JP2011134545A - 電極乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の乾燥時の劣化を防止することができ、しかも効率よく電極を乾燥させることが可能な電極乾燥装置を提供する。
【解決手段】本発明の電極乾燥装置２は、赤外光を照射する第１の光源２２ａと、赤外光を透過する平面状の第１の遮熱材２１ａと、第１ガスを冷却して冷却ガスを供給する第１ガス供給装置２６と、第２ガスを乾燥して乾燥ガスを供給する第２ガス供給装置２７と、第１の電極搬送領域と、を備える。第１の光源２２ａと第１の遮熱材２１ａの一方の面との間に冷却ガスが流入され、第１の遮熱材２１ａの他方の面上の第１の電極搬送領域に乾燥ガスが流入される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電極を乾燥させる電極乾燥装置に関する。

従来から、電池として一次電池や二次電池が知られている。近年では、二次電池の１つとしてリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、鉛蓄電池等の他の二次電池に比べて、高電圧が得られること、エネルギー密度が高いこと、クーロン効率が高いこと等の特長を有している。

リチウムイオン二次電池は、例えば電解液を貯蔵する容器の内部に、正極がセパレータを介して負極と離間して収容された構造になっている。正極は集電体に正極活物質が塗工されており、負極は集電体に負極活物質が塗工されている。容器外面には、正極に接続された正極端子と、負極に接続された負極端子とが設けられている。

正極や負極等の電極は、母材である集電体のシートに電極活物質（正極活物質または負極活物質）を塗工して形成されている（例えば、特許文献１、２）。形成されたシート状の電極は、打抜き等により所望の電極形状に加工されて電池容器に収容される。

例えばリチウムイオン二次電池等のように電解液が非水電解質である電池の電極は、いずれの方法で製造された場合でも、電池容器の内部に収容される状態で電極が高度に乾燥されている必要がある。電極、特に電極活物質（正極活物質または負極活物質）に水分が付着していると、電解液成分が水分と反応して電池劣化を生じてしまうからである。

電極を乾燥させる方法としては、加熱により水分を蒸発させる方法や、減圧雰囲気下で水分を蒸発させる方法が知られている。電極の乾燥は、一般的に電極活物質が塗工されてから電極形状に加工されるまでの間に、電極活物質の水分が十分抜けていない状態で行われる。

特開２００１−２３６３０号公報 特開平１１−６７２２０号公報

電熱線等による加熱方法では、乾燥速度を高めることは容易であるが、電極が熱劣化するおそれがある。また、減圧による方法では、熱源を使用しないので電極の熱劣化を回避することはできるが、乾燥に長時間を要してしまい生産性が低くなるおそれがある。このように、従来の電極乾燥方法では、電極の熱劣化を防止しつつ効率よく電極を乾燥させることが困難である。

本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、電極の乾燥時の劣化を防止でき、しかも効率よく電極を乾燥させることが可能な電極乾燥装置を提供することを目的の１つとする。

本発明では、前記目的を達成するために以下の手段を採用している。
本発明の電極乾燥装置は、赤外光を照射する第１の光源と、前記赤外光を透過する平面状の第１の遮熱材と、第１ガスを冷却して冷却ガスを供給する第１ガス供給装置と、第２ガスを乾燥して乾燥ガスを供給する第２ガス供給装置と、第１の電極搬送領域と、を備え、前記第１の光源と前記第１の遮熱材の一方の面との間に前記冷却ガスが流入され、前記第１の遮熱材の他方の面上の前記第１の電極搬送領域に前記乾燥ガスが流入されることを特徴とする。

このようにすれば、第１の電極搬送領域で搬送される電極に付着した水分に光源から赤外光が照射され、水分が赤外光を吸収することにより水分の蒸発が促進される。また、第１の遮熱材の他方の面上の第１の電極搬送領域に、第２ガス供給装置から供給された乾燥ガスが流入するので、第１の電極搬送領域で搬送される電極に付着した水分の蒸発が促進される。さらに第１の光源から電極への伝熱が遮熱材により遮断されるので、電極の加熱が低減される。第１の光源と第１の遮熱材の一方の面との間に、第１ガス供給装置から供給された冷却ガスが流入するので、第１の光源の熱により電極が加熱されることが低減される。以上のように、電極の乾燥時に、電極が加熱されることが格段に低減されるとともに電極に付着した水分の蒸発が格段に促進されるので、電極の劣化を防止しつつ効率よく電極を乾燥させることができる。

本発明の電極乾燥装置によれば、電極に付着した水分の蒸発が格段に促進され、また電極の加熱が格段に低減されるので、電極の熱劣化が防止されるとともに電極を効率よく乾燥させることが可能になる。

二次電池の構成例を示す斜視分解図である。 二次電池の製造方法の一例を概略して示すフローチャートである。 第１実施形態の電極乾燥装置の概略構成を示す模式図である。 第１実施形態の電極乾燥装置におけるガスの流通経路を示す模式図である。 電極乾燥装置を上から見た断面図である。 電極乾燥方法を微視的に示す説明図である。 水の光吸収スペクトルを示すグラフである。 第２実施形態の電極乾燥装置の概略構成を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。

電極乾燥装置の説明に先立ち、図１を参照しつつ電池の構成例について説明する。図１に示すように、単電池の一例である二次電池１は、電池容器１０、電極端子としての正極端子１１および負極端子１２を含んでいる。二次電池１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。電池容器１０は、例えばアルミニウム製の中空容器である。本例の電池容器１０は、外形が略角柱状（略直方体状）であるが、外形が円柱状であってもよい。正極端子１１および負極端子１２は、電池容器１０の外面の１つに設けられている。

電池容器１０の内部に、電極としての正極板１３および負極板１４が収容されている。正極板１３は、負極板１４と対向配置されている。正極板１３および負極板１４は、互いに対向する方向に繰り返し配置されている。正極板１３と負極板１４との間にセパレータ１５が設けられており、正極板１３が負極板１４と接触しないようになっている。正極板１３および負極板１４は、導体箔や導体薄板等のシート状の集電体を母材とし、母材表面に電解成分に応じた電極活物質のコーティングがなされたものである。セパレータ１５は、例えば樹脂フィルム等の絶縁材料からなる。

負極板１４における負極端子１２側の端部には、負極タブ１４ａが形成されている。繰返し配置された複数の負極板１４の負極タブ１４ａが一括して負極端子１２と電気的に接続されている。正極板１３における正極端子１１側の端部には、正極タブ１３ａが形成されている。繰返し配置された複数の正極板１３の正極タブ１３ａが一括して正極端子１１と電気的に接続されている。

電池容器１０の内部には、リチウムイオンを含んだ電解成分が正極板１３および負極板１４と接触するように貯蔵される。電解成分の貯蔵形態としては、例えば電解成分を含んだ電解液を電池容器１０の内部に貯留する形態であってもよいし、電解成分を含んだ固形物を電池容器１０の内部に収容する形態であってもよい。

典型的な電解液としては、炭酸エチレンや炭酸ジエチル等の有機溶媒に、六フッ化リン酸リチウムや四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩を溶解した溶液等が挙げられる。このような非水電解液に水分が混入すると、電解液と水分が反応することや電解成分が不安定になること等により、電解液が劣化してしまう。このような観点で、正極板１３や負極板１４等の電極は、電池容器１０に収容される段階で高度に（例えば、水分含有率が重量比で１０ｐｐｍ以下）乾燥されている必要がある。

次に、図２〜図５を参照しつつ第１実施形態の電極乾燥装置について説明する。図２は、電池製造方法の一実施形態を概略して示すフローチャート、図３は第１実施形態の電極乾燥装置２の概略構成を示す模式図、図４は電極乾燥装置２の内部のガスの流通経路を示す模式図、図５は電極乾燥装置を上から見た断面図である。

図２に示すように、電池の一例である二次電池１を製造するには、ステップＳ１で電極の母材となるシート状の集電体に電極活物質を塗工して、シート状の電極を形成する。そして、ステップＳ２でシート状の電極をプレスすること等により母材に電極活物質の膜を圧着し、ステップＳ３でシート状の電極を乾燥させる。そして、ステップＳ４でシート状の電極を打抜き（型抜き）等により形状加工して、正極板１３や負極板１４等を形成する。そして、ステップＳ５で正極板１３、セパレータ１５、負極板１４を積層して互いに固定し、積層体を形成する。そして、ステップＳ６で電池容器１０に積層体を収容して封止した後に、ステップＳ７で電池容器１０の内部に電解液を注入して封止すること等により、二次電池１が得られる。電極乾燥装置２は、例えばステップＳ３でシート状の電極を乾燥させるのに用いられる。

図３に示すように、電極乾燥装置２は、電極収容室２０、遮熱材２１ａ〜２１ｎ、光源群２２ａ〜２２ｇ、搬送ローラ２４ａ〜２４ｇ、２４１〜２４４、第１ガス供給装置２６、第２ガス供給装置２７および排気装置２８を備えている。遮熱材２１ａ〜２１ｎ、光源群２２ａ〜２２ｇおよび搬送ローラ２４ａ〜２４ｇは、電極収容室２０の内部に配置されている。電極ロール２３ａ、２３ｂ、第１ガス供給装置２６、第２ガス供給装置２７および排気装置２８は、電極収容室２０の外部に配置されている。電極乾燥装置２は、概略すると以下のように動作する。

シート状の集電体に電極活物質が塗工されて形成されたシート状の電極Ｅは、プレス工程を経た後に巻き取られて電極ロール２３ａとなっている。電極Ｅは、電池用の電極であれば一次電池用であってもよいし二次電池用であってもよい。ここでは、図１で示した二次電池用の電極を例として説明する。

電極ロール２３ａから繰り出された電極Ｅは、電極収容室２０の外部にある搬送ローラ２４１および電極収容室２０の内部にあってシート状の電極Ｅの搬入口に配置された搬送ローラ２４２、さらに搬送ローラ２４ａ〜２４ｇをつたって電極収容室２０の内部を搬送される。電極収容室２０の内部で電極Ｅに光源群２２ａ〜２２ｇから赤外光が照射され、電極Ｅに付着している水分や電極Ｅの電極活物質に含まれる水分が光吸収により蒸発する。電極Ｅは、電極収容室２０の内部を搬送されつつ乾燥された後、電極収容室２０の内部にあってシート状電極Ｅの搬出口に配置された搬送ローラ２４３、電極収容室２０の外部にある搬送ローラ２４４を介して電極ロール２３ｂとして巻取られる。各搬送ローラの回転方向およびシート状電極Ｅの搬送方向は矢印で示されている。以下、電極乾燥装置２の構成要素について詳しく説明する。

電極収容室２０の内部に、複数の遮熱材２１ａ〜２１ｎが互いに離間させて配列されている。遮熱材２１ａ〜２１ｎは、Ｙ−Ｚ方向に面を有する略板状の部材である。遮熱材２１ａ〜２１ｎは、各々の法線方向（Ｘ方向）に繰り返し配置されている。遮熱材２１ａ〜２１ｎは、光源群２２ａ〜２２ｇから射出された赤外光を透過し、熱伝導率が低い材質、例えば石英からなる耐熱ガラスで構成される。遮熱材２１ａ〜２１ｎを、Ｘ正方向からＸ負方向に向かって並ぶ順に、第１の遮熱材２１ａ、第２の遮熱材２１ｂ、・・・第１４の遮熱材２１ｎと称する。

複数の遮熱材２１ａ〜２１ｎの間に、光源群２２ａ〜２２ｇが配置されている。光源群２２ａ〜２２ｇの各々は、Ｙ方向に配列された複数の光源を含んでいる。光源は、波長が２μｍ〜４μｍ程度の中赤外線を含んだ赤外光を射出するようになっている。光源は、赤外光を射出するものであれば、可視光を含んだ光を射出するものであってもよい。

複数の光源の各々は、例えばＺ方向を軸とする略柱状のハロゲンランプにより構成される。光源は、Ｚ方向の長さが電極Ｅの幅と同程度になっており、Ｚ方向の両端部にて支持されている。光源群２２ａ〜２２ｇを、Ｘ正方向からＸ負方向に向かって並ぶ順に、第１の光源群２２ａ、第２の光源群２２ｂ・・・第７の光源群２２ｇと称する。１〜７の整数をＮとして、第Ｎの光源群（Ｎ＝１、２・・・、７）に含まれる光源の各々を第Ｎの光源と称する。

第（２×Ｎ−１）の遮熱材と第（２×Ｎ）の遮熱材との間に第Ｎの光源群が配置されている。換言すると、第（２×Ｎ−１）の遮熱材と第（２×Ｎ）の遮熱材とに囲まれる部分が、第Ｎの光源群を収容する第Ｎの光源収容室になっている。例えば、Ｎ＝１に相当する第１の遮熱材２１ａと第２の遮熱材２１ｂとの間は、第１の光源群２２ａを収容する第１の光源収容室２５ａになっている。第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇは、Ｘ方向に互いに離間させて配列されている。ここで、本実施形態では、７つの光源収容室が配置されている、すなわち１≦Ｎ≦７（Ｎは整数）としているが、設計で求められる乾燥度に応じてＮの数は可変である。従って、設計に応じて、７つ以上の光源収容室が配置されてもよい。

第１の光源が順次配置されるＹ軸上であってＹ正方向側に第１の搬送ローラ２４ａの回転軸が配置されており、同様に第３の光源が順次配置されるＹ軸上であってＹ正方向側に第３の搬送ローラ２４ｃの回転軸が配置されている。第５の光源が順次配置されるＹ軸上であってＹ正方向側に第５の搬送ローラ２４ｅの回転軸が、第７の光源が順次配置されるＹ軸上であってＹ正方向側に第７の搬送ローラ２４ｇの回転軸が、それぞれ配置されている。第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇと、第１、第３、第５および第７の搬送ローラ２４ａ、２４ｃ、２４ｅ、２４ｇとの間に、仕切板２９４が設けられている。仕切板２９４にスリットが設けられており、電極Ｅは、仕切板２９４のスリットを通って仕切板２９４の光源収容室側と搬送ローラ側との間を移動する。

第２の光源が順次配置されるＹ軸上であってＹ負方向側に第２の搬送ローラ２４ｂの回転軸が配置されており、同様に第４の光源が順次配置されるＹ軸上であってＹ負方向側に第４の搬送ローラ２４ｄの回転軸が配置されている。そして、第６の光源が順次配置されるＹ軸上であってＹ正方向側に第６の搬送ローラ２４ｆの回転軸が配置されている。
第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇと、第２、第４および第６の搬送ローラ２４ｂ、２４ｄ、２４ｆ、２４２、２４３との間に、仕切り板２９５が設けられている。仕切板２９５にスリットが設けられおり、電極Ｅは、仕切板２９５のスリットを通って仕切板２９５の光源収容室側と搬送ローラ側との間を移動する。

搬送ローラ２４ａ〜２４ｇおよび搬送ローラ２４２、２４３はＸ方向に伸びる円柱状の形状をしており、シート状電極Ｅよりも幅広であって、各々のＺ方向の両端部にて支持されている。これら搬送ローラのＸＹ平面における断面の半径は、電極シートＥが電極収容室の一方の壁面と第１の光源収容室との間と、第１と第２の光源収容室の間と、第３と第４の光源収容室の間と、第５と第６の光源収容室の間と、第７の光源収容室と電極収容室２０の他方の壁面との間とを、これら光源収容室や当該壁面に接触しないで通過できるよう設計されている。具体的には、当該半径は、第Ｎの光源と第Ｎの遮熱材または第（Ｎ+１）の遮熱材とのＸ方向の距離より大きく、第Ｎの光源と第（２Ｎ+１）の遮熱材または第（２Ｎ−２）の遮熱材とのＸ方向の距離より小さくなるよう設計される。仕切板２９４、２９５が配置されることにより、例えば搬送ローラ側の微小なゴミ等が光源収容室側に侵入することが、格段に低減される。

電極Ｅは、第１の搬送ローラ２４ａから第２の搬送ローラ２４ｂ、・・・第７の搬送ローラ２４ｇの順に懸架され、この順に第１〜第７の搬送ローラ２４ａ〜２４ｇを伝って搬送される。電極Ｅは、第１〜第７の搬送ローラ２４ａ〜２４ｇのそれぞれを経由するたびに進行方向が約１８０度変化し、電極収容室２０の内部を蛇行して搬送されつつ光源群２２ａ〜２２ｇから赤外光を照射される。

具体的には、電極Ｅは、電極収容室２０の搬入口から内部に搬入された後、第１の遮熱材２１ａにおける第１の光源群２２ａ側の面の反対側の面に沿ってＹ正方向（第１の方向）へ第１の搬送ローラ２４ａに向かって進行しつつ、第１の光源群２２ａから赤外光を照射される。
そして、電極Ｅは、第１の搬送ローラ２４ａを経由した後、第２の遮熱材２１ｂと第３の遮熱材２１ｃとの間をＹ負方向（第２の方向）へ第２の搬送ローラ２４ｂに向かって進行する。第２の遮熱材２１ｂと第３の遮熱材２１ｃとの間、すなわち第１と第２の光源収容室２５ａ、２５ｂの間で、電極ＥのＸ正方向側の面に第１の光源群２２ａから赤外光が照射され、電極ＥのＸ負方向側の面に第２の光源群２２ｂから赤外光が照射される。
電極Ｅは、第２の搬送ローラ２４ｂを経由した後、第２と第３の光源収容室２５ｂ、２５ｃの間をＹ正方向へ第３の搬送ローラ２４ｃに向かって進行しつつ、第２の光源群２２ｂと第３の光源群２２ｃから赤外光を照射される。
以下同様に電極Ｅは、第３の搬送ローラ２４ｃを経由後に第３と第４の光源収容室２５ｃ、２５ｄの間をＹ負方向に、第４の搬送ローラ２４ｄを経由後に第４と第５の光源収容室２５ｄ、２５ｅの間をＹ正方向に、第５の搬送ローラ２４ｅを経由後に第５と第６の光源収容室２５ｅ、２５ｆの間をＹ負方向に、第６の搬送ローラ２４ｆを経由後に第６と第７の光源収容室２５ｆ、２５ｇの間をＹ正方向に進行する。そして、第７の搬送ローラ２４ｇを経由後に、第１４の遮熱材２１ｎにおける第７の光源群２２ｇ側の面の反対側の面をＹ負方向へ搬送ローラ２４３に向かって進行しつつ、第７の光源群２２ｇから赤外光を照射される。

このように電極Ｅは、第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの間を蛇行して進行することになる。電極乾燥装置２の内部を電極Ｅが蛇行して進行するので、蛇行させない場合に比べ、電極Ｅの搬送経路長を確保しつつ電極乾燥装置２を格段に小型化することができる。
さらに、電極Ｅが蛇行しつつ搬送されることで、隣り合った光源収容室のそれぞれから放射される赤外光が電極Ｅの一方の面と他方の面のそれぞれに照射される。したがって、一方の面からのみ赤外光を照射することに比べ、電極Ｅを効率よく乾燥させることができる。第２〜第６の光源群２２ｂ〜２２ｆの各々が、光源群の両側を搬送される電極Ｅに対してＸ正方向側およびＸ負方向側に赤外光を照射するので、光源の数を減らすことができ、電極乾燥装置２を低コスト化することや小型化することができる。

第１ガス供給装置２６は、空気や不活性ガス等の第１ガスを冷却して冷却ガスＧ１（図４参照）を生成する装置である。第１ガス供給装置２６は、配管２９１と接続されている。配管２９１は、分岐して第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの一端に接続されている。ここでは、配管２９１の分岐管が、第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇと１対１で対応している。第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの他端は、配管２９６と接続されている。配管２９６は、分岐して第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの他端に接続されている。

図４に示すように、第１ガス供給装置２６から供給された冷却ガスＧ１は、配管２９１を通って第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの内部に流入する。冷却ガスＧ１は、第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの内部をＹ正方向に流通し、第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇのＹ正方向側の端部にて第１〜第７の光源収容室の内部から排出される。第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの内部から排出された冷却ガスＧ１は、例えば後述の第２ガスより乾燥度の小さいガスが用いられていた場合にも電極Ｅに与える影響が少ないように配管２９６を通り、電極収容室２０の壁面に設置された排気用の配管２９３の近辺に排出される。その後、当該近辺に排出された冷却ガスＧ１は配管２９３を通って排気装置２８により電極収容室２０の外部に排気される。これにより、乾燥ガスＧ２より冷却ガスＧ１の乾燥度が小さい場合に、電極Ｅに冷却ガスＧ１が接触して冷却ガスＧ１の水分が電極Ｅに付着することを回避することができる。

第２ガス供給装置２７は、空気や不活性ガス等の第２ガスを乾燥させて乾燥ガスＧ２を生成する装置である。第２ガスは、第１ガスと同じガスであってもよいし、異なるガスであってもよい。乾燥ガスＧ２の水分含有量は、乾燥後の電極Ｅの水分含有量、すなわち乾燥程度の目標値に応じて定まる。第２ガス供給装置２７は、配管２９２と接続されており、配管２９２は電極収容室２０の内部に通じている。

第２ガス供給装置２７から供給された乾燥ガスＧ２は、配管２９２を通って電極収容室２０の内部に流入する。電極収容室２０の内部に流入した乾燥ガスＧ２は、仕切板２９４と仕切板２９５の範囲内で、第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの間、すなわち電極Ｅの搬送経路に流入する。

具体的には、図５に示すように、配管２９２は電極Ｅを避けた電極乾燥装置２内の側面を延長して配置される。そして、配管２９２は、第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇに近い箇所から乾燥ガスＧ２を流入するためのガス流入口を、各光源収容室の間、すなわち電極Ｅの各搬送経路３３ａ〜３３ｈに対応して複数有する。第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの間を通った乾燥ガスＧ２は、第１〜第７の光源収容室２５ａ〜２５ｇの内部から排出された冷却ガスＧ１と合流し、配管２９３を通って排気装置２８により電極収容室２０の外部に排気される。

ここで、配管２９６と配管２９３とを直結した構成とし、さらに図示しない乾燥ガスＧ２用の排気装置を設けてその配管を電極収容室２０に挿入した構成としてもよい。すなわち、冷却ガスＧ１用の排気装置と乾燥ガスＧ２用の排気装置を別に設けてもよい。こうすることで、冷却ガスＧ１と乾燥ガスＧ２が異なるガスである場合に、互いのガスが混合されて化学反応により発熱が生じるなどの不具合を回避することができる。また、乾燥ガスＧ２より冷却ガスＧ１の乾燥度が小さい場合に、電極Ｅに冷却ガスＧ１が接触して冷却ガスＧ１の水分が電極Ｅに付着することをより良く回避することができる。また、排気装置２８は、冷却ガスＧ１および乾燥ガスＧ２を排気するとともに電極収容室２０内を減圧することができるので、電極に付着した水分をより効果的に除去することができる。

次に、隣り合う光源収容室の間を進行する電極がどのように乾燥されるかをより微視的に説明する。図６は、電極乾燥方法を微視的に示す説明図、図７は水の光吸収スペクトルを示すグラフである。

図６に示すように、光源収容室２５の間において、電極Ｅに光源２２から赤外光ＩＲが照射される。電極Ｅに付着している水分Ｑや電極Ｅの電極活物質に含まれている水分Ｑは、赤外光ＩＲを吸収して昇温する。図７に示すように水の光吸収スペクトルは、中赤外線の波長域、特に１．７μｍ〜３．４μｍの波長域に吸収ピークを有している。したがって、赤外光ＩＲが水分Ｑに効率よく吸収され、水分Ｑが効果的に加熱される。

遮熱材２１が、赤外光を効率よく透過する材質からなっているので、電極Ｅに含有される水分Ｑがこの赤外光を吸収して分解、蒸発する。例えば、遮熱材２１が厚み１ｍｍ〜１０ｍｍの透明石英ガラスの場合には、中赤外線の透過率が９０％であるので、光源２２としてハロゲンランプを用いると、光源２２からの赤外光が水分Ｑに高強度で照射され、電極Ｅに水分Ｑを効率よく蒸発させることができる。

水分Ｑの蒸発により生成された蒸気は、乾燥ガスＧ２に同伴されて光源収容室２５の間の外側まで運び出され、排気装置２８により電極収容室２０の外部に排気される。蒸発した水分が直ちに乾燥ガスＧ２により搬出されるので、水分が電極Ｅに再付着することが防止される。なお、遮熱材２１の断熱効果を高めるには厚みを増すのが良いが、厚みを増すと透過率も低減するので、装置の小型化と乾燥効率を鑑みて、遮熱材２１が透明石英ガラスの場合には、厚みは４ｍｍ以上１０ｍｍ以下が望ましい。

光源２２から放射される熱Ｈは、遮熱材２１に遮られ、光源２２からの熱Ｈが電極Ｅに直接的に伝わることが防止される。光源収容室２５の内部を通った冷却ガスＧ１が排気装置２８に吸引されることにより、光源２２で発生した熱は、冷却ガスＧ１を冷媒として光源収容室２５の外部へ搬出され、遮熱材２１に伝導される熱量が低減される。また、そもそも遮熱材２１が熱伝導率の低い材質であるで、遮熱材２１において、光源収容室２５の内側の面から、搬送中の電極Ｅ側の面へ伝導される熱量はさらに小さいものとなる。すなわち、遮熱材２１から電極Ｅへの二次放射の熱量はさらに小さいものとなる。

ところで、リチウムイオン二次電池等に用いられる電極は、熱劣化を生じやすいことが知られており、例えば１３０℃以上の温度に長時間曝されると、特性が低下してしまう。電極の温度を上昇させずに水分を蒸発させるには、熱源を用いないで電極を真空雰囲気で乾燥させるとよい。しかしながら、真空雰囲気で乾燥させると乾燥時間が長時間（例えば数時間〜十数時間）になり、電極の製造効率が低下してしまう。乾燥用の処理室（例えば真空チャンバー）を大型にすると装置コストが高騰してしまうので、装置の大型化により乾燥処理の効率化を図ることも難しい。

電極乾燥装置２にあっては、電極Ｅに赤外光ＩＲを照射するので水分Ｑを選択的に加熱することができ、電極Ｅの昇温が低減される。光源２２（光源群２２ａ〜２２ｇ）からの熱Ｈが電極Ｅに直接的に伝わることが遮熱材２１（２１ａ〜２１ｎ）により防止されるので、電極Ｅの昇温が低減される。遮熱材２１から二次的に熱が放射されることが回避されるので、二次的な熱放射による電極Ｅの昇温が低減される。このように、電極Ｅの昇温が格段に低減されているので、電極Ｅの熱劣化が防止される。

また、赤外光ＩＲを照射するので水分Ｑを効率的に加熱することができ、水分Ｑを効率よく蒸発させることができる。水分Ｑ由来の蒸気が乾燥ガスＧ２により電極Ｅの周辺から搬出・除去されるので、水分Ｑの蒸発が促進される。排気装置２８により電極収容室２０の内部を減圧雰囲気にすることができ、水分Ｑの蒸発をさらに促進させることもできる。このように、水分Ｑの蒸発が格段に促進されるので、電極Ｅを効率よく乾燥させることができる。

以上のように、電極乾燥装置２によれば、電極Ｅの熱劣化を防止しつつ電極Ｅを効率よく乾燥させることができる。結果として、良好な特性の電極Ｅを低コストで効率よく製造することが可能になり、良好な特性の電池を低コストで効率よく製造可能になる。

次に、第２実施形態の電極乾燥装置について説明する。第２実施形態の電極乾燥装置は、第２ガス供給装置が第１ガス供給装置を内包、言い換えれば、第１および第２ガス供給装置の機能をいずれも備えた第３ガス供給装置を備え、この第３ガス供給装置から乾燥かつ冷却された乾燥冷却ガスが供給される点、さらに、第１の光源収容室とで搬送経路３３ａを挟むように第１の光源群と同様の光源群２２１ａおよび光源群２２１ａ用遮熱材を配置し、第７の光源収容室とで搬送経路３３ｈを挟むように第７の光源群と同様の光源群２２１ｂおよび光源群２２１ｂ用遮熱材を配置している点が第１実施形態と大きく異なる。

図８は、第２実施形態の電極乾燥装置３の概略構成を示す模式図である。図８に示すように、電極乾燥装置３は、第１ガス供給装置と第２ガス供給装置の機能を内包した第３ガス供給装置３１と、第３ガス供給装置３１と接続されて電極収容室２０の内部に通じる配管３２と、を備えている。

第３ガス供給装置３１は、空気や不活性ガス等の適宜選択されるガスを冷却するとともに乾燥して冷却乾燥ガスＧ３を供給する。冷却乾燥ガスＧ３は、配管３２を通って、電極収容室２０の内部に供給される。第３ガス供給装置３１から供給されるガスは、冷却され且つ乾燥された少なくとも１種（同一成分）のガスである。互いに反応等しないガスであれば、冷却され且つ乾燥された２種以上のガスが混合された状態で第３ガス供給装置３１から供給される構成としてもよい。

本実施形態では、複数の光源２２がＹ方向に並んで光源群を構成しており、複数の光源群がＸ方向に互いに離間して配置されている。シート状の電極Ｅは、第１実施形態と同様に、光源群の間を蛇行して搬送されるようになっている。また、蛇行して搬送される電極Ｅの表裏両面を均等に照射できるように光源群が配置されている。Ｙ正方向あるいはＹ負方向に向かう電極Ｅの搬送経路ごとに、搬送経路と光源２２との間に遮熱材２１が配置されている。本実施形態では、２つの遮熱材２１に挟まれて光源２２が配置されている領域は、遮熱材２１のＹ正負方向の端部にて、電極収容室２０の内部と通じている。２つの遮熱材２１に挟まれて光源２２が配置されていない領域（搬送経路）は、遮熱材２１のＹ正負方向の端部にて、電極収容室２０の内部と通じている。

電極収容室２０の内部に供給された冷却乾燥ガスＧ３の一部は、遮熱材２１に挟まれて光源２２が配置されている領域に流入し、第１実施形態の冷却ガスとして機能する。すなわち、冷却乾燥ガスＧ３は、電極Ｅの搬送経路に一方の面が対面する遮熱材２１の他方の面や光源２２から熱を奪って流通した後、配管２９３を通って排気装置２８により電極収容室２０の外部に排出される。

また、電極収容室２０の内部に供給された冷却乾燥ガスＧ３の一部は、電極Ｅに対面する遮熱材２１と電極Ｅとの間に流入し、第１実施形態の乾燥ガスとして機能する。すなわち、冷却乾燥ガスＧ３は電極Ｅから蒸発した水分を同伴して流通した後、配管２９３を通って排気装置２８により電極収容室２０の外部に排出される。また、電極Ｅに対面する遮熱材２１と電極Ｅとの間に流入した冷却乾燥ガスＧ３は、遮熱材２１における光源２２と反対の面を冷却する。

以上のような構成の電極乾燥装置３にあっては、第３ガス供給装置が第１ガス供給装置と第２ガス供給装置とを兼ねているので、電極乾燥装置３を小型化することや低コスト化することができる。冷却乾燥ガスＧ３が冷却ガスとしても乾燥ガスとしても機能するので、電極Ｅに対面する遮熱材２１と電極Ｅとの間、および遮熱材２１に挟まれて光源２２が配置されている領域に共通して冷却乾燥ガスＧ３を供給することができ、配管系を簡略化することができる。電極Ｅに対面する遮熱材２１と電極Ｅとの間に流入した冷却乾燥ガスＧ３が蒸気を搬出する乾燥ガスとして機能するとともに、遮熱材２１における光源２２と反対の面を冷却するので、光源２２から電極Ｅへの伝熱が低減され、電極Ｅの熱劣化を防止する効果が高められる。
さらに、光源群２２１ａおよび光源群２２１a用遮熱材、光源群２２１ｂおよび光源群２２１ｂ用遮熱材を配置したことで、第１実施形態よりも電極両面の乾燥度の均一化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、光源としては、ハロゲンランプのみならず、水分乾燥に十分な赤外光を放射できるのであれば各種の発光原理のものから適宜選択して用いることができるので、例えばＬＥＤも使用可能である。また光源から射出される光の波長についても少なくとも赤外光を放射できるのであれば特に限定されない。

１・・・二次電池（電池）、２、３・・・電極乾燥装置、１０・・・電池容器、
１１・・・正極端子、１２・・・負極端子、１３・・・正極板（電極）、
１３ａ・・・正極タブ、１４・・・負極板（電極）、１４ａ・・・負極タブ、
１５・・・セパレータ、２０・・・電極収容室、２１、２１ｅ〜２１ｎ・・・遮熱材、
２１ａ・・・第１の遮熱材、２１ｂ・・・第２の遮熱材、２１ｃ・・・第３の遮熱材、
２１ｄ・・・第４の遮熱材、２２・・・光源、
２２ａ・・・第１の光源群（第１の光源）、２２ｂ・・・第２の光源群（第２の光源）、
２２ｃ・・・第３の光源群（第３の光源）、２２ｄ〜２２ｇ・・・光源群、
２３ａ、２３ｂ・・・電極ロール、２４ａ〜２４ｇ・・・搬送ローラ、
２５ａ〜２５ｇ・・・光源収容室、２６・・・第１ガス供給装置、
２７・・・第２ガス供給装置、３１・・・第３ガス供給装置、２８・・・排気装置、
３２、２９１〜２９３、２９６・・・配管、
３３、３３ｃ〜３３ｈ・・・電極搬送領域（電極搬送経路）、
３３ａ・・・第１の電極搬送領域（電極搬送経路）、
３３ｂ・・・第２の電極搬送領域（電極搬送経路）、２９４、２９５・・・仕切板、
Ｅ・・・シート状の電極、Ｇ１・・・冷却ガス、Ｇ２・・・乾燥ガス、
Ｇ３・・・乾燥冷却ガス、Ｈ・・・熱、ＩＲ・・・赤外光、Ｑ・・・水分

Claims (5)

1. 赤外光を照射する第１の光源と、
   前記赤外光を透過する平面状の第１の遮熱材と、
   第１ガスを冷却して冷却ガスを供給する第１ガス供給装置と、
   第２ガスを乾燥して乾燥ガスを供給する第２ガス供給装置と、
   第１の電極搬送領域と、
   を備え、
   前記第１の光源と前記第１の遮熱材の一方の面との間に前記冷却ガスが流入され、前記第１の遮熱材の他方の面上の前記第１の電極搬送領域に前記乾燥ガスが流入されることを特徴とする電極乾燥装置。
2. 赤外光を照射する第２の光源と、
   前記赤外光を透過する平面状の第２の遮熱材と、
   をさらに備え、
   前記第２の光源と前記第２の遮熱材の一方の面との間に前記冷却ガスが流入され、前記第２の遮熱材の他方の面と前記第１の遮熱材の前記他方の面との間の前記第１の電極搬送領域に前記乾燥ガスが流入されることを特徴とする請求項１に記載の電極乾燥装置。
3. 前記第２の光源の照射する赤外光を透過し且つ前記第２の光源を前記第２の遮熱材と挟む位置に配置される平面状の第３の遮熱材と、
   前記第３の遮熱材を前記第２の光源とで挟む位置に確保される第２の電極搬送領域と、
   前記第２の電極搬送領域を前記第３の遮熱材とで挟む位置に配置され且つ赤外光を透過する平面状の第４の遮熱材と、
   前記第２の電極搬送領域を前記第３の遮熱材とで挟む位置に配置され且つ赤外光を透過する平面状の第４の遮熱材と、
   前記第４の遮熱材を前記第２の電極搬送領域とで挟む位置に配置される前記赤外光を照射する第３の光源と、
   搬送ローラと、
   シート状の電極と、
   をさらに備え、
   前記第２の光源と前記第３の遮熱材の一方の面との間に前記冷却ガスが流入され、前記第３の光源と前記第４の遮熱材の一方の面との間に前記冷却ガスが流入され、
   前記第２の電極搬送領域に前記乾燥ガスが流入され、
   前記電極は前記第１の電極搬送領域を第１の方向へ搬送された後、前記搬送ローラによって進行方向を変え、前記第２の電極搬送領域を第２の方向へ搬送されることとなることを特徴とする請求項２に記載の電極乾燥装置。
4. 前記第１乃至第３の光源、第１乃至第４の遮熱材および前記搬送ローラを内部に配置した電極収容室と、
   前記電極収容室の内部の排気または減圧を行う排気装置と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の電極乾燥装置。
5. 第３ガス供給装置をさらに備え、
   前記第３ガス供給装置は前記第１ガス供給装置と前記第２ガス供給装置とを内包し、前記第１ガスと前記第２ガスは同一成分のガスであり、前記第３ガス供給装置からは乾燥且つ冷却された前記ガスが供給されることを特徴とする請求項４に記載の電極乾燥装置。

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