JP2012146849A - Electrode manufacturing device, electrode manufacturing method, program, and computer storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、帯状の基材の両面に活物質層を形成して電極を製造する電極製造装置、当該電極製造装置を用いた電極製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。 The present invention relates to an electrode manufacturing apparatus that manufactures an electrode by forming an active material layer on both surfaces of a belt-shaped substrate, an electrode manufacturing method using the electrode manufacturing apparatus, a program, and a computer storage medium.
近年、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能な特性を活かして、リチウムイオンキャパシタ(LIC:Lithium Ion Capacitor)、電気二重層キャパシタ(EDLC:Electric Double Layer Capacitor)及びリチウムイオン電池(LIB:Lithium Ion Battery)などの電気化学素子の需要が急速に拡大している。 In recent years, a lithium ion capacitor (LIC), an electric double layer capacitor (EDLC) and a lithium ion have been utilized by taking advantage of the small size, light weight, high energy density, and the ability to repeatedly charge and discharge. Demand for electrochemical elements such as batteries (LIB: Lithium Ion Battery) is rapidly expanding.
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が比較的大きいことから、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの分野で利用されている。また、電気二重層キャパシタは急速充放電が可能なので、パーソナルコンピュータ等のメモリーバックアップ小型電源として利用されている。さらに電気二重層キャパシタは電気自動車用の大型電源としての応用が期待されている。また、リチウムイオン電池の利点と電気二重層キャパシタの利点とを組み合わせたリチウムイオンキャパシタは、エネルギー密度、出力密度ともに高いことから注目を集めている。 Lithium ion batteries have a relatively high energy density and are used in fields such as mobile phones and notebook personal computers. In addition, since the electric double layer capacitor can be rapidly charged and discharged, it is used as a memory backup compact power source for personal computers and the like. Furthermore, the electric double layer capacitor is expected to be applied as a large power source for electric vehicles. In addition, lithium ion capacitors that combine the advantages of lithium ion batteries and the advantages of electric double layer capacitors are attracting attention because of their high energy density and power density.
このような電気化学素子の電極は、例えば基材としての集電体である金属箔の表面に活物質や溶媒を含む活物質合剤を塗工した後、当該活物質合剤を乾燥し活物質層を形成して製造される。かかる電極の製造には、例えば巻出ロールと巻取ロールとの間に塗工装置と乾燥機を配置した電極製造装置が用いられる。塗工装置は、活物質合剤を塗工するための塗工口が形成された塗工ヘッドを有している。また乾燥機は、所定間隔で配置された複数のヒータを有している。そして、巻出ロールと巻取ロールの間で帯状の金属箔を略鉛直上方に搬送しながら、塗工装置と乾燥機によって、金属箔の表面に活物質合剤の塗工と乾燥がそれぞれ行われている(特許文献1)。 For example, an electrode of such an electrochemical element is formed by applying an active material mixture containing an active material or a solvent to the surface of a metal foil that is a current collector as a base material, and then drying the active material mixture. It is manufactured by forming a material layer. For example, an electrode manufacturing apparatus in which a coating apparatus and a dryer are disposed between an unwinding roll and a winding roll is used for manufacturing the electrode. The coating apparatus has a coating head in which a coating port for coating the active material mixture is formed. The dryer has a plurality of heaters arranged at predetermined intervals. Then, while transporting the strip-shaped metal foil between the unwinding roll and the winding roll substantially vertically upward, the coating material and the dryer apply and dry the active material mixture on the surface of the metal foil, respectively. (Patent Document 1).
ここで、金属箔の表面に塗工された活物質合剤を乾燥させる際、急激な乾燥を行うと、活物質合剤の内部で溶媒が沸騰し、対流や気泡が発生する場合がある。かかる場合、金属箔上の活物質層の表面に凹凸が形成され、活物質層が適切に形成されない。また、金属箔と活物質層との境目で剥離が生じるおそれもある。 Here, when the active material mixture coated on the surface of the metal foil is dried, if the drying is performed rapidly, the solvent may boil inside the active material mixture, and convection or bubbles may be generated. In such a case, irregularities are formed on the surface of the active material layer on the metal foil, and the active material layer is not properly formed. Moreover, there is a possibility that peeling occurs at the boundary between the metal foil and the active material layer.
しかしながら、特許文献1に記載された乾燥機には、複数のヒータが所定間隔で配置されているのみであり、上述した急激な乾燥を回避するための対策は考慮されていない。このため、金属箔上の表面に活物質層を適切に形成することはできなかった。
However, in the dryer described in
一方、上記ヒータを多数配置して、十分な乾燥時間を確保し、徐々に活物質合剤を乾燥させることも考えられる。しかしながら、かかる場合、乾燥機の長さが長くなり、効率よく活物質合剤を乾燥させることができない。 On the other hand, it is also conceivable to arrange a large number of the heaters so as to secure a sufficient drying time and gradually dry the active material mixture. However, in such a case, the length of the dryer becomes long and the active material mixture cannot be efficiently dried.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電極を製造するに際し、帯状の基材の表面に活物質層を適切に且つ効率よく形成することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and when manufacturing an electrode, it aims at forming an active material layer in the surface of a strip | belt-shaped base material appropriately and efficiently.
前記の目的を達成するため、本発明は、帯状の基材の両面に活物質層を形成して電極を製造する電極製造装置であって、基材を巻き出す巻出部と、前記巻出部で巻き出された基材を巻き取る巻取部と、前記巻出部と前記巻取部との間に設けられ、活物質と溶媒を混合した活物質合剤を基材の両面に塗工する塗工部と、前記塗工部と前記巻取部との間に設けられ、前記塗工部で塗工された前記活物質合剤を乾燥させて活物質層を形成する乾燥部と、を有し、前記乾燥部は、基材の長手方向に並べて配置され、表面に溶着膜が形成されて赤外線を照射する複数のロッドヒータを有し、前記乾燥部は、前記溶着膜の種類が異なり、前記ロッドヒータの赤外線の放射率を異ならしめる複数の領域に分割され、一の前記領域における前記溶着膜は、当該一の領域での基材上の前記溶媒の膜厚に対して、前記活物質合剤が沸騰しない範囲で、前記溶媒の赤外線の吸収率が最大になる放射率のうち、最大の放射率を有する溶着膜に設定されることを特徴としている。なお、本発明において活物質合剤が沸騰しないとは、当該活物質合剤中の溶媒が沸騰しないことをいう。 In order to achieve the above object, the present invention provides an electrode manufacturing apparatus for manufacturing an electrode by forming an active material layer on both surfaces of a strip-shaped base material, the unwinding unit for unwinding the base material, and the unwinding An active material mixture prepared by winding the base material unwound at the part and between the unwinding part and the wind-up part and mixed with an active material and a solvent; A coating part to be worked, and a drying part which is provided between the coating part and the winding part, and which forms the active material layer by drying the active material mixture coated in the coating part; The drying unit is arranged side by side in the longitudinal direction of the substrate, and has a plurality of rod heaters that are irradiated with infrared rays with a welding film formed on the surface, and the drying unit is a type of the welding film Is divided into a plurality of regions that make the emissivity of infrared rays of the rod heater different, and the welded film in one of the regions is In the range where the active material mixture does not boil with respect to the film thickness of the solvent on the substrate in the region, the emissivity has the maximum emissivity among the emissivities at which the infrared absorption rate of the solvent is maximized. It is characterized by being set to a welding film. In the present invention, the phrase “the active material mixture does not boil” means that the solvent in the active material mixture does not boil.
本発明によれば、乾燥部が複数の領域に分割され、一の領域における溶着膜は活物質合剤が沸騰しない範囲の溶着膜に設定されるので、従来のように基材上の活物質層の表面に凹凸が形成されることがなく、円滑な表面を有する活物質層を均一な膜厚で形成することができる。また、基材と活物質層との境目で剥離が生じることも無い。しかも、一の領域における溶着膜は、溶媒の赤外線の吸収率が最大になる放射率のうち、最大の放射率を有する溶着膜に設定されるので、活物質合剤を効率よく加熱して乾燥させることができる。そして、このような溶着膜の設定が各領域毎に行われるので、活物質合剤の乾燥時間を従来よりも短縮することができ、乾燥部の長さも短くすることができる。以上のように本発明によれば、基材の表面に活物質層を適切に且つ効率よく形成することができる。 According to the present invention, the drying part is divided into a plurality of regions, and the welded film in one region is set to a welded film in a range where the active material mixture does not boil. Unevenness is not formed on the surface of the layer, and an active material layer having a smooth surface can be formed with a uniform film thickness. Moreover, peeling does not occur at the boundary between the base material and the active material layer. Moreover, since the weld film in one region is set to a weld film having the highest emissivity among the emissivities at which the infrared absorption rate of the solvent is maximized, the active material mixture is efficiently heated and dried. Can be made. And since the setting of such a welding film is performed for every area | region, the drying time of an active material mixture can be shortened rather than before, and the length of a drying part can also be shortened. As described above, according to the present invention, the active material layer can be appropriately and efficiently formed on the surface of the substrate.
前記ロッドヒータは、セラミック製の外筒と、当該外筒の内部に設けられた発熱体と、を有していてもよい。 The rod heater may include a ceramic outer cylinder and a heating element provided inside the outer cylinder.
前記溶媒は水であってもよい。 The solvent may be water.
前記乾燥部は、前記巻出部側から上流領域、中流領域及び下流領域の3つの領域に分割され、前記上流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はAl2O3膜(酸化アルミニウム膜)であり、前記下流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はTiO2膜(酸化チタン膜)であり、前記中流領域には、前記上流領域のロッドヒータと前記下流領域のロッドヒータが混合して配置されていてもよい。 The drying unit is divided into three regions of an upstream region, a midstream region, and a downstream region from the unwinding unit side, and a vapor deposition film of a rod heater disposed in the upstream region is an Al 2 O 3 film (aluminum oxide film). The vapor deposition film of the rod heater disposed in the downstream area is a TiO 2 film (titanium oxide film), and the upstream area rod heater and the downstream area rod heater are mixed in the middle stream area. It may be arranged.
前記乾燥部は、前記複数のロッドヒータと基材との間に空気を供給する給気機構を有していてもよい。 The drying unit may include an air supply mechanism that supplies air between the plurality of rod heaters and the base material.
前記巻出部と前記巻取部は、基材の長手方向が水平方向であって、且つ基材の短手方向が鉛直方向となる向きで基材を搬送するように配置されていてもよい。 The unwinding unit and the winding unit may be arranged so as to convey the substrate in a direction in which the longitudinal direction of the substrate is the horizontal direction and the short direction of the substrate is the vertical direction. .
前記電極は、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン電池に用いられる電極であってもよい。 The electrode may be an electrode used for a lithium ion capacitor, an electric double layer capacitor, or a lithium ion battery.
別な観点による本発明は、巻出部と巻取部との間で帯状の基材を搬送しながら、当該基材の両面に活物質層を形成して電極を製造する電極製造方法であって、塗工部において、活物質と溶媒を混合した活物質合剤を基材の両面に塗工する塗工工程と、その後、乾燥部において、前記塗工工程で塗工された前記活物質合剤を乾燥させて活物質層を形成する乾燥工程と、を有し、前記乾燥部は、基材の長手方向に並べて配置され、表面に溶着膜が形成されて赤外線を照射する複数のロッドヒータを有し、前記乾燥部は、前記溶着膜の種類が異なり、前記ロッドヒータの赤外線の放射率を異ならしめる複数の領域に分割され、一の前記領域における前記溶着膜は、当該一の領域での基材上の前記溶媒の膜厚に対して、前記活物質合剤が沸騰しない範囲で、前記溶媒の赤外線の吸収率が最大になる放射率のうち、最大の放射率を有する溶着膜に設定されることを特徴としている。 Another aspect of the present invention is an electrode manufacturing method for manufacturing an electrode by forming an active material layer on both surfaces of a base material while conveying a belt-shaped base material between an unwinding unit and a winding unit. In the coating part, an active material mixture in which an active material and a solvent are mixed is applied to both surfaces of the base material, and then the active material applied in the coating process in the drying part A drying step of drying the mixture to form an active material layer, wherein the drying section is arranged in the longitudinal direction of the base material, and a plurality of rods that are irradiated with infrared rays with a welding film formed on the surface The drying unit has a different type of the welding film, and is divided into a plurality of regions in which the emissivity of infrared rays of the rod heater is different, and the welding film in one region is the one region. The active material mixture does not boil with respect to the film thickness of the solvent on the substrate. In, among emissivity infrared absorptivity of the solvent is maximized, it is characterized by being set to the welded film having a maximum emissivity.
前記ロッドヒータは、セラミック製の外筒と、当該外筒の内部に設けられた発熱体と、を有していてもよい。 The rod heater may include a ceramic outer cylinder and a heating element provided inside the outer cylinder.
前記溶媒は水であってもよい。 The solvent may be water.
前記乾燥部は、前記巻出部側から上流領域、中流領域及び下流領域の3つの領域に分割され、前記上流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はAl2O3膜であり、前記下流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はTiO2膜であり、前記中流領域には、前記上流領域のロッドヒータと前記下流領域のロッドヒータが混合して配置されていてもよい。 The drying unit is divided into three regions, an upstream region, a midstream region, and a downstream region from the unwinding unit side, and a vapor deposition film of a rod heater disposed in the upstream region is an Al 2 O 3 film, and the downstream The vapor deposition film of the rod heater disposed in the region may be a TiO 2 film, and the upstream region rod heater and the downstream region rod heater may be mixed and disposed in the midstream region.
前記乾燥部は、前記複数のロッドヒータと基材との間に空気を供給する給気機構を有し、前記乾燥工程において、前記複数のロッドヒータからの赤外線による輻射加熱と、前記給気機構から供給される空気による対流加熱とによって、前記活物質合剤を乾燥させてもよい。 The drying unit includes an air supply mechanism that supplies air between the plurality of rod heaters and the base material, and in the drying step, radiation heating by infrared rays from the plurality of rod heaters, and the air supply mechanism The active material mixture may be dried by convection heating with air supplied from the above.
前記塗工工程と前記乾燥工程は、基材の長手方向が水平方向であって、且つ基材の短手方向が鉛直方向となる向きで搬送中の基材に対して行われてもよい。 The coating process and the drying process may be performed on the substrate being conveyed in a direction in which the longitudinal direction of the substrate is the horizontal direction and the short direction of the substrate is the vertical direction.
前記電極は、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン電池に用いられる電極であってもよい。 The electrode may be an electrode used for a lithium ion capacitor, an electric double layer capacitor, or a lithium ion battery.
また別な観点による本発明によれば、前記電極製造方法を電極製造装置によって実行させるために、当該電極製造装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a program that runs on a computer of a control unit that controls the electrode manufacturing apparatus in order to cause the electrode manufacturing apparatus to execute the electrode manufacturing method.
さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
本発明によれば、電極を製造するに際し、帯状の基材の表面に活物質層を適切に且つ効率よく形成することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when manufacturing an electrode, an active material layer can be appropriately and efficiently formed on the surface of a strip | belt-shaped base material.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる電極製造装置1の構成の概略を示す略側面図である。図2は、電極製造装置1の構成の概略を示す平面図である。なお、本実施の形態の電極製造装置1では、リチウムイオンキャパシタの電極を製造する。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic side view showing an outline of a configuration of an
電極製造装置1では、図3及び図4に示すように帯状の基材としての金属箔Mの両面に活物質層Fが形成された電極Eが製造される。金属箔Mの両面の活物質層Fは、対向して形成される。また、活物質層Fは、金属箔Mの短手方向(図3中のZ方向)の中央部に形成され、且つ金属箔Mの長手方向(図3及び図4中のY方向)に複数形成される。
In the
金属箔Mは、例えば多孔質の集電体である。電極Eとして正極を製造する際には、例えば金属箔Mとしてアルミニウム箔が用いられる。一方、負極を製造する際には、例えば金属箔Mとして銅箔が用いられる。 The metal foil M is a porous current collector, for example. When a positive electrode is manufactured as the electrode E, for example, an aluminum foil is used as the metal foil M. On the other hand, when manufacturing a negative electrode, copper foil is used as the metal foil M, for example.
また、活物質層Fを形成するため、後述するように金属箔Mの表面にスラリー状の活物質合剤が塗工される。正極を製造する際の正極活物質合剤は、例えば活物質としての活性炭と、結着剤としてのアクリル系バインダと、分散剤としてのカルボキシメチルセルロースと、導電助材としてのアセチレンブラック等の導電性炭素粉末とを混合し、これに溶媒として水を添加、混練して生成される。一方、負極を製造する際の負極極活物質合剤は、例えばリチウムイオンを吸蔵・放出可能な活物質としての非晶質炭素と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンと、導電助材としてのアセチレンブラック等の導電性炭素材とを混合し、これに溶媒として水を添加、混練して生成される。 Further, in order to form the active material layer F, a slurry-like active material mixture is applied to the surface of the metal foil M as described later. The positive electrode active material mixture used in the production of the positive electrode includes, for example, conductive materials such as activated carbon as an active material, an acrylic binder as a binder, carboxymethyl cellulose as a dispersant, and acetylene black as a conductive additive. It is produced by mixing carbon powder, adding water as a solvent thereto, and kneading. On the other hand, the negative electrode active material mixture used in the production of the negative electrode includes, for example, amorphous carbon as an active material capable of occluding and releasing lithium ions, polyvinylidene fluoride as a binder, and conductive additive. It is produced by mixing a conductive carbon material such as acetylene black, adding water as a solvent thereto, and kneading.
正極と負極とでは、上述したように材料は異なるが、金属箔M及び活物質層Fの幅や厚み等は大差がない。このため、電極製造装置1は、リチウムイオンキャパシタの正極も負極も製造することができる。以下、これら正極と負極を電極Eと称して説明する。
As described above, the positive electrode and the negative electrode are different in material, but the width, thickness and the like of the metal foil M and the active material layer F are not significantly different. For this reason, the
電極製造装置1は、図1及び図2に示すように、金属箔Mを巻き出す巻出部としての巻出ロール10と、金属箔Mの両面に活物質合剤を塗工する塗工部11と、金属箔M上の活物質合剤を乾燥させて活物質層Fを形成する乾燥部12と、金属箔Mを巻き取る巻取部としての巻取ロール13とを有している。巻出ロール10、塗工部11、乾燥部12、巻取ロール13は、金属箔Mの搬送方向(図1及び図2中のY方向)に上流側からこの順で配置されている。なお、巻出ロール10と巻取ロール13との間には駆動機構(図示せず)が設けられており、この駆動機構によって巻出ロール10から巻き出された金属箔Mが搬送され巻取ロール13に巻き取られるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
巻出ロール10は、その軸方向が鉛直方向(図1中のZ方向)となる向きに配置されている。巻出ロール10には未処理の金属箔Mが巻回されており、巻出ロール10は鉛直軸を中心に回転可能に構成されている。そして、金属箔Mは、その長手方向に引っ張られるのにつられて、巻出ロール10から巻き出されるようになっている。
The unwinding
巻取ロール13も、その軸方向が鉛直方向となる向きに配置されている。巻取リール13は、鉛直軸を中心に回転可能に構成されている。そして、活物質層Fが形成された金属箔Mは、巻取ロール13に巻き取られるようになっている。
The winding
これら巻出ロール10と巻取ロール13は同じ高さに配置されている。そして、巻出ロール10と巻取ロール13は、金属箔Mの長手方向が水平方向(図1及び図2中のY方向)であって、且つ金属箔Mの短手方向が鉛直方向(図1中のZ方向)となる向きで金属箔Mを搬送するように配置されている。
The unwinding
塗工部11は、金属箔Mの表面に活物質合剤を塗工する塗工ヘッド20を有している。塗工ヘッド20は、巻出ロール10と巻取ロール13の間を搬送中の金属箔Mの両側に対向して配置されている。
The
塗工ヘッド20は、図5に示すように鉛直方向(図5中のZ方向)に延伸する略直方体形状を有している。塗工ヘッド20は、例えば金属箔Mの短手方向よりも長く形成されている。塗工ヘッド20の金属箔Mに対向する面には、活物質合剤を吐出するスリット状の塗工口21が形成されている。塗工口21は、鉛直方向(図5中のZ方向)に延伸して形成されている。また、塗工口21は、金属箔Mの短手方向の中央部に活物質合剤を供給できる位置に形成されている。また塗工ヘッド20には、活物質合剤供給源22に連通する供給管23が接続されている。活物質合剤供給源22の内部には活物質合剤が貯留されており、活物質合剤供給源22から塗工ヘッド20に活物質合剤を供給できるようになっている。
As shown in FIG. 5, the
乾燥部12は、図1、図2及び図6に示すように金属箔Mの長手方向(図1、図2及び図6中のY方向)に複数、例えば3つの領域Ta、Tb、Tcに分割されている。以下、これら3つの領域Ta、Tb、Tcを、巻出ロール10側から、すなわち金属箔Mの搬送方向に上流側から、「上流領域Ta」、「中流領域Tb」、「下流領域Tc」という場合がある。なお、これら3つの領域Ta、Tb、Tcは、後述するロッドヒータ30の溶着膜34の種類が異なり、当該ロッドヒータ30の赤外線の放射率を異ならしめる領域毎に分割されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 6, the drying
また乾燥部12は、図7に示すように赤外線を照射する複数のロッドヒータ30を有している。ロッドヒータ30は、金属箔Mの長手方向(図7中のY方向)に並べて配置されている。これらロッドヒータ30は、巻出ロール10と巻取ロール13の間を搬送中の金属箔Mの両側に配置されている。
Moreover, the drying
ロッドヒータ30は、図8に示すように内筒31と、内筒31を取り囲むように設けられた外筒32とを有している。内筒31の外周部には、発熱体としてニクロム線を有するニクロム線ヒータ33が螺旋状に設けられている。このニクロム線ヒータ33は、鉛直方向(図8のZ方向)に金属箔Mの短手方向の長さより長く設けられている。すなわち、ロッドヒータ30は、金属箔Mの短手方向全体に赤外線を照射することができる。なお、外筒32の材質はセラミックである。また、内筒31は耐熱性を有し、その材質は例えばセラミック又はアルミナである。
As shown in FIG. 8, the
また、ロッドヒータ30の外筒32の表面には、図9に示すように溶着膜34が形成されている。本実施の形態では、溶着膜34として、Al2O3膜(酸化アルミニウム膜)又はTiO2膜(酸化チタン膜)が形成されている。
Further, as shown in FIG. 9, a
なお、上述したように乾燥部12は、ロッドヒータ30の溶着膜34の種類が異なり、当該ロッドヒータ30の赤外線の放射率を異ならしめる3つの領域Ta、Tb、Tcに分割されている。そこで便宜上、図1、図2及び図6に示すように複数のロッドヒータ30のうち、上流領域Taに配置されるロッドヒータ30を「上流ロッドヒータ30a」、中流領域Tbに配置されるロッドヒータ30を「中流ロッドヒータ30b」、下流領域Tcに配置されるロッドヒータ30を「下流ロッドヒータ30c」という場合がある。なお、これら上流ロッドヒータ30a、中流ロッドヒータ30b、下流ロッドヒータ30cにおける溶着膜34の種類を設定する方法については、後述において詳しく説明する。
As described above, the drying
また乾燥部12は、図7に示すようにロッドヒータ30を挟んで金属箔Mの表面と対向して配置され、ロッドヒータ30からの赤外線を金属箔M側に反射させる反射板40を有している。反射板40は、ロッドヒータ30を覆うように鉛直方向に延伸し、且つ複数のロッドヒータ30を覆うように金属箔Mの長手方向(図7中のY方向)に延伸している。そして、ロッドヒータ30から金属箔Mと反対側に放射された赤外線は、反射板40で反射して金属箔Mに放射される。なお、この反射板40は、巻出ロール10と巻取ロール13の間を搬送中の金属箔Mの両側に配置されている。
Further, as shown in FIG. 7, the drying
反射板40には、当該反射板40と金属箔Mとの間に形成された乾燥領域Dに空気を供給する給気口41が複数形成されている。各給気口41には、当該給気口41に空気を供給するための供給管42がそれぞれ設けられている。供給管42は、空気供給源43に連通している。空気供給源43の内部には、空気、例えばドライエアなどが貯留されている。そして、給気口41から乾燥領域D内に供給された空気は、金属箔Mの表面に沿って流れた後、乾燥領域Dの端部から排気される。なお、これら給気口41、供給管42及び空気供給源43が本発明の給気機構を構成している。
A plurality of
以上の電極製造装置1には、図1に示すように制御部50が設けられている。制御部50は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、電極製造装置1における電極Eを製造するための処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、その記憶媒体Hから制御部50にインストールされたものであってもよい。
The above
次に、上述した上流ロッドヒータ30a、中流ロッドヒータ30b、下流ロッドヒータ30cにおける溶着膜34の種類を設定する方法について説明する。
Next, a method for setting the type of the
先ず、上流ロッドヒータ30aの溶着膜34の種類を設定する方法について説明する。図10は、上流ロッドヒータ30aの溶着膜34を設定するフローを示している。上流ロッドヒータ30aの溶着膜34は、上流領域Taで乾燥される活物質合剤中の溶媒、すなわち水の膜厚に対して、当該活物質合剤が沸騰しない範囲で、水の赤外線の吸収率が最大になる放射率のうち、最大の放射率を有する溶着膜に設定される。なお、活物質合剤が沸騰しないとは、当該活物質合剤中の水が沸騰しないことをいう。
First, a method for setting the type of the welded
具体的には、図11に示すように、ロッドヒータ30が放射する赤外線の波長(図11中の横軸)と、水の赤外線の吸収率(図11中の縦軸)との関係を表した第1の相関を予め導出しておく。第1の相関は、活物質合剤中の水の膜厚毎に導出する(図10の工程A1)。なお、水の膜厚は、活物質合剤自体の膜厚とほぼ同じである。また、図示の例においては、水の膜厚は10μmと2μmの2種類であるが、実際にはその他の膜厚に対する第1の相関も予め導出しておく。 Specifically, as shown in FIG. 11, the relationship between the wavelength of the infrared rays radiated by the rod heater 30 (horizontal axis in FIG. 11) and the infrared absorption rate of water (vertical axis in FIG. 11) is represented. The first correlation is derived in advance. A 1st correlation is derived | led-out for every film thickness of the water in an active material mixture (process A1 of FIG. 10). In addition, the film thickness of water is substantially the same as the film thickness of the active material mixture itself. In the illustrated example, there are two types of water film thicknesses of 10 μm and 2 μm, but in practice, the first correlation with respect to other film thicknesses is also derived in advance.
また図12に示すように、溶着膜34としてAl2O3膜が形成されたロッドヒータ30からの赤外線の波長(図12中の横軸)と、ロッドヒータ30からの赤外線の放射率(図12中の縦軸)との関係を表した第2の相関を予め導出しておく。同様に、図13に示すように、溶着膜34としてTiO2膜が形成されたロッドヒータ30からの赤外線の波長(図13中の横軸)と、ロッドヒータ30からの赤外線の放射率(図13中の縦軸)との関係を表した第3の相関を予め導出しておく(図10の工程A1)。なお、ロッドヒータ30からの赤外線の放射率とは、ニクロム線ヒータ33から照射される赤外線に対して、溶射膜34を介してロッドヒータ30から照射される赤外線の比率を示している。
Further, as shown in FIG. 12, the wavelength of infrared rays from the rod heater 30 (the horizontal axis in FIG. 12) on which an Al 2 O 3 film is formed as the
また図14に示すように、ロッドヒータ30からの赤外線の放射率(図14中の横軸)と、ロッドヒータ30の温度(図14中の縦軸)との関係を表した第4の相関を予め導出しておく(図10の工程A1)。なお、ロッドヒータ30の温度とは、ニクロム線ヒータ33によって加熱される外筒32の温度をいう。
Further, as shown in FIG. 14, a fourth correlation representing the relationship between the emissivity of infrared rays from the rod heater 30 (horizontal axis in FIG. 14) and the temperature of the rod heater 30 (vertical axis in FIG. 14). Is derived in advance (step A1 in FIG. 10). Note that the temperature of the
さらに図15に示すように、活物質合剤中の水の膜厚(図15中の横軸)と、活物質合剤の沸騰が開始する際のロッドヒータ30の温度(図15中の縦軸)との関係を表した第5の相関を予め導出しておく(図10の工程A1)。なお、図15において、第5の相関よりも上側、すなわちロッドヒータ30の温度が第5の相関の温度よりも高い場合、活物質合剤は沸騰する。一方、図15において、第5の相関よりも下方、すなわちロッドヒータ30の温度が第5の相関の温度よりも低い場合、活物質合剤の沸騰は沸騰しない。
Further, as shown in FIG. 15, the film thickness of water in the active material mixture (horizontal axis in FIG. 15) and the temperature of the
そして、上流領域Taで乾燥される活物質合剤中の水の膜厚を推定する(図10の工程A2)。本実施の形態においては、当該水の膜厚は例えば10μmと推定される。 And the film thickness of the water in the active material mixture dried in the upstream area | region Ta is estimated (process A2 of FIG. 10). In the present embodiment, the film thickness of the water is estimated to be 10 μm, for example.
その後、工程A2で推定された水の膜厚に基づき、第1の相関を用いて、水の赤外線の最大吸収率に対応する赤外線の波長(以下、「ピーク波長」という場合がある。)を導出する(図10の工程A3)。本実施の形態においては、水の膜厚10μmに対するピーク波長は3μmである。 Then, based on the film thickness of water estimated in step A2, the first correlation is used to determine the infrared wavelength (hereinafter sometimes referred to as “peak wavelength”) corresponding to the maximum infrared absorption rate of water. Derived (step A3 in FIG. 10). In the present embodiment, the peak wavelength for water having a film thickness of 10 μm is 3 μm.
その後、工程A3で導出されたピーク波長に基づき、第2の相関を用いて、溶着膜34としてAl2O3膜が形成された場合の上流ロッドヒータ30aからの赤外線の放射率を導出する(図10の工程A4)。本実施の形態においては、ピーク波長3μmに対する上流ロッドヒータ30aからの放射率は0.6である。
Thereafter, based on the peak wavelength derived in step A3, the emissivity of infrared rays from the
同様に工程A3で導出されたピーク波長に基づき、第3の相関を用いて、溶着膜34としてTiO2膜が形成された場合の当該上流ロッドヒータ30aからの赤外線の放射率を導出する(図10の工程A4)。本実施の形態においては、ピーク波長3μmに対する上流ロッドヒータ30aからの放射率は0.7である。
Similarly, based on the peak wavelength derived in step A3, the third correlation is used to derive the emissivity of infrared rays from the
その後、工程A4で導出された上流ロッドヒータ30aからの赤外線の放射率に基づき、第4の相関を用いて、上流ロッドヒータ30aの温度を導出する(図10の工程A5)。本実施の形態においては、Al2O3膜が形成された上流ロッドヒータ30aの温度は150℃である。また、TiO2膜が形成された上流ロッドヒータ30aの温度は180℃である。
Thereafter, based on the emissivity of infrared rays from the
その後、工程A2で推定された水の膜厚と、工程A5で導出された上流ロッドヒータ30aの温度とに基づき、第5の相関を用いて、活物質合剤が沸騰するか否かを判定する(図10の工程A6)。
Thereafter, based on the water film thickness estimated in step A2 and the temperature of the
そして、工程A6において、Al2O3膜が形成された場合とTiO2膜が形成された場合のいずれに対しても活物質合剤が沸騰しないと判定された場合、工程A4で導出した放射率が高い方の溶着膜を上流ロッドヒータ30aの溶着膜34に設定する(図10の工程A7)。
In Step A6, when it is determined that the active material mixture does not boil for both the case where the Al 2 O 3 film is formed and the case where the TiO 2 film is formed, the radiation derived in Step A4 The welding film having the higher rate is set as the
また、工程A6において、Al2O3膜が形成された場合とTiO2膜が形成された場合のいずれか一方に対して活物質合剤が沸騰しないと判定された場合、当該沸騰しない方の溶着膜を上流ロッドヒータ30aの溶着膜34に設定する(図10の工程A7)。
In Step A6, when it is determined that the active material mixture does not boil with respect to either the case where the Al 2 O 3 film is formed or the case where the TiO 2 film is formed, the one that does not boil The welding film is set to the
さらに、工程A6において、Al2O3膜が形成された場合とTiO2膜が形成された場合のいずれに対しても活物質合剤が沸騰すると判定された場合、上述した工程A3に戻り、工程A3〜A6を行う。具体的には、工程A3において、第1の相関を用いて、最大吸収率の次の吸収率に対応するピーク波長を導出する。すなわち、ピーク波長6μmが導出される。その後、ピーク波長6μmに対して上述した工程A3〜A6を行う。そして、工程A6において活物質合剤が沸騰しないと判定されるまで、これら工程A3〜A6を繰り返し行う。 Furthermore, in Step A6, when it is determined that the active material mixture boils for both the case where the Al 2 O 3 film is formed and the case where the TiO 2 film is formed, the process returns to Step A3 described above, Steps A3 to A6 are performed. Specifically, in step A3, a peak wavelength corresponding to the next absorption rate of the maximum absorption rate is derived using the first correlation. That is, a peak wavelength of 6 μm is derived. Then, process A3-A6 mentioned above is performed with respect to the peak wavelength of 6 micrometers. And it repeats these processes A3-A6 until it determines with the active material mixture not boiling in process A6.
本実施の形態においては、工程A6において、水の膜厚10μmに対して第5の相関における温度は160℃である。これに対して、工程A5で導出されたAl2O3膜が形成された上流ロッドヒータ30aの温度は150℃であり、TiO2膜が形成された上流ロッドヒータ30aの温度は180℃である。そうすると、Al2O3膜が形成された場合は活物質合剤が沸騰しないが、TiO2膜が形成された場合は活物質合剤が沸騰する。したがって、Al2O3膜を上流ロッドヒータ30aの溶着膜34に設定する(図10の工程A7)。
In the present embodiment, in step A6, the temperature in the fifth correlation is 160 ° C. with respect to the water film thickness of 10 μm. On the other hand, the temperature of the
下流ロッドヒータ30cの溶着膜34の種類についても、同様に上述した工程A1〜A7を行って設定される。そして、本実施の形態では、下流ロッドヒータ30cの溶着膜34はTiO2膜に設定される。
The kind of the
なお、本実施の形態では、中流領域Tbにおいて、上流ロッドヒータ30aと下流ロッドヒータ30cが混合して配置される。すなわち、中流ロッドヒータ30bとして、Al2O3膜が形成されたロッドヒータ30とTiO2膜が形成されたたロッドヒータ30を混合したロッドヒータ30が用いられる。かかる場合、中流領域Tbにおける上流ロッドヒータ30aと下流ロッドヒータ30cは、活物質合剤Sが沸騰しない範囲で任意に配置できる。具体的には、活物質合剤Sが沸騰しないための調整は、例えば上流ロッドヒータ30aと下流ロッドヒータ30cの本数の比率を変更して調整してもよいし、あるいは例えば上流ロッドヒータ30aと下流ロッドヒータ30cを配置する間隔を変更して調整してもよい。いずれの場合でも、中流領域Tbにおいて活物質合剤Sが沸騰しない。なお、溶着膜34としてAl2O3膜又はTiO2膜を設定する際には、放射率の高い方の溶着膜が優先して設定される。
In the present embodiment, the
本実施の形態にかかる電極製造装置1は以上のように構成されている。次に、その電極製造装置1で行われる電極Eを製造するための処理について説明する。
The
金属箔Mは巻出ロール10から巻き出され、塗工部11に搬送される。塗工部11では、搬送中の金属箔Mの表面に対して、塗工ヘッド20からスラリー状の活物質合剤Sが塗工される。この際、金属箔Mの両側に配置された塗工ヘッド20、20から活物質合剤Sを供給することで、金属箔Mの両面に活物質合剤Sが均一な膜厚で同時に塗工される。また、塗工ヘッド20から供給される活物質合剤Sは金属箔Mの短手方向の中央部に塗工される。さらに、塗工ヘッド20から活物質合剤Sを断続的に供給することで、金属箔Mの長手方向に複数の領域に活物質合剤Sが塗工される。
The metal foil M is unwound from the unwinding
その後、活物質合剤Sが塗工された金属箔Mは、乾燥部12に搬送される。乾燥部12では、金属箔Mの両側に配置された複数のロッドヒータ30及び複数の反射板40からの赤外線による輻射加熱によって、金属箔Mの両面の活物質合剤Sが乾燥される。このとき、上述したように上流ロッドヒータ30aの表面にはAl2O3膜の溶着膜34が形成され、中流ロッドヒータ30bの表面にはAl2O3膜又はTiO2膜の溶着膜34が形成され、下流ロッドヒータ30cの表面にはTiO2膜の溶着膜34が形成されている。そして、活物質合剤Sが沸騰することなく、活物質合剤Sが赤外線を最大限に吸収して、活物質合剤Sが上記ロッドヒータ30で順次乾燥される。
Thereafter, the metal foil M coated with the active material mixture S is conveyed to the drying
また、乾燥部12では、金属箔Mの両側において給気口41から乾燥領域D内に供給される空気による対流加熱によって、金属箔Mの両面の活物質合剤Sが乾燥される。さらに、乾燥領域D内で発生する給気口41から乾燥領域Dの端部への気流によって、活物質合剤Sから蒸発した水が乾燥領域Dの端部に円滑に流れ、当該蒸発した水が金属箔Mに再付着することなく除去される。こうして金属箔Mの両面の活物質合剤Sが乾燥され、当該金属箔Mの両面に所定の膜厚の活物質層Fが形成される。
Further, in the drying
その後、活物質層Fが形成された金属箔Mは、巻取ロール13に搬送され、当該巻取ロール13に巻き取られる。こうして電極製造装置1における一連の処理が終了し、電極Eが製造される。
Thereafter, the metal foil M on which the active material layer F is formed is conveyed to the take-
以上の実施の形態によれば、乾燥部12が3つの領域Ta、Tb、Tcに分割され、一の領域Ta、Tb、Tcにおける溶着膜34は活物質合剤Sが沸騰しない範囲の溶着膜に設定されるので、従来のように金属箔上の活物質層の表面に凹凸が形成されることがなく、円滑な表面を有する活物質層Fを均一な膜厚で形成することができる。また、金属箔Mと活物質層Fとの境目で剥離が生じることも無い。しかも、一の領域Ta、Tb、Tcにおける溶着膜34は、水の赤外線の吸収率が最大になる放射率のうち、最大の放射率を有する溶着膜に設定されるので、活物質合剤Sを効率よく加熱して乾燥させることができる。そして、このような溶着膜34の設定が各領域Ta、Tb、Tc毎に行われるので、活物質合剤Sの乾燥時間を従来よりも短縮することができ、乾燥部12の長さも短くすることができる。以上のように本実施の形態によれば、金属箔Mの表面に活物質層Fを適切に且つ効率よく形成することができる。
According to the above embodiment, the drying
また、乾燥部12において、複数のロッドヒータ30及び反射板40からの赤外線による輻射加熱と、給気口41から乾燥領域D内に供給される空気による対流加熱とによって、金属箔M上の活物質合剤Sが乾燥される。このように赤外線による輻射加熱と空気による対流加熱という2種類の乾燥方法を用いているので、当該活物質合剤Sをより適切に乾燥させることができる。さらに、赤外線による輻射加熱を用いた場合、ロッドヒータ30及び反射板40と金属箔Mとの間の距離に依存することなく赤外線の輻射熱が伝熱される。したがって、金属箔Mの反りや傾きに影響されることなく、活物質合剤Sを適切に加熱することができる。
Further, in the drying
また、乾燥部12では、乾燥領域D内に給気口41から乾燥領域Dの端部への気流を発生させることができる。この気流によって、金属箔M上の活物質合剤Sを乾燥させる際に蒸発した水が乾燥領域Dの端部から排出されるので、当該蒸発した水が金属箔Mの表面に再付着することがない。したがって、金属箔M上の活物質合剤Sをより適切に乾燥させることができる。
In the drying
また、反射板40がロッドヒータ30を挟んで金属箔Mの表面と対向して配置されているので、ロッドヒータ30から金属箔Mと反対側に放射された赤外線は、反射板40で反射して金属箔Mに放射される。したがって、赤外線の全てを利用することができ、金属箔M上の活物質合剤Sを効率よく乾燥させることができる。
Further, since the reflecting
また、塗工部11において、金属箔Mの長手方向が水平方向となる向きに金属箔Mが搬送されるので、金属箔Mの表面に塗工された活物質合剤Sが当該金属箔Mの搬送方向の上流側又は下流側に流れることがない。さらに、金属箔Mの短手方向が鉛直方向となる向きに金属箔Mが搬送されるので、金属箔Mの両面に均一に活物質合剤Sを塗工することができる。このように塗工部11において活物質合剤Sを適切に塗工できるので、金属箔M上に活物質層Fをより適切に形成することができる。
Moreover, in the
また、巻出ロール10と巻取ロール13との間において、長手方向が水平方向となる向きに金属箔Mが搬送されるので、金属箔Mの高さを一定に低くすることができ、電極製造装置1のメンテナンスが容易になる。したがって、金属箔Mの表面に活物質層Fを効率よく形成することができる。
Moreover, since the metal foil M is conveyed between the unwinding
以上の実施の形態では、溶着膜34をAl2O3膜又はTiO2膜のいずれかに設定していたが、本発明は他の種類の溶着膜を設定する場合にも適用することができる。かかる場合、溶着膜34の種類に応じて、工程A1において図12で示した第2の相関と図13で示した第3の相関を予め導出する。そして、工程A2〜A7を行うことで、乾燥部12のロッドヒータ30の溶着膜34を適切に設定することができ、活物質合剤を適切に乾燥させることができる。
In the above embodiment, the
また、以上の実施の形態では、溶着膜34をAl2O3膜又はTiO2膜の2種類のいずれかに設定していたが、3種類以上の溶着膜に設定してもよい。かかる場合、中流ロッドヒータ30bに対しても上述した工程A1〜工程A7を行って、当該中流ロッドヒータ30bの溶着膜34が設定される。すなわち、上流ロッドヒータ30a、中流ロッドヒータ30b、下流ロッドヒータ30cにおける溶着膜34がそれぞれ別々の溶着膜に設定される。
Moreover, in the above embodiment, the
また、以上の実施の形態では、乾燥部12は3つの領域Ta、Tb、Tcに分割されていたが、乾燥部12を分割する領域の数は本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。例えば乾燥部12を2つの領域に分割してもよいし、4つ以上の領域に分割してもよい。いずれの場合でも、上述した工程A1〜A7を行って各領域のロッドヒータ30の溶着膜34を設定すれば、活物質合剤Sを沸騰させることなく、当該活物質合剤Sを適切に乾燥させることができる。
In the above embodiment, the drying
また、以上の実施の形態では、活物質合剤Sの溶媒が水の場合について説明したが、活物質合剤の溶媒が他の材料、例えば有機溶剤である場合にも本発明を適用することができる。かかる場合、溶媒の種類に応じて、工程A1において図11で示した第1の相関と図15で示した第5の相関を予め導出する。そして、工程A2〜A7を行うことで、乾燥部12のロッドヒータ30の溶着膜34を適切に設定することができ、活物質合剤Sを適切に乾燥させることができる。
Moreover, although the above embodiment demonstrated the case where the solvent of the active material mixture S was water, this invention is applied also when the solvent of an active material mixture is another material, for example, an organic solvent. Can do. In such a case, the first correlation shown in FIG. 11 and the fifth correlation shown in FIG. 15 are derived in advance in step A1 according to the type of solvent. And by performing process A2-A7, the welding film |
以上の実施の形態の電極製造装置1では、巻出部として巻出ロール10が設けられていたが、巻出部の構成は本実施の形態に限定されず、金属箔Mを巻き出す構成であれば種々の構成を取り得る。同様に、巻取部として巻取ロール13が設けられていたが、巻取部の構成は本実施の形態に限定されず、金属箔Mを巻き取る構成であれば種々の構成を取り得る。
In the
また、以上の実施の形態の塗工部11には塗工ヘッド20が設けられていたが、塗工部11の構成は本実施の形態に限定されず、金属箔Mの表面に活物質合剤Sを塗工できる構成であれば種々の構成を取り得る。
Moreover, although the
例えば以上の実施の形態では、塗工ヘッド20、20は金属箔Mの両側に対向して設けられていたが、いずれか一方の塗工ヘッド20が他方の塗工ヘッド20より下流側に配置されていてもよい。また、塗工ヘッド20の数は本実施の形態に限定されず、金属箔Mの両側にそれぞれ複数の塗工ヘッド20が配置されていてもよい。
For example, in the above embodiment, the coating heads 20 and 20 are provided opposite to both sides of the metal foil M, but either one of the coating heads 20 is disposed downstream of the
また例えば塗工部11において、インクジェット方式で金属箔Mの表面に活物質合剤Sを塗工してもよい。
For example, in the
また例えば図16に示すように、塗工部11は、金属箔Mの表面に当接して当該金属箔Mにスラリー状の活物質合剤Sを塗工するローラ100と、ローラ100の表面に活物質合剤Sを供給するノズル101と、を有していてもよい。これらローラ100及びノズル101は、巻出ロール10と巻取ロール13の間を搬送中の金属箔Mの両側に対向して配置されている。
Also, for example, as shown in FIG. 16, the
ローラ100は、その軸方向が鉛直方向に延伸し、当該鉛直軸を中心に回転可能に構成されている。またローラ100は、金属箔Mに形成される活物質層Fの鉛直方向の長さと同じ長さで延伸し、金属箔Mの短手方向の中央部に活物質合剤Sを供給できる位置に配置されている。
The
ノズル101も、ローラ100と同様に鉛直方向に延伸している。また、ノズル101のローラ100側の面には、鉛直方向に延伸し、ローラ100に活物質合剤Sを吐出する吐出口(図示せず)が設けられている。吐出口は、ローラ100の表面全体に活物質合剤Sを供給できる長さと位置に形成されている。なお、ノズル101には、図5に示した塗工ヘッド20と同様に、活物質合剤供給源(図示せず)に連通する供給管(図示せず)が接続されている。
The
かかる場合、塗工部11では、ノズル101からローラ100の表面に活物質合剤Sを供給しながら、当該活物質合剤Sが付着したローラ100を金属箔Mの表面に当接させる。そうすると、ローラ100の表面に付着した活物質合剤Sが金属箔Mの表面に転写され、当該金属箔Mの表面に活物質合剤Sが塗工される。
In such a case, in the
本実施の形態によれば、ローラ100から金属箔Mの表面に活物質合剤Sが塗工される際、当該ローラ100自体の表面と金属箔Mの表面との距離を調整することで、活物質合剤Sの膜厚を調整することができる。したがって、金属箔Mの表面に活物質合剤Sをより均一な膜厚で塗工することができる。
According to the present embodiment, when the active material mixture S is applied from the
以上の実施の形態の電極製造装置1では、金属箔Mは、その長手方向が水平方向であって、且つその短手方向が鉛直方向となる向きで搬送されていたが、図17及び図18に示すように金属箔Mは、その長手方向が水平方向(図17及び図18中のY方向)であって、且つその短手方向が水平方向(図17中のX方向)となる向きで搬送されていてもよい。かかる場合、巻出ロール10と巻取ロール13は同じ高さに配置されている。また、巻出ロール10と巻取ロール13は、その軸方向が水平方向(図14中のX方向)となる向きにそれぞれ配置されている。本実施の形態の電極製造装置1を用いた場合でも、上述した実施の形態の効果を享受することができる。
In the
以上の実施の形態では、活物質層Fは金属箔Mの長手方向に複数形成されているが、一の活物質層Fを備えた電極Eを形成する際にも、本発明の電極製造装置1は有用である。 In the above embodiment, a plurality of active material layers F are formed in the longitudinal direction of the metal foil M, but the electrode manufacturing apparatus of the present invention is also used when forming the electrode E provided with one active material layer F. 1 is useful.
また以上の実施の形態では、電極製造装置1において金属箔Mの両面に活物質層Fを形成したが、電極Eを形成するためにはその他の処理、例えば金属箔Mのプレスや切断等も行われる。電極製造装置1は、巻出ロール10と巻取ロール13との間において、これらその他の処理も連続して行うようにしてもよい。
Moreover, in the above embodiment, the active material layer F was formed on both surfaces of the metal foil M in the
また以上の実施の形態では、リチウムイオンキャパシタの電極Eを製造する場合について説明したが、電気二重層キャパシタに用いられる電極やリチウムイオン電池に用いられる電極を製造する場合にも、本発明の電極製造装置1を用いることができる。かかる場合、製造される電極の種類に応じて、金属箔Mの材質や活物質合剤Sの材料等を変更すればよい。
Moreover, although the above embodiment demonstrated the case where the electrode E of a lithium ion capacitor was manufactured, also when manufacturing the electrode used for an electric double layer capacitor and a lithium ion battery, the electrode of this invention is used. The
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.
1 電極製造装置
10 巻出ロール
11 塗工部
12 乾燥部
13 巻取ロール
30 ロッドヒータ
30a 上流ロッドヒータ
30b 中流ロッドヒータ
30c 下流ロッドヒータ
31 内筒
32 外筒
33 ニクロム線ヒータ
34 溶着膜
40 反射板
41 給気口
42 供給管
43 空気供給源
50 制御部
D 乾燥領域
E 電極
F 活物質層
M 金属箔
S 活物質合剤
Ta 上流領域
Tb 中流領域
Tc 下流領域
DESCRIPTION OF
Claims (16)
基材を巻き出す巻出部と、
前記巻出部で巻き出された基材を巻き取る巻取部と、
前記巻出部と前記巻取部との間に設けられ、活物質と溶媒を混合した活物質合剤を基材の両面に塗工する塗工部と、
前記塗工部と前記巻取部との間に設けられ、前記塗工部で塗工された前記活物質合剤を乾燥させて活物質層を形成する乾燥部と、を有し、
前記乾燥部は、基材の長手方向に並べて配置され、表面に溶着膜が形成されて赤外線を照射する複数のロッドヒータを有し、
前記乾燥部は、前記溶着膜の種類が異なり、前記ロッドヒータの赤外線の放射率を異ならしめる複数の領域に分割され、
一の前記領域における前記溶着膜は、当該一の領域での基材上の前記溶媒の膜厚に対して、前記活物質合剤が沸騰しない範囲で、前記溶媒の赤外線の吸収率が最大になる放射率のうち、最大の放射率を有する溶着膜に設定されることを特徴とする、電極製造装置。 An electrode manufacturing apparatus for manufacturing an electrode by forming an active material layer on both sides of a belt-shaped substrate,
An unwinding section for unwinding the substrate;
A winding unit for winding the substrate unwound at the unwinding unit;
A coating part that is provided between the unwinding part and the winding part, and that applies an active material mixture in which an active material and a solvent are mixed to both surfaces of the substrate;
A drying unit that is provided between the coating unit and the winding unit and that forms an active material layer by drying the active material mixture coated in the coating unit;
The drying unit is arranged side by side in the longitudinal direction of the base material, and has a plurality of rod heaters that are irradiated with infrared rays by forming a welding film on the surface,
The drying unit is different in the type of the welding film, and is divided into a plurality of regions that make the emissivity of infrared rays of the rod heater different,
The weld film in one region has a maximum infrared absorption rate of the solvent in a range where the active material mixture does not boil with respect to the film thickness of the solvent on the substrate in the one region. An electrode manufacturing apparatus characterized by being set to a welding film having a maximum emissivity among the emissivities.
前記上流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はAl2O3膜であり、
前記下流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はTiO2膜であり、
前記中流領域には、前記上流領域のロッドヒータと前記下流領域のロッドヒータが混合して配置されていることを特徴とする、請求項3に記載の電極製造装置。 The drying unit is divided into three regions of an upstream region, a midstream region, and a downstream region from the unwinding unit side,
The deposited film of the rod heater disposed in the upstream region is an Al 2 O 3 film,
The vapor deposition film of the rod heater arranged in the downstream region is a TiO 2 film,
4. The electrode manufacturing apparatus according to claim 3, wherein a rod heater in the upstream region and a rod heater in the downstream region are mixed and disposed in the middle flow region.
塗工部において、活物質と溶媒を混合した活物質合剤を基材の両面に塗工する塗工工程と、
その後、乾燥部において、前記塗工工程で塗工された前記活物質合剤を乾燥させて活物質層を形成する乾燥工程と、を有し、
前記乾燥部は、基材の長手方向に並べて配置され、表面に溶着膜が形成されて赤外線を照射する複数のロッドヒータを有し、
前記乾燥部は、前記溶着膜の種類が異なり、前記ロッドヒータの赤外線の放射率を異ならしめる複数の領域に分割され、
一の前記領域における前記溶着膜は、当該一の領域での基材上の前記溶媒の膜厚に対して、前記活物質合剤が沸騰しない範囲で、前記溶媒の赤外線の吸収率が最大になる放射率のうち、最大の放射率を有する溶着膜に設定されることを特徴とする、電極製造方法。 An electrode manufacturing method for manufacturing an electrode by forming an active material layer on both surfaces of a base material while conveying a belt-shaped base material between an unwinding part and a winding part,
In the coating part, a coating process in which an active material mixture in which an active material and a solvent are mixed is coated on both surfaces of the substrate;
Thereafter, in the drying section, a drying step of drying the active material mixture coated in the coating step to form an active material layer,
The drying unit is arranged side by side in the longitudinal direction of the base material, and has a plurality of rod heaters that are irradiated with infrared rays by forming a welding film on the surface,
The drying unit is different in the type of the welding film, and is divided into a plurality of regions that make the emissivity of infrared rays of the rod heater different,
The weld film in one region has a maximum infrared absorption rate of the solvent in a range where the active material mixture does not boil with respect to the film thickness of the solvent on the substrate in the one region. The electrode manufacturing method characterized by being set to the welding film | membrane which has the maximum emissivity among the emissivity which becomes.
前記上流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はAl2O3膜であり、
前記下流領域に配置されるロッドヒータの蒸着膜はTiO2膜であり、
前記中流領域には、前記上流領域のロッドヒータと前記下流領域のロッドヒータが混合して配置されていることを特徴とする、請求項10に記載の電極製造方法。 The drying unit is divided into three regions of an upstream region, a midstream region, and a downstream region from the unwinding unit side,
The deposited film of the rod heater disposed in the upstream region is an Al 2 O 3 film,
The vapor deposition film of the rod heater arranged in the downstream region is a TiO 2 film,
The electrode manufacturing method according to claim 10, wherein a rod heater in the upstream region and a rod heater in the downstream region are mixed and arranged in the midstream region.
前記乾燥工程において、前記複数のロッドヒータからの赤外線による輻射加熱と、前記給気機構から供給される空気による対流加熱とによって、前記活物質合剤を乾燥させることを特徴とする、請求項8〜11のいずれかに記載の電極製造方法。 The drying unit has an air supply mechanism for supplying air between the plurality of rod heaters and the base material,
The said active material mixture is dried in the said drying process by the radiant heating by the infrared rays from these rod heaters, and the convection heating by the air supplied from the said air supply mechanism, It is characterized by the above-mentioned. The electrode manufacturing method in any one of -11.
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