CN104482724A - 干燥方法和干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种干燥方法和干燥装置。干燥方法具有以下工序：对设置在干燥室内的干燥对象物进行加热而将该干燥对象物加热至规定温度的工序；维持规定温度的工序；使干燥室内的气压上升至比大气压高的规定气压的工序；使干燥室内的气压从规定气压降低的工序。
Description
本申请是申请日为2011年5月16日、申请号为201180024538.0(PCT/JP2011/061184)、发明名称为“干燥方法和干燥装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种干燥方法和干燥装置。
背景技术
期望快速地使干燥对象物干燥。在锂离子电池的制造工序中，水分特别易附着于电极。若向附着有水分的电极注入电解液，则该电解液与水分进行反应。其结果，电极劣化。
只要制造环境被管理在恒定露点温度(露点温度：-25度以下)，水分就不会附着在电极上。然而，如此管理制造环境实际上比较困难。使电极干燥以便在刚要注入电解液之前去除水分是比较现实的。
因此，在WO01/095682中，放入了干燥对象物的槽内被减压。沸点因减压而降低。其结果，水分变得易于蒸发。因此，干燥时间被缩短。
然而，在该方法中，水分的蒸发量依赖于减压程度。若装置的减压能力达到极限，则减压程度限制在恒定程度。此时蒸发量也变得恒定。若装置的减压能力降低，则减压程度较小。这样蒸发量较小。在这种情况下，干燥能力较低。其结果，干燥时间并不那样程度地被缩短。
发明内容
本发明是着眼于这种以往的问题点而做成的，其目的在于提供一种规模不大并能够充分地缩短干燥时间的干燥方法和干燥装置。
根据本发明的一个技术方案，提供一种干燥方法，该干燥方法具有以下工序：加热工序，对设置在干燥室内的干燥对象物进行加热而将干燥对象物加热至规定温度；维持工序，维持上述规定温度；上升工序，使上述干燥室内的气压上升至比大气压高的规定气压；降低工序，使上述干燥室内的气压从上述规定气压降低。
根据本发明的另一技术方案，提供一种干燥装置，该干燥装置具有：干燥室，其用于设置干燥对象物；温度调整机构，其设置在上述干燥室内，用于对上述干燥对象物进行加热而将上述干燥对象物加热至规定温度，之后，维持该规定温度；气压调整机构，其用于使上述干燥室内的气压上升至比大气压高的规定气压，之后，使上述干燥室内的气压降低。
以下，与附图一同详细说明本发明的实施方式和优点。
附图说明
图1是用于本发明的干燥装置的第1实施方式的锂离子二次电池的概略图。
图2是表示本发明的干燥装置的第1实施方式的概略结构图。
图3是说明第1实施方式的干燥装置的工作的时间图。
图4是说明减压时促进水分脱离的机理的图。
图5是说明第1实施方式的效果的图。
图6是说明第2实施方式的干燥装置的工作的时间图。
具体实施方式
第1实施方式
图1是用于本发明的干燥装置的第1实施方式的锂离子二次电池的概略图。图1的(A)是锂离子二次电池的立体图。图1的(B)是图1的(A)的B-B剖视图。
锂离子二次电池100包括多个单电池110和外部封装120。
单电池110被层叠规定数量并且并联地电连接。
各个单电池110包括隔膜111、正极112以及负极113。
隔膜111为电解质层。
正极112具有薄板的正极集电体112a和形成在薄板的正极集电体112a的两面的正极层112b。此外，配置在最外层的正极112只在正极集电体112a的单面具有正极层112b。所有的正极集电体112a集合成一个并且并联地电连接。在图1的(B)中，所有的正极集电体112a在左侧集合成一个。该集合部分为正极集电部。
负极113具有薄板的负极集电体113a和形成在薄板的负极集电体113a的两面的负极层113b。此外，配置在最外层的负极113只在负极集电体113a的单面具有负极层113b。所有的负极集电体113a集合成一个并且并联地电连接。在图1的(B)中，所有的负极集电体113a在右侧集合成一个。该集合部分为负极集电部。
外部封装120容纳被层叠后的多个单电池110。外部封装120由高分子-金属复合层压膜的薄片材料形成。高分子-金属复合层压膜是由铝等金属被聚丙烯膜等绝缘体覆盖而形成的。外部封装120在容纳了层叠后的单电池110的状态下对3个边进行热熔接。剩余的1个边不被热熔接而开口。该剩余的1个边在后工序中注入电解液之后被热熔接。外部封装120包括正极引板122和负极引板123。正极引板122和负极引板123是用于将单电池110的电力向外部输出的端子。
正极引板122的一端在外部封装120的内部与正极集电部相连接。正极引板122的另一端露出到外部封装120外。
负极引板123的一端在外部封装120的内部与负极集电部相连接。负极引板123的另一端露出到外部封装120外。
图2是表示本发明的干燥装置的第1实施方式的概略结构图。
干燥装置1包括干燥室10、温度调整机构20、气压调整机构30。
干燥室10用于设置干燥对象物。此外，在本实施方式中，干燥对象物为图1所示的锂离子二次电池100。该锂离子二次电池100的3个边被热熔接。剩余的1个边不被热熔接而开口。干燥室10的内部气压由气压传感器11进行检测。
温度调整机构20为设置在干燥室10的加热器。温度调整机构20为了使作为干燥对象物的锂离子二次电池100达到规定温度而对锂离子二次电池100进行加热。而且，之后，温度调整机构20为了维持该规定温度而对锂离子二次电池100进行加热。具体而言，温度调整机构20对正极引板122和负极引板123进行加热。若温度调整机构20对正极引板122和负极引板123进行加热，则热量如图中的箭头那样传递到正极112和负极113。锂离子二次电池100越干燥，温度调整机构20所供给的热量越变少。即温度调整机构20根据电池内部的剩余水分量来调整加热量。此外，规定温度在不超过构成电池的材料中耐热温度最低的材料的耐热温度的范围内优选尽可能高的温度。另外，规定温度也可以不保持在恒定值。即，只要是在不妨碍剩余水分的蒸发的范围内，也可以使温度变动。
气压调整机构30用于使干燥室10的室内气压上升并降低。气压调整机构30包括真空泵31、压力调整罐32、三通阀33。
真空泵31经由三通阀33与干燥室10相连接。真空泵31抽吸干燥室10的空气。其结果，干燥室10的气压降低。
压力调整罐32经由三通阀33与干燥室10相连接。压力调整罐32贮存压缩空气。压力调整罐32向干燥室10供给压缩空气。其结果，干燥室10的气压上升。
三通阀33用于将干燥室10的连通目标切换至真空泵31或压力调整罐32。
图3是说明第1实施方式的干燥装置的工作的时间图。
首先，温度调整机构20进行工作，为了使设置在干燥室10的锂离子二次电池100达到目标温度而进行加热(加热工序#101)。此外，目标温度在不超过构成电池的材料中耐热温度最低的材料的耐热温度的范围内最好为尽可能高的温度。之后，为了维持该温度，锂离子二次电池100被加热(维持工序#102)。
然后，气压调整机构30进行工作，干燥室10的室内气压被上升至比大气压高的规定气压(上升工序#103)。具体而言，三通阀33被切换而使干燥室10和压力调整罐32连通。于是，贮存在压力调整罐32的压缩空气供给到干燥室10。其结果，干燥室10的气压上升。
在时刻t1，干燥室10的气压一达到目标气压，三通阀33就被切换而使干燥室10和真空泵31连通。于是，真空泵31抽吸干燥室10的空气。其结果，干燥室10的气压降低(降低工序#104)。
在时刻t2，干燥室10的气压一达到目标气压，三通阀33就再次被切换而使干燥室10和压力调整罐32连通。其结果，干燥室10的气压上升。
依次重复进行以上的工序。
这样一来，尤其在减压时(例如时刻t1～t2)促进水分的脱离，因而干燥时间被缩短。参照图4说明该情况。
图4是说明减压时促进水分脱离的机理的图，图4的(A)表示通常压力状态，图4的(B)表示加压状态，图4的(C)表示减压状态。
如图4的(A)所示，通常压力状态的水滴的接触角为θ0。
若干燥室10的气压上升，则如图4的(B)所示，水滴的接触角成为比θ0小的θ1。即气压以如实线箭头A1按压水滴而使水滴附着于材料的方式发挥作用。在该状态下，如虚线箭头B1所示那样积累内部能量。
接着，若干燥室10的气压被降低，如图4的(C)所示，水滴的接触角成为比θ0大的θ2。即气压按压水滴的力量变弱。而且，在该状态下，如虚线箭头B2所示内部能量被释放，水滴蒸发。另外，沸点因气压降低而降低，水滴进一步变得易于蒸发。
图5是说明第1实施方式的效果的图。
在比较形态中，在干燥室内的压力保持于恒定真空的状态下，温度调整机构20将锂离子二次电池100加热了规定时间。在该情况下的水分减少率在正极为8.8％，在负极为71.1％。
相对于此，根据本实施方式，相同时间中的水分减少率在正极为14.8％，在负极为94.6％。
使干燥室内的压力上升/降低的本实施方式比保持恒定压力的比较形态易于使正极和负极干燥。即干燥时间被缩短。
在锂离子电池的制造工序中，水分特别易附着于电极。若向附着有水分的电极注入电解液，则该电解液与水分进行反应。其结果，电极劣化。因此，需要使电极干燥，以便在刚要注入电解液之前去除水分。然而，电极处在外部封装的内部。因此，使电极干燥比较困难。若外部封装的内部为高温，则附着在外部封装的内部的部件的水分易于蒸发。然而，电池由异种材料复杂地构成。因而，也存在耐热温度较低的材料。不能够设为超过这种材料的耐热温度的高温。
根据这种理由，使外部封装的内部部件快速地干燥比较困难。
相对于此，在本实施方式中，温度调整机构20以不超过耐热温度最低的电池构成材料的耐热温度的方式对设置在干燥室10的锂离子二次电池100进行加热。温度调整机构20特别是对正极引板122和负极引板123进行加热，因此外部封装的内部被加热。因而能够快速地干燥。
然后，气压调整机构30进行工作，干燥室10的室内气压被上升至比大气压高的规定气压之后，被降低。若室内气压比大气压高，则在水分中积累内部能量。而且，若室内气压降低，则释放该内部能量。其结果，水分变得易于蒸发。特别是室内气压比大气压低时，则水的沸点降低。室内气压越比大气压低，沸点越降低。其结果，水变得易于蒸发。此外，附着在材料表面的水分的浮力上升，促进水分脱离。因而干燥时间被缩短。
另外，在上述的WO01/095682的方法中，水分的蒸发量依赖于减压程度。为了使减压程度变大，必须提高泵的能力，或必须使槽变厚。其结果，装置变得大规模且成本变高。若达到装置的减压能力的极限，则减压程度限制在恒定程度。此时蒸发量也变得恒定。若装置的减压能力较低并减压程度较小，则蒸发量较小。在这种情况下，干燥能力较低，因而干燥时间并不那样程度地被缩短。
相对于此，在本实施方式中，也可以不使减压程度变大。因而，即使不是大规模的装置也能够实现。
第2实施方式
图6是说明第2实施方式的干燥装置的工作的时间图。
在本实施方式中，干燥室10的室内气压以设置在干燥室10的锂离子二次电池100达到目标温度时成为目标气压的方式被上升(上升工序#103)。
即，在本实施方式中，设置在干燥室10的锂离子二次电池100在时刻t1达到目标温度。在这个时刻干燥室10的室内气压成为目标气压。
如此进行，干燥时间被进一步缩短。
以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式只是表示了本发明的应用例的一部分，主旨并不是将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。
例如，气压调整机构并不限于如上例示的装置。也可以利用泵进行加压来提高气压。
另外，在上述实施方式中，干燥室的室内气压是否达到了规定压力由压力传感器11直接进行了检测。并不限于此，可以根据三通阀33的切换时间来进行估计(间接进行检测)。
本申请基于2010年5月17日向日本国特许厅提出申请的特愿2010-112935要求优先权，该申请的所有内容根据参照引入本说明书中。
Claims (6)
1.一种干燥方法，其中，该干燥方法具有以下工序：
加热工序，对设置在干燥室内的干燥对象物进行加热而将该干燥对象物加热至规定温度；
维持工序，维持上述规定温度；
气压调整工序，在上述干燥对象物为上述规定温度的情况下，调整上述干燥室内的气压，
在上述气压调整工序中，反复进行这样的操作：在使上述干燥室内的气压上升至比大气压高的第1规定气压之后，使其从该第1规定气压降低至第2规定气压。
2.根据权利要求1所述的干燥方法，其特征在于，
在上述气压调整工序中，在上述干燥室内的气压达到了上述第1规定气压的时刻，就使该气压降低。
3.根据权利要求1或2所述的干燥方法，其特征在于，
上述第2规定气压设定为比大气压低的压力。
4.一种干燥装置，其中，该干燥装置具有：
干燥室，其用于设置干燥对象物；
温度调整机构，其设置在上述干燥室内，用于对上述干燥对象物进行加热而使上述干燥对象物维持为规定温度；
气压调整机构，其用于在上述干燥对象物为上述规定温度的状态下对上述干燥室内的气压进行调整，
上述气压调整机构反复进行这样的操作：在使上述干燥室内的气压上升至比大气压高的第1规定气压之后，使其从该第1规定气压降低至第2规定气压。
5.根据权利要求4所述的干燥装置，其特征在于，
在上述干燥室内的气压达到了上述第1规定气压的时刻，上述气压调整机构就使该气压降低。
6.根据权利要求4或5所述的干燥装置，其特征在于，
上述第2规定气压设定为比大气压低的压力。
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