JP2020187846A - Dryer for electrode material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極材料の乾燥装置に関する。 The present invention relates to a device for drying electrode materials.
蓄電装置としての二次電池には電極シートが用いられている。電極シートは、長尺帯状の集電体と、集電体の表面に存在する活物質層とを有する。特許文献１に開示されるように、電極シートの製造方法は、集電体の片面に活物質合剤を塗工する塗工工程を有する。活物質合剤は、活物質、バインダ、及び溶媒を含む。塗工工程により、集電体の片面に活物質合剤が塗工された電極材料が形成される。また、電極シートの製造方法は、集電体に塗工された活物質合剤の溶媒を除去することで活物質合剤を乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程後の活物質合剤をプレスして活物質密度を上げることで活物質層を形成するプレス工程とを有する。 An electrode sheet is used for a secondary battery as a power storage device. The electrode sheet has a long strip-shaped current collector and an active material layer existing on the surface of the current collector. As disclosed in Patent Document 1, the method for manufacturing an electrode sheet includes a coating step of applying an active material mixture on one side of a current collector. The active material mixture contains an active material, a binder, and a solvent. By the coating process, an electrode material coated with an active material mixture is formed on one side of the current collector. The electrode sheet is manufactured by removing the solvent of the active material mixture applied to the current collector to dry the active material mixture, and pressing the active material mixture after the drying process. It has a pressing step of forming an active material layer by increasing the active material density.
ところで、乾燥工程では、活物質合剤の内部で発生する溶媒の対流により、集電体の近傍に存在するバインダが活物質合剤の表層に浮き上がるマイグレーション現象が発生することがある。マイグレーション現象により、集電体の近傍に存在するバインダよりも活物質層の表層に存在するバインダの方が多くなると、例えば、集電体に対する活物質層の密着性が低下して活物質層が集電体から脱落し易くなったり、活物質層の表層側の電気抵抗が集電体の近傍の電気抵抗よりも大きくなることで電極シートにおいて反応むらが生じたりする。 By the way, in the drying step, the convection of the solvent generated inside the active material mixture may cause a migration phenomenon in which the binder existing in the vicinity of the current collector floats on the surface layer of the active material mixture. When the number of binders existing on the surface layer of the active material layer increases more than the binders existing in the vicinity of the current collector due to the migration phenomenon, for example, the adhesion of the active material layer to the current collector decreases and the active material layer becomes formed. It becomes easy to fall off from the current collector, or the electric resistance on the surface layer side of the active material layer becomes larger than the electric resistance in the vicinity of the current collector, which causes uneven reaction in the electrode sheet.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、マイグレーション現象を抑制できる電極材料の乾燥装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a drying device for an electrode material capable of suppressing a migration phenomenon.
上記問題点を解決するための電極材料の乾燥装置は、長尺帯状の集電体の片面に、活物質、バインダ、及び溶媒を含む活物質合剤が塗工された状態で、長手方向に搬送される電極材料の前記活物質合剤を乾燥させる電極材料の乾燥装置であって、前記電極材料の搬送方向に複数配置されるとともに、外周面が前記集電体における前記活物質合剤が塗工されていない側の面と接触する加熱ロールと、前記活物質合剤に向けて送風する送風部と、を備え、前記送風部は、前記搬送方向において前記加熱ロールの間に配置され、前記搬送方向において前記加熱ロールの間に配置された前記送風部から送られる気体の風量は、前記送風部からの送風により前記電極材料が前記加熱ロールの外周面に沿って撓むような風量に設定され、前記送風部から送られる気体の温度は、前記加熱ロールの温度よりも常に低いことを要旨とする。 An electrode material drying device for solving the above problems is provided in the longitudinal direction with an active material mixture containing an active material, a binder, and a solvent coated on one side of a long strip-shaped current collector. An electrode material drying device for drying the active material mixture of the electrode material to be transported, wherein a plurality of the electrode material are arranged in the transport direction of the electrode material and the outer peripheral surface is the active material mixture in the current collector. A heating roll that comes into contact with the uncoated side surface and a blower that blows air toward the active material mixture are provided, and the blower is arranged between the heating rolls in the transport direction. The air volume of the gas sent from the blower portion arranged between the heating rolls in the transport direction is set to such that the electrode material bends along the outer peripheral surface of the heating roll due to the blower from the blower portion. The gist is that the temperature of the gas sent from the blower is always lower than the temperature of the heating roll.
これによれば、集電体が加熱ロールに接触した状態で電極材料が平面状に搬送される場合と比較して、集電体と加熱ロールの外周面との接触面積が増大する。このため、集電体の近傍での溶媒の揮発が促進される。また、送風部から送られる気体の温度は加熱ロールの温度よりも常に低い。このため、活物質合剤の表層での溶媒の揮発が集電体の近傍での溶媒の揮発よりも先に進むことが抑制される。よって、集電体の近傍から活物質合剤の表層に向けた溶媒の流れの発生が抑制される。その結果、マイグレーション現象を抑制できる。 According to this, the contact area between the current collector and the outer peripheral surface of the heating roll is increased as compared with the case where the electrode material is conveyed in a plane with the current collector in contact with the heating roll. Therefore, volatilization of the solvent in the vicinity of the current collector is promoted. Further, the temperature of the gas sent from the blower is always lower than the temperature of the heating roll. Therefore, it is suppressed that the volatilization of the solvent on the surface layer of the active material mixture proceeds ahead of the volatilization of the solvent in the vicinity of the current collector. Therefore, the generation of the solvent flow from the vicinity of the current collector toward the surface layer of the active material mixture is suppressed. As a result, the migration phenomenon can be suppressed.
また、上記電極材料の乾燥装置について、前記送風部は、前記搬送方向において前記加熱ロールの間のみに配置されるのが好ましい。
これによれば、加熱ロールによって加熱された活物質合剤が、送風部から送られる気体により冷却されることが無い。よって、加熱ロールによる活物質合剤の加熱を効果的に行うことができる。
Further, in the drying device for the electrode material, it is preferable that the blower portion is arranged only between the heating rolls in the transport direction.
According to this, the active material mixture heated by the heating roll is not cooled by the gas sent from the blower. Therefore, the active material mixture can be effectively heated by the heating roll.
また、上記電極材料の乾燥装置について、前記送風部から送られる気体の温度は、前記溶媒の融点以上室温以下であるのが好ましい。
これによれば、加熱ロールによる活物質合剤の加熱と送風部による活物質合剤の冷却とを繰り返すことで、活物質合剤を加熱し続ける場合と比較して熱効率が向上する。よって、活物質合剤の乾燥速度を上げることができる。
Further, in the drying device for the electrode material, the temperature of the gas sent from the blower is preferably equal to or higher than the melting point of the solvent and lower than room temperature.
According to this, by repeating the heating of the active material mixture by the heating roll and the cooling of the active material mixture by the blower, the thermal efficiency is improved as compared with the case where the active material mixture is continuously heated. Therefore, the drying rate of the active material mixture can be increased.
本発明によれば、マイグレーション現象を抑制できる。 According to the present invention, the migration phenomenon can be suppressed.
以下、電極材料の乾燥装置を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
先に、電極シート１０について説明する。本実施形態の電極シート１０は、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池に用いられる。図示しないが、二次電池は、電極組立体と、電極組立体を収容するケースとを備える。例えば、電極組立体は、正極の電極と、負極の電極と、セパレータとを備える。電極組立体は、正極の電極と負極の電極との間にセパレータを介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を有する。
Hereinafter, an embodiment in which the electrode material drying apparatus is embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
First, the electrode sheet 10 will be described. The electrode sheet 10 of the present embodiment is used for a lithium ion secondary battery as a power storage device. Although not shown, the secondary battery includes an electrode assembly and a case for accommodating the electrode assembly. For example, the electrode assembly includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The electrode assembly has a layered structure in which a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode and the electrodes are laminated so as to be insulated from each other.
図１に示すように、各極の電極１００は、矩形シート状の集電体としての金属箔１１と、金属箔１１の両面に存在する活物質層１２とを有する。正極の電極１００の金属箔１１は、例えばアルミニウム箔であり、負極の電極１００の金属箔１１は、例えば銅箔である。各極の電極１００は、金属箔１１の一辺の一部から突出した形状のタブ１１ｔを有する。タブ１１ｔは、活物質層１２が存在せず、金属箔１１そのもので構成されている。正極の電極１００は、長尺帯状の正極の電極シート１０から製造され、負極の電極１００は、長尺帯状の負極の電極シート１０から製造される。電極シート１０は、正極と負極で材料が異なるものの、構造及び製造方法はほぼ同じである。 As shown in FIG. 1, the electrode 100 of each pole has a metal foil 11 as a rectangular sheet-shaped current collector and active material layers 12 existing on both sides of the metal foil 11. The metal foil 11 of the positive electrode 100 is, for example, an aluminum foil, and the metal foil 11 of the negative electrode 100 is, for example, a copper foil. The electrode 100 of each pole has a tab 11t having a shape protruding from a part of one side of the metal foil 11. The tab 11t does not have the active material layer 12 and is composed of the metal foil 11 itself. The positive electrode 100 is manufactured from the long strip-shaped positive electrode sheet 10, and the negative electrode 100 is manufactured from the long strip-shaped negative electrode sheet 10. Although the materials of the electrode sheet 10 are different between the positive electrode and the negative electrode, the structure and the manufacturing method are almost the same.
図２に示すように、電極シート１０は、長尺帯状の集電体としての金属箔１１と、金属箔１１の両面に存在する活物質層１２を備える。本実施形態の活物質層１２は、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在するとともに、金属箔１１の短手方向の中央に一定幅で存在する。電極シート１０は、活物質層１２が存在せず、金属箔１１の短手方向の両端部が露出した未塗工部１３を備える。本実施形態の未塗工部１３は、金属箔１１の長手方向全体に亘って存在する。このような電極シート１０を、図２に二点鎖線で示す形状に切断することによって、複数の電極１００が製造される。タブ１１ｔは、未塗工部１３から形成される。金属箔１１の短手方向の両端部に未塗工部を有する電極シート１０では、電極シート１０の短手方向で２枚の電極１００が製造可能である。 As shown in FIG. 2, the electrode sheet 10 includes a metal foil 11 as a long strip-shaped current collector and active material layers 12 existing on both sides of the metal foil 11. The active material layer 12 of the present embodiment exists over the entire longitudinal direction of the metal foil 11 and has a constant width at the center of the metal foil 11 in the lateral direction. The electrode sheet 10 includes an uncoated portion 13 in which the active material layer 12 does not exist and both ends of the metal foil 11 in the lateral direction are exposed. The uncoated portion 13 of the present embodiment exists over the entire longitudinal direction of the metal foil 11. A plurality of electrodes 100 are manufactured by cutting such an electrode sheet 10 into a shape shown by a chain double-dashed line in FIG. The tab 11t is formed from the uncoated portion 13. In the electrode sheet 10 having uncoated portions at both ends in the lateral direction of the metal foil 11, two electrodes 100 can be manufactured in the lateral direction of the electrode sheet 10.
次に、電極シートの製造方法について説明する。
電極シート１０は、図示しない搬送装置によって搬送される長尺帯状の金属箔１１の両面に活物質層１２を形成することで製造される。金属箔１１は、長手方向に搬送される。金属箔１１が搬送される方向を搬送方向とする。
Next, a method for manufacturing the electrode sheet will be described.
The electrode sheet 10 is manufactured by forming active material layers 12 on both surfaces of a long strip-shaped metal foil 11 conveyed by a transfer device (not shown). The metal foil 11 is conveyed in the longitudinal direction. The direction in which the metal foil 11 is conveyed is defined as the conveying direction.
電極シートの製造方法は、金属箔１１の第１面１１ａに活物質層１２の前駆体である活物質合剤１２ａを塗工する第１塗工工程を有する。活物質合剤１２ａは、活物質、バインダ、及び溶媒を混合したペーストである。本実施形態の溶媒は、Ｎ−メチルピロリドンである。活物質合剤１２ａは、金属箔１１の短手方向の中央部に塗工される。金属箔１１の第２面１１ｂは、活物質合剤１２ａが塗工されていない側の面となる。これにより、金属箔１１の第１面１１ａに活物質合剤１２ａが塗工された電極材料１０ａが形成される。 The method for producing the electrode sheet includes a first coating step of coating the first surface 11a of the metal foil 11 with the active material mixture 12a, which is a precursor of the active material layer 12. The active material mixture 12a is a paste in which an active material, a binder, and a solvent are mixed. The solvent of this embodiment is N-methylpyrrolidone. The active material mixture 12a is applied to the central portion of the metal foil 11 in the lateral direction. The second surface 11b of the metal foil 11 is the surface on the side where the active material mixture 12a is not coated. As a result, the electrode material 10a coated with the active material mixture 12a on the first surface 11a of the metal foil 11 is formed.
図３に示すように、電極シートの製造方法は、金属箔１１の第１面１１ａに塗工された活物質合剤１２ａに含まれる溶媒を除去することで、活物質合剤１２ａを乾燥させる第１乾燥工程を有する。第１乾燥工程は、後述する電極材料の乾燥装置３０によって行われる。 As shown in FIG. 3, the method for producing the electrode sheet is to dry the active material mixture 12a by removing the solvent contained in the active material mixture 12a coated on the first surface 11a of the metal foil 11. It has a first drying step. The first drying step is performed by the electrode material drying device 30 described later.
電極シートの製造方法は、金属箔１１の第２面１１ｂに活物質合剤１２ａを塗工する第２塗工工程を有する。活物質合剤１２ａは、金属箔１１の短手方向の中央部に塗工される。電極シートの製造方法は、金属箔１１の第２面１１ｂに塗工された活物質合剤１２ａに含まれる溶媒を除去することで、活物質合剤１２ａを乾燥させる第２乾燥工程を有する。 The method for manufacturing the electrode sheet includes a second coating step of coating the second surface 11b of the metal foil 11 with the active material mixture 12a. The active material mixture 12a is applied to the central portion of the metal foil 11 in the lateral direction. The method for producing the electrode sheet includes a second drying step of drying the active material mixture 12a by removing the solvent contained in the active material mixture 12a coated on the second surface 11b of the metal foil 11.
電極シートの製造方法は、第１面１１ａ及び第２面１１ｂに活物質合剤１２ａが塗工された金属箔１１をプレスするプレス工程を有する。活物質合剤１２ａをプレスすることにより、活物質の密度を所望の密度まで上げる。これにより、活物質合剤１２ａは活物質層１２となり、電極シート１０が完成する。 The method for manufacturing the electrode sheet includes a pressing step of pressing the metal foil 11 coated with the active material mixture 12a on the first surface 11a and the second surface 11b. By pressing the active material mixture 12a, the density of the active material is increased to a desired density. As a result, the active material mixture 12a becomes the active material layer 12, and the electrode sheet 10 is completed.
次に、電極材料の乾燥装置３０について詳述する。
図３に示すように、電極材料の乾燥装置３０は、乾燥室３１を備える。電極材料１０ａは、乾燥室３１内を搬送される。金属箔１１の第１面１１ａは、重力方向の上側に位置し、金属箔１１の第２面１１ｂは、重力方向の下側に位置する。
Next, the electrode material drying device 30 will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the electrode material drying device 30 includes a drying chamber 31. The electrode material 10a is conveyed in the drying chamber 31. The first surface 11a of the metal foil 11 is located on the upper side in the gravity direction, and the second surface 11b of the metal foil 11 is located on the lower side in the gravity direction.
電極材料の乾燥装置３０は、複数の加熱ロール３２と、複数の送風部３３とを備える。加熱ロール３２及び送風部３３はそれぞれ、乾燥室３１内に配置されている。本実施形態の電極材料の乾燥装置３０は、３つの加熱ロール３２と、２つの送風部３３とを備える。加熱ロール３２及び送風部３３は、搬送方向において交互に配置されている。本実施形態では、搬送方向における最も上流側には３つの加熱ロール３２のうちの１つが配置され、搬送方向において最も下流側には３つの加熱ロール３２のうちの他の１つが配置されている。 The electrode material drying device 30 includes a plurality of heating rolls 32 and a plurality of blower portions 33. The heating roll 32 and the blower 33 are respectively arranged in the drying chamber 31. The electrode material drying device 30 of the present embodiment includes three heating rolls 32 and two blower units 33. The heating roll 32 and the blower 33 are alternately arranged in the transport direction. In the present embodiment, one of the three heating rolls 32 is arranged on the most upstream side in the transport direction, and the other one of the three heating rolls 32 is arranged on the most downstream side in the transport direction. ..
図３及び図４に示すように、加熱ロール３２は、ロール本体３４と誘導加熱装置３６とを有する。ロール本体３４は、円筒状であり、非磁性材料製、具体的には非磁性の金属材料製である。本実施形態のロール本体３４は、非磁性材料としてのオーステナイト鋳鉄によって形成される。オーステナイト鋳鉄は、ニッケル、クロム、銅、シリコン等の元素を含み、耐食性、耐熱性に優れる材質を有する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the heating roll 32 has a roll body 34 and an induction heating device 36. The roll body 34 has a cylindrical shape and is made of a non-magnetic material, specifically, a non-magnetic metal material. The roll body 34 of this embodiment is formed of austenite cast iron as a non-magnetic material. Austenite cast iron contains elements such as nickel, chromium, copper, and silicon, and has a material having excellent corrosion resistance and heat resistance.
図４（ａ）に示すように、ロール本体３４の軸方向の寸法は、金属箔１１の短手方向の寸法よりも長い。ロール本体３４は、中央に円筒状の支持部３４ａを有する。ロール本体３４は、支持部３４ａに挿通された回転軸３５によって回転可能に支持されている。ロール本体３４は、外周壁と支持部３４ａとの間に収容空間３４ｓを有する。収容空間３４ｓは、ロール本体３４の軸方向の一端側で閉塞されるとともに、軸方向の他端で開口している。ロール本体３４は、重力方向において金属箔１１よりも下側に配置される。ロール本体３４の外周面は、金属箔１１の第２面１１ｂと接触する。 As shown in FIG. 4A, the axial dimension of the roll body 34 is longer than the lateral dimension of the metal foil 11. The roll body 34 has a cylindrical support portion 34a in the center. The roll body 34 is rotatably supported by a rotating shaft 35 inserted through the support portion 34a. The roll body 34 has a storage space 34s between the outer peripheral wall and the support portion 34a. The accommodation space 34s is closed at one end side in the axial direction of the roll main body 34 and is open at the other end side in the axial direction. The roll body 34 is arranged below the metal foil 11 in the direction of gravity. The outer peripheral surface of the roll body 34 comes into contact with the second surface 11b of the metal foil 11.
図４（ｂ）に示すように、誘導加熱装置３６は、電力を供給する電源３７と、電源３７からの直流電流を交流電流に変換して誘導電流とする共振周波数自動調整器３８と、誘導電流の調整を行うトランス３９と、誘導加熱を行う誘導コイル４０とを有する。共振周波数自動調整器３８は、電源３７から供給された電力を交流電流に変換する。トランス３９は、誘導電流の電圧の低下や電圧の増加を行うことで、誘導電流を所定の範囲内とする。電源３７、共振周波数自動調整器３８、及びトランス３９は、ロール本体３４の外部に配置されている。 As shown in FIG. 4B, the induction heating device 36 includes a power source 37 for supplying power, a resonance frequency automatic regulator 38 for converting a direct current from the power source 37 into an alternating current to obtain an induction current, and an induction device. It has a transformer 39 that adjusts the current and an induction coil 40 that performs induction heating. The resonance frequency automatic regulator 38 converts the electric power supplied from the power supply 37 into an alternating current. The transformer 39 keeps the induced current within a predetermined range by lowering the voltage of the induced current and increasing the voltage. The power supply 37, the resonance frequency automatic regulator 38, and the transformer 39 are arranged outside the roll body 34.
図４（ａ）に示すように、誘導コイル４０は、ロール本体３４の軸方向他端の開口から収容空間３４ｓに収容されるとともに、ロール本体３４の内周面に沿って複数配置されている。また、誘導コイル４０は、軸方向がロール本体３４の軸方向に延びる状態でロール本体３４に内蔵されている。なお、誘導コイル４０は、円柱状の鉄芯４０ａと、この鉄芯４０ａに巻装されたコイル４０ｂとを有する。 As shown in FIG. 4A, a plurality of induction coils 40 are accommodated in the accommodation space 34s from the opening at the other end in the axial direction of the roll body 34, and a plurality of induction coils 40 are arranged along the inner peripheral surface of the roll body 34. .. Further, the induction coil 40 is built in the roll main body 34 in a state in which the axial direction extends in the axial direction of the roll main body 34. The induction coil 40 has a columnar iron core 40a and a coil 40b wound around the iron core 40a.
誘導加熱装置３６において、電源３７がオンされると、共振周波数自動調整器３８によって電源３７からの直流電流が交流電流に変換されて誘導電流とされるとともに、トランス３９によって誘導電流の調整が行われる。そして、誘導コイル４０に交流電流が流れると、誘導コイル４０の周りに磁力線が発生し、磁力線の影響を受けてロール本体３４の中に渦電流が流れ、ロール本体３４にジュール熱が発生して、ロール本体３４が自己発熱する。その結果、ロール本体３４が加熱された状態になる。本実施形態では、各加熱ロール３２のロール本体３４は約１１０℃に加熱される。 In the induction heating device 36, when the power supply 37 is turned on, the direct current from the power supply 37 is converted into an alternating current by the resonance frequency automatic regulator 38 to be an induced current, and the induced current is adjusted by the transformer 39. Will be Then, when an alternating current flows through the induction coil 40, magnetic field lines are generated around the induction coil 40, and eddy currents flow in the roll body 34 under the influence of the magnetic field lines, and Joule heat is generated in the roll body 34. , The roll body 34 self-heats. As a result, the roll body 34 is in a heated state. In this embodiment, the roll body 34 of each heating roll 32 is heated to about 110 ° C.
図３に示すように、各送風部３３は、重力方向において金属箔１１よりも上側に配置される。各送風部３３は、送風口が金属箔１１の短手方向の全体と対向するように配置される。各送風部３３は、金属箔１１の第１面１１ａに塗工された活物質合剤１２ａに向けて送風する。各送風部３３から送られる気体の風量は、送風部３３からの送風により電極材料１０ａが加熱ロール３２の外周面に沿って撓むような風量に設定されている。本実施形態では、各送風部３３から送られる気体の総風量は、約１００Ｎｍ３／ｍｉｎに設定されている。また、各送風部３３から送られる気体の温度は、各加熱ロール３２のロール本体３４の温度よりも常に低くなるように設定されている。本実施形態では、各送風部３３から送られる気体の温度は、約２０℃に設定されている。 As shown in FIG. 3, each blower 33 is arranged above the metal foil 11 in the direction of gravity. Each blower 33 is arranged so that the blower port faces the entire metal foil 11 in the lateral direction. Each blower 33 blows air toward the active material mixture 12a coated on the first surface 11a of the metal foil 11. The air volume of the gas sent from each of the blower units 33 is set so that the electrode material 10a bends along the outer peripheral surface of the heating roll 32 due to the air blown from the blower unit 33. In the present embodiment, the total air volume of the gas sent from each air blowing unit 33 is set to about 100 Nm 3 / min. Further, the temperature of the gas sent from each of the blower units 33 is set to be always lower than the temperature of the roll main body 34 of each heating roll 32. In the present embodiment, the temperature of the gas sent from each blower 33 is set to about 20 ° C.
次に、乾燥工程について説明する。
図３に示すように、乾燥室３１内において、電極材料１０ａは、金属箔１１の第２面１１ｂがロール本体３４の外周面に接触した状態で搬送される。また、本実施形態では、電極材料１０ａにおいて搬送方向でロール本体３４の間を通過する部分は、送風部３３からの送風により、ロール本体３４側に押し付けられる。このため、電極材料１０ａは、ロール本体３４の外周面の上側の約半周に沿うように撓む。ロール本体３４の熱は、金属箔１１を介して活物質合剤１２ａに伝わり、活物質合剤１２ａは加熱される。
Next, the drying process will be described.
As shown in FIG. 3, the electrode material 10a is conveyed in the drying chamber 31 in a state where the second surface 11b of the metal foil 11 is in contact with the outer peripheral surface of the roll body 34. Further, in the present embodiment, the portion of the electrode material 10a that passes between the roll main bodies 34 in the transport direction is pressed against the roll main body 34 by the air blown from the blower portion 33. Therefore, the electrode material 10a bends along the upper half circumference of the outer peripheral surface of the roll body 34. The heat of the roll body 34 is transferred to the active material mixture 12a via the metal foil 11, and the active material mixture 12a is heated.
さらに、金属箔１１がロール本体３４の外周面に接触している間、誘導コイル４０より発生し、かつ非磁性体であるロール本体３４を通過した磁力線の影響を受けて金属箔１１の中にも渦電流が流れ、金属箔１１にジュール熱が発生して金属箔１１も自己発熱する。すると、金属箔１１の熱が活物質合剤１２ａに伝わり、活物質合剤１２ａが加熱される。 Further, while the metal foil 11 is in contact with the outer peripheral surface of the roll body 34, the inside of the metal foil 11 is affected by the magnetic field lines generated from the induction coil 40 and passed through the roll body 34, which is a non-magnetic material. Also, an eddy current flows, Joule heat is generated in the metal foil 11, and the metal foil 11 also self-heats. Then, the heat of the metal foil 11 is transferred to the active material mixture 12a, and the active material mixture 12a is heated.
このように加熱ロール３２及び金属箔１１によって活物質合剤１２ａが加熱されることで、金属箔１１の近傍での溶媒の揮発が進む。
電極材料１０ａは、加熱ロール３２により加熱された後、送風部３３の下側まで搬送される。活物質合剤１２ａは、送風部３３から送風される気体によって表層側から冷却される。
By heating the active material mixture 12a by the heating roll 32 and the metal foil 11 in this way, the solvent volatilizes in the vicinity of the metal foil 11.
After being heated by the heating roll 32, the electrode material 10a is conveyed to the lower side of the blower 33. The active material mixture 12a is cooled from the surface layer side by the gas blown from the blower unit 33.
電極材料１０ａは、加熱ロール３２による加熱と送風部３３による冷却とを繰り返しながら乾燥室３１内を通過する。そして、金属箔１１が乾燥室３１内を通過する間に、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒は揮発して除去される。なお、揮発した溶媒は、乾燥室３１内の気体を回収する図示しない回収部によって回収される。 The electrode material 10a passes through the drying chamber 31 while repeating heating by the heating roll 32 and cooling by the blower unit 33. Then, while the metal foil 11 passes through the drying chamber 31, the solvent contained in the active material mixture 12a is volatilized and removed. The volatilized solvent is recovered by a recovery unit (not shown) that recovers the gas in the drying chamber 31.
本実施形態の作用について説明する。
マイグレーション現象の発生原理は以下の通りである。活物質合剤１２ａの表層での溶媒の揮発が、金属箔１１の近傍での溶媒の揮発よりも先に進む。すると、活物質合剤１２ａの内部には、金属箔１１から活物質合剤１２ａの表層に向けた溶媒の流れが生じる。これにより、金属箔１１の近傍に存在するバインダは、活物質合剤１２ａの表層に浮き上がる。このため、マイグレーション現象を抑制するためには、活物質合剤１２ａの表層での溶媒の揮発が、金属箔１１の近傍での溶媒の揮発よりも先に進まないようにすればよい。
The operation of this embodiment will be described.
The principle of occurrence of the migration phenomenon is as follows. The volatilization of the solvent on the surface layer of the active material mixture 12a proceeds ahead of the volatilization of the solvent in the vicinity of the metal foil 11. Then, a flow of the solvent from the metal foil 11 toward the surface layer of the active material mixture 12a is generated inside the active material mixture 12a. As a result, the binder existing in the vicinity of the metal foil 11 floats on the surface layer of the active material mixture 12a. Therefore, in order to suppress the migration phenomenon, the volatilization of the solvent on the surface layer of the active material mixture 12a may be prevented from proceeding ahead of the volatilization of the solvent in the vicinity of the metal foil 11.
本実施形態では、加熱ロール３２は、ロール本体３４の外周面が金属箔１１の第２面１１ｂと接触する状態で、搬送方向に複数配置されている。送風部３３は、搬送方向において加熱ロール３２の間に配置されている。電極材料１０ａは、搬送方向において加熱ロール３２の間に配置された送風部３３からの送風により、加熱ロール３２の外周面に沿うように撓む。このため、金属箔１１がロール本体３４の外周面に接触する状態で電極材料１０ａが平面状に搬送される場合と比較して、金属箔１１と加熱ロール３２の外周面との接触面積が増大する。よって、金属箔１１の近傍での溶媒の揮発が促進される。 In the present embodiment, a plurality of heating rolls 32 are arranged in the transport direction in a state where the outer peripheral surface of the roll body 34 is in contact with the second surface 11b of the metal foil 11. The blower 33 is arranged between the heating rolls 32 in the transport direction. The electrode material 10a is bent along the outer peripheral surface of the heating roll 32 by the air blown from the blower portion 33 arranged between the heating rolls 32 in the transport direction. Therefore, the contact area between the metal foil 11 and the outer peripheral surface of the heating roll 32 is increased as compared with the case where the electrode material 10a is conveyed in a plane while the metal foil 11 is in contact with the outer peripheral surface of the roll body 34. To do. Therefore, volatilization of the solvent in the vicinity of the metal foil 11 is promoted.
また、送風部３３から送られる気体の温度は加熱ロール３２の温度よりも常に低い。このため、活物質合剤１２ａの表層での溶媒の揮発が活物質合剤１２ａの内部での溶媒の揮発よりも先に進むことが抑制される。よって、金属箔１１の近傍から活物質合剤１２ａの表層に向けた溶媒の流れの発生が抑制される。 Further, the temperature of the gas sent from the blower 33 is always lower than the temperature of the heating roll 32. Therefore, it is suppressed that the volatilization of the solvent on the surface layer of the active material mixture 12a proceeds ahead of the volatilization of the solvent inside the active material mixture 12a. Therefore, the generation of the solvent flow from the vicinity of the metal foil 11 toward the surface layer of the active material mixture 12a is suppressed.
本実施形態の効果について説明する。
（１）加熱ロール３２は、ロール本体３４の外周面が金属箔１１の第２面１１ｂと接触する状態で、搬送方向に複数配置されている。送風部３３は、搬送方向において加熱ロール３２の間に配置されている。送風部３３から送られる気体の風量は、送風部３３からの送風により金属箔１１が加熱ロール３２の外周面に沿って撓むような風量に設定されている。このため、金属箔１１が加熱ロール３２に接触した状態で電極材料１０ａが平面状に搬送される場合と比較して、金属箔１１とロール本体３４の外周面との接触面積が増大する。よって、金属箔１１の近傍での溶媒の揮発が促進される。
The effect of this embodiment will be described.
(1) A plurality of heating rolls 32 are arranged in the transport direction in a state where the outer peripheral surface of the roll body 34 is in contact with the second surface 11b of the metal foil 11. The blower 33 is arranged between the heating rolls 32 in the transport direction. The air volume of the gas sent from the blower unit 33 is set so that the metal foil 11 bends along the outer peripheral surface of the heating roll 32 due to the air blown from the blower unit 33. Therefore, the contact area between the metal foil 11 and the outer peripheral surface of the roll main body 34 is increased as compared with the case where the electrode material 10a is conveyed in a plane with the metal foil 11 in contact with the heating roll 32. Therefore, volatilization of the solvent in the vicinity of the metal foil 11 is promoted.
また、送風部３３から送られる気体の温度は、加熱ロール３２の温度よりも常に低い。このため、活物質合剤１２ａの表層での溶媒の揮発が金属箔１１の近傍での溶媒の揮発よりも先に進むことが抑制される。よって、金属箔１１の近傍から活物質合剤１２ａの表層に向けた溶媒の流れの発生が抑制される。その結果、マイグレーション現象を抑制できる。 Further, the temperature of the gas sent from the blower 33 is always lower than the temperature of the heating roll 32. Therefore, it is suppressed that the volatilization of the solvent on the surface layer of the active material mixture 12a proceeds ahead of the volatilization of the solvent in the vicinity of the metal foil 11. Therefore, the generation of the solvent flow from the vicinity of the metal foil 11 toward the surface layer of the active material mixture 12a is suppressed. As a result, the migration phenomenon can be suppressed.
（２）マイグレーション現象が抑制されることで、金属箔１１の近傍に存在するバインダの量と、活物質層１２の表層に存在するバインダの量との差が小さくなる。このため、金属箔１１に対する活物質層１２の密着性が良好となり、活物質層１２が金属箔１１から脱落し難くなる。また、マイグレーション現象が抑制されることで、活物質層１２の表層側の電気抵抗と、金属箔１１の近傍の電気抵抗との差が小さくなる。このため、電極シート１０における反応むらが低減されたり、二次電池の入出力特性が向上したりする。また、二次電池の寿命が長くなる。 (2) By suppressing the migration phenomenon, the difference between the amount of binder existing in the vicinity of the metal foil 11 and the amount of binder existing on the surface layer of the active material layer 12 becomes small. Therefore, the adhesion of the active material layer 12 to the metal foil 11 is improved, and the active material layer 12 is less likely to fall off from the metal foil 11. Further, by suppressing the migration phenomenon, the difference between the electric resistance on the surface layer side of the active material layer 12 and the electric resistance in the vicinity of the metal foil 11 becomes small. Therefore, the reaction unevenness in the electrode sheet 10 is reduced, and the input / output characteristics of the secondary battery are improved. In addition, the life of the secondary battery is extended.
（３）送風部３３は、搬送方向において加熱ロール３２の間のみに配置されている。このため、加熱ロール３２によって加熱された活物質合剤１２ａが、送風部３３から送られる気体により冷却されることが無い。よって、加熱ロール３２による活物質合剤１２ａの加熱をより効果的に行うことができる。 (3) The blower 33 is arranged only between the heating rolls 32 in the transport direction. Therefore, the active material mixture 12a heated by the heating roll 32 is not cooled by the gas sent from the blower 33. Therefore, the active material mixture 12a can be heated more effectively by the heating roll 32.
（４）送風部３３から送られる気体の温度は、２０℃に設定されている。このように加熱ロール３２による活物質合剤１２ａの加熱と、送風部３３による活物質合剤１２ａの冷却とを繰り返すことで、活物質合剤１２ａを加熱し続ける場合と比較して熱効率が向上する。よって、活物質合剤１２ａの乾燥速度を上げることができる。 (4) The temperature of the gas sent from the blower 33 is set to 20 ° C. By repeating the heating of the active material mixture 12a by the heating roll 32 and the cooling of the active material mixture 12a by the blower 33 in this way, the thermal efficiency is improved as compared with the case where the active material mixture 12a is continuously heated. To do. Therefore, the drying rate of the active material mixture 12a can be increased.
（５）電極材料１０ａは、搬送方向において加熱ロール３２の間に配置された送風部３３からの送風により、加熱ロール３２の外周面に沿うように撓む。このため、搬送方向における乾燥室３１の長さが同じであり、かつ電極材料１０ａが平面状に搬送される場合と比較して、乾燥室３１内を搬送される電極材料１０ａの長さを長くできる。よって、搬送方向における電極シートの製造装置の長さを短くできる。 (5) The electrode material 10a is bent along the outer peripheral surface of the heating roll 32 by the air blown from the blower portion 33 arranged between the heating rolls 32 in the transport direction. Therefore, the length of the drying chamber 31 in the transport direction is the same, and the length of the electrode material 10a transported in the drying chamber 31 is longer than that in the case where the electrode material 10a is transported in a plane. it can. Therefore, the length of the electrode sheet manufacturing apparatus in the transport direction can be shortened.
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 加熱ロール３２の数は、２つ以上であれば適宜変更してよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ The number of heating rolls 32 may be appropriately changed as long as it is two or more.
○ 送風部３３の数は、少なくとも１つが搬送方向において加熱ロール３２の間に位置するのであれば適宜変更してよい。
○ 送風部３３は、電極材料１０ａを挟んで加熱ロール３２の反対側にも配置されていてもよい。
○ The number of blower portions 33 may be appropriately changed as long as at least one is located between the heating rolls 32 in the transport direction.
○ The blower portion 33 may be arranged on the opposite side of the heating roll 32 with the electrode material 10a interposed therebetween.
○ ロール本体３４の加熱方法は、誘導加熱に限定されない。
○ ロール本体３４の加熱温度は、８０〜１２０℃の範囲で適宜変更してよい。また、ロール本体３４の温度は、加熱ロール３２毎に異なっていてもよい。
○ The heating method of the roll body 34 is not limited to induction heating.
○ The heating temperature of the roll body 34 may be appropriately changed in the range of 80 to 120 ° C. Further, the temperature of the roll body 34 may be different for each heating roll 32.
○ 送風部３３から送られる気体の温度は、加熱ロール３２の温度よりも低ければ適宜変更してよい。送風部３３から送られる気体の温度は、Ｎ−メチルピロリドンの融点である−２４℃以上に設定されるのが好ましい。また、送風部３３から送られる気体の温度は、室温以下であるのが好ましい。また、送風部３３から送られる気体の温度は、送風部３３毎に異なっていてもよい。 ○ The temperature of the gas sent from the blower 33 may be appropriately changed as long as it is lower than the temperature of the heating roll 32. The temperature of the gas sent from the blower 33 is preferably set to −24 ° C. or higher, which is the melting point of N-methylpyrrolidone. Further, the temperature of the gas sent from the blower 33 is preferably room temperature or lower. Further, the temperature of the gas sent from the blower unit 33 may be different for each blower unit 33.
○ 送風部３３から送られる気体により、電極材料１０ａをロール本体３４の外周面に沿うように撓ませられるのであれば、送風部３３の送風口は、金属箔１１の短手方向の一部と対向していてもよい。 ○ If the electrode material 10a is bent along the outer peripheral surface of the roll body 34 by the gas sent from the blower portion 33, the blower port of the blower portion 33 is a part of the metal foil 11 in the lateral direction. They may be facing each other.
○ 搬送方向において加熱ロール３２の間に配置された各送風部３３から送られる気体の総風量は、約１００Ｎｍ３／ｍｉｎに限定されず、電極材料１０ａをロール本体３４の外周面に沿うように撓ませられる範囲で適宜変更してよい。また、送風部３３から送られる気体の風量は、送風部３３毎に異なっていてもよい。 ○ The total air volume of the gas sent from each of the blower portions 33 arranged between the heating rolls 32 in the transport direction is not limited to about 100 Nm 3 / min, and the electrode material 10a is placed along the outer peripheral surface of the roll body 34. It may be changed as appropriate within the range in which it can be bent. Further, the air volume of the gas sent from the blower unit 33 may be different for each blower unit 33.
○ 活物質合剤１２ａに含まれる溶媒は、Ｎ−メチルピロリドンに限定されない。活物質合剤１２ａに含まれる溶媒は、例えば、エタノール、メタノール、ベンゼン、ジクロロメタンなどの有機溶媒でもよい。また、活物質合剤１２ａに含まれる溶媒は、有機溶媒に限定されず、例えば、水でもよい。この場合、集電体の腐食を抑制する観点から、蒸留水やイオン交換水など、不純物が取り除かれたｐＨ６〜８の水であるのが好ましい。 ○ The solvent contained in the active material mixture 12a is not limited to N-methylpyrrolidone. The solvent contained in the active material mixture 12a may be, for example, an organic solvent such as ethanol, methanol, benzene, or dichloromethane. Further, the solvent contained in the active material mixture 12a is not limited to the organic solvent, and may be, for example, water. In this case, from the viewpoint of suppressing corrosion of the current collector, water having a pH of 6 to 8 from which impurities have been removed, such as distilled water and ion-exchanged water, is preferable.
○ 集電体は、金属箔１１に限定されない。集電体は、例えば織物状や網状でもよい。
○ 電極シート１０において、活物質層１２は金属箔１１の片面に存在してもよい。この場合、電極シートの製造方法において第２塗工工程及び第２乾燥工程は省略される。
○ The current collector is not limited to the metal foil 11. The current collector may be, for example, a woven fabric or a net.
○ In the electrode sheet 10, the active material layer 12 may be present on one side of the metal foil 11. In this case, the second coating step and the second drying step are omitted in the method for manufacturing the electrode sheet.
○ 電極シート１０において、未塗工部１３は、金属箔１１の短手方向の一方の端部のみに存在してもよいし、存在していなくてもよい。
○ 二次電池が備える電極組立体は、上記実施形態に記載した、いわゆる積層型の電極組立体に限定されず、帯状の正極の電極、帯状のセパレータ、及び帯状の負極の電極を積層して巻回した巻回型の電極組立体であってもよい。この場合、正極の電極１００は、正極の電極シート１０を長手方向において所望の長さに切断することで製造され、負極の電極１００は、負極の電極シート１０を長手方向において所望の長さに切断することで製造される。
○ In the electrode sheet 10, the uncoated portion 13 may or may not be present only at one end of the metal foil 11 in the lateral direction.
○ The electrode assembly included in the secondary battery is not limited to the so-called laminated electrode assembly described in the above embodiment, and a band-shaped positive electrode, a band-shaped separator, and a band-shaped negative electrode are laminated. It may be a wound winding type electrode assembly. In this case, the positive electrode 100 is manufactured by cutting the positive electrode sheet 10 to a desired length in the longitudinal direction, and the negative electrode 100 is produced by cutting the negative electrode sheet 10 to a desired length in the longitudinal direction. Manufactured by cutting.
○ 電極シート１０を用いて製造される二次電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。 ○ The secondary battery manufactured by using the electrode sheet 10 is not limited to the lithium ion secondary battery, and may be another secondary battery. In short, it is sufficient that the ions move between the active material for the positive electrode and the active material for the negative electrode and transfer charges.
○ 電極シート１０を用いて製造される蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。 ○ The power storage device manufactured by using the electrode sheet 10 can be applied to a power storage device other than a secondary battery, such as a capacitor.
１０ａ…電極材料、１１…集電体としての金属箔、１２ａ…活物質合剤、３０…電極材料の乾燥装置、３２…加熱ロール、３３…送風部。 10a ... Electrode material, 11 ... Metal foil as a current collector, 12a ... Active material mixture, 30 ... Electrode material drying device, 32 ... Heating roll, 33 ... Blower.
Claims (3)
前記電極材料の搬送方向に複数配置されるとともに、外周面が前記集電体における前記活物質合剤が塗工されていない側の面と接触する加熱ロールと、
前記活物質合剤に向けて送風する送風部と、
を備え、
前記送風部は、前記搬送方向において前記加熱ロールの間に配置され、
前記搬送方向において前記加熱ロールの間に配置された前記送風部から送られる気体の風量は、前記送風部からの送風により前記電極材料が前記加熱ロールの外周面に沿って撓むような風量に設定され、
前記送風部から送られる気体の温度は、前記加熱ロールの温度よりも常に低いことを特徴とする電極材料の乾燥装置。 An electrode that dries the active material mixture of the electrode material that is conveyed in the longitudinal direction with the active material mixture containing the active material, binder, and solvent coated on one side of the long strip-shaped current collector. A material dryer
A plurality of heating rolls are arranged in the transport direction of the electrode material, and the outer peripheral surface is in contact with the surface of the current collector on the side where the active material mixture is not applied.
A blower that blows air toward the active material mixture and
With
The blower is arranged between the heating rolls in the transport direction.
The air volume of the gas sent from the blower portion arranged between the heating rolls in the transport direction is set so that the electrode material bends along the outer peripheral surface of the heating roll due to the blower from the blower portion. Being done
A device for drying an electrode material, wherein the temperature of the gas sent from the blower is always lower than the temperature of the heating roll.
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