構造の電極を高いスループットで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明にかかる電極製造装置の一実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】乾燥部の構造を示す図である。
【図３】この実施形態における電極製造処理を示すフローチャートである。
【図４】乾燥処理における溶媒含有量の経時変化を模式的に示す図である。
【図５】第２溶媒供給の効果を説明する図である。
【図６】本願出願人が行った実験を説明する図である。
【図７】スプレー開始時刻と乾燥完了時間との関係を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１はこの発明にかかる電極製造装置の一実施形態の全体構成を示す図である。この電極製造装置１は、ロール・トゥ・ロール方式で搬送されるシート状の基材Ｓに対してペースト状の塗工液を塗工し乾燥させる装置であり、例えばリチウムイオン二次電池のような電池用電極の製造に用いることのできるものである。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここでＸＹ平面は水平面であり、Ｚ軸は鉛直軸を表す。より詳しくは、（−Ｚ）方向が鉛直下向き方向を表す。
【００１７】
この電極製造装置１は、基材Ｓとしての金属箔の表面に電極材料である活物質の塗工膜を形成し、その塗工膜の乾燥処理を行ってリチウムイオン二次電池の電極製造を行うことができる。電極製造装置１は、塗工処理部２、乾燥部４、冷却部７および搬送機構８を備える。また、電極製造装置１は、電極材料を含む塗工液を貯留するタンク２４、塗工処理部２に塗工液を供給するポンプユニット２５および装置各部を制御してその動作を司る制御ユニット９を備えている。
【００１８】
基材Ｓは、リチウムイオン二次電池の集電体として機能する金属箔である。電極製造装置１がリチウムイオン二次電池の正極を製造する場合には、基材Ｓとしては例えばアルミニウム（Ａｌ）箔が用いられる。また、電極製造装置１が負極を製造する場合には、基材Ｓとして例えば銅（Ｃｕ）箔が用いられる。基材Ｓはロール状に巻回された長尺シート状の金属箔であり、その幅および厚さについては特に限定されるものではないが、例えば幅６００ｍｍないし７００ｍｍ、厚さ１０μｍないし２０μｍとすることができる。
【００１９】
搬送機構８は、供給ローラ８１、巻き取りローラ８２およびいくつかの補助ローラ８３ａ〜８３ｃを備えている、長尺の基材Ｓは、供給ローラ８１から送り出されて巻き取りローラ８２によって巻き取られることにより、塗工処理部２、乾燥部４および冷却部７の順に矢印Ｄｓ方向に搬送される。言い換えれば、供給ローラ８１から巻き取りローラ８２に至る基材Ｓの搬送経路に沿って、塗工処理部２、乾燥部４および冷却部７がこの順に配設されている。この例では、基材Ｓの搬送方向Ｄｓは（＋Ｘ）方向である。
【００２０】
なお、以下の説明において基材Ｓの搬送経路に沿った位置関係を表すとき、「上流側」あるいは「下流側」の語を用いることがある。単に「上流側」というとき、特に断りのない限り、基材Ｓの搬送方向Ｄｓにおける上流側、つまり図１における左側を意味するものとする。また単に「下流側」というとき、特に断りのない限り、基材Ｓの搬送方向Ｄｓにおける下流側、つまり図１における右側を意味するものとする。また、長手方向に沿って搬送される基材Ｓの搬送方向Ｄｓに直交する方向（Ｙ方向）を基材Ｓの「幅方向」と称する。
【００２１】
基材Ｓの搬送経路上には、基材Ｓの姿勢を適正に維持するための補助ローラ８３ａ，８３ｂ，８３ｃが配置される。なお、補助ローラの個数および配置については図１の記載に限定されるものではなく、必要に応じて適宜に増減することができる。
【００２２】
塗工処理部２は、塗工ノズル２１、バックアップローラ２２を備える。バックアップローラ２２に巻き掛けられた基材Ｓの表面に、塗工ノズル２１から電極材料である活物質を含む塗工液が塗布される。リチウムイオン二次電池の正極が製造される場合には、塗工ノズル２１から、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、導電助剤であるカーボン（Ｃ）、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の混合液である塗工液が基材Ｓに塗布される。コバルト酸リチウムに代えて、正極活物質として、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）などが用いられてもよい。
【００２３】
一方、負極が製造される場合には、負極材料として例えば負極活物質となる黒鉛（グラファイト）、バインダ（結着剤）であるＰＶＤＦ、溶剤であるＮＭＰの混合液である塗工液が基材Ｓに塗布される。黒鉛に代えて、ハードカーボン、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、シリコン合金、スズ合金などが用いられてもよい。また、上記した正極材料および負極材料のそれぞれにおいて、バインダとしてＰＶＤＦに代えてスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）が使用されてもよい。また、増粘剤としてのカルボメチルセルロース（ＣＭＣ）がさらに添加されてもよい。
【００２４】
塗工ノズル２１としては、基材Ｓの長手方向に直交する幅方向（Ｙ方向）に沿ってスリット状の吐出口を有するスリットノズルを用いることができる。塗工ノズル２１は、ポンプユニット２５を介してタンク２４から供給される電極材料を含む塗工液を吐出口から吐出して、搬送機構８により搬送される基材Ｓの表面に塗工液を塗布し、電極材料の塗工膜を形成する。塗工処理部２において基材Ｓの表面に形成される電極材料の塗工膜の厚さは例えば数百μｍとすることができるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
このような比較的厚い塗工膜を形成する場合であっても、塗工液が１Ｐａ・ｓ程度以上の高粘度であるペースト状であるため、直ちに液ダレ等が生じることはない。塗工処理部２において塗工膜が形成された基材Ｓは、搬送機構８によって乾燥部４および冷却部７に順に搬送されて塗工膜の乾燥処理が行われる。
【００２６】
乾燥部４は、基材Ｓの表面に形成された塗工膜を加熱して溶媒成分を揮発させる。冷却部７は、乾燥処理後の基材Ｓを冷却する。具体的には、冷却部７は、乾燥部４で加熱された基材Ｓに冷風を吹き付けることで、基材Ｓおよびその表面に形成された電極材料の塗工膜を常温付近まで冷却する。なお、ここでいう冷風は加熱された基材Ｓに対し相対的に低温の気流を意味し、例えば常温のドライエアであってよい。こうして冷却された基材Ｓは、その表面に形成された電極材料の塗工膜とともに、巻き取りローラ８２によりロール状に巻き取られる。
【００２７】
上記した電極製造装置１の各構成のうち冷却部７は、例えば本願出願人が先に開示した特開２０１５−０８３９２０号公報に記載された冷却部と同一の構成とすることができる。そこで、その構成については詳しい説明を省略し、次に乾燥部４の構成について説明する。なお乾燥部４各部の構成も、基本的には上記文献に記載されたものと同様である。また、電極製造装置１が上記文献に記載されたアニール部をさらに備えてもよい。
【００２８】
図２は乾燥部の構造を示す図である。乾燥部４は、Ｘ方向の両端に開口が形成された矩形断面の箱型もしくは筒型の筐体４０の内部に、基材搬送方向Ｄｓと平行な方向であるＸ方向に沿って複数の（この例では３基の）乾燥ユニット４１を配列した構造を有している。各乾燥ユニット４１の構造は互いに同一である。以下において各乾燥ユニットを区別する必要がある場合には、上流側のユニットから順に符号４１ａ、４１ｂ、４１ｃを付すこととする。なお、乾燥ユニットの配設数はこれに限定されず任意であり、またそれぞれの乾燥ユニットの構造は必ずしも同一でなくてもよい。また例えば、乾燥部４全体が１つの乾燥ユニットにより構成されてもよい。
【００２９】
１つの乾燥ユニット４１は、下側熱風噴出部４１１、上側熱風噴出部４１５および排気ボックス４１６を備える。乾燥ユニット４１内を搬送される基材Ｓを挟むように、その上方に上側熱風噴出部４１５が配置され、下方に下側熱風噴出部４１１が配置される。下側熱風噴出部４１１は、乾燥部４に設けられた熱風供給部４６と連通接続されており、熱風供給部４６から送出される熱風を上向きに吹き出す。また、上側熱風噴出部４１５も熱風供給部４６に連通接続されており、熱風供給部４６から送出される熱風を下向きに吹き出す。図２において点線矢印は熱風の流れを模式的に示している。
【００３０】
塗工処理部２において一方表面に塗工液が塗布された基材Ｓは、形成された塗工膜Ｆを上向きにして乾燥部４に搬送されてくる。乾燥部４の乾燥ユニット４１において基材Ｓの上下から熱風が吹き付けられることで基材Ｓとともに塗工膜Ｆが加熱され、これにより膜中の溶媒成分が揮発することで塗工膜Ｆの乾燥が進行する。塗工膜Ｆの加熱温度としては、バインダであるＰＶＤＦの結晶化が生じない範囲でできるだけ高温であることが望ましく、例えば１００℃ないし１３０℃とすることができる。
【００３１】
乾燥ユニット４１内では、基材Ｓの搬送経路の上方に、搬送される基材Ｓとほぼ平行に整流部材４１３が設けられている。整流部材４１３の中央部には基材Ｓの幅方向、すなわちＹ方向を長手方向とするスリット状の開口が設けられており、上側熱風噴出部４１５はこの開口を介して熱風を噴出する。略平行な整流部材４１３と基材Ｓとで挟まれた空間に上側熱風噴出部４１５から熱風が噴出されることで、図に点線矢印で示すように、熱風は基材Ｓの上面に沿って略水平方向に流れる。これにより、基材Ｓ上面の塗工膜Ｆが均一に加熱される。
【００３２】
整流部材４１３の下面には、加熱されることによって赤外線を放射するセラミックプレート４１４が設けられている。セラミックプレート４１４を構成するセラミック材料としては、例えばアルミナ系、チタニア系、ジルコニア系等を使用可能であり、これらの混合物であってもよい。これらの材料を用いて整流部材４１３の一方面にセラミック溶射を行うことによりセラミックプレート４１４が形成される。整流部材４１３の下面に沿って流れる熱風により熱せられたセラミックプレート４１４が赤外線を放射することにより、基材Ｓ上面の塗工膜Ｆがさらに優れた熱効率で加熱される。
【００３３】
整流部材４１３のＸ方向両端部に近接して排気ボックス４１６，４１６が設けられている。各排気ボックス４１６は、基材Ｓの幅方向（Ｙ方向）に沿って延びる吸引口（図示省略）を下端に備えており、乾燥部４に設けられた排気部４７から吸引口に負圧が与えられている。これにより、排気ボックス４１６は、下端の吸引口近傍の雰囲気を吸引して筐体４１の外部へ排出する。なお、各乾燥ユニット４１はＸ方向の両端部に排気ボックス４１６を備えているが、いずれか一方でもよい。
【００３４】
このように、同一構成の乾燥ユニット４１をシート搬送方向Ｄｓに沿って複数並べることにより、乾燥ユニット４１の配設数によって種々の長さの乾燥部４を構成することが可能である。すなわち、乾燥ユニット４１の配設数を増減することで、乾燥部４を通過する基材Ｓの経路長を変化させることができる。基材Ｓが一定速度で搬送される電極製造装置１においては、乾燥部４を通過する基材Ｓの経路長によって乾燥時間、つまり基材Ｓ上の１点が乾燥部４内で乾燥処理に供される時間が決まる。塗工液の組成や膜厚により乾燥時間は異なるから、必要に応じて乾燥ユニット４１の配設数を増減することで、塗工膜を良好に乾燥させるのに十分な乾燥時間を確保することができる。乾燥ユニット４１を同一構成とすれば装置コストの低減を図ることができる。
【００３５】
ただし、乾燥時間が長くなる系では乾燥部４も長くなり、これにより装置全体が大型化しそのフットプリントが大きくなるという問題がある。そこでこの実施形態では、乾燥時間の短縮を図るため、乾燥途中の塗工膜に対し後述する第２溶媒をスプレーする、という手段を採っている。この目的のために、乾燥部４では、図において左端の乾燥ユニット４１ａと中央の乾燥ユニット４１ｂとの間にスプレーノズル４３が設けられている。
【００３６】
スプレーノズル４３は、乾燥部４内を搬送される基材Ｓの上方に、吐出口を下向きにして、つまり基材Ｓの上面に向けて配置されている。スプレーノズル４３は乾燥部４に設けられた第２溶媒供給部４５に連通接続されており、第２溶媒供給部４５から供給される液体である第２溶媒を下向きにスプレー状に吐出する。すなわち、スプレーノズル４３は、図の左端つまり基材搬送方向Ｄｓにおいて最上流側の乾燥ユニット４１ａから送出された基材Ｓの上面に形成された塗工膜Ｆに向けて、第２溶媒をスプレー噴射する。
【００３７】
スプレーノズル４３から第２溶媒を供給された基材Ｓは乾燥部４内をさらに搬送され、基材搬送方向Ｄｓにおいてスプレーノズル４３よりも下流側の乾燥ユニット４１ｂ，４１ｃによる乾燥処理を受ける。これにより、塗工膜Ｆ内に残留する溶媒（ＮＭＰ）と、添加された第２溶媒とが揮発して塗工膜Ｆが乾燥する。
【００３８】
このように、本実施形態では、基材Ｓに塗工液として塗布され乾燥部４内である程度乾燥の進行した塗工膜Ｆに対して、第２溶媒がスプレー噴射される。そして、第２溶媒供給後の塗工膜Ｆをさらに乾燥させることで最終的に、集電体となる金属箔の表面に活物質層が形成された電池用電極が製造される。以下、上記のような乾燥処理を行う理由を中心に、本実施形態における電極製造処理の内容について説明する。以下の説明においては、乾燥部４内で実行される乾燥処理のうち、第２溶媒がスプレー噴射される前の処理を「一次乾燥」、スプレー噴射後の処理を「二次乾燥」と称して区別する。
【００３９】
図３はこの実施形態における電極製造処理を示すフローチャートである。この処理は、制御ユニット９が予め作成された制御プログラムを実行し、装置各部を制御して所定の動作を行わせることにより実現される。最初に、ロール状に巻回された基材Ｓがオペレータにより供給ローラ８１にセットされる（ステップＳ１０１）。この状態から、制御ユニット９の制御による各部の動作が実行される。
【００４０】
すなわち、供給ローラ８１から一定の速度で基材Ｓが搬送経路に送出され（ステップＳ１０２）、基材Ｓに対し塗工処理部２が電極材料を含む塗工液を塗布する（ステップＳ１０３）。こうして基材Ｓ表面に形成された塗工膜Ｆは、基材Ｓの搬送に伴って乾燥部４へ案内される。乾燥部４では、最上流側の乾燥ユニット４１ａにより塗工膜Ｆに対する一次乾燥処理が実行される（ステップＳ１０４）。乾燥ユニット４１ａの下流側で、塗工膜Ｆに対しスプレーノズル４３から第２溶媒がスプレー噴射される（ステップＳ１０５）。塗工膜Ｆはさらに下流側へ搬送され、乾燥ユニット４１ｂ，４１ｃにより二次乾燥される（ステップＳ１０６）。
【００４１】
塗工膜Ｆの乾燥が終了すると、基材Ｓは冷却部７に搬送され、冷却部７により基材Ｓおよび塗工膜Ｆに冷風を吹き付ける冷却処理により（ステップＳ１０７）、塗工膜Ｆが巻き取り可能な温度まで冷却される。冷却処理に先立って、膜中に残留する溶剤成分を確実に除去し、またペースト状の塗工液が乾燥処理により固化する過程で生じた歪みや熱ストレスを緩和するためのアニール処理が実行されてもよい。そして、そして、基材Ｓが塗工膜Ｆとともに巻き取りローラ８２に巻き取られることで（ステップＳ１０８）、一連の電極製造処理が完了する。
【００４２】
図４は乾燥処理における溶媒含有量の経時変化を模式的に示す図である。まず、第２溶媒を用いない場合の乾燥処理における溶媒含有量の経時変化は、図に破線で示す通りである。すなわち、電極材料および溶媒を含む塗工液により形成された塗工膜が加熱により乾燥される場合、初期段階では膜中の溶媒含有量が、概ね時間に比例して急速に減少する。しかしながら、ある時刻Ｔ１を境にして溶媒含有量の減少速度、つまり乾燥速度が急激に低下する。時刻Ｔ１までは、膜中に含まれる溶媒成分が塗工膜Ｆの表面から自由空間へ次々に揮発することで溶媒含有量が減少してゆく。この期間は定率乾燥期間と呼ばれる。
【００４３】
一方、膜の表面付近にある溶媒成分のほとんどが揮発してしまうと、それ以後は、膜の内部に存在する溶媒成分が膜表面に移動してきてから自由空間に出てゆく乾燥プロセスとなるので、乾燥速度は膜内での溶媒成分の移動速度に律速されることになる。その結果、定率乾燥期間に比べて乾燥速度は大きく低下する。この期間は減率乾燥期間と呼ばれる。
【００４４】
なお、塗工膜の乾燥速度は、例えば単位時間当たりの塗工膜の質量変化量により表すことができる。溶媒が揮発することで塗工膜が乾燥する系においては、塗工膜中の溶媒含有量の時間変化が乾燥速度を表しており、図４のグラフの傾きが乾燥速度に相当する。
【００４５】
塗工膜全体の乾燥時間の短縮を図るためには、減率乾燥期間を短くすることが有効である。しかしながら、ＮＭＰのような高沸点、高粘度の溶媒は、塗工膜の表面へ移動するのに時間がかかるため、減率乾燥期間における乾燥速度が遅く、このことが乾燥時間の長大化の原因となる。したがって、膜全体の乾燥速度を高めて乾燥時間を短縮するためには、減率乾燥期間における乾燥速度を向上させる必要がある。このためには、本願発明者の知見によれば、定率乾燥期間から減率乾燥期間に移行する際に、塗工膜の内部に残留する溶媒成分が表面に向けて移動しやすくなるような手段が有効である。
【００４６】
そこで、この実施形態では、塗工液を構成する溶媒に対する混和性を有し、かつ該溶媒よりも揮発性の高い液体を、第２溶媒として塗工膜に供給する。このようにすると、図４の実線で示すように、一時的には膜中の溶媒含有量が増加するものの、減率乾燥期間に移行した後の溶媒含有量の低下速度、つまり乾燥速度は却って増大する。これにより、塗工膜全体として乾燥に要する時間は、第２溶媒を加えない場合よりもむしろ短縮される。
【００４７】
具体的には、定率乾燥期間が終了する時刻Ｔ１以前の時刻Ｔ０に、第２溶媒が塗工膜Ｆに供給される。これにより一時的に溶媒含有量が増加し、また定率乾燥期間から減率乾燥期間に移行するまでに時間遅れΔＴが生じる。しかしながら、減率乾燥期間における乾燥速度が向上することで以後の乾燥はより高速に進行し、結果的に全体としての乾燥時間は短縮される。この現象は例えば次のように説明することができる。
【００４８】
図５は第２溶媒供給の効果を説明する図である。電極材料としての活物質粒子および溶媒を含む塗工液が基材Ｓの表面に塗布された直後においては、図５（ａ）に示すように、基材Ｓの表面に、活物質粒子と溶媒とが混練された塗工液からなる塗工膜Ｆが付着した状態となっている。なお、図示を省略しているが、活物質粒子の表面にはバインダ樹脂が付着しており、これが活物質粒子同士、および活物質粒子と基材Ｓ表面との間の結合を実現している。
【００４９】
この状態で塗工膜Ｆが加熱されると、図５（ｂ）に示すように、塗工膜Ｆの表面近傍に分布する溶媒成分が次々に揮発することで、膜中、特に表面付近の溶媒含有量は急激に低下する。これが定率乾燥期間に相当する。一方、塗工膜Ｆの内部に残留する溶媒成分は、塗工膜Ｆ内を拡散し表面近くへ移動してから自由空間へ揮発する。このため、乾燥速度は膜内での溶媒の拡散速度が律速となり、定率乾燥期間に比べて乾燥速度は格段に低下する。すなわち、塗工膜Ｆの表面付近では溶媒成分が少なく、基材Ｓ表面に近い塗工膜Ｆの内部に高濃度の溶媒成分が残留する偏在状態となる。
【００５０】
ここで、塗工液を構成する溶媒に対する混和性を有する適当な液体を第２溶媒として塗工膜Ｆに添加すると、第２溶媒が膜内に浸透し隙間を満たすことで、膜内における溶媒成分の拡散が促進される。その結果、図５（ｃ）に示すように、溶媒が表面に向かって移動することで膜内での溶媒の偏在が緩和される。この状態で塗工膜Ｆがさらに加熱されることで、図５（ｄ）に示すように溶媒および第２溶媒が揮発するが、膜内に偏在していた溶媒が第２溶媒の注入により表面に向かって移動しているため、第２溶媒を注入しない場合に比べて揮発しやすい状態となっている。つまり、減率乾燥期間における乾燥速度が増大する。このように、より長時間を要する減率乾燥期間を短縮することで、膜全体の乾燥に要する時間を短縮することが可能となる。
【００５１】
上記の考え方に基づき、本願発明者は、第２溶媒の添加による乾燥時間の短縮効果を実証するための実験を行った。実験の内容およびその結果は以下の通りである。
【００５２】
図６は本願出願人が行った実験を説明する図である。より具体的には、図６（ａ）は実験の概要を示す図であり、図６（ｂ）は実験結果の一部を示す図である。本願発明者は、図６（ａ）に示すように、ガラス基板ＧＳ上に電極材料および溶媒としてのＮＭＰを含む塗工液による塗工膜Ｆを形成し、これをホットプレートＨＰに載置して加熱し塗工膜Ｆを乾燥させたときの様子を観察した。
【００５３】
また、ガラス基板ＧＳの上方にスプレーノズルＳＮを配置し、必要に応じてスプレーノズルＳＮから第２溶媒を塗工膜Ｆに向けて噴霧できるようにした。第２溶媒としては、ＮＭＰに対する混和性を有し、ＮＭＰよりも高い揮発性を有する水（Ｈ２Ｏ）を用いた。
【００５４】
ホットプレートＨＰの加熱温度は１３０℃、塗工膜Ｆの膜厚は、乾燥時で５００μｍとなるように調整した。また、塗工膜Ｆの面積は約６０ｍｍ×６０ｍｍである。ここでは、塗工膜Ｆの側面に密着させたガラス板ＧＰを介して塗工膜ＦをマイクロスコープＭＳにより目視観察し、湿りがなくなったと判断された時点を乾燥完了時とした。また、ホットプレートＨＰを電子天秤Ｍに載置して、このときの塗工膜Ｆの質量変化を測定した。
【００５５】
図６（ｂ）に示すように、第２溶媒である水のスプレー噴射を行わずに実施した複数回の測定結果では、減率乾燥期間における乾燥速度（単位時間当たりの質量減少量）が０．５ｍｇ／秒前後であり、減率乾燥に要する時間が１００秒前後、加熱開始から乾燥完了までの時間が１８０秒程度であった。
【００５６】
一方、加熱開始から３０秒ないし４０秒程度の時点で第２溶媒としての水をスプレー噴射して実施した複数回の測定結果では、減率乾燥期間における乾燥速度は１．５ｍｇ／秒前後であり、減率乾燥に要する時間が２０秒ないし３０秒、加熱開始から乾燥完了までの時間が最大でも１３０秒程度であった。噴霧開始のタイミングや噴霧量のばらつきにより測定結果にばらつきが生じているが、スプレー噴射を行わない場合に比べて有意かつ顕著な乾燥時間の短縮効果が見られた。
【００５７】
このように、乾燥途中の塗工膜Ｆに第２溶媒を添加することにより、乾燥完了時間を短縮可能であることが示された。具体的には、第２溶媒としての水を噴射することにより、減率乾燥期間における乾燥速度が３倍ないし４倍程度に増大し、同期間における乾燥時間を３分の１ないし４分の１に短縮することができた。スプレーなしの場合、減率乾燥期間を９０秒程度とする必要があったが、水をスプレーすることで、これを３０秒程度まで短縮することが可能と期待される。
【００５８】
図７はスプレー開始時刻と乾燥完了時間との関係を測定した結果を示す図である。同図に示すように、第２溶媒である水のスプレー噴射の開始時刻が加熱開始から３０秒ないし５０秒であるときの乾燥完了時間は、破線で示されるスプレー噴射なしの場合の乾燥完了時間に比べて大きな短縮効果が現れた。一方、加熱開始から６０秒以上過ぎてからスプレー噴射を開始した場合には、スプレー噴射なしの場合と同等のまたはこれよりさらに長い乾燥完了時間となるという結果が得られた。
【００５９】
この実験に用いられた材料および加熱温度において６０秒という時間は、加熱が開始されて定率乾燥期間が始まってから減率乾燥期間に移行するまでの時間に相当している。したがって、上記の結果は、定率乾燥期間が終了し減率乾燥期間が始まってから第２溶媒を噴霧しても、乾燥時間を短縮させる効果がないことを意味している。これは、塗工膜Ｆの表面が硬化することで第２溶媒が浸透する隙間が物理的に減少すること、表面付近の溶媒成分がなくなることで膜表面が疎水性となり膜内への第２溶媒の浸透が阻害されること等が原因と考えられる。
【００６０】
一方、第２溶媒の供給が早すぎると、未硬化の塗工膜に第２溶媒が添加されることで膜質を変化させてしまうおそれがある。また、膜内に偏在している溶媒成分を表面に向け拡散させるという第２溶媒の作用からすれば、定率乾燥がある程度進行して膜の硬化が進み溶媒成分が偏在した状態になってから、第２溶媒を添加することが有効である。このことから、第２溶媒の添加は、定率乾燥期間から減率乾燥期間に移行するタイミングよりも早く、かつこの移行タイミングにできるだけ近い時期に行われることが望ましい。
【００６１】
定率乾燥期間から減率乾燥期間に移行するまでの時間（図４に示す時刻０から時刻Ｔ１までの時間、すなわち時間Ｔ１）については、塗工液の種類（組成）、膜厚および乾燥処理時の加熱温度に依存すると考えられるが、予め図６（ａ）に示したような実験装置を用いて、単位時間当たりの質量変化量が大きく変化するタイミングとして求めることが可能である。そして、基材Ｓが乾燥部４内に搬送されて乾燥処理が開始されてから時間Ｔ１が経過するよりも前に、スプレーノズル４３から第２溶媒の噴射が行われるようにすればよい。例えば、乾燥開始から、時間Ｔ１の７０％ないし９０％程度の時間が経過したときに第２溶媒が噴射されるようにすることができる。
【００６２】
搬送機構８により搬送される基材Ｓが１つの乾燥ユニット４１を通過するのに要する時間は、乾燥ユニット４１内における基材Ｓの経路長を基材Ｓの搬送速度で除することにより求められる。この時間を符号Ｔｕで表すとき、次式：
Ｎ１・Ｔｕ≦Ｔ１
の関係を満たす最大の自然数Ｎ１を、スプレーノズル４３よりも上流側に設ける乾燥ユニット４１の個数とすればよい。
【００６３】
また、乾燥処理の開始から乾燥終了までに要する乾燥完了時間を符号Ｔａで表すとき、次式：
Ｎ２・Ｔｕ≧Ｔａ
の関係を満たす最小の自然数Ｎ２を、乾燥部４に設ける乾燥ユニット４１の全個数とすればよい。
【００６４】
なお、乾燥部４は上記のように同一形状の乾燥ユニット４１を並べて構成されるものに限定されず、例えば全体が一体の乾燥ユニットとして構成されてもよい。この場合においても、乾燥部内に案内されてから時間Ｔ１が経過する前に基材Ｓに第２溶媒が噴射されるように、スプレーノズルの位置が設定されればよい。また、上記実施形態では乾燥ユニット４１ａおよび乾燥ユニット４１ｂの間にスプレーノズル４３が配置されているが、１つの乾燥ユニット４１の内部にスプレーノズルが設置されていてもよい。
【００６５】
次に、第２溶媒として好適に使用可能な物質について検討する。減率乾燥期間において塗工膜Ｆの内部に残留する溶媒を表面付近へ拡散させるという目的から、第２溶媒は、塗工液に使用される溶媒（以下、単に「溶媒」という）に対する混和性を有するものであることが求められる。また、溶媒に代わって第２溶媒が膜内に残留したのでは乾燥時間を短縮することにならないので、溶媒よりも揮発性の高いものであることが望ましい。例えば、二次乾燥段階での塗工膜Ｆの加熱温度付近の温度における飽和蒸気圧が溶媒よりも大きい物質が適当である。
【００６６】
これらの要件に加えて、半乾燥状態の塗工膜Ｆの奥部まで第２溶媒が速やかに浸透するためには、溶媒よりも分子量および粘度の少なくとも一方が小さい液体であることが好ましく、さらには、分子量および粘度の両方が溶媒よりも小さいことがより好ましい。このような液体は、塗工膜Ｆが硬化することにより生じる電極材料粒子間の微細な隙間に素早く浸透し、内部に残留する溶媒成分を表面へ向けて移動させることができる。
【００６７】
また、一次乾燥によって硬化し始めた電極材料の層を再流動させたり形状の崩れを生じさせたりすることを防止するという観点からは、第２溶媒は電極材料を溶解しない物質であることが好ましい。
【００６８】
電池用電極における塗工液の溶媒以外の主たる成分は、電極としての化学反応に寄与する活物質の粒子と、活物質粒子同士および活物質粒子と基材Ｓとの間を結着させるバインダとである。活物質粒子は一般的な溶媒に溶解するものではなく、この場合、第２溶媒としてはバインダを溶解しないものであればよい。塗工膜Ｆ内では活物質粒子がバインダにより互いに結び付くことで一定の形状を維持するが、第２溶媒がバインダを溶解するものであると、活物質層の形状が崩れてしまうおそれがある。
【００６９】
本例のように、溶媒としてのＮＭＰおよびバインダとしてのＰＶＤＦを含む塗工液に対しては、上記条件に合致し第２溶媒として好適な物質は例えば、水、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、２‐ブチルアルコール、ジエチルエーテル、エタノール、メタノール、キシレン、ヘキサン、ベンゼン、酢酸エチルなどである。これらのうち互いに混和性を有する２以上の物質の混合物が第２溶媒として用いられてもよい。
【００７０】
本実施形態の電極製造装置１では、上記した材料のうち水が第２溶媒として用いられる。前述の実験の結果から、乾燥部４内の加熱温度を１３０℃に固定した状態では、乾燥の途中で第２溶媒としての水をスプレーすることにより、スプレーを行わない場合の乾燥時間に比べて６０秒程度の時間短縮を図ることができる。これにより、乾燥部４を通る基材Ｓの経路長を短縮することが可能になり、基材搬送方向Ｄｓにおける乾燥部４の長さを従来より短くすることができる。その結果、装置のフットプリントを小さくし、また装置コストも低減することが可能となる。乾燥部４を複数の乾燥ユニット４１により構成している場合には、乾燥ユニット４１の配設数を減らすことが可能となる。
【００７１】
以上のように、この実施形態では、集電体として機能する基材Ｓの表面に電極材料および溶媒を含む塗工液が塗布されることで塗工膜Ｆが形成される。そして、乾燥部４内で塗工膜Ｆが乾燥されることにより、集電体表面に活物質膜が形成された電池用電極が製造される。塗工膜Ｆの乾燥は、熱風が噴出される乾燥部４内を基材Ｓが通過することによってなされる。
【００７２】
乾燥部４内にはスプレーノズル４３が設けられており、ある程度まで乾燥した塗工膜Ｆの表面にスプレーノズル４３から第２溶媒が供給される。乾燥の初期段階では塗工膜Ｆの表面付近の溶媒が揮発し、結果として塗工膜Ｆの内部に比較的高濃度の溶媒が残留している。このため、膜内部から表面への溶媒の拡散速度が乾燥速度を律速する。ここで、溶媒に対して混和性を有する第２溶媒が塗工膜Ｆの内部に浸透すると、溶媒成分の膜表面への拡散が促進され、以後の乾燥速度が向上する。その結果、乾燥開始から完了までの全体の乾燥時間は、第２溶媒を供給しない場合に比べて大きく短縮される。したがって、電極製造のスループットが向上する。
【００７３】
いわゆるロール・トゥ・ロール方式で連続的に電極を製造する本実施形態の電極製造装置１では、乾燥時間が短縮されることにより、乾燥部４の長さを小さくして、装置の小型化、低コスト化を図ることが可能である。また乾燥に要する熱エネルギーを低減することができる。
【００７４】
また、第２溶媒を添加することで溶媒の乾燥が促進され乾燥時間が短縮されるので、塗工液の組成を決定する際に、単体では乾燥しにくい物質をも溶媒として用いることが可能となる。このため、溶媒の選択自由度が高まり、混練、送液、塗工等の各工程に適した物性を有する塗工液を調製することが可能となる。また、乾燥温度を従来より低くすることも可能となる。
【００７５】
以上説明したように、上記実施形態の電極製造装置１においては、乾燥部４が本発明の「乾燥装置」に相当している。そして、乾燥部４においては、乾燥ユニット４１ａが本発明の「一次乾燥部」として機能し、乾燥ユニット４１ｂ，４１ｃが一体として本発明の「二次乾燥部」として機能している。また第２溶媒供給部４５およびスプレーノズル４３が一体として、本発明の「第２溶媒供給部」として機能している。スプレーノズル４３は本発明の「ノズル」に相当している。
【００７６】
また、塗工処理部２が本発明の「塗布手段」として機能する一方、搬送機構８が、本発明の「搬送手段」として機能している。そして、搬送機構８のうち、供給ローラ８１が本発明の「送出部」に相当し、巻き取りローラ８２が本発明の「巻取部」に相当している。
【００７７】
また、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１０３が本発明の「塗工工程」に相当し、ステップＳ１０４ないしＳ１０６が一体として本発明の「乾燥工程」に相当している。より具体的には、ステップＳ１０４、Ｓ１０５およびＳ１０６が、それぞれ本発明の「一次乾燥工程」、「第２溶媒供給工程」および「二次乾燥工程」に相当している。
【００７８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、塗工液の溶媒としてＮＭＰが、また第２溶媒として水が用いられているが、これらに限定されるものではない。前記したように、塗工膜を良好に形成することができる塗工液を構成するために必要な物質が「溶媒」として選定され、この溶媒を上記原理に基づき良好に乾燥させることのできる物質が「第２溶媒」として選定されればよい。
【００７９】
また例えば、上記実施形態では、第２溶媒である水がスプレーノズル４３から塗工膜Ｆに対しスプレー噴射されるが、第２溶媒の供給形態はスプレー噴射によるものに限定されない。ただし、本実施形態のように第２溶媒を微小な飛沫状にして噴射すれば、硬化し始めた塗工膜Ｆを損傷することなく、また加熱された塗工膜Ｆの温度を下げることなく、第２溶媒を塗工膜Ｆに供給することが可能である。
【００８０】
また例えば、上記実施形態では、各乾燥ユニット４１に単一の熱風供給部４６から熱風が供給されており、各乾燥ユニット４１内に噴出される熱風の温度が一定である。これに代えて、乾燥ユニット４１ごとに熱風の温度が個別に設定されるようにしてもよい。例えば一次乾燥と二次乾燥との間で加熱温度を異ならせてもよい。また、上側熱風噴出部４１５が噴出する熱風と、下側熱風噴出部４１１が噴出する熱風との温度が異なっていてもよい。また、塗工膜Ｆを加熱するための熱源は熱風によるものに限定されず、例えば乾燥部内にヒーターが設けられて塗工膜を加熱する構成であってもよい。
【００８１】
また、上記実施形態の電極製造装置１は塗工処理部２、乾燥部４および冷却部７がインラインに一体化された装置であるが、これらはそれぞれ独立した構成であってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態における塗工ノズル２１は、幅方向に延びるスリット状開口を有するスリットノズルであり、基材Ｓの表面に略一様な塗工膜Ｆを形成するものである。したかしながら、塗工ノズルが幅方向に配列された複数の吐出口を有するものであり、基材表面に多数のストライプ状電極パターンを形成する装置にも、本発明を適用することが可能である。すなわち、本発明にかかる乾燥装置および電極製造装置における電極の形状パターンは特に限定されず任意である。
【００８３】
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、この発明においては、一次乾燥工程における乾燥が定率乾燥期間から減率乾燥期間に移行するよりも前に、第２溶媒が供給されることが好ましい。減率乾燥期間に移行した後で第２溶媒を供給した場合、表面が硬化した塗工膜の内部に第２溶媒が浸透しないことがあり得る。定率乾燥期間が終了するよりも前に第２溶媒を供給することで、このような問題を回避することができる。
【００８４】
また、塗工膜に対し、第２溶媒がスプレー噴射される構成であってもよい。このような構成によれば、第２溶媒が細かい飛沫となって塗工膜に供給されるので、塗工膜の形状を損傷することなく、また塗工膜の温度を大きく下げることなく第２溶媒を塗工膜中に浸透させることができる。
【００８５】
また、本発明は、塗工膜が形成された基材を一定速度で搬送しながら一次乾燥工程、第２溶媒供給工程および二次乾燥工程を実行する態様であってもよい。このような構成では、乾燥時間の長さは基材の搬送経路長の長大化を招くが、本発明では乾燥時間が短縮されているので、そのような問題を回避することができる。
【００８６】
また、第２溶媒は、二次乾燥工程での塗工膜の温度における飽和蒸気圧が溶媒よりも大きいものであってもよい。このような構成によれば、第２溶媒が溶媒よりも後まで塗工膜内に残留して乾燥時間が長くなるのを未然に防止することができる。
【００８７】
また、第２溶媒は、溶媒よりも分子量および粘度が小さいものであってもよい。このような構成によれば、溶媒の移動が起こりにくい塗工膜中の微細な空間にも第２溶媒が浸透して、溶媒の拡散を促進することができる。これにより、乾燥時間を短縮することができる。
【００８８】
また、第２溶媒は、電極材料を溶解しないものであってもよい。このような構成によれば、一次乾燥工程で硬化し始めた電極材料の層を再び軟化させたり形状を崩したりすることが回避される。
【００８９】
また、溶媒がＮ‐メチル‐２‐ピロリドンであり、第２溶媒が、水、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、２‐ブチルアルコール、ジエチルエーテル、エタノール、メタノール、キシレン、ヘキサン、ベンゼン、酢酸エチルのうちのいずれかであってもよい。このような溶媒と第２溶媒との組み合わせでは、塗工膜内に残留する溶媒が第２溶媒と混和することで膜表面への拡散が促進され、定率乾燥期間における乾燥速度を高めることが可能である。
【００９０】
また、電極材料は、活物質粒子およびバインダを含むものであってもよい。活物質粒子自体は溶媒に溶解するものではなく、塗工膜内では活物質粒子同士が互いに接触してできた層の隙間に溶媒が入り込んだ形となっている。このため膜内の深い位置にある溶媒成分が表面に移動してくるのに長い時間がかかり、これが乾燥時間を長くする原因となる。このような層に第２溶媒を浸透させることで、膜の奥部に残留する溶媒成分を表面に移動させて揮発させることができる。これにより、乾燥時間が短縮される。
【００９１】
また、本発明にかかる乾燥装置においては、一次乾燥部と二次乾燥部とが、互いに同一構造の乾燥ユニットを有する構成であってもよい。このような構成によれば、乾燥ユニットを共通設計とすることで装置コストの低減を図ることができる。
【００９２】
また、第２溶媒供給部は、塗工膜に向けて第２溶媒をスプレー吐出するノズルを有するものであってもよい。このような構成によれば、第２溶媒が細かい飛沫となって塗工膜に供給されるので、塗工膜の形状を損傷することなく、また塗工膜の温度を大きく下げることなく第２溶媒を塗工膜中に浸透させることができる。
【００９３】
また、本発明にかかる電極製造装置においては、搬送手段は、ロール状に巻回された基材を長手方向に送出する送出部と、送出された基材を巻き取る巻取部とを有し、送出部から巻取部に至る基材の搬送経路に沿って、塗布手段、一次乾燥部、第２溶媒供給部および二次乾燥部が順に設けられた構成であってもよい。このような構成によれば、本発明にかかる電極製造方法を構成する各工程である塗布工程、一時乾燥工程、第２溶媒供給工程および二次乾燥工程を異なる場所で並行して実施しながら、電極を連続的に効率よく製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
この発明は、電極材料と溶媒とを含んで形成された塗工膜を加熱して乾燥させる技術全般に適用することができ、特に乾燥時間の短縮を求められる用途に好適である。
【符号の説明】
【００９５】
１  電極製造装置
２  塗工処理部（塗布手段）
４  乾燥部（乾燥装置）
８  搬送機構（搬送手段）
４１ａ  乾燥ユニット（一次乾燥部）
４１ｂ，４１ｃ  乾燥ユニット（二次乾燥部）
４３  スプレーノズル（第２溶媒供給部、ノズル）
４５  第２溶媒供給部
８１  供給ローラ（送出部）
８２  巻き取りローラ（巻取部）
Ｓ  基材
Ｓ１０３  塗工工程
Ｓ１０４  一次乾燥工程、乾燥工程
Ｓ１０５  第２溶媒供給工程、乾燥工程
Ｓ１０６  二次乾燥工程、乾燥工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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