(57)【要約】【課題】ペーストに混入した気泡の混入量に基づいて脱泡条件を最適化し、ペーストの乾燥を抑制することができるペーストの脱泡装置及び脱泡方法を提供すること。【解決手段】本発明のにかかるリチウム二次電池用ペーストの脱泡装置１００は、リチウム二次電池用ペースト２０を薄膜形成面１２上に注ぎ、回転機構９を用いて薄膜形成面１２を回転させ、遠心力によりペースト２０を薄膜形成面１２上に薄膜状に形成する薄膜形成部３と、薄膜化したペーストを撮像する撮像部４と、薄膜化したペーストの厚さを計測する薄膜厚計測部５と、薄膜形成面を内部に備え、薄膜化したペーストの周囲の圧力を維持する容器２と、撮像されたペーストの画像に基づいてペースト中に含まれる気泡の画像を抽出して気泡混入量を算出し、計測されたペーストの厚さと気泡混入量とに基づいて、回転機構の回転数及び容器内の圧力を制御し、ペーストを脱泡処理する制御部１と、を備える。【選択図】図１
2015082482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウム二次電池用ペーストを薄膜形成面上に注ぎ、回転機構を用いて前記薄膜形成面を回転させ、遠心力により前記ペーストを前記薄膜形成面上に薄膜状に形成する薄膜形成部と、
薄膜化した前記ペーストを撮像する撮像部と、
薄膜化した前記ペーストの厚さを計測する薄膜厚計測部と、
前記薄膜形成面を内部に備え、薄膜化した前記ペーストの周囲の圧力を維持する容器と、
撮像された前記ペーストの画像に基づいて前記ペースト中に含まれる気泡の画像を抽出して気泡混入量を算出し、計測された前記ペーストの厚さと前記気泡混入量とに基づいて、前記回転機構の回転数及び前記容器内の圧力を制御し、前記ペーストを脱泡処理する制御部と、
を備える、リチウム二次電池用ペーストの脱泡装置。
【請求項２】
リチウム二次電池用ペーストを薄膜形成面上に注ぎ、回転機構を用いて前記薄膜形成面を回転させ、遠心力により前記ペーストを前記薄膜形成面上に薄膜状に形成し、
薄膜化した前記ペーストを撮像し、
薄膜化した前記ペーストの厚さを計測し、
撮像された前記ペーストの画像に基づいて前記ペースト中に含まれる気泡の画像を抽出して気泡混入量を算出し、
計測された前記ペーストの厚さと前記気泡混入量とに基づいて、前記回転機構の回転数及び薄膜化した前記ペーストの周囲の圧力を制御し、
前記ペーストを脱泡処理する、リチウム二次電池用ペーストの脱泡方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウム二次電池用ペーストの脱泡装置及び脱泡方法に関し、特に脱泡条件を最適化できるリチウム二次電池用ペーストの脱泡装置及び脱泡方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド車や電気自動車、電力の蓄電に用いる高容量で小型軽量な二次電池のニーズが高まっている。二次電池の中で、リチウム二次電池は現在、高容量化及び高出力化が可能となる最も有力な二次電池として注目されている。リチウム二次電池の電極は、正極活物質層または負極活物質層を集電体上に形成することにより生成される。活物質層は、活物質を混練したペーストを集電体上に塗布し、該ペーストを乾燥炉で乾燥させることにより生成される。
【０００３】
通常ペーストの生成過程において、混練時に気泡が混入する。ペースト内の気泡は集電体への塗工時に塗工不良となるいわゆるスケを発生させる可能性がある。そのため、混練後のペーストを脱泡する脱泡工程が用いられる。脱泡工程において、真空度を高めた密閉空間内で薄膜状等にしたペースト内の気泡を脱泡するという方法が用いられる。薄膜状にしたペーストを真空脱泡する方法において、真空度が高いほど、薄膜が薄いほど、薄膜状になっている時間が長いほど脱泡が促進される。しかし、この条件においてはペーストが乾燥しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７５８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム二次電池用ペーストの脱泡方法として例えば、特許文献１に記載された方法がある。特許文献１に記載された方法によると、高粘度のスラリー（ペースト）を糸状に吐出しながら真空下で脱泡している。しかし、この方法によると気泡の大きさによらず真空引きを行うため、真空下におけるペーストの乾燥を抑制することに課題がある。さらに、今後はコスト低減のためにペーストの高固形分化することが進められており、脱泡工程におけるペーストの乾燥の問題がさらに顕著となる。
【０００６】
本発明は、ペーストに混入した気泡の混入量に基づいて脱泡条件を最適化し、ペーストの乾燥を抑制することができるリチウム二次電池用ペーストの脱泡装置及び脱泡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】
本発明の一態様にかかるリチウム二次電池用ペーストの脱泡装置は、リチウム二次電池用ペーストを薄膜形成面上に注ぎ、回転機構を用いて前記薄膜形成面を回転させ、遠心力により前記ペーストを前記薄膜形成面上に薄膜状に形成する薄膜形成部と、薄膜化した前記ペーストを撮像する撮像部と、薄膜化した前記ペーストの厚さを計測する薄膜厚計測部と、前記薄膜形成面を内部に備え、薄膜化した前記ペーストの周囲の圧力を維持する容器と、撮像された前記ペーストの画像に基づいて前記ペースト中に含まれる気泡の画像を抽出して気泡混入量を算出し、計測された前記ペーストの厚さと前記気泡混入量とに基づいて、前記回転機構の回転数及び前記容器内の圧力を制御し、前記ペーストを脱泡処理する制御部と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様にかかるリチウム二次電池用ペーストの脱泡方法は、リチウム二次電池用ペーストを薄膜形成面上に注ぎ、回転機構を用いて前記薄膜形成面を回転させ、遠心力により前記ペーストを前記薄膜形成面上に薄膜状に形成し、薄膜化した前記ペーストを撮像し、薄膜化した前記ペーストの厚さを計測し、撮像された前記ペーストの画像に基づいて前記ペースト中に含まれる気泡の画像を抽出して気泡混入量を算出し、計測された前記ペーストの厚さと前記気泡混入量とに基づいて、前記回転機構の回転数及び薄膜化した前記ペーストの周囲の圧力を制御し、前記ペーストを脱泡処理する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ペーストに混入した気泡の混入量に基づいて脱泡条件を最適化し、ペーストの乾燥を抑制することができるリチウム二次電池用ペーストの脱泡装置及び脱泡方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる脱泡装置１００を示した概要図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる撮像されたペースト２０の概要図である。
【図３】本発明の実施の形態１における脱泡装置１００の脱泡処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる脱泡装置２００を示した概要図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる脱泡装置の薄膜化したペースト２０の撮像方法を示した概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる脱泡装置１００を示した概要図である。脱泡装置１００は、制御部１と、タンク２と、薄膜形成部３と、撮像部４と、薄膜厚計測部５と、駆動部９とを備える。
【００１２】
薄膜形成部３は、入液されたペースト２０を薄膜化させる。薄膜形成部３は、円板１２（薄膜形成面）と、駆動部９（回転機構）と、入液部１０とを備える。薄膜形成部３において、入液部１０から入液されたペースト２０は円板の略中心部に注がれ、駆動部９が備えるモータによって円板１２を回転させることによりペースト２０は回転する。このとき、円板１２の略中心部に注がれたペースト２０は、遠心力を受けて円板１２の外周まで広がり、円板１２上をほぼ一様に覆う薄膜を形成する。即ち、薄膜形成部３は、ペースト２０を円板１２（薄膜形成面）上に注ぎ、駆動部９（回転機構）を用いて薄膜形成面を回転させ、遠心力によりペースト２０を薄膜状に形成する。
【００１３】
ペースト２０は遠心力により円板１２の外周から適宜タンク２内に飛ばされる。タンク２内に飛ばされたペースト２０は、タンク２の底部に貯められる。タンク２の底部に貯められたペースト２０は、タンク２の廃液部１１によりタンク２外へ搬送される。
【００１４】
タンク２は、円板１２（薄膜形成面）を内部に備え、リチウム二次電池の電極に活物質層を生成するための活物質を混練したペースト２０を一時貯蔵し、圧力維持するために使われる密閉容器である。タンク２は、真空ポンプ７によって減圧される。減圧されたタンク２の真空度は、圧力計８で管理される。即ち、タンク２は、円板１２（薄膜形成面）を内部に備え、薄膜化したペースト２０の周囲の圧力を維持する容器である。
【００１５】
薄膜厚計測部５は、円板１２上で薄膜化したペースト２０の膜厚を計測する。
撮像部４は、円板１２上に広がった薄膜化したペースト２０を撮像する。撮像部４は、薄膜の撮像により薄膜中に混入している気泡の画像を撮像する。このとき、円板１２が光を透過する材質で形成されている場合、円板１２の下部からライン照明６等を用いて照明を当て、撮像部４の撮像を行ってもよい。
【００１６】
制御部１は、ペースト２０の乾燥が最も少なく、かつ気泡を脱泡可能とする最適な条件で真空ポンプ７を制御するとともに回転機構の回転数を制御する。制御部１は、撮像部４が撮像した画像から薄膜中に混入している気泡の画像を抽出する。制御部１は、撮像部４が撮像した気泡の画像に基づいて、画像中の気泡のサイズ、位置を求め、気泡混入量を算出する。図２は、撮像されたペースト２０の概要図である。図２のように、気泡は通常状態では時間の経過とともに遠心力により、円板１２の中心部に近づくほど大きくなり、円板１２の外周に向かうほど小さくなる。また、制御部１は、駆動部９を制御し円板１２の回転数を制御する。
【００１７】
さらに、制御部１は、薄膜厚計測部５が計測したペースト２０の膜厚、算出した気泡混入量に基づいて、真空ポンプ７を制御してタンク２内の真空度を制御するとともに駆動部９が備える回転機構であるモータ及びエンコーダ制御し円板１２を最適な回転数で回転させる。即ち、制御部１は、撮像されたペースト２０の画像に基づいてペースト２０中に含まれる気泡の画像を抽出して気泡混入量を算出し、計測されたペースト２０の厚さと気泡混入量とに基づいて、回転機構の回転数及びタンク２（容器）内の圧力を制御し、ペースト２０を脱泡処理する。
【００１８】
次に、本実施の形態における脱泡装置１００によるペースト２０の脱泡処理方法について図面を用いながら説明する。図３は、本発明の実施の形態１における脱泡装置１００の脱泡処理の流れを示したフローチャートである。薄膜形成部３は、入液されたペースト２０を薄膜化する（Ｓ１００）。撮像部４は、円板１２上に広がった薄膜化したペースト２０を撮像する（Ｓ１０１）。薄膜厚計測部５は、円板１２上で薄膜化したペースト２０の膜厚を計測する（Ｓ１０２）。制御部１は、撮像部４が撮像した画像から薄膜中に混入している気泡の画像を抽出する。そして、制御部１は、撮像部４が撮像した気泡の画像に基づいて、画像中の気泡のサイズ、位置を求め、気泡混入量を算出する（Ｓ１０３）。制御部１は、薄膜厚計測部５が計測したペースト２０の膜厚、算出した気泡混入量に基づいて、真空ポンプ７を制御してタンク２内の真空度を制御するとともに回転機構の回転数を制御する（Ｓ１０４）。
【００１９】
上記の処理をすることにより、脱泡装置１００は、ペースト２０の乾燥が最も少なく、かつ気泡を脱泡可能とする最適な条件でペースト２０の脱泡処理をすることができる。
【００２０】
実施の形態２
図４は、本発明の実施の形態２にかかる脱泡装置２００を示した概要図である。脱泡装置２００の基本的な構成は、実施の形態１における脱泡装置１００と同様である。従って、各部の説明において実施の形態１と重複する部分は省略する。脱泡装置１００との違いは、脱泡装置２００の薄膜形成部３０の円板３１が脱泡装置１００における円板１２と形状が異なっている。円板３１の形状は、脱泡処理のしやすさ、ペースト２０の粘度等の条件によって種々の形状にすることができる。
【００２１】
実施の形態３
図５は、本発明の実施の形態３にかかる脱泡装置の薄膜化したペースト２０の撮像方法を示した概要図である。本発明の実施の形態３にかかる脱泡装置の基本的な構成は、実施の形態１における脱泡装置１００と同様である。図５に示すように、本発明の実施の形態３にかかる脱泡装置の円板４０は、金属材質で形成されている。ペースト２０の水弾きが良好であり、薄膜化したペースト２０に混入した気泡を通じて円板４０の金属の表面が露出する場合、ライン照明６を図５に示すように、薄膜の上部から入れてもよい。上記のように上部から照明をあてることにより、金属でできた円板４０の表面に照明が反射され、撮像されたペースト２０の薄膜の画像から気泡の画像を抽出することが容易となる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１  制御部
２  タンク
３  薄膜形成部
４  撮像部
５  薄膜厚計測部
６  ライン照明
７  真空ポンプ
８  圧力計
９  駆動部
１０  入液部
１１  廃液部
１２  円板
２０  ペースト
３０  薄膜形成部
３１  円板
４０  円板
１００  脱泡装置
２００  脱泡装置
【図１】
2015082482.tif 000003
【図２】
2015082482.tif 000004
【図３】
2015082482.tif 000005
【図４】
2015082482.tif 000006
【図５】
2015082482.tif 000007