(57)【要約】【課題】簡易な構成で乾燥後の電極の水分付着を抑制できる乾燥装置を提供することを課題とする。【解決手段】金属箔に活物質層が形成された電極を乾燥する乾燥装置１であって、空間内の露点温度が管理されていない第１空間Ｒ１と空間内の露点温度が所定温度以下に管理された第２空間Ｒ２とに跨って配置される本体２を備え、本体２は、第１空間Ｒ１側に設けられ、第１空間Ｒ１から乾燥前の電極を入れるための入口部（開口部２ｂ、扉４）と、第２空間Ｒ２側に設けられ、乾燥後の電極を第２空間Ｒ２に出すための出口部（開口部２ｄ、扉５）とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔に活物質層が形成された電極を乾燥する乾燥装置であって、
空間内の露点温度が管理されていない第１空間と空間内の露点温度が所定温度以下に管理された第２空間とに跨って配置される本体を備え、
前記本体は、
前記第１空間側に設けられ、前記第１空間から乾燥前の前記電極を入れるための入口部と、
前記第２空間側に設けられ、乾燥後の前記電極を前記第２空間に出すための出口部と、
を有する、乾燥装置。
【請求項２】
前記入口部は、扉を有し、
前記出口部は、扉を有する、請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記本体が前記第１空間内に配置される割合は、前記本体が前記第２空間内に配置される割合より大きい、請求項１又は請求項２に記載の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔に活物質層が形成された電極を乾燥する乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥装置では、金属箔に活物質層が形成された電極を乾燥し、水分や溶媒を除去する。この乾燥後の後工程は、電極に空気中の水分が付着しないように、低湿度のドライ環境（ドライルーム等）で行われる。ドライ環境は、小スペースとするのが一般的である。そのため、乾燥装置が常湿（平常の湿度）の一般環境に設置されている場合、乾燥装置から取り出された電極がドライ環境に移される前に一般環境に曝されることになる。一般環境に曝されないように、例えば、特許文献１には、真空乾燥炉がグローブボックスのパスボックスに扉を介して接続されており、真空乾燥後の電極をパスボックスを通してグローブボックスに移すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６９７３９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の構成の場合、電極が一般環境に曝されないようにするために、パスボックスやパスボックスと乾燥装置とを密封状態で接続する部材等が必要となる。そこで、本技術分野においては、簡易な構成で乾燥後の電極の水分付着を抑制できる乾燥装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面に係る乾燥装置は、金属箔に活物質層が形成された電極を乾燥する乾燥装置であって、空間内の露点温度が管理されていない第１空間と空間内の露点温度が所定温度以下に管理された第２空間とに跨って配置される本体を備え、本体は、第１空間側に設けられ、第１空間から乾燥前の電極を入れるための入口部と、第２空間側に設けられ、乾燥後の電極を第２空間に出すための出口部とを有する。
【０００６】
この乾燥装置では、第１空間から入口部を通して本体に入れられた電極を乾燥すると、出口部を通して乾燥後の電極を本体から第２空間に直接出すことができる。そのため、乾燥後の電極を露点温度が管理されていない第１空間に曝すことなく、露点温度が所定温度以下に管理された低湿度の第２空間に移すことができる。このように、この乾燥装置は、簡易な構成で乾燥後の電極の水分付着を抑制できる。その結果、低水分量の電極を製造できる。
【０００７】
一実施形態の乾燥装置では、入口部は、扉を有し、出口部は、扉を有する。このように入口部及び出口部を扉とすることにより、リールで巻き取られた状態の帯状電極やマガジンに積層された状態の電極等を本体に出し入りすることが可能となる。
【０００８】
一実施形態の乾燥装置では、本体が第１空間内に配置される割合は、本体が第２空間内に配置される割合より大きい。乾燥装置の本体が第２空間内に配置される割合を小さくことにより、露点温度を所定温度以下に管理しなければならない第２空間を小スペース化できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で乾燥後の電極の水分付着を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る乾燥装置とその周辺を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す乾燥装置の作用図であり、（ａ）が真空乾燥前であり、（ｂ）が真空乾燥中であり、（ｃ）が真空乾燥後である。
【図３】他の実施形態に係る乾燥装置を模式的に示す図であり、（ａ）が本体内に巻取機構を有するものであり、（ｂ）が本体外に巻取機構を有するものであり、（ｃ）が本体外に巻取機構を有し、本体内に搬送補助ロールを複数有するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る乾燥装置を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
一実施形態に係る乾燥装置は、電池の電極を製造するための一工程である真空乾燥工程で用いられ、打抜き前の帯状電極を真空乾燥する。なお、製造される電極は、例えば、二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる。二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。また、製造される電極は、一次電池に用いられてもよい。この実施形態では、リチウムイオン二次電池に用いられる電極を製造する場合とする。
【００１３】
電極は、金属箔の表裏面の少なくとも一面に電極ペーストがそれぞれ塗工されて活物質層が形成されており、電極ペーストが塗工されていないタブも有している。金属箔は、例えば、銅箔、アルミニウム箔である。電極ペーストは、スラリ状であり、活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。正極活物質としては、例えば、複合酸化物、金属リチウム、硫黄である。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。負極活物質は、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素である。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリノレ基含有樹脂である。溶剤は、例えば、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤、水である。また、電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等の導電助剤を含んでいてもよい。また、電極ペーストは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。
【００１４】
なお、活物質層に水分が含まれた電極を用いた電池は、容量低下、リチウム析出耐性低下、入出力低下等の電池特性低下が懸念される。そのため、活物質層に含まれる水分量が出来るだけ少ない電極を製造することが望まされる。したがって、真空乾燥工程以降は、電極が空気中の水分に出来るだけ触れないように、低湿度のドライ環境で後工程が行われる。
【００１５】
真空乾燥工程の前工程として、塗工工程、乾燥工程、プレス工程等が行われる。塗工工程では、帯状の金属箔の表裏面のうちの少なくとも一面に電極ペーストを塗工する。乾燥工程では、帯状の金属箔に塗工された電極ペーストを乾燥し、電極ペースト中の溶剤を除去する。プレス工程では、帯状の金属箔に形成されている活物質層を一対のプレスロールによってプレスし、活物質層の密度を高くする。この帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極が、リールに巻き取られた電極リールの状態で真空乾燥工程に移される。
【００１６】
図１及び図２を参照して、一実施形態に係る乾燥装置１について説明する。図１は、一実施形態に係る乾燥装置１とその周辺を模式的に示す図である。図２は、図１に示す乾燥装置１の作用図であり、（ａ）が真空乾燥前であり、（ｂ）が真空乾燥中であり、（ｃ）が真空乾燥後である。なお、図１、図２は、乾燥装置１の内部の状態を判り易くするために、側断面図である。
【００１７】
乾燥装置１は、電極リールＥの状態で帯状電極を真空乾燥する。特に、乾燥装置１は、真空乾燥後の電極リールＥを、ドライルームＲ２に直接移すことができる。乾燥装置１の構成を説明する前に、一般ルームＲ１、ドライルームＲ２について説明する。なお、この実施形態では、一般ルームＲ１内の空間が特許請求の範囲に記載の第１空間に相当し、ドライルームＲ２内の空間が特許請求の範囲に記載の第２空間に相当する。
【００１８】
一般ルームＲ１について説明する。一般ルームＲ１は、露点温度が管理されていない一般環境の部屋である。したがって、一般ルームＲ１内は、常湿（平常の湿度）である。一般ルームＲ１では、上記した真空乾燥工程前の各工程が行わる。一般ルームＲ１の隣は、ドライルームＲ２である。
【００１９】
ドライルームＲ２について説明する。ドライルームＲ２は、露点温度が所定温度以下に管理されたドライ環境の部屋である。所定温度は、−数１０℃であり、例えば、−４０℃、−６０℃である。露点温度を所定温度以下とすることにより、空気に含まれる水分量が減少し、ドライルームＲ２内は低湿度（例えば、湿度が１％未満）となる。したがって、ドライルームＲ２内の空気に含まれる水分の量は、非常に少ない。ドライルームＲ２は、外部から常湿の空気が入らないように、陽圧（内部の圧力が外気圧より高い）である。ドライルームＲ２では、真空乾燥工程後の後工程が行わる。この後工程としては、帯状電極から電極を打抜く打抜き工程、製造された電極を用いた電池組立工程等がある。
【００２０】
なお、ドライルームＲ２は、露点温度を管理する設備の設備費及びそれを維持するための維持費等が必要となるので、スペースが広くなるほど高コストとなる。そのため、ドライルームＲ２は、出来るだけ小スペースにすることが望まれる。このドライルームＲ２の設備は、従来の周知のドライルームの設備が適用される。
【００２１】
それでは、乾燥装置１の構成について説明する。乾燥装置１（特に、本体２）は、一般ルームＲ１とドライルームＲ２に跨って配置される。特に、乾燥装置１の本体２の大部分が一般ルームＲ１に入るように、乾燥装置１が配置される。一般ルームＲ１とドライルームＲ２とを隔てている壁Ｗには乾燥装置１の本体２を嵌入するための孔が空けられており、その孔と孔に嵌入された本体２との隙間は密封されている。
【００２２】
乾燥装置１は、本体２が支持部３で支持されている。本体２は、直方体形状であり、電極リールＥを十分に収納可能な大きさを有している。本体２には、内部を真空にする装置（図示せず）、内部の温度を調整する装置（図示せず）、内部にドライエアーを送り込む装置（図示せず）等の真空乾燥に必要な各装置が装備されている。この乾燥装置１の各装置は、従来の周知の真空乾燥装置と同様の装置が適用される。支持部３は、本体２を所定の高さ位置かつ本体２の大部分（例えば、９０％）が一般ルームＲ１内に入るように、本体２を支持する。支持部３は、一般ルームＲ１内に配置される。
【００２３】
本体２の４つの側面のうちの一般ルームＲ１内に入っている一つの側面２ａには、電極リールＥの入口用の扉４が設けられている。この側面２ａには、開口部２ｂが形成されている。開口部２ｂは、矩形状の孔であり、電極リールＥが十分に通ることができる大きさを有している。扉４は、開口部２ｂを塞ぐ大きさかつ形状を有している。扉４は、上端部を軸として開閉するように側面２ａに回転自在に取り付けられている。扉４は、閉められた場合に開口部２ｂと扉４との間が密封されるように、密封構造を有している。この実施形態では、扉４が特許請求の範囲に記載の入口部の扉に相当し、開口部２ｂ及び扉４が特許請求の範囲に記載の入口部に相当する。なお、本体２の大部分が一般ルームＲ１内に入っているので、本体２の４つの側面のうちの一つの側面が一般ルームＲ１内に全て入っており、２つの側面が一般ルームＲ１内に大部分入っている。したがって、この３つの側面のうちの何れの側面に入口用の扉４を設けてもよい。図１、図２に示す例では、出口用の扉５が設けられる側面２ｃに対向する側面２ａに、扉４が設けられている。
【００２４】
本体２のうちの４つの側面のうちのドライルームＲ２内に入っている側面２ｃには、電極リールＥの出口用の扉５が設けられている。この側面２ｃには、開口部２ｄが形成されている。開口部２ｄ、扉５は、上記の開口部２ｂ、扉４と同様のものであるので、説明を省略する。この実施形態では、扉５が特許請求の範囲に記載の出口部の扉に相当し、開口部２ｄ及び扉５が特許請求の範囲に記載の出口部に相当する。なお、本体２の大部分が一般ルームＲ１内に入っているので、本体２の４つの側面のうちの側面２ｃににしか出口用の扉５を設けることができない。
【００２５】
上記にように構成した乾燥装置１の作用について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、作業者によって、乾燥装置１の本体２の一般ルームＲ１側の扉４が開けられる。このとき、ドライルームＲ２側の扉５は、閉じられている。次に、作業者によって、一般ルームＲ１から開口部２ｂを通して電極リールＥが本体２内に入れられる。次に、作業者によって、扉４が閉じられる。これにより、図２（ｂ）に示すように、電極リールＥは、本体２内の密封された空間内に配置される。
【００２６】
次に、作業者による操作に応じて、乾燥装置１では、本体２の内部を真空とし、内部の温度を所定温度まで上げ、所定温度を所定時間維持する。これにより、本体２内では電極リールＥの状態で帯状電極が真空乾燥され、帯状電極の活物質層の水分等が除去される。所定時間経過すると、作業者による操作に応じて、乾燥装置１では、本体２の内部を常温（平常の温度）まで下げ、内部にドライエアーを送り込んで常圧（平常の圧力）に戻す。
【００２７】
次に、図２（ｃ）に示すように、作業者によって、乾燥装置１の本体２のドライルームＲ２側の扉５が開けられる。このとき、一般ルームＲ１側の扉４は、閉じられている。次に、作業者によって、本体２内から開口部２ｄを通して電極リールＥがドライルームＲ２に出される。したがって、真空乾燥された電極リールＥ（帯状電極）は、本体２内からドライルームＲ２に直接移されることになる。そのため、真空乾燥後に、帯状電極の活物質層は常湿の空気に触れない。最後に、作業者によって、扉５が閉じられる。
【００２８】
この乾燥装置１によれば、パスボックス等を用いることなく、簡易な構成で真空乾燥後の帯状電極の水分付着を抑制できる。その結果、低水分量の電極を製造でき、この電極を用いた電池の電池特性低下を抑制できる。
【００２９】
また、乾燥装置１によれば、扉４，５により入口部、出口部を構成することにより、帯状電極が巻き取られた電極リールＥの状態での出し入れが可能である。
【００３０】
また、乾燥装置１によれば、本体２がドライルームＲ２内に配置される割合が小さいので、スペースが大きいほど高コストのドライルームＲ２を小スペース化できる。
【００３１】
図３を参照して、他の実施形態の乾燥装置について説明する。図３は、他の実施形態に係る乾燥装置を模式的に示す図であり、（ａ）が本体内に巻取機構を有するものであり、（ｂ）が本体外に巻取機構を有するものであり、（ｃ）が本体外に巻取機構を有し、本体内に搬送補助ロールを複数有するものである。
【００３２】
図３（ａ）に示す乾燥装置１０は、上記の乾燥装置１と同様に、本体１１の対向する側面１１ａ，１１ｃに開口部１１ｂ，１１ｄが形成されており、扉１２，１３が設けられている。特に、乾燥装置１０は、本体１１内に帯状電極Ｂの巻取機構（巻出ロール１４，巻取ロール１５等）を有している。この乾燥装置１０の場合、真空乾燥前に、作業者によって、扉１２が開けられ、一般ルームＲ１から帯状電極Ｂが巻出ロール１４に巻き取られた状態で本体１１内に入れられる。真空乾燥中に、乾燥装置１０では、帯状電極Ｂが巻出ロール１４から送り出され、巻取ロール１５に巻き取られる。真空乾燥後に、作業者によって、扉１３が開けられ、帯状電極Ｂが巻取ロール１５に巻き取られた状態でドライルームＲ２に出される。このような構成とすることにより、電極リールＥの状態ではなく、帯状電極Ｂが本体１１内で連続的に搬送された状態で真空乾燥されるので、乾燥性を向上できる。
【００３３】
図３（ｂ）に示す乾燥装置２０は、本体２１外に巻取機構（一般ルームＲ１に配置される巻出ロール２４，ドライルームＲ２に配置される巻取ロール２５等）を有している。乾燥装置２０は、本体２１の対向する側面２１ａ，２１ｃに帯状電極Ｂが通過可能なスリット２１ｂ，２１ｄがそれぞれ形成されている。この乾燥装置２０の場合、真空乾燥前に、作業者によって、一般ルームＲ１内で、帯状電極Ｂが巻出ロール２４に巻き取られた状態でセットされる。真空乾燥中に、乾燥装置２０では、帯状電極Ｂが巻出ロール２４から送り出され、スリット２１ｂを通って本体２１内に入り、スリット２１ｄを通ってドライルームＲ２に出て、ドライルームＲ２内の巻取ロール２５に巻き取られる。真空乾燥後に、ドライルームＲ２内の巻取ロール２５に帯状電極Ｂが全て巻き取られている。このような構成とすることにより、乾燥装置１０と同様に乾燥性を向上できるとともに、巻取機構が本体２１外なので、乾燥装置１０よりも本体２１を小型化できる。
【００３４】
図３（ｃ）に示す乾燥装置３０は、上記の乾燥装置２０と同様に、本体３１外に巻取機構（一般ルームＲ１に配置される巻出ロール３４，ドライルームＲ２に配置される巻取ロール３５等）を有しており、本体３１の対向する側面３１ａ，３１ｃにスリット３１ｂ，３１ｄがそれぞれ形成されている。さらに、乾燥装置３０は、本体３１内に複数の搬送補助ロール３６を有しており、この複数の搬送補助ロール３６が本体３１内の所定の箇所にそれぞれ配置されている。乾燥装置３０の場合、真空乾燥中に、本体３１内で帯状電極Ｂが複数の搬送補助ロール３６を経由して搬送される。このような構成とすることにより、帯状電極Ｂが本体３１内で搬送される長さが長くなるので、乾燥装置２０よりも乾燥性を向上できる。
【００３５】
なお、乾燥装置２０の場合、スリット２１ｂが特許請求の範囲に記載の入口部に相当し、スリット２１ｄが特許請求の範囲に記載の出口部に相当する。また、乾燥装置３０の場合、スリット３１ｂが特許請求の範囲に記載の入口部に相当し、スリット３１ｄが特許請求の範囲に記載の出口部に相当する。乾燥装置２０，３０の場合、本体２１，３１内を完全密封できないので、真空ではなく、通常乾燥となる。出口部は密封できないスリット２１ｄ，３１ｄであるが、ドライルームＲ２は陽圧なので、真空乾燥中にスリット２１ｄ，３１ｄを介してドライルームＲ２内に空気が入ることはない。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００３７】
例えば、上記実施形態では第１空間や第２空間を一般環境やドライ環境の各ルーム内の空間としたが、室内空間以外の空間でもよく、例えば、一般環境やドライ環境の建屋内の空間、一般環境やドライ環境の製造装置内の空間等でもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では打抜き前の帯状電極を乾燥する乾燥装置に適用したが、帯状電極から打抜かれた後の個々の電極を乾燥する乾燥装置に適用してもよい。個々の電極を乾燥する場合、例えば、多数の電極がマガジンに積層された状態のものを乾燥する。
【００３９】
また、上記実施形態では乾燥装置の本体が一般ルーム内に入る割合が大きくなるように乾燥装置を配置したが、他の配置割合でもよく、例えば、乾燥装置の本体が一般ルーム内とドライルーム内に同程度の割合で入るように乾燥装置を配置する。
【符号の説明】
【００４０】
１，１０，２０，３０…乾燥装置、２，１１，２１，３１…本体、２ａ，２ｃ，１１ａ，１１ｃ，２１ａ，２１ｃ，３１ａ，３１ｃ…側面、２ｂ，２ｄ，１１ｂ，１１ｄ…開口部、２１ｂ，２１ｄ，３１ｂ，３１ｄ…スリット、３…支持部、４，５，１２，１３…扉、１４，２４，３４…巻出ロール、１５，２５，３５…巻取ロール、３６…搬送補助ロール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016018648.tif 000005