JP5325332B1 - 電池用電極塗膜の乾燥方法及び乾燥炉 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化する。
【解決手段】塗膜の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜を乾燥するため、乾燥後の塗膜すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。また、赤外線ヒーター及び送風装置からの熱風を用いて塗膜を乾燥するため、比較的容易に塗膜温度一定期間を有し且つ溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように乾燥を行うことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電池用電極塗膜の乾燥方法及び乾燥炉に関する。

従来、電池用の電極の製造方法として、正極材または負極材である活物質（電極材ともいう）とバインダーと導電材と溶剤とを混合して電極材ペーストとし、これをシート上に塗布して電極塗膜とし、この塗膜を乾燥させて電池用の電極とする方法が知られている。このような電極塗膜の乾燥においては、塗膜の表面から溶剤が乾燥するため、塗膜中のバインダーが溶剤と共に塗膜表面側に移動し、塗膜表面側のバインダー濃度が高まるという現象が生じる。バインダーは電極材同士や導電材同士を接着する役割を果たすため、電極中のバインダーの分布はできるだけ均一であることが好ましい。この課題を解決するため、例えば特許文献１には、初期段階では塗膜温度を速やかに上昇させ、溶剤が蒸発して電極材が塗膜の表面に露出した以降は、中期段階としてシート温度より低い温度の熱風と赤外線照射により塗膜全体を加熱することが記載されている。これにより、電極の厚さ方向におけるバインダーの分布が均一化され、電極の剥離やひび割れの発生を防止できるとしている。

特許第４８０１２３３号公報

特許文献１に記載の乾燥方法では、電極の厚さ方向におけるバインダーの分布が均一化される。これをさらに改良して、バインダーの分布をより均一化することが望まれていた。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、電池用電極塗膜を乾燥するにあたり、電極の厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することを主目的とする。

本発明者らは、電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜を乾燥するにあたり、塗膜からの溶剤の蒸発速度及び塗膜温度がバインダーの分布と関連があることを見いだした。そして、さらに検討した結果、溶剤の蒸発速度及び塗膜温度を共に適切に制御することでバインダーの分布をより均一にできることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法は、
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥方法であって、
塗膜温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、該塗膜温度一定期間中に該塗膜の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように前記塗膜を乾燥する工程、
を含むものである。

この本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法では、塗膜温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜を乾燥する。こうすることで、乾燥後の塗膜すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。なお、バインダーの分布をより均一化することができる理由は次のように考えられる。加熱により塗膜表層から溶剤が蒸発すると、溶剤の塗膜表層への移動に伴ってバインダーも表層へ移動する。バインダーは蒸発できないため、この移動により、塗膜の表層側のバインダー濃度は一時的に上昇する。しかし、塗膜の表層側のバインダー濃度が高まることにより、塗膜の表層側と下層側とでバインダーの濃度差が生じ、この濃度差が駆動力となって、表層から下層へバインダーの拡散が生じる（以下、これを逆拡散とも表記する）。本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法では、塗膜温度一定期間に蒸発速度のピークを少なくとも２つ有しており、このうち１つ目のピークでは蒸発速度が急激に高まることで塗膜の表層側のバインダー濃度が急激に上昇し、逆拡散の駆動力がより高いものとなると考えられる。そして、逆拡散の駆動力がより高いものとなることで、１つ目のピークから２つ目のピークまでの間において逆拡散の駆動力によりバインダーが塗膜の下層側に移動して、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。このように、厚み方向のバインダー濃度分布は、溶剤蒸発に伴う随伴と逆拡散とのバランスによって決定される。ここで、逆拡散の駆動力が高まった後も引き続き蒸発速度が高い状態とすると、逆拡散の効果を上回る速度で蒸発が進行した結果バインダーが表層付近に集中してしまったり、あるいは、逆拡散の効果が現れる前にバインダーが析出固化した結果、同様に表層付近に定着してしまったりする。本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法では、溶剤の蒸発速度のピークを２つ有する、すなわち１つ目のピークと２つ目のピークとの間で蒸発速度を一端低下させることで、その間、逆拡散による駆動を支配的にすることができ、これによりバインダーの分布をより均一化できていると考えられる。しかも、この２つのピークは塗膜温度一定期間中に存在している。すなわち、２つのピーク間で溶剤の蒸発速度を一端低下させる場合には通常は塗膜温度も低下しやすいが、塗膜温度は低下させず一定の状態を保っている。このため、２つのピークの間で蒸発速度が低下するが塗膜温度も低下するような乾燥を行う場合と比較して、２つのピーク間での塗膜温度をより高い温度に保つことができる。逆拡散の駆動力は塗膜温度が高いほど高まるため、このように２つのピークの間で塗膜温度を一定に保つことで、バインダーの分布を均一化する効果がより高くなっていると考えられる。なお、塗膜温度一定期間中には溶剤の蒸発速度のピークが少なくとも２つ存在すれば良く、３つ以上存在してもよい。また、塗膜温度一定期間中以外にも、溶剤の蒸発速度のピークが存在してもよい。ただし、塗膜温度一定期間中の最初のピークが、乾燥工程における最初のピークであることが好ましい。ここで、「塗膜温度が一定」とは、塗膜温度の変動幅が、乾燥開始から終了までの期間における塗膜温度の最大値の５％以下に収まっていることをいうものとする。また、シートは例えばアルミニウムや銅などの金属であるものとしてもよい。また、電池用電極塗膜は、正極，負極いずれの電極塗膜であってもよい。また、電池用電極塗膜は、例えばリチウムイオン電池用の電極塗膜としてもよい。

本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法において、前記工程では、ヒーター及び熱風を用いて前記塗膜を乾燥するものとしてもよい。こうすれば、例えばヒーターの出力と熱風の温度，風量などを調整することで、比較的容易に塗膜温度一定期間を有し且つ溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように乾燥を行うことができる。この場合において、ヒーターは赤外線ヒーターとしてもよい。赤外線ヒーター及び熱風を用いることで、例えば熱風のみにより塗膜を乾燥する場合と比べて、赤外線も併用することで塗膜表面だけでなく塗膜内部の溶剤を速やかに加熱して蒸発させることができる。また、蒸発した溶剤を熱風により速やかに除去することができる。なお、赤外線のうち近赤外線（例えば、波長が０．７〜３．５μｍの電磁波）により前記塗膜の加熱を行うことが好ましい。近赤外線は、被加熱物中の水，溶剤などの分子中の水素結合を効率よく切断できるため、被加熱物の加熱や乾燥を効率よく行うことができる。例えば、ピーク波長が近赤外線領域（例えば、波長が０．７〜３．５μｍの領域）にある電磁波を用いて加熱を行うものとしてもよい。また、２つのピークの間で蒸発速度を低下させる場合、熱風のみを用いて乾燥を行うと、前述のように塗膜温度も同時に低下してしまう傾向が強いが、赤外線ヒーターを適度に併用することで、蒸発速度を低くした状態でも、塗膜温度のみを両ピーク時の温度と同等に維持することがはるかに容易になる。

この場合において、前記工程は、前記塗膜温度一定期間より前の期間を含む期間である第１乾燥期間と、該塗膜温度一定期間の少なくとも一部を含む期間である第２乾燥期間と、該塗膜温度一定期間より後の期間を含む期間である第３乾燥期間と、を有しており、前記第２乾燥期間では、前記ヒーターからの前記塗膜への単位面積当たりの投入エネルギー（ｋＷ／ｍ²）の平均値を前記第１乾燥期間における該投入エネルギーの平均値以下とし、前記熱風の温度を前記第１乾燥期間における該熱風の温度以上として前記塗膜の乾燥を行い、前記第３乾燥期間では、前記ヒーターからの前記塗膜への単位面積当たりの投入エネルギー（ｋＷ／ｍ²）の平均値を前記第２乾燥期間における該投入エネルギーの平均値以上とし、前記熱風の温度を前記第２乾燥期間における該熱風の温度以下として前記塗膜の乾燥を行うものとしてもよい。ヒーターからの塗膜への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値及び熱風の温度がこのような条件を満たすようにヒーターの出力と熱風の温度とを調整することで、比較的容易に塗膜温度一定期間を有し且つ溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように乾燥を行うことができる。

本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法において、前記工程は、前記塗膜温度一定期間より前の期間を含む期間である第１乾燥期間と、該塗膜温度一定期間の少なくとも一部を含む期間である第２乾燥期間と、該塗膜温度一定期間より後の期間を含む期間である第３乾燥期間と、を有しており、前記第１乾燥期間では、前記ヒーターからの前記塗膜への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値を４ｋＷ／ｍ²〜１０ｋＷ／ｍ²、前記熱風の温度を９０℃〜１３０℃とし、前記第２乾燥期間では、前記投入エネルギーの平均値を２ｋＷ／ｍ²〜６ｋＷ／ｍ²、前記熱風の温度を９０℃〜１４０℃とし、前記第３乾燥期間では、前記投入エネルギーの平均値を２ｋＷ／ｍ²〜７ｋＷ／ｍ²、前記熱風の温度を５０℃〜１４０℃としてもよい。なお、前記第１乾燥期間では、前記ヒーターからの前記塗膜への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値を５ｋＷ／ｍ²〜８ｋＷ／ｍ²とすることが好ましく、また、前記熱風の温度を１００℃〜１２０℃とすることが好ましい。前記第２乾燥期間では、前記投入エネルギーの平均値を２．５ｋＷ／ｍ²〜５ｋＷ／ｍ²とすることが好ましく、また、前記熱風の温度を１００℃〜１３０℃とすることが好ましい。前記第３乾燥期間では、前記投入エネルギーの平均値を２．５ｋＷ／ｍ²〜６ｋＷ／ｍ²とすることが好ましく、また、前記熱風の温度を９０℃〜１１０℃とすることが好ましい。

なお、上述した第１乾燥期間は、塗膜温度一定期間より前の期間を含んでいればよく、例えば塗膜温度一定期間の一部を含んでいてもよい。同様に、第３乾燥期間は、塗膜温度一定期間より後の期間を含んでいればよく、例えば塗膜温度一定期間の一部を含んでいてもよい。また、第２乾燥期間は、塗膜温度一定期間の少なくとも一部を含んでいればよく、例えば塗膜温度一定期間と同じ期間としてもよいし、塗膜温度一定期間より前の期間や後の期間を含んでいてもよい。ただし、第２乾燥期間は、塗膜温度一定期間のうち、溶剤の蒸発速度の２つのピークの間の期間の少なくとも一部を含む期間とすることが好ましい。

本発明の電池用電極塗膜の乾燥炉は、
電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥炉であって、
前記塗膜の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、該塗膜温度一定期間中に該塗膜の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように前記塗膜を乾燥する乾燥手段、
を備えたものである。

この本発明の電池用電極塗膜の乾燥炉では、上述した本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法により乾燥が行われる。そのため、上述した本発明の電池用電極塗膜の乾燥方法と同様の効果、例えばバインダーの分布をより均一化することができる効果が得られる。なお、この本発明の電池用電極塗膜の乾燥炉において、上述した本発明の乾燥方法の種々の態様を採用してもよいし、上述した本発明の乾燥方法の工程を実現するような構成を追加してもよい。例えば、前記乾燥手段は、上述した第１乾燥期間〜第３乾燥期間のそれぞれにおける乾燥を行う第１〜第３ヒーター及び第１〜第３熱風供給装置を有するものとしてもよい。この場合、第１乾燥期間では第１ヒーター及び第１熱風供給装置による乾燥が行われ、第２乾燥期間では第２ヒーター及び第２熱風供給装置による乾燥が行われ、第３乾燥期間では第３ヒーター及び第３熱風供給装置による乾燥が行われるように電池用電極塗膜を移動させる移動手段をさらに備えるものとしてもよい。あるいは、前記乾燥手段は、ヒーターの出力を制御するヒーター制御手段及び熱風の温度などを制御する熱風制御手段を有するものとし、これらの制御手段が時間の経過に伴いヒーターの出力や熱風の温度などを適宜変更させて（電池用電極塗膜を移動させずに）前記工程を行うよう制御するものとしてもよい。

乾燥炉１０の縦断面図である。 赤外線ヒーター３０の縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 各加熱領域（各乾燥期間）と塗膜５２の温度及び塗膜５２からの溶剤の蒸発速度との関係を示す説明図である。 実施例１の乾燥工程における蒸発曲線及び塗膜温度曲線のグラフである。 比較例１の乾燥工程における蒸発曲線及び塗膜温度曲線のグラフである。 実施例２の乾燥工程における蒸発曲線及び塗膜温度曲線のグラフである。 比較例２の乾燥工程における蒸発曲線及び塗膜温度曲線のグラフである。

次に、本発明の好適な一実施形態について、図面を用いて説明する。図１は乾燥炉１０の縦断面図である。乾燥炉１０は、シート５０上に塗布された塗膜５２の加熱及び乾燥を赤外線及び熱風を用いて行うものであり、炉体１４と、搬送通路１９と、送風装置２０と、赤外線ヒーター３０と、コントローラー６０と、を備えている。また、乾燥炉１０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を有する。

炉体１４は、略直方体に形成された断熱構造体であり、前端面１５及び後端面１６にそれぞれ開口１７，１８を有している。この炉体１４は、前端面１５から後端面１６までの長さが例えば４〜１０ｍである。

搬送通路１９は、開口１７から開口１８に至る通路であり、炉体１４を水平方向に貫通している。片面に塗膜５２が塗布されたシート５０は、この搬送通路１９を通過していく。シート５０は、塗膜５２が塗布された面を上にして、開口１７から搬入され、炉体１４の内部を水平方向に進行し、開口１８から搬出される。

送風装置２０は、熱風を送風して乾燥炉１０内を通過する塗膜５２を乾燥させる装置である。送風装置２０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３の上側にそれぞれ配置された送風装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３の下側にそれぞれ配置された送風装置２０ｄ，２０ｅ，２０ｆと、を有している。送風装置２０ａ〜２０ｆはそれぞれ、熱風発生器２２ａ〜２２ｆと、パイプ構造体２４ａ〜２４ｆと、通気口２６ａ〜２６ｆとを備えている。以下、送風装置２０ａを用いて説明する。送風装置２０ａは、熱風発生器２２ａと、パイプ構造体２４ａと、通気口２６ａとを備えている。熱風発生器２２ａは、パイプ構造体２４ａに取り付けられており、熱風をパイプ構造体２４ａの内部へ供給するものである。熱風は、例えば空気を加熱したものである。この熱風発生機２２ａは、発生させる熱風の風量や温度の調節が可能となっている。熱風の風量は、特に限定するものではないが、例えば１００Ｎｍ³／ｈ〜２０００Ｎｍ³／ｈの範囲で調節可能である。熱風の温度は、特に限定するものではないが、例えば４０〜２００℃の範囲で調節可能である。パイプ構造体２４ａは、熱風発生器２２ａからの熱風の通路となるものであり、熱風発生器２２ａから炉体１４内に向かって分岐した複数の通路を有している。パイプ構造体２４ａは、分岐した通路の部分で炉体１４の天井を貫通しており、分岐した通路は鉛直下方向を向いている。この分岐した通路の下端が通気口２６ａとなっており、通気口２６ａも鉛直下方向を向いている。本実施形態では、パイプ構造体２４ａは分岐した通路を７つ有してをおり、通気口２６ａも７つ形成されているものとした。これにより、送風装置２０ａの熱風発生器２２ａからの熱風は、７つの通気口２６ａから鉛直下方向に送風され、第１加熱領域１１において塗膜５２の表面に垂直に当たるようになっている。また、通気口２６ａは、第１加熱領域１１の前端面１５側から後端面１６側にわたって略均等に設けられている。熱風発生器２２ｂ〜２２ｆ，パイプ構造体２４ｂ〜２４ｆ，通気口２６ｂ〜２６ｆについても、それぞれ熱風発生器２２ａ，パイプ構造体２４ａ，通気口２６ａと同様の構成である。ただし、送風装置２０ｄ〜２０ｆは、それぞれ送風装置２０ａ〜２０ｃを図１における上下に逆転させた構成をしており、鉛直上方向の熱風を発生させる。すなわち、熱風発生器２２ｄ〜２２ｆからの熱風は、それぞれ通気口２６ｄ〜２６ｆから鉛直上方向に送風され、シート５０の裏面（塗膜５２が形成された面とは反対側の面）に垂直に当たるようになっている。なお、以下では、熱風発生器２２ａ〜２２ｆを熱風発生器２２と総称し、パイプ構造体２４ａ〜２４ｆをパイプ構造体２４と総称し、通気口２６ａ〜２６ｆを通気口２６と総称する。

赤外線ヒーター３０は、赤外線を照射して乾燥炉１０内を通過する塗膜５２を乾燥させる装置であり、炉体１４の天井近くに複数取り付けられている。赤外線ヒーター３０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３にそれぞれ配置された赤外線ヒーター３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有している。特に限定するものではないが、本実施形態では、赤外線ヒーター３０ａは第１加熱領域１１の前端面１５側から後端面１６側にわたって略均等に６本配置され、赤外線ヒーター３０ｂは、第２加熱領域１２の前端面１５側に１本，後端面１６側に１本配置され、赤外線ヒーター３０ｃは、第３加熱領域１３の前端面１５側に２本，後端面１６側に２本配置されている。これらの各赤外線ヒーター３０は、同様の構成を有しており、いずれも長手方向が搬送方向と直交するように取り付けられている。

図２は、赤外線ヒーター３０の縦断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。赤外線ヒーター３０は、図２及び図３に示すように、フィラメント３２を内管３６が囲むように形成されたヒーター本体３８と、このヒーター本体３８を囲むように形成された外管４０と、外管４０の両端に気密に嵌め込まれた有底筒状のキャップ４２と、ヒーター本体３８と外管４０との間に形成され冷却流体が流通可能な流路４８と、外管４０の表面温度を検出する温度センサ３７と、を備えている。フィラメント３２は、電力供給源８０から電力が供給されて、例えば７００〜１５００℃に通電加熱され（例えば１７００℃など、１５００℃以上に通電加熱可能であってもよい）、波長が３μｍ付近にピークを持つ赤外線を放射する。このフィラメント３２に接続された電気配線３４は、キャップ４２に設けられた配線引出部４４を介して気密に外部へ引き出され、電力供給源８０に接続されている。内管３６は、石英ガラスやホウ珪酸クラウンガラスなどで作製されており、３．５μｍ以下の波長の赤外線を通過し、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する。ヒーター本体３８は、両端がキャップ４２の内部に配置されたホルダー４９に支持されている。外管４０は、内管３６と同様、石英ガラスやホウ珪酸クラウンガラスなどで作製されており、３．５μｍ以下の波長の赤外線を通過し、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する。各キャップ４２は、流体出入口４６を有している。流路４８は、冷却流体供給源７０から供給された冷却流体が、一方の流体出入口４６から他方の流体出入口４６へ冷却流体が流れるようになっている。流路４８を流れる冷却流体は、例えば空気や不活性ガスなどであり、内管３６と外管４０に接触して熱を奪うことにより各管３６，４０を冷却する。こうした赤外線ヒーター３０は、フィラメント３２から波長が３μｍ付近にピークを持つ赤外線が放射されると、そのうち３．５μｍ以下の波長の赤外線は内管３６や外管４０を通過して搬送通路を通過するシート５０の塗膜５２に照射される。これにより、赤外線ヒーター３０は、塗膜５２に対してピーク波長が３．５μｍ以下である赤外線を照射することになる。３．５μｍ以下の波長の赤外線は、シート５０の塗膜５２に含まれる溶剤の水素結合を切断する能力に優れるといわれており、効率的に溶剤を蒸発させることができる。一方、内管３６や外管４０は、３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するが、流路４８を流れる冷却流体によって冷却されるため、塗膜５２から蒸発する溶剤の着火点未満の温度（例えば２００℃以下など）に維持することが可能である。

コントローラー６０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このコントローラー６０は、送風装置２０の熱風発生器２２ａ〜２２ｆに制御信号を出力して、熱風発生器２２ａ〜２２ｆで発生させる熱風の温度及び風量を個別に制御する。また、コントローラー６０は、熱電対である温度センサ３７が検出した外管４０の温度を入力したり、冷却流体供給源７０と流体出入口４６とを接続する配管の途中に設けられた開閉弁７２及び流量調整弁７４に制御信号を出力したりして、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃの流路４８を流れる冷却流体の流量を個別に制御する。更に、コントローラー６０は、電力供給源８０からフィラメント３２へ供給される電力の大きさを調整するための制御信号を電力供給源８０へ出力して、赤外線ヒーター３０ａ〜３０ｃのフィラメント温度を個別に制御する。また、コントローラー６０は、ロール５４，５６の回転速度を制御することで炉体１４内の塗膜５２の通過時間を調整することができる。

シート５０は、特に限定するものではないが、例えば、アルミニウムや銅等の金属シートである。また、シート上の塗膜５２は、乾燥後に電池用の電極として用いられるものであり、特に限定するものではないが、例えばリチウムイオン二次電池要の電極となる塗膜である。塗膜５２としては、例えば、電極材（正極活物質又は負極活物質）とバインダーと導電材と溶剤とを共に混練した電極材ペーストを、シート５０上に塗布したもの等が上げられる。電極材は、正極活物質としてはコバルト酸リチウムなどが挙げられ、負極活物質としてはグラファイトなどの炭素材が挙げられる。バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが挙げられる。導電材としては、カーボン粉末などが挙げられる。溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などが挙げられる。塗膜５２の厚みは、特に限定するものではないが、例えば５０〜１０００μｍである。塗膜の厚みは５０μｍ以下としてもよい。

次に、こうして構成された乾燥炉１０を用いて塗膜５２を乾燥する様子について説明する。まず、乾燥炉１０の左端に配置されたロール５４からシート５０が巻き外され、乾燥炉１０に搬入される直前に図示しないコーターによって上面に塗膜５２が塗布され、乾燥炉１０の開口１７を通って乾燥炉１０内へ搬入される。続いて、シート５０は、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を通過し、その間に送風装置２０及び赤外線ヒーター３０により加熱されることにより塗膜５２から溶剤が蒸発する。より具体的には、塗膜５２は、第１加熱領域１１を通過する際に送風装置２０ａ，２０ｄ及び赤外線ヒーター３０ａにより加熱され、第２加熱領域１２を通過する際に送風装置２０ｂ，２０ｅ及び赤外線ヒーター３０ｂにより加熱され、第３加熱領域１３を通過する際に送風装置２０ｃ，２０ｆ及び赤外線ヒーター３０ｃにより加熱される。なお、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３における塗膜５２の加熱をそれぞれ第１加熱，第２加熱，第３加熱とも称する。また、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３において塗膜５２を乾燥する期間（＝塗膜５２が各領域を通過する期間）をそれぞれ第１乾燥期間，第２乾燥期間，第３乾燥期間とも称する。塗膜５２から加熱により蒸発した溶剤は図示しない排気口から例えばブロワによって外部へ排出される。塗膜５２は、最終的に乾燥炉１０の開口１８から搬出され、乾燥炉１０の右端に設置されたロール５６にシート５０とともに巻き取られる。塗膜５２から溶剤が蒸発するのは、赤外線ヒーター３０から照射される赤外線と送風装置２０から供給される熱風の作用による。

本実施形態の乾燥炉１０は、このように第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３において塗膜５２を乾燥する際に、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥するよう構成されている。図４は、各加熱領域（各乾燥期間）と、塗膜５２の温度及び塗膜５２からの溶剤の蒸発速度との関係を示す説明図である。図４において、時刻０〜時刻Ｔ１は塗膜５２が第１加熱領域１１を通過する期間（第１乾燥期間）を示し、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２は塗膜５２が第２加熱領域１２を通過する期間（第２乾燥期間）を示し、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３は塗膜５２が第３加熱領域１３を通過する期間（第３乾燥期間）を示している。なお、図４において蒸発速度の単位として示したｍｇ／（ｓ・ｃｍ²）は、塗膜５２の表面積１ｃｍ²あたりの１秒間の溶剤の蒸発量（ｍｇ）を意味する。

塗膜温度は、図４に示すように、第１乾燥期間において上昇し、その後に一定となる。そして、第２乾燥期間中は塗膜温度が一定のままであり、第３乾燥期間中において塗膜温度が一定状態から温度が低下していく。すなわち、乾燥工程における塗膜温度には塗膜温度一定期間を有する。なお、「塗膜温度が一定」とは、図示するように、乾燥開始から終了までの期間における塗膜温度の最大値をＴｓｍａｘとして、塗膜温度の変動幅が最大値Ｔｓｍａｘの５％以下に収まっていることをいうものとする。なお、図４では、塗膜温度一定期間は第２乾燥期間を全て含んでおり、第１乾燥期間及び第３乾燥期間の一部も含んでいる。

溶剤の蒸発速度は、図４に示すように、第１乾燥期間においては、時刻０から時刻Ｔ１に向けて時間の経過とともに上昇していき、第１乾燥期間と第２乾燥期間との境界である時刻Ｔ１付近でピークＰ１となる。続いて、第２乾燥期間においては、時刻Ｔ１から蒸発速度が急激に減少していき、その後、略一定の蒸発速度が保たれる。そして、第３乾燥期間においては、時刻Ｔ２から蒸発速度が急激に上昇し、ピークＰ２となった後、徐々に減少していく。第３乾燥期間により塗膜５２の溶剤がほぼ全て（例えば溶剤が１０００ｐｐｍ以下）蒸発するため、第３乾燥期間の終了時である時刻Ｔ３では、蒸発速度はほぼ値０になる。このように、蒸発速度は、乾燥工程において２つのピークＰ１，Ｐ２を有している。そして、このピークＰ１，Ｐ２はいずれも塗膜温度一定期間中に含まれている。なお、溶剤の蒸発速度には、３つ以上のピークが存在していてもよい。また、塗膜温度一定期間中以外にも、溶剤の蒸発速度のピークが存在してもよい。ただし、塗膜温度一定期間中の最初のピーク（図４ではピークＰ１）が、乾燥工程における最初のピークであることが好ましい。

本実施形態の乾燥炉１０は、図４に示した塗膜温度及び蒸発速度が得られるように、送風装置２０の熱風の風量及び温度、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び冷却流体の流量が例えば実験により予め定められているものとした。本実施形態では、第１〜第３乾燥期間における赤外線ヒーター３０からの塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値（ｋＷ／ｍ²）をそれぞれ平均投入エネルギーＥ１，Ｅ２，Ｅ３とし、第１〜第３乾燥期間における熱風の温度（℃）をそれぞれ熱風温度Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３としたとき、Ｅ１≧Ｅ２≦Ｅ３，且つＴｈ１≦Ｔｈ２≧Ｔｈ３となるように赤外線ヒーター３０のフィラメント温度や熱風の温度を定めるものとした。

ここで、４ｋＷ／ｍ²≦Ｅ１≦１０ｋＷ／ｍ²，２ｋＷ／ｍ²≦Ｅ２≦６ｋＷ／ｍ²，２ｋＷ／ｍ²≦Ｅ３≦７ｋＷ／ｍ²，９０℃≦Ｔｈ１≦１３０℃，９０℃≦Ｔｈ２≦１４０℃，５０℃≦Ｔｈ３≦１４０℃とすることが好ましい。さらに、平均投入エネルギーＥ１は５ｋＷ／ｍ²≦Ｅ１≦８ｋＷ／ｍ²とすることがより好ましい。平均投入エネルギーＥ２は２．５ｋＷ／ｍ²≦Ｅ２≦５ｋＷ／ｍ²とすることがより好ましい。平均投入エネルギーＥ３は２．５ｋＷ／ｍ²≦Ｅ３≦６ｋＷ／ｍ²とすることがより好ましい。また、熱風温度Ｔｈ１は１００℃≦Ｔｈ１≦１２０℃とすることがより好ましい。熱風温度Ｔｈ２は１００℃≦Ｔｈ２≦１３０℃とすることがより好ましい。熱風温度Ｔｈ３は９０℃≦Ｔｈ３≦１１０℃とすることがより好ましい。

なお、時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、第１加熱領域１１〜第３加熱領域１３の長さ（図１の左右方向長さ）や、シート５０の移動速度（搬送速度）などにより定まる。本実施形態の乾燥炉１０は、図４に示した塗膜温度及び蒸発曲線が得られるように、第１加熱領域１１〜第３加熱領域１３の長さや、シート５０の移動速度についても例えば実験により予め定められているものとした。

このように、塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥することで、乾燥後の塗膜５２すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。この理由は次のように考えられる。まず、塗膜温度一定期間中の２つのピークＰ１，Ｐ２のうち１つ目のピークＰ１では、蒸発速度が急激に高まることで塗膜５２の表層側のバインダー濃度が急激に上昇し、逆拡散の駆動力がより高いものとなると考えられる。そして、逆拡散の駆動力がより高いものとなることで、ピークＰ１からピークＰ２までの間において逆拡散の駆動力によりバインダーが塗膜５２の下層側に移動して、バインダーの分布をより均一化できていると考えられる。このように、厚み方向のバインダー濃度分布は、溶剤蒸発に伴う随伴と逆拡散とのバランスによって決定される。ここで、逆拡散の駆動力が高まった後も引き続き蒸発速度が高い状態とすると、逆拡散の効果を上回る速度で蒸発が進行した結果バインダーが表層付近に集中してしまったり、あるいは、逆拡散の効果が現れる前にバインダーが析出固化した結果、同様に表層付近に定着してしまったりする。本実施形態では、溶剤の蒸発速度のピークを２つ有する、すなわち１つ目のピークと２つ目のピークとの間で蒸発速度を一端低下させることで、その間、逆拡散による駆動を支配的にすることができ、これによりバインダーの分布をより均一化できていると考えられる。しかも、このピークＰ１，Ｐ２は塗膜温度一定期間中に存在している。すなわち、ピークＰ１，Ｐ２間で溶剤の蒸発速度を一端低下させる場合には通常は塗膜温度も低下しやすいが、塗膜温度は低下させず一定の状態を保っている。このため、ピークＰ１，Ｐ２間で蒸発速度が低下するが塗膜温度も低下するような乾燥を行う場合と比較して、ピークＰ１，Ｐ２間での塗膜温度をより高い温度に保つことができる。逆拡散の駆動力は塗膜温度が高いほど高まるため、このようにピークＰ１，Ｐ２間で塗膜温度を一定に保つことで、バインダーの分布を均一化する効果がより高くなっていると考えられる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の塗膜５２が電池用電極塗膜に相当し、送風装置２０及び赤外線ヒーター３０が乾燥手段に相当する。

以上説明した本実施形態の乾燥炉１０によれば、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥するため、乾燥後の塗膜５２すなわち電極の、厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化することができる。また、赤外線ヒーター３０及び送風装置２０からの熱風を用いて塗膜５２を乾燥するため、比較的容易に塗膜温度一定期間を有し且つ溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように乾燥を行うことができる。

また、乾燥工程は、塗膜温度一定期間より前の期間を含む期間である第１乾燥期間と、塗膜温度一定期間の少なくとも一部を含む期間である第２乾燥期間と、塗膜温度一定期間より後の期間を含む期間である第３乾燥期間と、を有している。そして、第２乾燥期間では、赤外線ヒーター３０からの塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギー（ｋＷ／ｍ²）の平均値を第１乾燥期間における塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値以下とし、熱風の温度を第１乾燥期間における熱風の温度以上として塗膜５２の乾燥を行う。第３乾燥期間では、赤外線ヒーター３０からの塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギー（ｋＷ／ｍ²）の平均値を第２乾燥期間における塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値以上とし、熱風の温度を第２乾燥期間における熱風の温度以下として塗膜５２の乾燥を行う。赤外線ヒーター３０からの塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値及び熱風の温度がこのような条件を満たすように赤外線ヒーター３０の出力と熱風の温度とを調整することで、比較的容易に塗膜温度一定期間を有し且つ溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように乾燥を行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、図４に示した塗膜温度及び蒸発曲線となるように塗膜５２の乾燥を行うものとしたが、これに限られない。塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥するものであればよい。例えば、図４においてピークＰ１は時刻Ｔ１付近に位置するものとし、ピークＰ２は第３乾燥期間に含まれるものとしたが、ピークＰ１，Ｐ２は第１〜第３乾燥期間のいずれにあってもよい。ただし、ピークＰ１は第１乾燥期間又は第２乾燥期間に存在することが好ましく、ピークＰ２は第２乾燥期間又は第３乾燥期間に存在することが好ましい。また、図４では、塗膜温度一定期間中に塗膜温度が最大値Ｔｓｍａｘとなっているが、塗膜温度一定期間以外の期間で塗膜温度が最大となってもいい。さらに、複数の塗膜温度一定期間を有するように塗膜５２の乾燥を行うものとしてもよい。この場合、複数の塗膜温度一定期間のうちの少なくともいずれか１つの塗膜温度一定期間中に、塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有していればよい。なお、塗膜温度一定期間（ピークを少なくとも２つ有する塗膜温度一定期間）は、乾燥工程の全期間（図４の場合は時刻０〜Ｔ３）のうち３０％〜７０％を占める期間とするのが好ましい。また、塗膜温度一定期間に含まれる蒸発速度の２つのピークの間の期間において、１つ目のピークの蒸発速度の値（ピーク値）の８０％以下まで蒸発速度が低下することが好ましい。

上述した実施形態では、第１乾燥期間及び第３乾燥期間が塗膜温度一定期間の一部を含むものとしたが、含まないものとしてもよい。また、塗膜温度一定期間は第２乾燥期間を全て含んでいるものとしたが、第２乾燥期間が塗膜温度一定期間の少なくとも一部を含んでいればよい。ただし、第２乾燥期間は、塗膜温度一定期間のうち、溶剤の蒸発速度の２つのピークの間の期間の少なくとも一部を含む期間とすることが好ましい。

上述した実施形態では、第１〜第３乾燥期間を有するものとしたが、特にこれに限られない。４つ以上の乾燥期間を有するものとしてもよいし、２つの乾燥期間のみ有するものとしてもよい。例えば、第３乾燥期間を省略するものとしてもよい。この場合、第１〜第２乾燥期間の間に、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥すればよい。また、第２乾燥期間の終了時に溶剤をほぼ全て蒸発させるようにすればよい。第１〜第３乾燥期間のような期間の区分が存在しなくともよい。

上述した実施形態では、図４のピークＰ１とピークＰ２とでは、ピークＰ１の方が蒸発速度が大きいものとしたが、特にこれに限らず、ピークＰ１の方が蒸発速度が小さいものとしてもよいし、ピークＰ１とピークＰ２とで蒸発速度が同じとしてもよい。ただし、ピークＰ１の方が蒸発速度が大きいものとすることが好ましい。

上述した実施形態では、第１〜第３乾燥期間における赤外線ヒーター３０からの塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値（ｋＷ／ｍ²）をそれぞれ平均投入エネルギーＥ１，Ｅ２，Ｅ３とし、第１〜第３乾燥期間における熱風の温度（℃）をそれぞれ熱風温度Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３としたとき、Ｅ１≧Ｅ２≦Ｅ３，且つＴｈ１≦Ｔｈ２≧Ｔｈ３となるように赤外線ヒーターの出力や熱風の温度を定めるものとしたが、これに限られない。例えば、Ｅ１＞Ｅ２≦Ｅ３としてもよいし、Ｅ１≧Ｅ２＜Ｅ３としてもよいし、Ｅ１＞Ｅ２＜Ｅ３としてもよい。また、Ｅ３≦Ｅ１としてもよいし、Ｅ３＜Ｅ１としてもよい。Ｔｈ１＜Ｔｈ２≧Ｔｈ３としてもよいし、Ｔｈ１≦Ｔｈ２＞Ｔｈ３としてもよいし、Ｔｈ１＜Ｔｈ２＞Ｔｈ３としてもよい。また、Ｔｈ３≦Ｔｈ１としてもよいし、Ｔｈ３＜Ｔｈ１としてもよい。これらに限らず、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥するものであればよい。

上述した実施形態では、赤外線ヒーター３０を用いるものとしたが、他のヒーターを用いてもよい。

上述した実施形態において、第１乾燥期間と第２乾燥期間との境界である時刻Ｔ１は、乾燥により塗膜５２の電極材が塗膜５２の表面に露出する時刻として定められているものとしてもよい。ここで、塗膜５２から溶剤が蒸発して塗膜５２が薄くなるにつれて、塗膜５２の表面の反射率が変化する。一方、さらに溶剤の蒸発が進行して塗膜５２の表面に電極材が現れると、塗膜５２の表面の反射率はほとんど変化しなくなる。そこで、予め乾燥炉１０を通過する際の塗膜５２の表面の反射率を測定しておき、第１乾燥期間と第２乾燥期間との境界で塗膜５２の表面に電極材が現れるように、第１乾燥期間における送風装置２０ａ，２０ｄ及び赤外線ヒーター３０ａの出力や第１乾燥期間の長さ（図１の左右方向長さ）、シート５０の移動速度などを定めておくものとしてもよい。なお、第１乾燥期間を、塗膜５２の電極材が塗膜５２の表面に露出するまでの期間よりも長く又は短くなるように定めてもよい。

上述した実施形態では、送風装置２０及び赤外線ヒーター３０により乾燥を行うものとしたが、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥できればよく、送風装置２０の構成や赤外線ヒーター３０の構成はこれに限られない。例えば、通気口２６の数や、赤外線ヒーター３０ａ，３０ｂ，３０ｃの配置位置，本数などは適宜変更可能である。例えば、赤外線ヒーター３０ａ，３０ｂ，３０ｃの配置や本数を同一としてもよい。送風装置２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを省略するものとしたり、赤外線ヒーター３０を図１におけるシート５０の下側にも配置するものとしたりしてもよい。また、送風装置２０と赤外線ヒーター３０の一方を備えない構成としたり、送風装置２０や赤外線ヒーター３０以外の加熱手段により塗膜５２を乾燥させるものとしたりしてもよい。

上述した実施形態では、乾燥炉１０が１つの炉体１４を備えており、炉体１４の中に第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を備えるものとしたが、これに限られない。例えば、乾燥炉１０が第１乾燥期間の乾燥を行うユニットと、第２乾燥期間の乾燥を行うユニットと、第３乾燥期間の乾燥を行うユニットとを連ねて構成したものであるなど、乾燥炉１０が複数のユニットからなるものであってもよい。この場合、各ユニットで塗膜５２の通過時間（塗膜５２の搬送速度）を変えてもよい。

上述した実施形態では、乾燥炉１０は、ロール５４，５６が回転することによりシート５０及び塗膜５２を搬送することで、ロール５４，５６が第１加熱領域１１〜第３加熱領域１３を順次移動するものとしたが、これに限られない。例えば、塗膜５２を搬送せずに、赤外線ヒーター及び送風装置の出力を時間の経過に伴い調整することにより、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２を乾燥するものであってもよい。例えば、塗膜５２を乾燥炉内に固定しておき、コントローラーが、時刻０〜時刻Ｔ１の間は上述した第１乾燥期間の乾燥を行うように赤外線ヒーター及び送風装置の出力を制御し、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間は上述した第２乾燥期間の乾燥を行うように赤外線ヒーター及び送風装置の出力を制御し、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間は上述した第３乾燥期間の乾燥を行うように赤外線ヒーター及び送風装置の出力を制御するものとしてもよい。

上述した実施形態では、送風装置２０や赤外線ヒーター３０の出力は予め実験により定められているものとしたが、可変としてもよい。この場合、例えば、塗膜５２から蒸発した溶剤の蒸発量を検出する蒸発量センサ及び塗膜５２の温度を検出する温度センサを炉体１４内の各加熱領域に複数取り付け、これに基づいてコントローラー６０が送風装置２０及び赤外線ヒーター３０の出力を制御するものとしてもよい。より具体的には、この蒸発量センサ及び温度センサからの検出信号を入力したコントローラー６０が、蒸発量センサ及び温度センサからの検出信号に基づく蒸発速度及び塗膜温度が予め定めた蒸発速度及び塗膜温度の曲線（例えば図４の蒸発速度や塗膜温度）に近づくように駆動信号を出力して、送風装置２０及び赤外線ヒーター３０の出力を制御するものとしてもよい。

上述した実施形態において、搬送通路１９には、シート５０を下方から支える支持ローラを数個設けてもよい。こうすれば、重力によってシート５０が撓むのを防止することができる。

上述した実施形態では、赤外線ヒーター３０として、フィラメント３２の外周が３．５μｍを超える波長の赤外線を吸収するフィルタとして機能する複数の管３６，４０によって同心円状に覆われ、これらの複数の管３６，４０の間に赤外線ヒーター３０の表面温度の上昇を抑制する冷却流体の流路４８を形成したものを用いたが、その他の赤外線ヒーターを用いても構わない。

上述した実施形態では、各乾燥炉１０の雰囲気ガスとして空気を用いたが、空気の代わりに窒素などの不活性ガスを用いてもよい。

［実施例１］
図１〜３に示した構成の乾燥炉１０を実施例１とした。なお、炉体１４のうち第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３の長さ（図１の左右方向長さ）はそれぞれ２ｍとし、乾燥時間は８０ｓ（シート５０の搬送速度が４．５ｍ／ｍｉｎ）とした。また、赤外線ヒーター３０ｂ，３０ｃはいずれも赤外線ヒーター３０ａと同様に各領域に均等に６本配置した。塗膜５２を塗布するシート５０は幅約６００ｍｍ、厚み２０μｍのアルミニウムとし、炉体１４に入る前のシート５０上の初期塗膜厚みは２００μｍ（ｗｅｔ），乾燥重量１３０ｇ／ｍ²相当とした。また、塗膜５２は、リチウム二次電池の電極用塗膜とし、電極材としてのコバルト酸リチウムと、バインダーとしてのＰＶＤＦと、導電材としてのカーボン粉末と、溶剤としてのＮＭＰとを混練した電極材ペーストからなるものとした。なお、第１加熱開始時の電極材ペースト中の溶剤の質量割合（初期溶剤質量割合ともいう）は６０．０％であった。塗膜５２を乾燥する（乾燥後の塗膜５２中の溶剤の質量割合が１０００ｐｐｍ以下となるようにする）にあたり、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを２つ有するように、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び送風装置２０の熱風の温度，風量を調整した。具体的には、熱風発生器２２ａからの熱風の風量は７００Ｎｍ³／ｈ、温度は１００℃とした。熱風発生器２２ｂからの熱風の風量は２００Ｎｍ³／ｈ、温度は１２０℃とした。熱風発生器２２ｃからの熱風の風量は６００Ｎｍ³／ｈ、温度は１１５℃とした。熱風発生器２２ｄからの熱風の風量は１００Ｎｍ³／ｈ、温度は１００℃とした。熱風発生器２２ｅからの熱風の風量は１００Ｎｍ³／ｈ、温度は１２０℃とした。熱風発生器２２ｆからの熱風の風量は６００Ｎｍ³／ｈ、温度は１１５℃とした。これらにより、熱風温度Ｔｈ１＝１００℃，Ｔｈ２＝１２０℃，Ｔｈ３＝１１５℃となった。赤外線ヒーター３０については、１１００℃〜１５００℃の範囲でフィラメント温度を適宜調整し、第１〜第３加熱領域１１のそれぞれについて、赤外線ヒーター３０からの塗膜５２への単位面積当たりの投入エネルギー（ｋＷ／ｍ²）の平均値である平均投入エネルギーＥ１〜Ｅ３が、Ｅ１＝６ｋＷ／ｍ²、Ｅ２＝２．５ｋＷ／ｍ²、Ｅ３＝４ｋＷ／ｍ²となるようにした。赤外線ヒーター３０の流路４８には冷却流体として所定流量の空気を流すものとし、外管４０の外周面温度が２００℃以下に維持されるようにした。

なお、平均投入エネルギーＥ１〜Ｅ３は、「各乾燥期間中における各ヒーターの消費電力の平均値の合計値」を、「各乾燥期間に対応する炉体１４の底面積（＝炉体１４の各乾燥期間に対応する部分のうち塗膜５２に平行な断面の面積）」で除することで算出した。具体的には、平均投入エネルギーＥ１は、以下のようにして求めた。まず、第１加熱領域１１の６本の赤外線ヒーター３０ａの各々について、調整したフィラメント温度で発熱させる際の消費電力の平均値（＝第１乾燥期間中の消費電力の平均値）を算出し、６本の合計値を算出した。そして、その合計値を第１加熱領域１１の底面積（図１における下面の面積で除すことで、平均投入エネルギーＥ１を算出した。同様に、第２加熱領域１２の６本の赤外線ヒーター３０ｂの消費電力の平均値の合計値と第２加熱領域１２の底面積とから平均投入エネルギーＥ２を算出した。第３加熱領域１３の６本の赤外線ヒーター３０ｃの消費電力の平均値の合計値と第３加熱領域１３の底面積とから平均投入エネルギーＥ３を算出した。

［実施例２］
炉体１４に入る前のシート５０上の塗膜５２を乾燥重量１７０ｇ／ｍ²相当とし、塗膜５２の初期溶剤質量割合を５０．０％とした点以外は、実施例１と同様の構成の乾燥炉１０を実施例２とした。なお、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを２つ有するように、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び送風装置２０の熱風の温度，風量を調整した。具体的には、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び送風装置２０の熱風の温度，風量は、Ｅ３＝２．５ｋＷ／ｍ²となるように赤外線ヒーター３０ｃのフィラメント温度を１１００℃〜１５００℃の範囲で適宜調整し、熱風発生器２２ａからの熱風の風量を６００Ｎｍ³／ｈとした点以外は、実施例１と同じとした。

［比較例１］
塗膜５２の温度が第２乾燥期間で一旦低下し、蒸発速度のピークを２つ有する塗膜温度一定期間が存在しなくなるように、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び送風装置２０の熱風の温度，風量を調整した点以外は実施例１と同様の構成の乾燥炉１０を比較例１とした。具体的には、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び送風装置２０の熱風の温度，風量は、熱風発生器２２ｂ，２２ｅからの熱風の温度をそれぞれ９０℃（熱風温度Ｔｈ２＝９０℃）とし、熱風発生器２２ｃ，２２ｆからの熱風の温度をそれぞれ１３０℃（熱風温度Ｔｈ３＝１３０℃）とした点以外は、実施例１と同じとした。

［比較例２］
塗膜５２の温度が第２乾燥期間で一旦低下し、蒸発速度のピークを２つ有する塗膜温度一定期間が存在しなくなるように、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び送風装置２０の熱風の温度，風量を調整した点以外は実施例２と同様の構成の乾燥炉１０を比較例２とした。具体的には、赤外線ヒーター３０のフィラメント温度及び送風装置２０の熱風の温度，風量は、熱風発生器２２ｂ，２２ｅからの熱風の温度をそれぞれ９０℃（熱風温度Ｔｈ２＝９０℃）とし、熱風発生器２２ｃ，２２ｆからの熱風の温度をそれぞれ１３０℃（熱風温度Ｔｈ３＝１３０℃）とした点以外は、実施例２と同じとした。

［評価試験１］
実施例１，２及び比較例１，２の乾燥炉１０について、塗膜５２を乾燥させたときの蒸発速度，塗膜温度及びバインダーの分布を調べた。バインダー分布の評価は以下のように行った。第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３を通過したあとの塗膜５２を厚さ方向に３分割して上層，中層，下層とし、バインダー分布比＝（上層のバインダー質量／下層のバインダー質量）を算出した。そして、比較例１のバインダー分布比を基準（値１）として、実施例１，２及び比較例１，２のバインダー分布比の相対値を求めた。この値を相対偏析指数と称する。

なお、塗膜の蒸発速度（蒸発曲線）は以下のようにして求めた。まず、塗膜の蒸発速度を以下のようにして算出した。シートに塗膜を塗布した際の塗膜の質量を測定し、第１加熱時の電極材ペ−スト質量（初期質量）とした。次に、塗膜を塗布したシートが開口１７から炉体１４に入り、蒸発速度を測定したいポイントに塗膜が到達するまで加熱・送風を行った。測定ポイントに到達後は加熱・送風を停止し、炉体１４の開口１８から出た塗膜を取り出して、塗膜の質量を測定した。これを、測定ポイントを変えて複数のポイントについて行い、各測定ポイントでの塗膜の質量を測定した。続いて、隣接する測定ポイント間における塗膜の質量の差を求め（最も開口１７側の測定ポイントについては初期質量との差を求めた）、これを測定ポイント間の溶剤の蒸発量とした。そして、測定ポイント間の溶剤の蒸発量を、測定ポイント間の塗膜の移動時間で除した値を、測定ポイント間の塗膜の蒸発速度として算出した。このようにして塗膜の蒸発速度を複数算出し、横軸を時刻としたグラフ（炉体１４内に塗膜が入ったときを時刻０とする）にプロットして蒸発曲線を求めた。

実施例１，２及び比較例１，２における、第１加熱領域１１，第２加熱領域１２，第３加熱領域１３の乾燥条件、相対偏析指数を表１にまとめて示す。なお、表１では、送風装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃからの熱風を上側熱風と表記し、送風装置２０ｄ，２０ｅ，２０ｆからの熱風を下側熱風と表記した。また、実施例１，比較例１，実施例２，及び比較例２の乾燥工程における蒸発曲線及び塗膜温度曲線を図５〜８に示す。

図５〜８に示すように、実施例１，２及び比較例１，２の乾燥工程では、時刻０ｓから時刻２６．７ｓ（＝８０／３秒）までが第１乾燥期間、時刻２６．７ｓ（＝８０／３秒）から時刻５３．３ｓ（＝８０×２／３秒）までが第２乾燥期間、時刻５３．３ｓ（＝８０×２／３秒）から時刻８０ｓまでが第３乾燥期間となっている。図５に示すように、実施例１では、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間（時刻１８ｓ〜時刻７１ｓ）を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを２つ（時刻２０ｓ，時刻５５ｓ）有していることが確認できた。図７に示すように、実施例２では、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間（時刻１８ｓ〜時刻７１ｓ）を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを２つ（時刻２０〜２３ｓ，時刻５５ｓ）有していることが確認できた。一方、図６，８に示すように、比較例１，２では、蒸発速度のピークは２つ存在するものの、塗膜５２の温度が第２乾燥期間で一旦低下しており、蒸発速度のピークを少なくとも２つ有する塗膜温度一定期間が存在しなかった。

表１から明らかなように、相対偏析指数は、実施例１が値０．７８、実施例２が値０．８５、比較例１が値１，比較例２が値０．９９であった。初期溶剤質量割合が同じ値である実施例１と比較例１とを比較すると、実施例１は比較例１に比べて相対偏析指数が２２％小さくなっており、乾燥後のバインダーの分布がより均一になっていることが確認できた。同様に実施例２と比較例２とを比較すると、実施例２は比較例２に比べて相対偏析指数が約１５％小さくなっており、乾燥後のバインダーの分布がより均一になっていることが確認できた。実施例１，２では、塗膜５２の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、塗膜温度一定期間中に塗膜５２の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように塗膜５２の乾燥を行うことで、塗膜５２の厚さ方向におけるバインダーの分布をより均一化できているものと考えられる。

また、実施例１，２のいずれも、比較例１，２よりも相対偏析指数が小さくなっていた。なお、乾燥後の塗膜５２内部ではいずれも上層側へのバインダーの偏析が認められ、実施例１，２及び比較例１，２のいずれの場合もバインダー分布比の値は１以上であったが、相対偏析指数からもわかるように実施例１，２は比較例１，２と比べてバインダー分布比が十分小さい値（１に近い値）になっていた。

本発明は、電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストが塗布されたシートを乾燥する必要のある産業、例えば塗膜を乾燥させてリチウムイオン二次電池の電極を製造する電池産業などに利用可能である。

１０ 乾燥炉、１１ 第１加熱領域、１２ 第２加熱領域、１３ 第３加熱領域、１４ 炉体、１５ 前端面、１６ 後端面、１７，１８ 開口、１９ 搬送通路、２０，２０ａ〜２０ｆ 送風装置、２２，２２ａ〜２２ｆ 熱風発生器、２４，２４ａ〜２４ｆ パイプ構造体、２６，２６ａ〜２６ｆ 通気口、３０，３０ａ〜３０ｃ 赤外線ヒーター、３２ フィラメント、３４ 電気配線、３６ 内管、３７ 温度センサ、３８ ヒーター本体、４０ 外管、４２ キャップ、４４ 配線引出部、４６ 流体出入口、４８ 流路、４９ ホルダー、５０ シート、５２ 塗膜、５４，５６ ロール、６０ コントローラー、７０ 冷却流体供給源、７２ 開閉弁、７４ 流量調整弁、８０ 電力供給源。

Claims (6)

1. 電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥方法であって、
   塗膜温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、該塗膜温度一定期間中に該塗膜の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように前記塗膜を乾燥する工程、
   を含む電池用電極塗膜の乾燥方法。
2. 前記工程では、ヒーター及び熱風を用いて前記塗膜を乾燥する、
   請求項１に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
3. 前記工程は、前記塗膜温度一定期間より前の期間を含む期間である第１乾燥期間と、該塗膜温度一定期間の少なくとも一部を含む期間である第２乾燥期間と、該塗膜温度一定期間より後の期間を含む期間である第３乾燥期間と、を有しており、
   前記第２乾燥期間では、前記ヒーターからの前記塗膜への単位面積当たりの投入エネルギー（ｋＷ／ｍ²）の平均値を前記第１乾燥期間における該投入エネルギーの平均値以下とし、前記熱風の温度を前記第１乾燥期間における該熱風の温度以上として前記塗膜の乾燥を行い、
   前記第３乾燥期間では、前記ヒーターからの前記塗膜への単位面積当たりの投入エネルギー（ｋＷ／ｍ²）の平均値を前記第２乾燥期間における該投入エネルギーの平均値以上とし、前記熱風の温度を前記第２乾燥期間における該熱風の温度以下として前記塗膜の乾燥を行う、
   請求項２に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
4. 前記工程は、前記塗膜温度一定期間より前の期間を含む期間である第１乾燥期間と、該塗膜温度一定期間の少なくとも一部を含む期間である第２乾燥期間と、該塗膜温度一定期間より後の期間を含む期間である第３乾燥期間と、を有しており、
   前記第１乾燥期間では、前記ヒーターからの前記塗膜への単位面積当たりの投入エネルギーの平均値を４ｋＷ／ｍ²〜１０ｋＷ／ｍ²、前記熱風の温度を９０℃〜１３０℃とし、
   前記第２乾燥期間では、前記投入エネルギーの平均値を２ｋＷ／ｍ²〜６ｋＷ／ｍ²、前記熱風の温度を９０℃〜１４０℃とし、
   前記第３乾燥期間では、前記投入エネルギーの平均値を２ｋＷ／ｍ²〜７ｋＷ／ｍ²、前記熱風の温度を５０℃〜１４０℃とする、
   請求項２又は３に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
5. 前記工程では、前記ヒーターとして、赤外線ヒーターを用いる、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の電池用電極塗膜の乾燥方法。
6. 電極材とバインダーと導電材と溶剤とを含む電極材ペーストをシート上に塗布した電池用電極塗膜の乾燥炉であって、
   前記塗膜の温度が一定となる塗膜温度一定期間を有し、且つ、該塗膜温度一定期間中に該塗膜の溶剤の蒸発速度のピークを少なくとも２つ有するように前記塗膜を乾燥する乾燥手段、
   を備えた電池用電極塗膜の乾燥炉。

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