JP5776484B2

JP5776484B2 - 電極シートの乾燥装置

Info

Publication number: JP5776484B2
Application number: JP2011224402A
Authority: JP
Inventors: 隆彦中野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: JP2013083404A

Description

本発明は、電極シートの乾燥装置の技術に関する。

電極シートは、例えば二次電池を構成する帯状のシートであって、集電体の片面または両面に電極材を塗布したものである。電極材とは、有機溶剤（溶媒）等で分散等されたペースト状の材料である。電極シートの乾燥装置は、二次電池の製造工程において、電極シートに塗布された電極材を乾燥させる装置である。例えば、特許文献１は、電極シートの
乾燥装置を開示している。

出願人らは、従前、電極シートの乾燥装置について、以下に開示される乾燥装置を発明した。ここで、以下に開示される乾燥装置を従来の乾燥装置とする。

図４を用いて、従来の乾燥装置２００による熱風の流れについて説明する。
なお、図４（Ａ）は、乾燥装置２００の側面を示す模式図であって、図４（Ｂ）は、乾燥装置２００の平面を示す模式図である。また、図４では、電極シートＳが搬送される方向を搬送方向とし、電極シートＳは上流側から下流側へ搬送されるものとする。さらに、図４では、水平方向において、電極シートＳが搬送される方向と直角をなす方向を幅方向とする。また、図４では、吹き出し口２１１等からの矢印は熱風の吹き出される向きを示している。

電極シートの乾燥装置２００は、所定方向に搬送される帯状の電極シートＳに熱風を吹き付け、電極シートＳを乾燥させるものであって、搬送される電極シートＳの上方から熱風を吹きつけるノズル２１０を備え、ノズル２１０は、搬送方向の下流側に形成される吹き出し口２１１から、搬送方向の上流側かつ下方に傾斜する向きに熱風を吹き出し、吹き出された熱風を底面で整流し、搬送方向の上流側に向けて流していた。

しかし、乾燥装置２００では、搬送方向の下流側に位置するノズル２１０から吹き出された熱風により電極材から蒸発した溶媒蒸気が、搬送方向の上流側に隣接するノズル２１０の周辺に滞留する状況が発生していた。その原因として、ノズル２１０から搬送方向の上流側に向けて吹き出された熱風により蒸発した溶媒蒸気が、この熱風により搬送方向の上流側に向けて飛ばされることがある。飛ばされた溶媒蒸気は、搬送方向の上流側に隣接するノズル２１０の搬送方向の下流側側面に衝突する。ノズル２１０の側面に衝突した溶媒蒸気は、ノズル２１０の下方の隙間（図４における空間Ｐ）に滞留することが判明した。

溶媒蒸気が滞留した領域では、電極シートＳの表面に塗布された溶媒が蒸発しにくく、溶媒蒸気が滞留した下方の電極シートＳが乾燥されにくくなる。そのため、乾燥装置２００では、乾燥時間が増加していた。

そこで、電極シートの乾燥装置では、乾燥時間を短縮することが課題となっている。

特開２００９−１３３５２５号公報

本発明の解決しようとする課題は、乾燥時間を短縮できる電極シートの乾燥装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、所定方向に搬送される帯状の電極シートに熱風を吹き付け、該電極シートを乾燥させる電極シートの乾燥装置であって、搬送される電極シートの上方から、前記電極シートの搬送方向の一側に向けて熱風を吹きつける複数のノズルを備え、前記各ノズルは、前記搬送方向に間隔を隔てて配置され、前記ノズルは、該ノズルにおける前記搬送方向の他側部に、該搬送方向の他側に向けて突出する形状の整流部材を備え、前記整流部材は、前記ノズルの底面と略同一平面上かつ幅方向の略中央部に位置する部分が最も搬送方向の下流側に突出しているものである。

請求項２においては、請求項１記載の電極シートの乾燥装置であって、前記整流部材は、前記搬送方向の他側に一頂角を向ける略三角錐形状に形成されるものである。

本発明の電極シートの乾燥装置によれば、乾燥時間を短縮できる。

本発明の実施形態である乾燥装置の全体的な構成を示した模式図。同じくノズルを示した側面図、正面図および平面図。乾燥装置による熱風の流れを示した模式図。従来の乾燥装置による熱風の流れを示した模式図。

図１を用いて、乾燥装置１００について説明する。
なお、図１乃至図３では、電極シートＳが搬送される方向を搬送方向とし、電極シートＳは上流側から下流側へ搬送されるものとする。

乾燥装置１００は、本発明の電極シートの乾燥装置である。
電極シートＳは、例えば二次電池を構成するものであって、集電体の片面または両面に電極材を塗布したものである。電極材とは、有機溶剤（溶媒）等で分散等されたペースト状の材料である。

乾燥装置１００の周囲の構成について説明する。
乾燥装置１００の周囲には、搬送装置１１０と、塗布装置１２０と、が配置されている。
搬送装置１１０は、電極シートＳを搬送方向の上流側から下流側に搬送する装置である。搬送装置１１０は、押し出しローラ１１１と、巻き取りローラ１１２と、可動ローラ１１５・・１１５・と、を具備している。押し出しローラ１１１、巻き取りローラ１１２および可動ローラ１１５・・１１５・は、モータによって駆動する構成とされている。搬送装置１１０は、押し出しローラ１１１、巻き取りローラ１１２および可動ローラ１１５・・１１５・を同期して回転させて、電極シートＳを搬送方向に搬送する。

塗布装置１２０は、電極シートＳの表面に電極材を塗布する装置である。塗布装置１２０は、搬送方向において、乾燥装置１００の上流側に配置されている。また、塗布装置１２０は、搬送される電極シートＳの表面に近接するように配置されている。

乾燥装置１００は、二次電池の製造工程において、搬送装置１１０によって搬送され、塗布装置１２０によって電極材が塗布された電極シートＳを乾燥させる装置である。より詳しくは、乾燥装置１００は、電極シートＳの表面に熱風を吹き付け、電極シートＳの表面に塗布された電極材を乾燥させる装置である。

乾燥装置１００の構成について説明する。
乾燥装置１００は、複数のノズル１０・・１０・と、ダクト２１と、ブース２０と、熱風発生装置３０と、を具備している。

ノズル１０・・１０・は、搬送方向に略均等な間隔を隔てて配置されている。ノズル１０・・１０・は、搬送される電極シートＳの表面より所定距離だけ離間して配置されている。ノズル１０・・１０・は、ダクト２１と連通されている。ノズル１０・・１０・は、ブース２０の内部に配置されている。ノズル１０について、詳細な説明は後述する。

ダクト２１は、熱風発生装置３０とノズル１０・・１０・とを連通するものである。ダクト２１は、ブース２０の外側に配置されている。例えば、ダクト２１は、ブース２０の幅方向（搬送方向と直交する方向（図３参照））の一側に配置されている。ダクト２１は、内部を通過する熱風が周囲温度の影響を受けないように、断熱材で覆われている。

ブース２０は、略密閉された箱状のものである。ブース２０内部には、搬送装置１１０の可動ローラ１１５・・１１５・と、乾燥装置１００のノズル１０・・１０・と、が配置されている。

熱風発生装置３０は、電極シートＳを乾燥させるための熱風を発生させる装置である。熱風発生装置３０は、ブース２０の外側に配置されている。熱風発生装置３０は、ダクト２１と連通されている。本実施形態の熱風発生装置３０は、ファンによる風をヒータによって昇温して熱風とし、ノズル１０・・１０・に供給している。

乾燥装置１００の作用について説明する。
熱風発生装置３０によって発生した熱風は、ダクト２１を介して、ノズル１０・・１０・に供給される。ノズル１０・・１０・に供給された熱風は、ブース２０内を通過する電極シートＳの表面に吹きつけられる。ブース２０内を通過する電極シートＳは、ノズル１０・・１０・によって吹きつけられる熱風によって、塗布装置１２０によって塗布された電極材が乾燥される。

図２を用いて、ノズル１０について説明する。
なお、図２（Ａ）は、ノズル１０の側面図を示し、図２（Ｂ）は、ノズル１０の正面図を示し、図２（Ｃ）は、ノズル１０の平面図を示している。また、図２の説明では、図２に記載される、搬送方向、幅方向および上下方向に従うものとする。

ノズル１０は、搬送される電極シートＳの表面に向けて上方から熱風を吹きつけるものである。ノズル１０は、本体１５と、吹き出し口１１と、吹き出し通路１２と、底面１８と、整流部材１９と、を具備している。

本体１５は、ダクト２１から供給される熱風を吹き出し口１１から吹き出す前に一旦滞留させるものである。本体１５は、箱形状の略直方体に構成されている。本体１５は、ダクト２１と連通されている。本体１５は、ダクト２１と連通している部分および吹き出し口１１以外は密閉されている。本体１５の幅方向の長さは、電極シートＳの幅方向の長さと略同じ長さ、あるいは、電極シートＳの幅方向の長さより十分長い長さとされている。

吹き出し口１１は、本体１５によって一旦滞留した熱風を電極シートＳの表面に向けて吹き出すものである。吹き出し口１１は、本体１５の底面１８において、搬送方向の下流側端部に形成されている。吹き出し口１１は、幅方向を長手方向とするスリット状に形成されている。吹き出し口１１のスリット幅Ｔ（搬送方向の長さ）は、所定幅Ｔ１以上とされている。所定幅Ｔ１は、吹き出し口１１から吹き出される熱風の流速が、熱風により電極シートＳがばたつくことがない程度の流速となるだけの幅である。本実施形態では、スリット幅Ｔは、３ｍｍ以上としている。

吹き出し通路１２は、本体１５から吹き出し口１１まで、熱風を導く通路である。吹き出し通路１２は、本体１５内における搬送方向の下流側に形成されている。吹き出し通路１２は、搬送方向の上流側かつ下方に傾斜する向きに形成されている。吹き出し通路１２の通路長さＬは、所定長さＬ１以上とされている。本実施形態では、通路長さＬは、１０ｍｍ以上としている。

底面１８は、本体１５の底部分である。また、底面１８は、吹き出し口１１から吹き出された熱風が直接触れる部分である。底面１８は、吹き出し口１１のスリット幅Ｔを除く搬送方向の長さである平行長さＷが所定長さＷ１以上である平坦な面によって形成されている。所定長さＷ１は、吹き出し口１１から吹き出された熱風を、底面１８と電極シートＳとの間で整流することができる程度の長さである。本実施形態では、所定長さＷ１は、５０ｍｍ以上としている。

整流部材１９は、気体の滞留をいなす、つまり気体を滞留させずに他所へ流す機能を有している。整流部材１９は、各ノズル１０における搬送方向の下流側部に配置されている。整流部材１９は、搬送方向の下流側に向けて突出する形状とされている。整流部材１９は、頂角Ｖ１、頂角Ｖ２、頂角Ｖ３および頂角Ｖ４からなる略三角錐形状に形成されている。なお、整流部材１９は、略密閉された内部が空洞の部材である。

頂角Ｖ１は、搬送方向の下流側、かつ、ノズル１０の底面１８と略同一平面上、かつ、幅方向の略中央に位置している。頂角Ｖ２は、ノズル１０の搬送方向の下流側側面と略同一平面上、かつ、幅方向の略中央に位置している。頂角Ｖ３および頂角Ｖ４は、ノズル１０の底面１８と略同一平面上、かつ、幅方向のそれぞれの端側、かつ、搬送方向の吹き出し口１１の下流側近傍に位置している。

つまり、整流部材１９は、底面１８と略同一平面上かつ幅方向の略中央に位置する部分が最も搬送方向の下流側に突出しており、この最も搬送方向の下流側に突出している部分から上方および幅方向の両端側へ至るにつれて、搬送方向の上流側へ向かう形状に形成されている。また、整流部材１９は、ノズル１０の搬送方向の下流側側面に対して上方および幅方向の両端側へ傾斜する傾斜面を有している。

図３を用いて、ノズル１０の作用について説明する。
ノズル１０の作用とは、すなわち乾燥装置１００による熱風の流れである。なお、図３（Ａ）は、乾燥装置１００の側面を示す模式図であって、図３（Ｂ）は、乾燥装置１００の平面を示す模式図である。また、吹き出し口１１等からの矢印は熱風の吹き出される向きを示している。

本体１５で滞留した熱風は、吹き出し通路１２によって、搬送方向の上流側かつ下方に傾斜する向きに導かれる。搬送方向の上流側かつ下方に傾斜する向きに導かれた熱風は、吹き出し口１１によって、搬送方向の上流側かつ下方に傾斜する向きに、すなわち電極シートＳの搬送方向とは逆向き、かつ、下向きに吹き出される。吹き出し口１１から搬送方向の上流側に向けて吹き出された熱風は、吹き出し口１１よりも搬送方向の上流側に位置する底面１８によって整流され、そのまま、搬送方向の上流側、すなわち電極シートＳの搬送方向とは逆向きに流れる。

通常、搬送方向の上流側に向かって流れる熱風は、電極シートＳの表面に塗布された電極材を乾燥させる。電極材が乾燥する際には電極材の溶媒が蒸発して溶媒蒸気が発生するが、発生した溶媒蒸気は、この熱風により搬送方向の上流側に向けて飛ばされることになる。飛ばされた溶媒蒸気は、隣接するノズル１０の搬送方向の下流側側面に衝突する。

本実施形態のノズル１０は、搬送方向の下流側部に整流部材１９を配置しているため、搬送方向の下流側に位置するノズル１０からの熱風により搬送方向の上流側へ飛ばされた溶媒蒸気を、搬送方向の上流側に隣接するノズル１０によっていなすことができる。より詳しくは、搬送方向の下流側から上流側へ飛ばされてきた溶媒蒸気は、搬送方向の上流側に隣接するノズル１０の整流部材１９によって、上下方向の上側、あるいは両端側に導かれ、ノズル１０の下方の隙間に滞留することがない。

乾燥装置１００の効果について説明する。
乾燥装置１００によれば、電極シートＳの乾燥時間を短縮できる。
すなわち、搬送方向の上流側に位置するノズル１０の整流部材１９は、搬送方向の下流側に位置するノズル１０からの熱風によって搬送方向の上流側に向けて飛ばされた溶媒蒸気を、ノズル１０の下方の隙間に滞留させることなく、上下方向の上側、あるいは、幅方向の両端側に導くことができる。

そのため、ノズル１０の下方に溶媒蒸気が滞留して、溶媒蒸気が滞留している部分の電極シートＳの表面に塗布された溶媒が蒸発しにくくなり、電極シートＳが乾燥されにくくなることを防止できる。このようにして、乾燥装置１００では、乾燥時間を短縮できる。

本実施形態では、ノズル１０から搬送方向の上流側に熱風を吹き出し、整流部材１９をノズル１０の搬送方向の下流側部に配置する構成としたが、これに限定されない。ノズル１０から搬送方向の下流側に熱風を吹き出し、整流部材１９をノズル１０の搬送方向の上流側部に配置する構成としても良い。

本実施形態では、整流部材１９を略三角錐形状とする構成としたが、これに限定されない。例えば、搬送方向の下流側に向けて突出する流線形状とする構成としても良い。

１０ノズル
１１吹き出し口
１２吹き出し通路
１５本体
１８底面
１９整流部材
２０ブース
２１ダクト
１００乾燥装置
１１０搬送装置
１２０塗布装置

Claims

所定方向に搬送される帯状の電極シートに熱風を吹き付け、該電極シートを乾燥させる電極シートの乾燥装置であって、
搬送される電極シートの上方から、前記電極シートの搬送方向の一側に向けて熱風を吹きつける複数のノズルを備え、
前記各ノズルは、前記搬送方向に間隔を隔てて配置され、
前記ノズルは、該ノズルにおける前記搬送方向の他側部に、該搬送方向の他側に向けて突出する形状の整流部材を備え、
前記整流部材は、前記ノズルの底面と略同一平面上かつ幅方向の略中央部に位置する部分が最も搬送方向の下流側に突出している、
電極シートの乾燥装置。
請求項１記載の電極シートの乾燥装置であって、
前記整流部材は、前記搬送方向の他側に一頂角を向ける略三角錐形状に形成される、
電極シートの乾燥装置。