JP2009229003A - Drying device, band-like body, battery, and battery manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、乾燥装置、帯状体、電池、電池製造装置に関する。具体的には、活物質を担持する電極を製造する際に電極基材に塗布した活物質含有溶液を乾燥させる乾燥装置に関する。 The present invention relates to a drying apparatus, a strip, a battery, and a battery manufacturing apparatus. Specifically, the present invention relates to a drying apparatus that dries an active material-containing solution applied to an electrode substrate when manufacturing an electrode carrying an active material.
リチウムイオン電池を製造するにあたり、金属薄板である電極基材に活物質を含有した溶液を塗布して、この塗布体を乾燥させる乾燥工程がある。そして、この乾燥工程において塗布体の最終的な含水率が規定値になるように乾燥させる。塗布体の含水率が規定値から外れていた場合、電極活物質と電解液とが化学反応して有毒ガスが発生したり、ガス発生とともに反応が鈍くなって規格の出力がでないという不都合が生じる。さらに、出力がでない電池に対して無理に出力命令を与えると発熱して発火することもある。 In manufacturing a lithium ion battery, there is a drying process in which a solution containing an active material is applied to an electrode substrate that is a metal thin plate, and the applied body is dried. And in this drying process, it is made to dry so that the final moisture content of an application body may become a regulation value. If the moisture content of the coated body is out of the specified value, the electrode active material and the electrolytic solution may react chemically to generate toxic gas, or the reaction will become dull as the gas is generated, resulting in inconvenience that the standard output is not achieved. . Furthermore, if an output command is forcibly given to a battery with no output, it may generate heat and ignite.
ここで、帯状の金属薄膜に塗布した活物質含有液を規定の含水率に乾燥させる方法および装置が開示されている(特許文献1)。上記特許文献1では、送気ダクトおよび排気ダクトに湿度計を配設している。そして、送気中の水蒸気量と排気中の水蒸気量との差を算出することにより、塗布体からの水分蒸発量を計測する。この計測値をみて塗布体からの水分蒸発量をフィードバック制御し、最終的な含水率を規定値にする。 Here, a method and an apparatus for drying an active material-containing liquid applied to a band-shaped metal thin film to a specified moisture content are disclosed (Patent Document 1). In Patent Document 1, hygrometers are arranged in the air supply duct and the exhaust duct. Then, the amount of water evaporated from the application body is measured by calculating the difference between the amount of water vapor being supplied and the amount of water vapor being exhausted. By looking at this measured value, the amount of water evaporated from the coated body is feedback controlled, and the final moisture content is set to a specified value.
特許文献1では、塗布体からの蒸発水分を計測する湿度計を排気ダクト中に設置している。最終的な含水率を規定値にするためには蒸発水分量を正確に計測する必要があるので、排気ダクトに湿度計を設置して排気中の水蒸気量を計測することには大きな利点があるとも考えられる。
しかしながら、排気ダクトに湿度計を設置した場合、塗布体から湿度計までの距離が長いため、蒸発水分が湿度計に達するまでには時間がかかる。すると、計測値に基づいてフィードバックしても、もはや間に合わないという問題が生じる。
また、塗布体の含水率が規定値から外れてしまった規格外の領域は電極として不適であるので廃棄処分することになる。しかし、排気ダクトにおいて排気中の水分量を時々刻々と計測した場合、広い範囲から蒸発した水分量を計測していることになるため、電極基材のうちのどの範囲が規格外なのか具体的に特定することは困難であり、結局はかなりの部分を廃棄する事態も生じうる。
In patent document 1, the hygrometer which measures the evaporating water from an application body is installed in the exhaust duct. Since it is necessary to accurately measure the amount of evaporated water in order to make the final moisture content the specified value, there is a great advantage in measuring the amount of water vapor in the exhaust by installing a hygrometer in the exhaust duct. You might also say that.
However, when a hygrometer is installed in the exhaust duct, since the distance from the application body to the hygrometer is long, it takes time for the evaporated water to reach the hygrometer. Then, even if it feeds back based on a measured value, the problem that it is no longer in time arises.
In addition, a non-standard region where the moisture content of the coated body has deviated from the specified value is unsuitable as an electrode and is discarded. However, when the moisture content in the exhaust gas is measured from time to time in the exhaust duct, the moisture content evaporated from a wide range is measured. It is difficult to specify the above, and eventually a considerable part may be discarded.
本発明の目的は、塗布体の乾燥状態を的確かつ正確に計測して規格の乾燥帯状体を得る乾燥装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、この乾燥装置を用いて高品質の電池を製造する電池の製造装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、この乾燥装置によって得られる高品質の乾燥帯状体、電池を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a drying apparatus that accurately and accurately measures the dry state of an applied body to obtain a standard dry strip.
Moreover, the objective of this invention is providing the manufacturing apparatus of a battery which manufactures a high quality battery using this drying apparatus.
Furthermore, the objective of this invention is providing the high quality dry strip | belt body obtained by this drying apparatus, and a battery.
本発明の乾燥装置は、帯状の基材上に一または複数のラインの塗布体が塗布された帯状体が連続的に送り込まれ、この帯状体が所定の搬送経路を通過する間に前記塗布体を所定の含水率に乾燥させる乾燥装置であって、前記帯状体の搬送経路に沿って配置された複数の乾燥炉と、前記複数の乾燥炉のうち少なくとも2以上の前記乾燥炉内に設けられ前記塗布体からの蒸発水分を検出する蒸発水分センサと、を備え、前記蒸発水分センサは、空気を取り入れる吸気開口部を有する取入れ部と、前記取入れ部からの空気を導通させる配管部と、前記配管部の途中に設けられ空気中の水分量を検出する水分検出部と、を備え、前記取入れ部は、搬送中の前記帯状体に塗布されている前記塗布体のラインごとに前記塗布体の直上に設置されていることを特徴とする。 In the drying apparatus of the present invention, a belt-like body in which one or a plurality of lines of a coating body is applied on a belt-like base material is continuously fed, and the coating body passes through the predetermined transport path while the belt-like body passes through a predetermined transport path. A drying apparatus that dries the water to a predetermined moisture content, and is provided in a plurality of drying furnaces arranged along a transport path of the belt-like body, and in at least two or more of the drying furnaces. An evaporating moisture sensor for detecting evaporating moisture from the application body, wherein the evaporating moisture sensor includes an intake portion having an intake opening for taking in air, a piping portion for conducting air from the intake portion, and A moisture detector provided in the middle of the piping portion for detecting the amount of moisture in the air, and the intake portion is provided for each line of the application body applied to the belt-like body being conveyed. Installed directly above And features.
このような構成において、塗布体が塗布された帯状体が乾燥装置の乾燥炉を順に搬送されていき、その間に塗布体から水分蒸発が促されて、塗布体の含水率が規定値になるように乾燥される。帯状体が搬送されていく途中で通過するいくつかの乾燥炉には蒸発水分センサが設けられており、この蒸発水分センサによって塗布体からの蒸発水分が検出される。塗布体から蒸発する水分の多くは乾燥炉内に拡散する一方、蒸発水分の一部は帯状体の表面にできる気流とともに流れて、塗布体の直上に設置されている蒸発水分センサの取入れ部に達する。そして、蒸発水分の一部は、取入れ部の吸気開口部から空気とともに取り入れられて、配管部を通じて水分検出部にて検出される。 In such a configuration, the belt-like body to which the application body is applied is sequentially conveyed through the drying furnace of the drying device, and during that time, moisture evaporation is promoted from the application body so that the moisture content of the application body becomes a specified value. To be dried. Some drying furnaces that pass in the middle of transporting the belt-like body are provided with an evaporated moisture sensor, and the evaporated moisture sensor detects the evaporated moisture from the application body. Most of the water that evaporates from the application body diffuses into the drying furnace, while part of the evaporating water flows with the airflow that forms on the surface of the belt-like body, and enters the intake of the evaporative moisture sensor installed directly above the application body. Reach. Then, a part of the evaporated water is taken together with the air from the intake opening of the intake part, and is detected by the moisture detection part through the pipe part.
このような構成によれば、塗布体のラインの直上に蒸発水分センサの取入れ部が配置されているので、蒸発水分をすぐに取り込んで時間遅れなく蒸発水分を検知することができる。このように塗布体から蒸発した水分をその直上ですぐに取り込んで検出するので、水分量の検出精度が安定かつ正確となり、この検出値に基づく含水率の検出も高精度かつ高分解能とすることができる。そして、高精度かつ高分解能に得た含水率の検出データに基づいて帯状体の乾燥を高精度に制御して、正確に規定の帯状体を得ることができる。 According to such a configuration, since the intake portion of the evaporating moisture sensor is disposed immediately above the line of the application body, the evaporating moisture can be taken in immediately and the evaporating moisture can be detected without a time delay. In this way, the moisture evaporated from the coated body is immediately taken in and detected immediately above, so the moisture content detection accuracy is stable and accurate, and the moisture content detection based on this detection value is also highly accurate and high resolution. Can do. Then, based on the moisture content detection data obtained with high accuracy and high resolution, the drying of the belt can be controlled with high accuracy, and the specified belt can be obtained accurately.
また、蒸発水分をすぐに取り込んで時間遅れなく検出することができるので、乾燥装置を遅れなくフィードバック制御することも可能となり、塗布体を規定の含水率に制御することがより確実となる。さらに、塗布体の水分が蒸発してから蒸発水分センサで検出されるまでの気流の経路がはっきりし、かつ、蒸発してから検出までの遅れ時間もないことから、センサの検出値が塗布体のどの部分の含水率を反映しているのかを正確に特定することができる。したがって、仮に規定の含水率から外れた部分があった場合でも、その部分を詳細に特定して、廃棄する部分を最小限にすることができる。 Further, since the evaporated moisture can be taken in immediately and detected without time delay, it is possible to feedback control the drying apparatus without delay, and it becomes more reliable to control the application body to a prescribed moisture content. Furthermore, since the path of the air flow from when the moisture of the application body evaporates until it is detected by the evaporating moisture sensor is clear, and there is no delay time from the evaporation to detection, the detected value of the sensor is It is possible to accurately identify which portion of the water content is reflected. Therefore, even if there is a part that deviates from the specified moisture content, it is possible to specify the part in detail and minimize the part to be discarded.
従来のごとく排気ダクトに湿度計を設置していた場合、蒸発水分は乾燥炉内を複雑な気流に乗って拡散したあとに相当の時間遅れをもって検出されることとなってしまう。そのため、仮に規定外の含水率であることが検出値から判明したとしてもその領域を詳細に特定することは不可能であり、安全を考慮してかなりの部分を廃棄することとなってしまう。
この点、本発明によれば、センサの検出値が塗布体のどの部分の含水率を反映しているのかを正確に特定することができ、製品の安全性および製造効率の向上に資することができる。また、本発明の蒸発水分センサは、塗布体のラインごとに設けられているため、含水率の検出を塗布体のラインごとに行うことができ、帯状体の領域全体を廃棄するのではなく、ラインごとに選別できるため、さらに製造効率(歩留り)の向上を図ることができる。
When a hygrometer is installed in the exhaust duct as in the past, the evaporated water is detected with a considerable time delay after being diffused by a complex air current in the drying furnace. Therefore, even if it is found from the detection value that the moisture content is outside the regulation, it is impossible to specify the area in detail, and a considerable part is discarded in consideration of safety.
In this regard, according to the present invention, it is possible to accurately specify which part of the coated body the moisture content of the sensor reflects, which contributes to improvement of product safety and manufacturing efficiency. it can. In addition, since the evaporating moisture sensor of the present invention is provided for each line of the application body, the moisture content can be detected for each line of the application body, and instead of discarding the entire area of the belt-like body, Since sorting can be performed for each line, manufacturing efficiency (yield) can be further improved.
従来では品質の高さと製造効率を両立させることが不可能であったのに対し、本発明によれば、正確かつ高効率に規定の含水率に乾燥された帯状体を得ることができるという画期的な効果を奏する。 Conventionally, it was impossible to achieve both high quality and production efficiency, but according to the present invention, it is possible to obtain a strip that has been accurately and efficiently dried to a specified moisture content. Has a periodical effect.
本発明では、前記取入れ部と前記塗布体との距離は、境界層の厚み以下であることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the distance of the said intake part and the said application body is below the thickness of a boundary layer.
このような構成によれば、塗布体から蒸発した水分が帯状体の搬送とともに境界層の気流で流れてきたところを取入れ部から取り込んで蒸発水分を検出することができる。
従来のごとく排気ダクトや乾燥炉内の適当なところにセンサを設置しては、蒸発水分が複雑な気流のなかで拡散したあとにセンサに到達することになってしまうため、時間遅れが生じ、さらには、蒸発水分が再度塗布体に衝突してしまうために正確に塗布体の含水率を反映した検出値を得ることはできない。
この点、境界層内の気流に含まれる水分量は塗布体の含水率をかなり正確に反映しているため、この境界層の空気を取り込んで水分検出することにより、正確に塗布体の含水率を求めることができる。
According to such a configuration, it is possible to detect the evaporated moisture by taking in the place where the moisture evaporated from the application body flows in the boundary layer along with the transport of the belt-like body from the intake portion.
If the sensor is installed in an appropriate place in the exhaust duct or drying furnace as in the past, evaporating moisture will reach the sensor after diffusing in a complex air flow, causing a time delay, Furthermore, since the evaporated water collides with the application body again, a detection value that accurately reflects the moisture content of the application body cannot be obtained.
In this regard, the amount of moisture contained in the airflow in the boundary layer reflects the moisture content of the coated body fairly accurately, so it is possible to accurately detect the moisture content of the coated body by taking in air from the boundary layer and detecting the moisture. Can be requested.
なお、取入れ部と塗布体との距離は境界層の厚み以内とすることが好ましいが、設計上の問題により困難な場合には、たとえば、境界層の厚みの2倍以内におさめるようにしてもよい。
多少検出精度は落ちるおそれもあるが、従来技術に比べて十分な効果を奏するものである。
The distance between the intake portion and the application body is preferably within the thickness of the boundary layer. However, if it is difficult due to design problems, for example, the distance between the intake portion and the coated body may be within twice the thickness of the boundary layer. Good.
Although there is a possibility that the detection accuracy is somewhat lowered, the detection effect is sufficient as compared with the prior art.
本発明では、前記取入れ部は、乾燥炉内において前記帯状体の搬送経路の下流側に配設されていることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said intake part is arrange | positioned in the downstream of the conveyance path | route of the said strip | belt shaped object in a drying furnace.
このような構成によれば、その乾燥炉内における乾燥を経た後の含水率を検出することができる。
また、塗布体から蒸発した水分は帯状体の搬送に引っ張られた境界層の気流と一緒になって帯状体の搬送方向に流れてくる割合が多いため、本発明のごとく搬送経路の下流側にて空気および蒸発水分を取り込むことにより、高精度かつ高分解能に蒸発水分を検出することができる。
According to such a configuration, it is possible to detect the moisture content after drying in the drying furnace.
In addition, since the water evaporated from the coated body often flows in the transport direction of the strip together with the air current of the boundary layer pulled by the transport of the strip, it is on the downstream side of the transport path as in the present invention. By taking in air and evaporated water, it is possible to detect evaporated water with high accuracy and high resolution.
本発明では、前記水分検出部は、前記取入れ部とともに前記乾燥炉内に配設されていることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said moisture detection part is arrange | positioned in the said drying furnace with the said intake part.
このような構成によれば、取入れ部から水分検出部までの距離が極めて短くなることから、水分が蒸発してから検出されるまでのタイムラグが極めて短くなる。 According to such a configuration, since the distance from the intake unit to the moisture detection unit is extremely short, the time lag from when the moisture evaporates until it is detected is extremely short.
本発明では、前記取入れ部の吸気開口部は、扁平矩形状であってその開口幅は前記塗布体のラインの幅よりも広く、前記取入れ部は、前記塗布体の直上において幅方向を前記塗布体の幅方向に平行にして設置されていることが好ましい。 In the present invention, the intake opening of the intake portion has a flat rectangular shape, and the opening width thereof is wider than the line width of the application body, and the intake portion extends in the width direction immediately above the application body. It is preferable to be installed parallel to the width direction of the body.
このような構成によれば、塗布体のラインから蒸発する水分を含んだ空気を確実に取り入れることができ、塗布体の含水率を反映した検出値を正確に得ることができる。 According to such a structure, the air containing the water | moisture content which evaporates from the line of an application body can be taken in reliably, and the detection value reflecting the moisture content of the application body can be obtained correctly.
本発明では、前記取入れ部は、前記帯状体の搬送方向とは逆向きに前記吸気開口部が向くように配置されるとともに、前記吸気開口部の中心軸線を前記帯状体の搬送方向に平行な方向から傾斜させた状態で設置されていることが好ましい。 In the present invention, the intake portion is disposed such that the intake opening faces in the direction opposite to the transport direction of the strip, and the central axis of the intake opening is parallel to the transport direction of the strip. It is preferable to be installed in a state inclined from the direction.
このような構成によれば、帯状体の搬送とともに流れてくる空気を抵抗なくスムースに取り込むことができるため、より正確な検出値を得ることに資する。 According to such a configuration, the air flowing along with the conveyance of the belt can be smoothly taken in without resistance, which contributes to obtaining a more accurate detection value.
本発明では、前記配管部は、ステンレス鋼または磁性体材料で形成されていることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said piping part is formed with stainless steel or a magnetic material.
このような構成によれば、仮に配管部の材料が粉塵となって帯状体に付着した場合でも、帯状体の製品品質に与える影響をほとんど無くすことができる。蒸発水分センサは、塗布体の直上に設置されているため、蒸発水分センサから発生した粉塵は塗布体に付着してしまうこととなる。特に、蒸発水分センサの配管部は空気が流れるため、振動が生じて取入れ部との接続部分などで粉塵が生じる恐れも高い。すると、乾燥自体は正確であったとしても製品の品質がむしろ劣化する危険性もある。
この点、配管部をステンレス鋼にて形成した場合、材質がはっきりしているため品質に与える影響を極めて小さくすることができる。
また、配管部を磁性体材料にて形成した場合、乾燥後に磁洗機(磁石)で粉塵を取り除くことができる。
According to such a configuration, even if the material of the piping part becomes dust and adheres to the strip, the influence of the strip on the product quality can be almost eliminated. Since the evaporating moisture sensor is installed immediately above the application body, the dust generated from the evaporating moisture sensor adheres to the application body. In particular, since air flows through the piping portion of the evaporating moisture sensor, there is a high possibility that vibration will occur and dust will be generated at the connecting portion with the intake portion. Then, even if the drying itself is accurate, there is a risk that the quality of the product is rather deteriorated.
In this respect, when the piping portion is formed of stainless steel, the material quality is clear, so that the influence on the quality can be extremely reduced.
Moreover, when a piping part is formed with a magnetic material, dust can be removed with a magnetic washing machine (magnet) after drying.
本発明の帯状体は、前記乾燥装置にて乾燥させたものである。
また、本発明の帯状態は、前記乾燥装置にて乾燥させたものであって、前記塗布体は、電池の電極となる活物質を含んだものであり、前記帯状体は電池の電極であることを特徴とする。
そして、本発明の電池は、前記帯状体を電極に用いたものである。
また、本発明の電池製造装置は、前記乾燥装置を備えている。
The strip of the present invention is dried by the drying apparatus.
Moreover, the strip | belt state of this invention is what was dried with the said drying apparatus, Comprising: The said application body contains the active material used as the electrode of a battery, The said strip | belt body is an electrode of a battery. It is characterized by that.
And the battery of this invention uses the said strip | belt-shaped body for an electrode.
Moreover, the battery manufacturing apparatus of this invention is equipped with the said drying apparatus.
本発明によれば、正確かつ高効率に規定の含水率に乾燥された帯状体を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a belt-like body that is accurately and efficiently dried to a specified water content.
本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。
本発明の乾燥装置に係る第1実施形態について説明する。
図1は、乾燥装置100の概略構成を示す図である。
図1において、帯状の電極基材(帯状体)800が図示しない送出し装置によって送りだされて乾燥装置内に搬入され、乾燥装置内を順に搬送されたのちに乾燥装置外に搬出される。そして、乾燥装置100を出たところで電極基材800は図示しない巻取り装置にてロール状に巻き取られる。
なお、送出し装置および巻取り装置にはロータリーエンコーダが付設されており、電極基材800のどの部分がどの時刻に乾燥装置100内のどの地点にあったかをトレースできるようになっている。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
1st Embodiment which concerns on the drying apparatus of this invention is described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
In FIG. 1, a strip-shaped electrode base material (strip-shaped body) 800 is sent out by a feeding device (not shown), is carried into the drying device, is sequentially transported through the drying device, and is carried out of the drying device. And when it leaves the
Note that a rotary encoder is attached to the feeding device and the winding device so that it is possible to trace which part of the
図1に示されるように、乾燥装置100は複数の炉からなり、複数の炉のうちいくつかは電極基材800を熱する電熱炉である。また、その他の炉は、送気および排気を行って電極基材800の乾燥を促進させる乾燥炉112である。どの炉を電熱炉111とし、どの炉を乾燥炉112とするかは任意であるが、電極基材800が搬入される最初または最初の二つの炉を電熱炉111とし、その他の炉は乾燥炉112としてもよい。最初に熱しておいたうえでその後に乾燥炉112に通すと、効率よく乾燥を促進させることができる。(なお、図1中では、下段部分について電熱炉と乾燥炉の配置例として符号を付してある)
As shown in FIG. 1, the drying
図2は、乾燥装置100によって乾燥させる被乾燥体としての電極基材800の斜視図である。
電極基材800は、帯状の金属薄板810と、この金属薄板810のうえに塗布された二本の塗布体820と、を有する。
金属薄板810は、Al、Cu、または、AlとCuとの合金である。
塗布体820は、活物質を含んだ溶液が図示しないコーター(塗工装置)によって金属薄板810に塗布されたものである。
活物質としては、Liを含む金属材、導電材であるカーボン、そして、これら材料および金属薄板810を結着させる結着剤などを含んでおり、これらを水に分散させて塗布液とされる。
電極基材800は、乾燥装置100によって規定の含水率まで乾燥させられたのち、所定の大きさに切断されて二次電池の電極となる。
このとき、活物質を塗布した塗布体820のラインが複数本あるところ、塗布体820のラインに沿っても切り分けることによって一の領域で複数の電極を得ることができる。すなわち、図2のごとく複数(例えば2本)の塗布体820を形成することにより、金属薄板810に単純に一本の塗布体を形成する場合に比べて電極の製造効率が各段に向上する。
FIG. 2 is a perspective view of an
The
The metal
The
The active material includes a metal material containing Li, carbon as a conductive material, and a binder that binds these materials and the metal
The
At this time, when there are a plurality of lines of the
次に、乾燥装置100の乾燥炉112について説明する。
図3は、一つの乾燥炉112の内部構成を示す図である。
乾燥炉112は、各炉を区画形成する隔壁113と、炉内に空気を送る送気部114と、炉内の空気を排気する排気部115と、を備えている。さらに、乾燥炉112のうちのいくつかは塗布体820からの蒸発水分を検出する蒸発水分センサ200を備えている。
Next, the drying
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of one
The drying
送気部114は、電極基材800の搬送経路の上流側において複数設けられており、乾燥炉内に空気を送気する。
排気部115は、電極基材800の搬送経路の下流側において複数設けられており、乾燥炉内の空気を排気する。
このように送気部114が上流側にあり、排気部115が下流側にあり、さらに、電極基材800が上流から下流に搬送されることで、空気の流れもおおよそ電極基材800と同様に上流から下流に流れる方向になる。
A plurality of
A plurality of
As described above, the
蒸発水分センサ200は、すべての乾燥炉112に設けられる必要はないが、電極基材800が乾燥装置100に入ってから出ていくまでに塗布体820の含水率がどのように変化したかがトレースできる程度の数は設置されている必要がある。
電極基材800の塗布体820は、最終含水率が規定値になっていることはもちろんであるが、塗布体820を乾燥させる途中の工程においても乾燥速度を所望の速度に調整する必要がある。
たとえば、塗布体820から急激に水分を蒸発させてしまうと、塗布体820の活物質が水分と一緒に浮き上がってしまい、活物質と金属薄板810とが十分に結着せずに剥離しやすくなってしまうという問題が生じる。
そのため、塗布体820から水分を蒸発させるにあたっては、乾燥速度を調節しつつ最終含水率に到達させる必要がある。そこで、乾燥速度をトレースできるように、蒸発水分センサ200は、例えば、一つおきの乾燥炉112に設置してもよく、二つおきの乾燥炉112に設置してもよい。
The evaporating
The
For example, if water is suddenly evaporated from the
Therefore, in evaporating moisture from the
図3に示されるように、蒸発水分センサ200は、乾燥炉内において電極基材800の搬送経路の下流側に配設されている。そして、蒸発水分センサ200は、空気を取り入れる取入れ部210と、取入れ部210からの空気を導通させる配管部220と、配管部220の途中に設けられ空気中の水分量を検出する水分検出部230と、を備える。
As shown in FIG. 3, the evaporated
図4は、取入れ部210の斜視図である。
取入れ部210は、空気を取り入れる一端側開口(吸気開口部)211から配管部220に連続する他端側開口(不図示)に貫通する貫通孔212を有する。一端側開口211は、扁平矩形状であり、この一端側開口211における開口幅は、一の塗布体820の幅よりもわずかに広く形成されている。一端側開口211の幅は、たとえば、塗布体820の幅に対して10%程度広めである。他端側開口から一端側開口に向けて貫通孔212は拡径しており、一端側開口211において広く取り入れられた空気は他端側開口に連接された配管部220に向けて自然と集気されて配管部220に導入される。
FIG. 4 is a perspective view of the
The
図5は、蒸発水分センサ200を乾燥炉内に設置した状態の斜視図であり、図6は、蒸発水分センサ200を乾燥炉内に設置した状態の側面図である。
取入れ部210は、塗布体820の直上において、幅方向を塗布体820の幅方向に平行にして設置される。このとき、図6に示されるように、取入れ部210の一端側開口211は、電極基材800の塗布体820に近接しており、一端側開口211と電極基材800との距離は境界層の厚み以下である。境界層の厚みδLは、境界層の気流が層流であるとして、次の式(1)で規定される。
FIG. 5 is a perspective view of the state where the evaporating
The
ただし、電極基材800の搬送速度をU、電極基材の幅をL、乾燥炉内の雰囲気ガスの物性値として密度をρ、粘性をμとし、レイノルズ数Reは次のように定義される。
However, the transport speed of the
ここで、通常はレイノルズ数がRe≦5×105であって、境界層の気流は層流であると想定されるので上記式(1)を適用すればよい。
ただし、例外的に、Re>5×105となる設計の場合には境界層が乱流となるため、上記式(1)に代えて、境界層の厚みδLを次の式で規定する。
Here, since the Reynolds number is usually Re ≦ 5 × 10 5 and the airflow in the boundary layer is assumed to be laminar, the above formula (1) may be applied.
However, exceptionally, in the case of a design where Re> 5 × 10 5 , the boundary layer becomes turbulent, so the thickness δ L of the boundary layer is defined by the following equation instead of the above equation (1). .
一方、取入れ部210が電極基材800に近接しすぎると、電極基材800に取入れ部210が衝突してしまうこととなるので、電極基材800が搬送中に上下に振動する幅よりは電極基材800から離間した位置に取入れ部210は設置されている。
以上のことを考慮したうえで、取入れ部210と電極基材800との距離は具体的数値で特定されるものではないが、たとえば、5mm以上10mm以下とすることが例として挙げられる。
On the other hand, if the
In consideration of the above, the distance between the
また、取入れ部210は、電極基材800の搬送方向とは逆向きに一端側開口が向くように配置されるとともに、貫通孔212の軸を電極基材800の搬送方向に平行な方向から傾斜させた状態で設置されている。この傾斜角度θとしては、たとえば、10°から50°にすることが例として挙げられ、30°前後が望ましい。
In addition, the
配管部220は、取入れ部210の他端側開口に連接され、乾燥炉112の外部に引き出されて、たとえば排気ポンプ(不図示)に接続されている。配管部220は、SUSあるいは磁性材料で形成されていることが好ましい。
The piping
水分検出部230は、配管部220の途中に設けられている。水分検出部230と取入れ部210との間の配管部長さはできる限り短い方が好ましく、水分検出部230は、少なくとも乾燥炉内に設けられている。水分検出部230は、乾燥炉内の温度が高温になっても耐えられるように耐熱性(例えば200℃程度)を備えていることが好ましい。そして、水分検出部230にて検出された検出値は、外部に出力されて処理される。
The
水分検出部230にて検出された検出値の処理について説明する。
水分検出部230にて検出された水分検出値は、たとえば外部のホストコンピュータ(不図示)に出力されて、塗布体820の含水率計算、乾燥装置100のフィードバック制御、製品の品質管理に利用される。
以下、ホストコンピュータに含水率計算部910と中央制御部920が設けられているとして、順に説明する。
Processing of the detection value detected by the
The moisture detection value detected by the
Hereinafter, description will be made in order assuming that the host computer is provided with a moisture
水分検出部230にて検出された検出値は、まず、含水率計算部910に送られる。
含水率計算部910は、水分検出部230による検出値を用いて、その時点での塗布体820の含水率を算出する。
ここで、含水率計算部910には、塗布体820の含水率と水分検出部230の検出値との関係を示すデータテーブルが設定記憶されており、このデータに基づいて検出値から塗布体820の含水率を算出する。
図7は、塗布体820の含水率(縦軸)と水分検出部230の検出値(横軸)との関係を示すグラフの一例である。
当然のことながら、塗布体820の含水率が高ければ水分検出部230の検出値も大きくなり、塗布体820の含水率が低ければ水分検出部230の検出値は小さくなる。そして、蒸発水分センサ200の分解能が高ければ、わずかな含水率の変化(縦軸変化)に対して検出値(横軸)が大きく変化することになる。このようなグラフは、予備実験によって予め求めて含水率計算部910に設定しておく。含水率計算部910にて算出された含水率値は、さらに、中央制御部920に送られる。
The detection value detected by the
The moisture
Here, in the moisture
FIG. 7 is an example of a graph showing the relationship between the moisture content (vertical axis) of the
Naturally, if the moisture content of the
中央制御部920には、電極基材800の塗布体820の望ましい乾燥速度および規定の最終含水率などが設定されており、逐次送られてくる含水率値から乾燥速度を算出して所望の乾燥速度に対比する。そして、乾燥速度の大小に応じて電熱炉の温度を制御したり、搬送速度を制御したりする。また、乾燥速度や最終含水率が許容値から外れている場合には、ロータリーエンコーダの値からその領域を特定し、その領域であって規定外となっている塗布体820のラインについては規格外である旨のフラグを立てておく。
ここで、塗布体820のラインは複数本(例えば2本)であるので、電極基材800のある領域のすべての塗布体ラインが一概に規格外というのではなく、塗布体820のラインごとに設置されている含水率の結果をみて、規格外の塗布体ラインを特定する。最終的に規格外とされた部分は製品とならずに廃棄されることとなる。
The
Here, since there are a plurality of (for example, two) lines of the
このような構成を備える乾燥装置100において、電極基材800が送りだされてから巻き取られるまでの工程の概略を説明する。
ロール状に巻かれた金属薄板810が送りだされ、図示しないコーターによって塗布体820が2ライン塗布される(図2参照)。
塗布体820が塗布された電極基材800が、連続的に乾燥装置100に搬入される。このとき、まずは金属薄膜の表面に塗布体820が塗布され、乾燥装置100の前段部分(図1中の下段部分)において表面の乾燥が行われる。続いて、金属薄板810の他面(裏面)にも塗布体820が塗布されたのち、乾燥装置100の中段部分(図1中の中段部分)において裏面の乾燥が行われる。そして、最後に、乾燥装置100の後段部分(図1中の上段部分)において表裏両面の最終乾燥が行われる。最終乾燥された電極基材800は、巻き取り装置によって巻き取られる。
In the
A
The
乾燥装置100に搬入された電極基材800は、まず電熱炉によって加熱される。そして、加熱された電極基材800は複数の乾燥炉112に順次搬送されて乾燥される。乾燥炉内においては、上流側である送気部114から空気が送気されるとともに、下流側の排気部115から空気が排気されており、塗布体820から蒸発した水分の大半は排気部115から空気とともに排気される。また、塗布体820から蒸発する水分の一部は電極基材800の表層を流れる境界層とともに流れて蒸発水分センサ200の取入れ部210に達し、境界層の空気とともに取入れ部210から蒸発水分センサ200に取り込まれる。取入れ部210から入った水分は、配管部220を経て水分検出部230にて検出される。
水分検出部230にて検出された検出値は含水率計算部910に出力される。そして、検出値からその時点での塗布体820の含水率が計算され、その値は中央制御部920に出力される。
中央制御部920においては、このように送られてくる含水率のデータを電極基材800の領域および塗布体820のラインと合わせて記録していくとともに、各ポイントの乾燥速度履歴および最終含水率を算出していく。このように求められた乾燥速度に基づいて電熱炉温度や搬送速度をフィードバック制御する。また、中央制御部920は、所望の乾燥速度履歴および規格の最終含水率を満たさない領域および塗布体820のラインに規格外のフラグをつけておく。
The
The detection value detected by the
The
乾燥工程を終えた電極基材800のうち、規格外のフラグがついている領域の塗布体ラインは廃棄され、その他の規格通りの部分は電池の電極として加工され、最終的に電池として出荷される。
Of the
このような構成を備える本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
(1)蒸発水分センサ200の取入れ部210が、搬送される電極基材800の塗布体820のラインごとに塗布体820の直上に設置されているので、塗布体820から蒸発した蒸発水分をすぐに取り込んで時間遅れなく蒸発水分を検知することができる。このように塗布体820から蒸発した水分をその直上ですぐに取り込んで検出するので、水分量の検出精度が安定かつ正確となり、この検出値に基づく含水率の検出も高精度かつ高分解能とすることができる。
According to this embodiment having such a configuration, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2)取入れ部210と塗布体820との距離は、境界層の厚み以下とするので、塗布体820から蒸発した水分が電極基材800の搬送とともに境界層の気流で流れてきたところを取入れ部210から取り込んで蒸発水分を検出することができる。境界層内の気流に含まれる水分量は塗布体820の含水率をかなり正確に反映しているため、この境界層の空気を取り込んで水分検出することにより、正確に塗布体820の含水率を求めることができる。
(2) Since the distance between the
(3)蒸発水分センサ200は、乾燥炉内において搬送経路の下流側に配設されているので、その乾燥炉内における乾燥を経た後の含水率を検出することができる。また、塗布体820から蒸発した水分は電極基材800の搬送に引っ張られた境界層の気流と一緒になって電極基材800の搬送方向に流れてくる割合が多いため、搬送経路の下流側にて空気および蒸発水分を取り込むことにより、高精度かつ高分解能に蒸発水分を検出することができる。
(3) Since the evaporating
(4)水分検出部230は、取入れ部210とともに乾燥炉内に配設されているので、取入れ部210から水分検出部230までの距離を極めて短くして、水分が蒸発してから検出されるまでのタイムラグを極めて短くすることができる。
(4) Since the
(5)取入れ部210の一端側開口211は、扁平矩形状であってその開口幅を塗布体820のラインの幅よりも広く形成してあり、取入れ部210を塗布体820の直上において幅方向を塗布体820の幅方向に平行にして設置しているので、塗布体820のラインから蒸発する水分を含んだ空気を確実に取り入れることができ、塗布体820の含水率を反映した検出値を正確に得ることができる。
(5) The
(6)取入れ部210は、電極基材800の搬送方向とは逆向きに一端側開口が向くように配置しており、また、貫通孔212の軸線を電極基材800の搬送方向に平行な方向から傾斜させた状態で設置しているので、境界層の気流を抵抗なくスムースに取り込むことができる。その結果、より正確な検出値を得ることができる。
(6) The
(7)配管部220をステンレス鋼または磁性体材料で形成するため、仮に配管部220の材料が粉塵となって電極基材800に付着した場合でも、製品品質に与える影響をほとんど無くすことができる。すなわち、配管部220をステンレス鋼にて形成した場合、材質がはっきりしているため品質に与える影響を極めて小さくすることができる。また、配管部220を磁性体材料にて形成した場合、乾燥後に磁洗機(磁石)で粉塵を取り除くことができる。
(7) Since the
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
上記実施形態では、電極基材を乾燥させる場合を例に説明したが、被乾燥体は電極基材に限定されるものでないことはもちろんである。
電極基材に二本の塗布体を形成する場合を例にして説明したが、塗布体の本数はこれに限られるものではなく、3本、4本であったとしてもこれらのラインごとに蒸発水分センサを設けることにより本発明を適用できることはもちろんである。
すべての乾燥炉に蒸発水分センサを設置してもよい。ただし、製造コストを削減するために、必要数あればよい。
一端側開口の形状については、塗布体のライン幅よりも幅広であれば、矩形に限られるものではない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included in this invention.
In the above-described embodiment, the case where the electrode base material is dried has been described as an example. However, the material to be dried is not limited to the electrode base material.
Although the case where two coated bodies are formed on the electrode base material has been described as an example, the number of coated bodies is not limited to this, and even if there are three or four coated bodies, evaporation is performed for each of these lines. Of course, the present invention can be applied by providing a moisture sensor.
An evaporation moisture sensor may be installed in all drying ovens. However, in order to reduce the manufacturing cost, it suffices if it is necessary.
The shape of the one end side opening is not limited to a rectangle as long as it is wider than the line width of the application body.
100…乾燥装置、111…電熱炉、112…乾燥炉、113…隔壁、114…送気部、115…排気部、200…蒸発水分センサ、210…取入れ部、211…一端側開口(吸気開口部)、212…貫通孔、220…配管部、230…水分検出部、800…電極基材、810…金属薄板、820…塗布体、910…含水率計算部、920…中央制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記帯状体の搬送経路に沿って配置された複数の乾燥炉と、
前記複数の乾燥炉のうち少なくとも2以上の前記乾燥炉内に設けられ前記塗布体からの蒸発水分を検出する蒸発水分センサと、を備え、
前記蒸発水分センサは、
空気を取り入れる吸気開口部を有する取入れ部と、
前記取入れ部からの空気を導通させる配管部と、
前記配管部の途中に設けられ空気中の水分量を検出する水分検出部と、を備え、
前記取入れ部は、搬送中の前記帯状体に塗布されている前記塗布体のラインごとに前記塗布体の直上に設置されている
ことを特徴とする乾燥装置。 A belt-like body in which an application body of one or a plurality of lines is applied on a belt-like base material is continuously fed, and the coating body is dried to a predetermined moisture content while the belt-like body passes a predetermined transport path. A drying device for causing
A plurality of drying furnaces arranged along the transport path of the strip,
An evaporative moisture sensor that is provided in at least two of the plurality of drying ovens and detects evaporating moisture from the application body, and
The evaporative moisture sensor is
An intake having an intake opening for taking in air;
A piping section for conducting air from the intake section;
A moisture detector provided in the middle of the piping part for detecting the amount of moisture in the air,
The said intake part is installed in the just upper part of the said application body for every line of the said application body currently apply | coated to the said strip | belt-shaped body in conveyance. The drying apparatus characterized by the above-mentioned.
前記取入れ部と前記塗布体との距離は、境界層の厚み以下である
ことを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 1, wherein
The distance between the said intake part and the said application body is below the thickness of a boundary layer. The drying apparatus characterized by the above-mentioned.
前記取入れ部は、乾燥炉内において前記帯状体の搬送経路の下流側に配設されている
ことを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 1 or 2,
The said intake part is arrange | positioned in the drying furnace in the downstream of the conveyance path | route of the said strip | belt shaped object. The drying apparatus characterized by the above-mentioned.
前記水分検出部は、前記取入れ部とともに前記乾燥炉内に配設されている
ことを特徴とする乾燥装置。 In the drying apparatus in any one of Claims 1-3,
The said moisture detection part is arrange | positioned in the said drying furnace with the said intake part. The drying apparatus characterized by the above-mentioned.
前記取入れ部の前記吸気開口部は、扁平矩形状であってその開口幅は前記塗布体のラインの幅よりも広く、
前記取入れ部は、前記塗布体の直上において幅方向を前記塗布体の幅方向に平行にして設置されている
ことを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The intake opening of the intake portion has a flat rectangular shape, and the opening width is wider than the line width of the application body,
The drying device is characterized in that the intake portion is installed with the width direction parallel to the width direction of the application body immediately above the application body.
前記取入れ部は、前記帯状体の搬送方向とは逆向きに前記吸気開口部が向くように配置されるとともに、前記吸気開口部の中心軸線を前記帯状体の搬送方向に平行な方向から傾斜させた状態で設置されている
ことを特徴とする乾燥装置。 In the drying apparatus in any one of Claims 1-5,
The intake portion is disposed such that the intake opening faces in the direction opposite to the transport direction of the strip, and the central axis of the intake opening is inclined from a direction parallel to the transport direction of the strip. The drying apparatus is characterized by being installed in a wet state.
前記配管部は、ステンレス鋼または磁性体材料で形成されている
ことを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The said piping part is formed with stainless steel or a magnetic material. The drying apparatus characterized by the above-mentioned.
前記塗布体は、電池の電極となる活物質を含んだものであり、
前記帯状体は電池の電極である
ことを特徴とする帯状体。 A band-shaped body dried by the drying apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The coated body includes an active material that becomes an electrode of a battery,
The band-shaped body is an electrode of a battery.
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