JP5776508B2 - 電極シートの乾燥装置 - Google Patents

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、集電箔の表面に電極材を塗工したものである。電極材とは、ペースト状の材料であって、活物質及び結着材を有機溶剤（溶媒）等で分散したものである。電極シートの乾燥装置は、二次電池の製造工程において、電極シートに塗工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）。

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２００を発明した。ここで、以下に開示される乾燥装置２００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の作用について説明する。
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。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。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。図４では、ノズル２１０の吹き出し口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には、電極シートＳの搬送方向に沿って複数のノズル２１０が配置されている。ノズル２１０は、搬送される電極シートＳの上方から、搬送方向の上流側に向けて、熱風を吹き出し、電極シートＳを乾燥させるものである。乾燥装置２００では、あるノズル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、あるノズル２１０に対して搬送方向の上流側に隣接するノズル２１０の下流側（図４における空間Ｐ）に滞留する場合がある。溶媒蒸気が滞留した電極シートＳの表面では、溶媒蒸気が飽和状態となるため、電極シートＳの乾燥効率が低下することになる。

そこで、電極シートの乾燥装置２００では、搬送方向の上流側に隣接するノズル２１０の下流側に滞留する溶媒蒸気を除去し、電極シートＳの乾燥効率を向上する必要がある。

特開２００９−１３３５２５号公報

本発明の解決しようとする課題は、乾燥効率を向上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、電極シートの搬送方向に沿って複数のノズルが配置され、搬送される電極シートの上方から前記ノズルによって熱風を吹き出し、前記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、前記ノズルは、第一吹き出し口と、第二吹き出し口と、を具備し、前記第一吹き出し口は、前記ノズルの前記電極シートと対向する面に形成され、前記第二吹き出し口は、前記ノズルにおける、前記電極シートの搬送方向の下流側を向く面に形成され、前記第一吹き出し口からは、前記電極シートの搬送方向の上流側に向けて、熱風が吹き出され、前記第二吹き出し口からは、前記電極シートの搬送方向の下流側に向けて、熱風が吹き出され、前記第一吹き出し口より吹き出される熱風の風量は、前記第二吹き出し口より吹き出される熱風の風量よりも多い風量とされるものである。

請求項２においては、請求項１に記載の電極シートの乾燥装置であって、前記第二吹き出し口からは、前記電極シートの搬送方向の下流側、かつ、前記電極シートの幅方向のそれぞれの端側に向けて、熱風が吹き出されるものである。

請求項３においては、請求項１又は２に記載の電極シートの乾燥装置であって、前記第二吹き出し口から吹き出される熱風の風速は、前記第一吹き出し口から吹き出される熱風の風速よりも速い風速とされるものである。

本発明の電極シートの乾燥装置によれば、乾燥効率を向上できる。

本発明の実施形態である乾燥装置の全体的な構成を示す模式図。 同じくノズルの構成を示す側面図、背面図及び平面図。 同じく乾燥装置の作用を示す模式図。 従来の乾燥装置の作用を示す模式図。

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の実施形態である。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、集電箔の表面に電極材を塗工したものである。電極材とは、ペースト状の材料であって、活物質及び結着材を有機溶剤（溶媒）等で分散したものである。

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、塗工装置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及び可動ローラ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及び可動ローラ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。

塗工装置１２０は、電極シートＳの表面に電極材を塗工する装置である。塗工装置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。塗工装置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、塗工装置１２０によって塗工された電極材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の表面に塗工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２０と、ブース５０と、熱風発生装置３０と、排気装置４０と、を具備している。

ノズル１０・・１０・は、搬送方向において、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の上方に、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２０と連通されている。ノズル１０・・１０・は、ブース５０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２０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２０は、ブースの内部に配置され、ノズル１０・・１０・の上方に配置されている。

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５０の外側に配置されている。熱風発生装置３０は、ダクト２０と連通されている。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。

排気装置４０は、負圧によって、飽和した溶媒蒸気をブース５０内から排気する装置である。排気装置４０は、排気口４１と、負圧発生装置４２と、を具備している。排気口４１は、電極シートＳの幅方向の両側にて（図３参照）、電極シートＳの搬送方向に沿って、電極シートＳの下方に配置されている。排気口４１は、ブース５０の内部に配置されている。負圧発生装置４２は、ブースの外部に配置されている。

ブース５０は、略密閉された箱状のものである。ブース５０の内部には、ノズル１０・・１０・と、ダクト２０と、排気口４１と、可動ローラ１１５・・１１５・と、が配置されている。

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２０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５０内を通過する電極シートＳの表面に吹きつけられる。ノズル１０・・１０・によって吹きつけられた熱風は、塗工装置１２０によって塗工された電極材を乾燥させる。電極材の乾燥によって飽和した溶媒蒸気は、排気口４１によって排気される。

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の背面図（搬送方向の下流側を向く面）を示し、図２（Ｃ）は、ノズル１０の平面図を示している。図２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。

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、第一吹き出し口１１と、第二吹き出し口１２と、吹き出し通路１３と、本体１５と、底面１８と、を具備している。

本体１５は、ダクト２０から供給される熱風を第一吹き出し口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２０と連通されている。本体１５は、ダクト２０と連通している部分、第一吹き出し口１１及び第二吹き出し口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。

第一吹き出し口１１は、本体１５によって一旦滞留した熱風を電極シートＳの上流側に向けて吹き出すものである。第一吹き出し口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。第一吹き出し口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。第一吹き出し口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、第一吹き出し口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以上とされている。

吹き出し通路１３は、本体１５から第一吹き出し口１１まで、熱風を導く通路である。吹き出し通路１３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１３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１３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以上とされている。

底面１８は、本体１５の底部分である。底面１８は、第一吹き出し口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、第一吹き出し口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、第一吹き出し口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以上とされている。

第二吹き出し口１２は、本体１５によって一旦滞留した熱風を搬送方向の下流側に向けて吹き出すものである。第二吹き出し口１２は、本体１５の背面（搬送方向の下流側を向く面）において、複数個の円形状の穴が形成されることで構成されている。第二吹き出し口１２は、幅方向においては、中央部からそれぞれの端側に向かうほど、穴径が大きくなるように形成されている。第二吹き出し口１２は、上下方向においては、下側から上側に向かうほど、穴径が大きくなるように形成されている。

第二吹き出し口１２の開口面積は、第一吹き出し口１１の開口面積と比較して十分に小さいものとされている。なお、第二吹き出し口１２の開口面積とは、構成される複数個の円形状の穴の総面積が該当する面積である。

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。第一吹き出し口１１又は第二吹き出し口１２等からの矢印は、熱風の吹き出される向きを示している。

第一吹き出し口１１から吹き出された熱風を主熱風とする（図３で示す実線の矢印）。
本体１５内に滞留した熱風は、吹き出し通路１３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。吹き出し通路１３によって導かれた主熱風は、第一吹き出し口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吹き出される。第一吹き出し口１１から吹き出された主熱風は、第一吹き出し口１１よりも搬送方向の上流側に位置する底面１８によって整流される。底面１８によって整流された主熱風は、そのまま搬送方向の上流側に流れる。

第二吹き出し口１２から吹き出された熱風を副熱風とする（図３で示す一点鎖線の矢印）。本体１５内に滞留した熱風は、第二吹き出し口１２によって、副熱風として搬送方向の下流側に吹き出される。第二吹き出し口１２の開口面積は、第一吹き出し口１１の開口面積と比較して十分に小さいものとされている。そのため、副熱風は、主熱風と比較して速い流速で流れることになる。同時に、主熱風は、副熱風と比較して多くの風量が流れることになる。

第二吹き出し口１２は、幅方向においては、中央部からそれぞれの端側に向かうほど、穴径が大きくなるように構成されている。そのため、第二吹き出し口１２は、幅方向においては、それぞれの端側に向かうほど、開口面積が大きくなる。幅方向の端側に向かうほど開口面積が大きくなることによって、幅方向における端側の副熱風は、中央部と比較して多くの風量が流れることになる。同時に、幅方向における中央部の副熱風は、端側と比較して少ない風量が流れることになる。そのため、副熱風は、搬送方向の下流側、かつ、幅方向外側に向かって流れることになる。

第二吹き出し口１２は、上下方向においては、下側から上側に向かうほど、穴径が大きくなるように構成されている。そのため、第二吹き出し口１２は、上下方向においては、上側に向かうほど、開口面積が大きくなる。上下方向の上側に向かうほど開口面積が大きくなることによって、上下方向における下側の副熱風は、上側と比較して速い流速で流れることになる。

乾燥装置１００では、ノズル１０から吹き出された主熱風によって電極材から溶媒蒸気が蒸発する。蒸発した溶媒蒸気の一部は、当該溶媒蒸気を蒸発させた主熱風が吹き出されたノズル１０の上流側に隣接するノズル１０における本体１５の背面により堰き止められて、当該本体１５の下流側近傍に滞留する場合がある。乾燥装置１００では、ノズル１０から副熱風が搬送方向の下流側に吹き出されることによって、滞留している溶媒蒸気が吹き飛ばされる。このとき、副熱風が主熱風と比較して速い流速で流れるため、滞留している溶媒蒸気が効率的に吹き飛ばされることになる。一方、主熱風が副熱風と比較して多くの風量が流れるため、電極シートＳの乾燥効率が低下することはない。

乾燥装置１００では、ノズル１０から副熱風が搬送方向の下流側に吹き出されることによって、滞留している溶媒蒸気が吹き飛ばされる。このとき、副熱風が幅方向の端側に向かって流れるため、滞留している溶媒蒸気が幅方向のそれぞれの端側に向かって流されることになる。溶媒蒸気が端側に向かって流されるため、溶媒蒸気が排気口４１に向けて流されることになる。

乾燥装置１００では、ノズル１０から副熱風が搬送方向の下流側に吹き出されることによって、滞留している溶媒蒸気が吹き飛ばされる。滞留している溶媒蒸気は、周囲の空気よりも重いため、下方（電極シートＳの表面）に滞留している。このとき、上下方向にて下側の副熱風が速い流速で流れるため、電極シートＳの表面に滞留している溶媒蒸気が重点的に吹き飛ばされることになる。

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、乾燥効率を向上できる。すなわち、乾燥装置１００では、副熱風によって滞留している溶媒蒸気が吹き飛ばされるため、電極シートＳの表面の飽和した溶媒蒸気を除去できる。電極シートＳの表面にて溶媒蒸気が滞留することがないため、電極シートＳの乾燥効率が低下することを防止できる。このとき、滞留した溶媒蒸気が排気口４１に向けて流されるため、確実に電極シートＳの表面の飽和した溶媒蒸気を除去できる。

１０ ノズル
１１ 第一吹き出し口
１２ 第二吹き出し口
４０ 排気装置
５０ ブース
１００ 乾燥装置
１１０ 搬送装置
１２０ 塗工装置
Ｓ 電極シート

Claims (3)

1. 電極シートの搬送方向に沿って複数のノズルが配置され、搬送される電極シートの上方から前記ノズルによって熱風を吹き出し、前記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、
   前記ノズルは、第一吹き出し口と、第二吹き出し口と、を具備し、
   前記第一吹き出し口は、前記ノズルの前記電極シートと対向する面に形成され、
   前記第二吹き出し口は、前記ノズルにおける、前記電極シートの搬送方向の下流側を向く面に形成され、
   前記第一吹き出し口からは、前記電極シートの搬送方向の上流側に向けて、熱風が吹き出され、
   前記第二吹き出し口からは、前記電極シートの搬送方向の下流側に向けて、熱風が吹き出され、
   前記第一吹き出し口より吹き出される熱風の風量は、前記第二吹き出し口より吹き出される熱風の風量よりも多い風量とされる、
   電極シートの乾燥装置。
2. 請求項１に記載の電極シートの乾燥装置であって、
   前記第二吹き出し口からは、前記電極シートの搬送方向の下流側、かつ、前記電極シートの幅方向のそれぞれの端側に向けて、熱風が吹き出される、
   電極シートの乾燥装置。
3. 請求項１又は２に記載の電極シートの乾燥装置であって、
   前記第二吹き出し口から吹き出される熱風の風速は、前記第一吹き出し口から吹き出される熱風の風速よりも速い風速とされる、
   電極シートの乾燥装置。

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