JP5954599B2 - 二次電池用電極の製造方法および熱風乾燥炉 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池用電極の製造方法およびその製造方法に用いる熱風乾燥炉の技術に関する。

二次電池を構成する電極を製造する工程では、電極箔の表面に電極用ペーストを塗工する工程や、電極用ペーストを乾燥させる（即ち、溶媒を除去する）工程等が含まれており、電極用ペーストの乾燥には、熱風乾燥炉が一般的に用いられている。
熱風乾燥炉を用いて電極用ペーストを乾燥させる工程の概要は、表面に電極用ペーストが塗工された電極箔を熱風乾燥炉の内部にウェブ搬送し、熱風乾燥炉の内部で、電極箔の上の電極用ペーストにノズルから熱風を吹き付けて、電極用ペーストに含まれる溶媒（ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）や水等）を蒸発させて、溶媒を除去する構成としている。
尚、ここでいう「除去」とは、溶媒の残留量を所定の規格値以下にすることを含む概念であり、溶媒を完全に除去することのみを意味するものではない。

このように、熱風乾燥炉を用いて電極用ペーストを乾燥させる場合、溶媒が蒸発するときに生じる蒸発潜熱によって、熱風の温度低下が生じることが知られている。
二次電池用電極には、乾燥後における溶媒の残留量についての規格値が設定されているが、熱風の温度低下が生じると、溶媒の残留量が多くなってしまうことが判っている。
従来の熱風乾燥炉では、熱風の風量を多くすることによって、蒸発潜熱による温度低下の影響を抑えて、溶媒の残留量が規格値以下となる乾燥条件を確保する構成としている。

しかしながら、熱風乾燥炉における熱風の風量（即ち、外気の導入量）を多くすると、併せて熱風乾燥炉からの排気量も多くすることが必要になる。
外気導入量の増加は、熱風乾燥炉を設置するエリアにおける空調負荷の増大に直結することから、従来は、熱風乾燥炉のランニングコストが多大となり、二次電池のコスト低減を阻害する要因ともなっていた。

そこで、熱風乾燥炉の風量を低減するための技術が種々検討されるに至っており、例えば、以下に示す特許文献１に開示されたものが公知となっている。
特許文献１に開示されている従来技術では、電極用ペーストを塗工した後の乾燥工程において、熱風の温度を、蒸発潜熱による温度低下分を予め考慮した温度に設定し、蒸発潜熱による温度低下を相殺することで、ワークの許容上限温度を超えずに、熱風の風量を削減する構成としている。

特開２０１０−２１０２３１号公報

リチウムイオン二次電池等の電極用材料に含まれるバインダは樹脂成分であるため、熱風温度が所定の温度を超えると固化する性質を有しており、バインダの固化は二次電池における電池抵抗の上昇を招くものである。
そして、特許文献１に開示されている従来技術では、電極用ペーストの熱容量が小さいため、乾燥工程の始動当初のように溶媒の蒸発量が少ないタイミングでは、蒸発潜熱による温度の低下幅が小さくなって、熱風の温度が、バインダの固化する温度を超えてしまうような場合があった。
一方、バインダの固化を防止するために熱風の温度を下げたとすると、溶媒の残留量を所定の規格値以下にするのに時間を要する（即ち、乾燥効率が低下する）こととなる。
即ち従来は、熱風乾燥炉における風量を低減しようとするときには、熱風の温度を確実に所定の温度以下に調整しつつ、乾燥効率を確保することが困難であった。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、二次電池のコスト低減を図るべく、従来に比して低風量でありながら、熱風の温度を適切に維持できる二次電池用電極の製造方法およびその製造方法に用いる熱風乾燥炉を提供することを目的としている。

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、第一の発明は、電極用ペーストが塗工された電極箔を搬送するための搬送ローラと、前記電極用ペーストに加熱された気体である熱風を吹き付けるためのノズルと、前記ノズルに熱風を供給するための給気ファンおよび給気ダクトと、前記給気ダクトの途中に配置される、前記ノズルに供給する気体を加熱するためのヒータと、前記ヒータの出力を調整するための制御装置と、前記電極用ペーストに吹き付けられた後の熱風を排気するための排気ファンおよび排気ダクトと、を備えた熱風乾燥炉による二次電池用電極の製造方法であって、前記ノズルの吹き出し位置である第一の位置における熱風の温度を第一の温度センサによって測定し、前記ノズルから吹き出された熱風の流れ方向において、前記第一の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから吹き出された熱風の流れ場である第二の位置における熱風の温度を第二の温度センサによって測定し、前記ノズルから吹き出された熱風の流れ方向において、前記第二の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから吹き出された熱風の流れ場である第三の位置における熱風の温度を第三の温度センサによって測定し、前記制御装置によって、前記第二の温度センサにより測定した熱風の温度と、前記第三の温度センサにより測定した熱風の温度と、に基づいて、前記電極用ペーストの蒸発潜熱に起因する前記第一の位置における熱風の温度低下量を算出し、前記第一の位置における熱風の設定温度に、算出した前記温度低下量を加算して、前記第一の位置における修正した熱風の設定温度を算出し、前記修正した熱風の設定温度と前記第一の温度センサにより測定した熱風の温度の差分に応じて、前記ヒータの出力を調整するものである。

また、第二の発明は、前記制御装置は、前記電極用ペーストの蒸発潜熱に起因する前記第一の位置における熱風の温度低下量と、前記第二の位置における熱風の温度および前記第三の位置における熱風の温度との相関を予め取得しておいた情報であるマップ情報を備え、前記第二の温度センサによる前記第二の位置における熱風の測定温度と、前記第三の温度センサによる前記第三の位置における熱風の測定温度と、に基づいて、前記マップ情報を用いて、前記第一の位置における熱風の温度低下量を算出するものである。

また、第三の発明は、電極用ペーストが塗工された状態の電極箔をウェブ搬送するための搬送ローラと、前記電極用ペーストに吹き付ける加熱された気体である熱風を放出させるためのノズルと、前記ノズルに熱風を供給するための給気ファンおよび給気ダクトと、前記給気ダクトの途中に配置される、前記ノズルに供給する気体を昇温するためのヒータと、前記ヒータの出力を調整するための制御装置と、前記ノズルから放出された熱風を排気するための排気ファンおよび排気ダクトと、を備える熱風乾燥炉であって、前記制御装置には、前記ノズルの吹き出し位置である第一の位置における熱風の温度を検出するための第一の温度センサと、前記ノズルから放出された熱風の流れ方向において、前記第一の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから放出された熱風の流れ場である第二の位置における熱風の温度を検出するための第二の温度センサと、前記ノズルから放出された熱風の流れ方向において、前記第二の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから放出された熱風の流れ場である第三の位置における熱風の温度を検出するための第三の温度センサと、が接続されるとともに、前記電極用ペーストの蒸発潜熱に起因する前記第一の位置における熱風の温度低下量と、前記第二の位置における熱風の温度および前記第三の位置における熱風の温度との相関を予め取得しておいた情報であるマップ情報、が記憶され、前記制御装置は、前記第二の温度センサにより測定した熱風の温度と、前記第三の温度センサにより測定した熱風の温度と、に基づいて、前記マップ情報を用いて、前記第一の位置における熱風の温度低下量を算出するとともに、算出した前記第一の位置における熱風の温度低下量を前記第一の位置における熱風の設定温度に加算して、前記第一の位置における修正した熱風の設定温度を算出し、前記修正した熱風の設定温度と、前記第一の温度センサにより測定した熱風の温度と、の差分に基づいて、前記ヒータの出力を調整して、前記第一の位置における熱風の温度を制御するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第一ないし第三の発明は、電極用ペーストを乾燥させるための熱風の風量を低減しつつ、熱風の温度が、ワークの許容上限温度を超えることを確実に防止することができる。
これにより、空調負荷の低減を図って、二次電池の製造コストの低減を実現できる。

本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法の流れを示すフロー図。 本発明の第一の実施形態に係る二次電池用電極の製造装置（熱風乾燥炉）の全体構成を示す模式図。 本発明に第一の実施形態に係る熱風乾燥炉における熱風の流れを示す模式図、（ａ）斜視模式図、（ｂ）ノズル回りの部分拡大模式図。 本発明の一実施形態に係る熱風乾燥炉に用いるマップ情報の一例。 熱風乾燥炉の制御フロー図、（ａ）本発明の一実施形態に係る熱風乾燥炉の場合、（ｂ）従来の熱風乾燥炉の場合。 本発明の第二の実施形態に係る二次電池用電極の製造装置（熱風乾燥炉）の全体構成を示す模式図。 本発明に第二の実施形態に係る熱風乾燥炉における熱風の流れを示す模式図、（ａ）斜視模式図、（ｂ）ノズル回りの部分拡大模式図。 本発明の一実施形態に係る熱風乾燥炉の適用効果を確認するための実験結果を示す図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、二次電池の製造工程の概要について、図１を用いて説明をする。
二次電池を製造するための各工程は、図１に示すような流れとなっている。
即ち、二次電池は、電極用ペースト作成工程（Ｓｔｅｐ−１）、塗工工程（Ｓｔｅｐ−２）、乾燥工程（Ｓｔｅｐ−３）、スリット工程（Ｓｔｅｐ−４）、プレス工程（Ｓｔｅｐ−５）、電極体製造工程（Ｓｔｅｐ−６）、組み立て工程（Ｓｔｅｐ−７）、初充電およびエージング工程（Ｓｔｅｐ−８）等の各工程を経て、出荷（Ｓｔｅｐ−９）される。

電極用ペースト作成工程（Ｓｔｅｐ−１）は、正極あるいは負極を製造するためのペースト（電極用ペーストと呼ぶ）を製造するための工程である。
正極用の電極用ペーストは、例えば、正極活物質たるニッケルマンガンコバルト酸リチウム、導電材たるアセチレンブラック、結着材たるＰＶＤＦを溶媒（例えば、ＮＭＰ）とともに混練し、さらに希釈等して生成される。
また、負極用の電極用ペーストは、例えば、負極活物質たる黒鉛、増粘剤たるＣＭＣ、結着剤たるＳＢＲを溶媒（例えば、水）とともに混練し、さらに希釈等して生成される。

塗工工程（Ｓｔｅｐ−２）は、電極用ペースト作成工程（Ｓｔｅｐ−１）において生成された正極あるいは負極の電極用ペーストを電極箔の表面に塗工する工程であり、例えば、ダイコーター等の設備を用いて、電極箔の表面に所定の目付量で電極用ペーストを塗工する。

乾燥工程（Ｓｔｅｐ−３）は、電極箔の表面に塗工された電極用ペーストを乾燥させて合材層を形成する工程であり、より詳しくは、加熱によって電極用ペーストに含まれる溶媒（ＮＭＰや水等）を蒸発させて、合材層における溶媒の残留量を所定の規格値以下とするために行われる工程である。
乾燥工程（ＳＴＥＰ−３）は、本実施形態では熱風乾燥炉を用いて行われる。

プレス工程（Ｓｔｅｐ−４）は、乾燥工程（Ｓｔｅｐ−３）を経て形成された合材層を電極箔ごとプレスして、合材層の密度を所定の密度にまで高めるための工程である。
そして、スリット工程（Ｓｔｅｐ−５）は、長さ方向に連続する電極箔および合材層を、電極体を構成するのに適した所定の長さおよび所定の幅で切断する工程である。

そして、上記各工程（Ｓｔｅｐ−１）〜（Ｓｔｅｐ−５）が二次電池用の電極（正極と負極）を製造するための工程（電極製造工程）となっており、ここで製造した正極および負極と、別途製造したセパレータを積層するとともに、その積層したものを巻回して電極体を製造する（Ｓｔｅｐ−６）。

次に、製造した電極体に端子を付設するとともに、該電極体を電解液とともにケースに封入して、二次電池が組み立てられる（Ｓｔｅｐ−７）。
そして、組み立てられた二次電池に初充電を施すとともに、所定のエージング処理等を施して（Ｓｔｅｐ−８）、その後二次電池を出荷する（Ｓｔｅｐ−９）構成としている。
尚、二次電池の製造工程には、図１で示した（Ｓｔｅｐ−１）〜（Ｓｔｅｐ−９）の他に、セパレータを製造するための工程やケースを製造するための工程等、その他種々の工程が存在しているが、説明の便宜上、ここではそれらの説明を省略している。

そして、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極の製造方法は、前述した電極製造工程のうちの乾燥工程（Ｓｔｅｐ−３）に関する製造方法であり、本発明の一実施形態に係る熱風乾燥炉は、その乾燥工程（Ｓｔｅｐ−３）において、その製造方法を実現するために用いられるものである。

次に、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉の全体構成について、図２から図５を用いて説明をする。
図２に示す如く、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１は、二次電池用電極を製造する各工程のうち、乾燥工程（図１参照）において用いられる装置であって、炉本体２、複数の搬送ローラ３・３・・・、複数のノズル４・４・・・、制御装置５、複数の温度センサ７・８・９等を備える構成としている。

そして、図３（ａ）に示す如く、熱風乾燥炉１に導入されるワークである電極箔６の表面には、該電極箔６の長さ方向に連続するように所定の幅で電極用ペースト６ａが塗工されている。

ノズル４は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、熱風乾燥炉１における電極箔６の搬送方向に対する上流側および下流側の２方向に熱風を放出することができる構造を有している。

図２に示す如く、制御装置５は、熱風乾燥炉１に導入される電極箔６上の電極用ペースト６ａ（図３（ａ）参照）の乾燥状態を調整するために、ノズル４から放出される熱風の温度を制御するための装置である。
また、制御装置５は、複数（３系統）の各温度センサ７・８・９と接続され、各温度センサ７・８・９による温度の測定結果が入力される構成としている。

また、熱風乾燥炉１は、各ノズル４・４・・・に気体を供給するための給気設備１１と、給気設備１１により供給された気体を熱風乾燥炉１から排気するための排気設備１２を備えている。
そして、本実施形態では、各ノズル４・４・・・に供給する「気体」として空気（外気）を使用する構成としている。
尚、熱風乾燥炉１において、各ノズル４・４・・・に供給する「気体」は、空気に限定されるものではなく、例えば、不活性ガス等の空気以外の「気体」を採用することも可能である。

給気設備１１は、給気ファン１１ａと給気ダクト１１ｂを備えており、給気ダクト１１ｂの途中に、熱風乾燥炉１に給気する気体（本実施形態では空気）を加熱するためのヒータ１０を備えている。
尚、以下では、給気設備１１により供給される、ヒータ１０によって加熱された気体（本実施形態では空気）のことを「熱風」と呼ぶものとする。
そして、給気設備１１の給気ダクト１１ｂは、炉本体２の内部に設けた分岐ダクト１３に接続しており、該分岐ダクト１３によって、給気設備１１より供給される熱風を各ノズル４・４・・・に分配する構成としている。

また、排気設備１２は、排気ファン１２ａと排気ダクト１２ｂを備えており、炉本体２に接続され、炉本体２に供給された熱風を、排気ダクト１２ｂを介して、炉本体２の外部に排気する構成としている。

ヒータ１０は、制御装置５と接続されており、制御装置５から出力する信号に応じて、ヒータ１０の出力を調整することができる構成としている。
さらに、給気ファン１１ａおよび排気ファン１２ａは、制御装置５と接続されており、制御装置５から出力する信号に応じて、各ファン１１ａ・１２ａのファン回転数（より詳しくは、各ファン１１ａ・１２ａが備える各インバータの設定周波数）を変更して、各ファン１１ａ・１２ａの風量を調整することができる構成としている。

即ち、複数の搬送ローラ３・３・・・によってウェブ搬送される電極箔６の表面には、塗工工程（Ｓｔｅｐ−２）において電極用ペースト６ａが塗工されており、炉本体２の内部を搬送ローラ３・３・・・によって搬送されながら、複数のノズル４・４・・・から放出される熱風が、電極箔６上の電極用ペースト６ａに吹き付けられる構成としている。
そして、熱風乾燥炉１では、ノズル４から吹き出される熱風の流れに沿う位置に、複数（本実施形態では３個）の温度センサ７・８・９を配置する構成としている。

ここで、各温度センサ７・８・９の配置位置について、図３を用いて説明をする。
図３（ａ）（ｂ）に示す如く、ノズル４から放出された熱風は、電極箔６の表面（即ち、電極用ペースト６ａ）に沿って流れ、その後、その一部は、電極箔６の裏側に回り込むようにして流れ、その後、排気ダクト１２ｂの接続方向に向けて流れるように構成されている。
尚、電極箔６の表面（即ち、電極用ペースト６ａ）に沿って流れた熱風のその他の一部は、ノズル４に隣接する他のノズル４から放出された熱風と衝突して巻き上がるように流れるため、炉本体２の内部においては、熱風が乱流化している部位も存在している。

熱風乾燥炉１では、炉本体１の内部の分岐ダクト１３によって、熱風を複数の各ノズル４・４・・・に分配する構成としており、各ノズル４・４・・・のうち、ヒータ１０からの流路長さがより短いノズル４において、より高温の熱風が出る。
そして、熱風乾燥炉１では、ヒータ１０からの流路長さが最も短いノズル４を選んで、そのノズル４から吹き出される熱風の流れに沿って、各温度センサ７・８・９を配置する構成としている。
そして、このヒータ１０からの流路長が最も短いノズル４から吹き出される熱風の温度を、所定の温度以下に調整することによって、熱風乾燥炉１全体における熱風の温度を、合材層の硬化が生じない温度未満に調整する構成としている。
熱風乾燥炉１では、温度センサ７により温度を検出する対象たるノズル４以外の他のノズル４・４・・・では、そこから放出される熱風の温度は成り行きとなっている。

複数の各温度センサ７・８・９のうち、第一の温度センサ７は、ノズル４直下、即ちノズル４の吹き出し口に位置する点Ａに配置するものであり、温度センサ７によって、その点Ａにおける熱風の温度Ｔ_Ａを測定する構成としている。
また、この点Ａにおける熱風の狙い温度を設定温度Ｔ_Ｓと規定し、ノズル４から吹き出される熱風の温度が、点Ａにおいて、設定温度Ｔ_Ｓに一致するように、制御装置５（図２参照）によって、ヒータ１０（図２参照）への出力を調整する構成としている。

この点Ａにおける熱風の温度Ｔ_Ａは、電極用ペースト６ａの蒸発潜熱による影響を受けて、吹き出し直前の温度に比して低くなっている。

具体的には、熱風乾燥炉１における点Ａは、電極箔６の上方５ｍｍの位置としており、点Ａにおける熱風の設定温度Ｔ_Ｓ＝１５０℃としている。
即ち、ノズル４の下面における吹き出し位置の高さは、電極箔６の上方５ｍｍの位置としている。

また、第二の温度センサ８は、ノズル４から放出される熱風の流れ方向において、第一の温度センサ７を配置する点Ａよりも下流に位置する点Ｂに配置するものであり、温度センサ８によって、その点Ｂにおける熱風の温度Ｔ_Ｂを測定する構成としている。
また、点Ｂは、他のノズル４から放出される熱風等の影響により熱風の流れが乱流化している部分を避けて、各ノズル４・４から放出される熱風同士が衝突する部位よりも熱風の流れ方向における上流側の熱風が層流状に流れている位置を選択するようにしている。
点Ｂにおける熱風の温度Ｔ_Ｂは、熱風が電極箔６に沿って流れる間に点Ａよりもさらに電極用ペースト６ａの蒸発潜熱による影響を受けるため、温度Ｔ_Ａに比して低くなっている。

具体的には、熱風乾燥炉１における点Ｂは、点Ａから熱風の流れ方向における下流側に向かって、熱風の流れ経路の長さが２００ｍｍとなる位置であって、電極箔６の上方１０ｍｍの位置としている。

さらに、第三の温度センサ９は、ノズル４から放出される熱風の流れ方向において、第二の温度センサ８を配置する点Ｂよりも下流に位置する点Ｃに配置するものであり、温度センサ９によって、その点Ｃにおける熱風の温度Ｔ_Ｃを測定する構成としている。
また、点Ｃは、他のノズル４から放出される熱風等の影響により熱風の流れが乱流化している部分を避けて、各ノズル４・４から放出される熱風が合流する部位よりも熱風の流れ方向における上流側の熱風が層流状に流れている位置を選択するようにしている。
点Ｃにおける熱風の温度Ｔ_Ｃは、熱風が電極箔６に沿って流れる間に点Ｂよりもさらに電極用ペースト６ａの蒸発潜熱による影響を受けるため、温度Ｔ_Ｂに比して低くなっている。

具体的には、熱風乾燥炉１における点Ｃは、点Ａから熱風の流れ方向における下流側に向かって、熱風の流れ経路の長さが５００ｍｍとなる位置であって、電極箔６の下方３０ｍｍの位置としている。

ノズル４直下の点Ａにおいては、電極用ペースト６ａの蒸発潜熱による影響を受けて熱風温度が低下しているが、この温度低下量は微小であるため、点Ａに配置した温度センサ７によって、この微小な温度低下を精度よく検出することが困難である。

一方、温度Ｔ_Ｂおよび温度Ｔ_Ｃを測定する各点Ｂ・Ｃは、点Ａに比して流路断面積が拡大されており、熱風の風速が低くなっているため、微小な温度変化を伴う温度Ｔ_Ａに比して温度の測定を安定して行うことが可能であって、かつ、温度変化量も大きいことから、温度の検出精度を容易に確保することが可能である。

このため、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１のように、点Ａよりも熱風の流れ方向における下流の位置（点Ｂおよび点Ｃ）において検出した熱風の各温度Ｔ_ＢおよびＴ_Ｃに基づいて、点Ａにおける熱風の温度低下量ｄＴを精度よく算出することによって、温度低下量ｄＴの検出精度を向上させることができる。

また、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極の製造方法では、温度低下量ｄＴは、点Ａよりも下流の点Ｂおよび点Ｃにおける熱風の各温度（温度Ｔ_Ｂと温度Ｔ_Ｃ）の相関により求める構成としている。
より詳しくは、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極の製造方法では、温度Ｔ_Ｂおよび温度Ｔ_Ｃと、点Ａにおける温度低下量ｄＴの相関を、図４に示すようなマップ情報として予め実験等により知得しておく構成としている。
そして、測定した、温度Ｔ_Ｂおよび温度Ｔ_Ｃから、マップ情報を用いて、温度低下量ｄＴを算出する構成としている。

例えば、図４に示すマップ情報によれば、点Ｂにおける熱風の温度Ｔ_Ｂが１３０℃であって、点Ｃにおける熱風の温度Ｔ_Ｃが１２０℃であるとき、点Ａにおける温度低下量ｄＴ＝１８℃であると容易に算出することができる。
そして、点Ａにおける温度低下量ｄＴが判ると、設定温度Ｔ_Ｓが現状のままでは、点Ａにおける温度Ｔ_Ａが、設定温度Ｔ_Ｓに比して１８℃低くなってしまうことが判る。

このため、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極の製造方法では、設定温度Ｔ_Ｓに温度低下量ｄＴを加算して、（Ｔ_Ｓ＋１８）℃を修正した設定温度Ｔ_Ｓｎを設定する構成としている。
これにより、溶媒の蒸発潜熱によって、熱風の温度が設定温度Ｔ_Ｓに比して低くなり、乾燥効率が低下することを防止する構成としている。

また、マップ情報は、電極用ペースト６ａの目付量や固形分率によって変化するため、二次電池用電極の製造に用いる電極用ペースト６ａの仕様に応じて、異なったマップ情報を準備しておくのが好適である。

尚、本実施形態では、温度Ｔ_Ｂおよび温度Ｔ_Ｃと、点Ａにおける温度低下量ｄＴの相関を表すマップ情報を予め知得しておき、このマップ情報を用いて温度低下量ｄＴを算出する構成としているが、マップ情報を用いずに、温度Ｔ_Ｂおよび温度Ｔ_Ｃの測定結果から、直接演算を行って、温度低下量ｄＴを算出する構成であってもよい。

ここで、制御装置５によるヒータ１０に対する出力の制御方法について、図５を用いて説明をする。
例えば従来は、図５（ｂ）に示すように、点Ａにおける温度Ｔ_Ａと設定温度の差分から直接制御量ｄＴ_Ａを算出していたが、温度Ｔ_Ａは感度が鈍く、電極用ペースト６ａの蒸発潜熱に起因する温度変化を精度よく検出できないため、ヒータ１０の制御が安定しなかった。

一方、本発明の一実施形態に係る二次電池の製造装置である熱風乾燥炉１では、図５（ａ）に示すように、制御装置５によって、点Ｂ、Ｃにおける各温度Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃから、点Ａにおける温度低下量ｄＴを算出する構成としている。
そして、算出した温度低下量ｄＴを考慮して設定温度Ｔ_Ｓを修正して、修正した設定温度Ｔ_Ｓｎを算出するとともに、修正した設定温度Ｔ_Ｓｎと点Ａにおける温度Ｔ_Ａの差分から制御量ｄＴ_Ａを算出している。
このような構成にすることで、電極用ペースト６ａの蒸発潜熱に起因する温度変化量ｄＴを考慮することができるため、ヒータ１０の制御の応答性を向上させることが可能になる。

さらに、本発明の一実施形態に係る二次電池の製造装置である熱風乾燥炉１では、制御装置５にマップ情報（図４参照）を予め記憶させておき、そのマップ情報を用いて算出した温度低下量ｄＴに基づいて、設定温度Ｔ_Ｓを修正する構成としている。

即ち、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極の製造方法では、温度Ｔ_Ａの設定温度Ｔ_Ｓに温度低下量ｄＴを加算した値（Ｔ_Ｓ＋ｄＴ）を、新たな設定温度Ｔ_Ｓｎとして設定する構成としている。
そして、この新たな設定温度Ｔ_Ｓｎと、点Ａにおける温度Ｔ_Ａとの差分ｄＴ_Ａに基づいて、制御装置５（より詳しくは、制御装置５が備える指示調節計）によって、熱風を加熱するための手段たるヒータ１０に対する出力を調整する構成としている。

次に、本発明の第二の実施形態に係る二次電池用電極の製造装置の全体構成について、図６および図７を用いて説明をする。
図６に示す如く、本発明の第二の実施形態に係る二次電池用電極の製造装置である熱風乾燥炉２１は、二次電池用電極を製造する各工程のうち、乾燥工程（図１参照）において用いられる装置であって、炉本体２、複数の搬送ローラ３・３・・・、複数のノズル２４・２４・・・、制御装置５等を備える構成としている。
即ち、第二の実施形態に係る熱風乾燥炉２１は、第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１に比して、備えているノズルの構成が相違しており、その他の構成については共通している。

図７（ａ）（ｂ）に示す如く、ノズル２４は、電極箔６の搬送方向に対する上流側の１方向にのみ熱風を放出することができる構造を有している。

図７（ａ）（ｂ）に示す如く、ノズル２４から放出された熱風は、電極箔６の表面（即ち、電極用ペースト６ａ）に沿って流れ、その後、その一部は、電極箔６の裏側に回り込むようにして流れ、その後、排気ダクト１２ｂの接続方向に向けて流れるように構成されている。
尚、電極箔６の表面（即ち、電極用ペースト６ａ）に沿って流れた熱風のその他の一部は、ノズル２４に隣接する他のノズル２４から放出された熱風と衝突して巻き上がるように流れるため、炉本体２の内部においては、熱風が乱流化している部位も存在している。

熱風乾燥炉２１では、ノズル２４から１方向に熱風が放出されるため、ノズル２４から放出された熱風が他のノズル２４から放出された熱風と衝突するまでの距離が、熱風乾燥炉１に比して大きい。
このため、熱風乾燥炉２１では、ノズル２４から放出された熱風が層流状態で流れている部位の範囲が、熱風乾燥炉１の場合に比して広くなり、特に点Ａと点Ｂの距離を確保しやすくなるため、点Ａにおける温度低下量ｄＴをより精度よく算出できるという利点がある。

次に、本発明の一実施形態に係る熱風乾燥炉の適用効果について、図８を用いて説明をする。
図８には、従来の（風量の多い）熱風乾燥炉を用いた場合と、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１を用いた場合の、それぞれにおける乾燥後の合材層における溶媒の残留量を比較した実験結果を示している。

この実験では、従来の熱風乾燥炉の風量を２５ｍ^３／ｍｉｎとし、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１の風量を２２．５ｍ^３／ｍｉｎとしている。
即ち、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１は、従来の熱風乾燥炉に比して風量を１０％低減している。

さらに、ノズル４に形成された吹き出し口のスリット幅は５ｍｍであり、ノズル４から吹き出される熱風の風速が２２．５ｍ／ｓとなるように、制御装置５によって、給気ファン１１ａおよび排気ファン１１ｂの風量を調整する構成としている。
また、ノズル４の配置個数は、６個としている。

さらに、熱風乾燥炉１の炉長は６ｍであり、その内部における電極箔６の搬送速度を３０ｍ／ｍｉｎとして、乾燥時間を１２秒としている。
即ち、熱風乾燥炉１では、電極箔６が炉本体２に導入されてから、排出されるまでの時間を１２秒に設定しており、この１２秒の間に、電極用ペースト６ａに含まれる溶媒の量を所定の規格値以下となるように乾燥させる構成としている。

また、熱風乾燥炉１により乾燥させるワークの構成について説明すると、電極箔６は銅箔であって、電極用ペースト６ａは、負極活物質たる黒鉛を主材として生成されるペーストを用いる構成としている。
また、電極用ペースト６ａの固形分率は５０％とし、その目付量を８ｍｇ／ｃｍ^２としている。

また、従来の熱風乾燥炉と熱風乾燥炉１をそれぞれ用いてワークを乾燥させた後に、カールフィッシャー法で水分率（ｐｐｍ）を算出して、溶媒（水）の残留量を評価するものとしている。
また、従来の熱風乾燥炉と熱風乾燥炉１のそれぞれに対して、８個ずつ（合計１６個）のサンプルを用意して、これらの各サンプルにおける水分率の測定結果を図８にまとめた。

そして、図８に示す実験結果によれば、従来の熱風乾燥炉を用いた場合と、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１を用いた場合において、乾燥後の水分率の平均値およびばらつきには、有意差が認められなかった。
即ち、図８に示す実験結果から、本発明の第一の実施形態に係る熱風乾燥炉１を用いれば、従来の熱風乾燥炉に比して１０％の風量低下を実現しながら、従来の熱風乾燥炉を用いた場合と同等の乾燥効率を維持することが可能であることが確認できた。

即ち、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極の製造方法は、電極用ペースト６ａが塗工された状態の電極箔６をウェブ搬送するための搬送ローラ３・３・・・と、電極用ペースト６ａに吹き付ける加熱された気体（本実施形態では空気）である熱風を放出させるためのノズル４・４・・・あるいはノズル２４・２４・・・と、ノズル４あるいはノズル２４に熱風を供給するための給気ファン１１ａおよび給気ダクト１１ｂと、給気ダクト１１ｂの途中に配置される、ノズル４あるいはノズル２４に供給する空気を加熱するためのヒータ１０と、ヒータ１０の出力を調整するための制御装置５と、ノズル４あるいはノズル２４から放出された熱風を排気するための排気ファン１２ａおよび排気ダクト１２ｂと、を備える各熱風乾燥炉１・２１による製造方法であって、ノズル４あるいはノズル２４の吹き出し位置である第一の位置たる点Ａにおける熱風の温度Ｔ_Ａを第一の温度センサ７によって測定し、ノズル４あるいはノズル２４から吹き出された熱風の流れ方向において、点Ａよりも下流側に位置する、ノズル４あるいはノズル２４から吹き出された熱風の流れ場である第二の位置たる点Ｂにおける熱風の温度Ｔ_Ｂを第二の温度センサ８によって測定し、ノズル４あるいはノズル２４から吹き出された熱風の流れ方向において、点Ｂよりも下流側に位置する、ノズル４あるいはノズル２４から吹き出された熱風の流れ場である第三の位置たる点Ｃにおける熱風の温度Ｔ_Ｃを第三の温度センサ９によって測定し、制御装置５によって、第二の温度センサ８により測定した温度Ｔ_Ｂと、第三の温度センサ９により測定した温度Ｔ_Ｃと、に基づいて、電極用ペースト６ａの蒸発潜熱に起因する点Ａにおける熱風の温度低下量ｄＴを算出し、点Ａにおける熱風の設定温度Ｔ_Ｓに、算出した温度低下量ｄＴを加算して、点Ａにおける修正した熱風の設定温度Ｔ_Ｓｎを算出し、修正した熱風の設定温度Ｔ_Ｓｎと第一の温度センサ７により測定した温度Ｔ_Ａの差分ｄＴ_Ａに応じて、ヒータ１０への出力を調整するものである。

また、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極の製造方法において、制御装置５は、電極用ペースト６ａの蒸発潜熱に起因する点Ａにおける熱風の温度低下量ｄＴと、点Ｂにおける熱風の温度Ｔ_Ｂおよび点Ｃにおける熱風の温度Ｔ_Ｃとの相関を予め取得しておいた情報であるマップ情報を備え、第二の温度センサ８により測定した温度Ｔ_Ｂと、第三の温度センサ９により測定した温度Ｔ_Ｃと、に基づいて、マップ情報を用いて、点Ａにおける熱風の温度低下量ｄＴを算出するものである。

さらに、本発明の一実施形態に係る各熱風乾燥炉１・２１は、電極用ペースト６ａが塗工された状態の電極箔６をウェブ搬送するための搬送ローラ３・３・・・と、電極用ペースト６ａに吹き付ける加熱された気体（本実施形態では空気）である熱風を放出させるためのノズル４・４・・・あるいはノズル２４・２４・・・と、ノズル４あるいはノズル２４に熱風を供給するための給気ファン１１ａおよび給気ダクト１１ｂと、給気ダクト１１ｂの途中に配置される、ノズル４あるいはノズル２４に供給する空気を昇温するためのヒータ１０と、ヒータ１０の出力を調整するための制御装置５と、ノズル４あるいはノズル２４から放出された熱風を排気するための排気ファン１２ａおよび排気ダクト１２ｂと、を備えるものであって、制御装置５には、ノズル４あるいはノズル２４の吹き出し位置である第一の位置たる点Ａにおける熱風の温度Ｔ_Ａを検出するための第一の温度センサ７と、ノズル４あるいはノズル２４から放出された熱風の流れ方向において、点Ａよりも下流側に位置する、ノズル４あるいはノズル２４から放出された熱風の流れ場である第二の位置たる点Ｂにおける熱風の温度Ｔ_Ｂを検出するための第二の温度センサ８と、ノズル４あるいはノズル２４から放出された熱風の流れ方向において、点Ｂよりも下流側に位置する、ノズル４あるいはノズル２４から放出された熱風の流れ場である第三の位置たる点Ｃにおける熱風の温度Ｔ_Ｃを検出するための第三の温度センサ９と、が接続されるとともに、電極用ペースト６ａの蒸発潜熱に起因する点Ａにおける熱風の温度低下量ｄＴと、点Ｂにおける熱風の温度Ｔ_Ｂおよび点Ｃにおける熱風の温度Ｔ_Ｃとの相関を予め取得しておいた情報であるマップ情報、が記憶され、制御装置５は、第二の温度センサ８により測定した温度Ｔ_Ｂと、第三の温度センサ９により測定した温度Ｔ_Ｃと、に基づいて、マップ情報を用いて、点Ａにおける熱風の温度低下量ｄＴを算出するとともに、算出した点Ａにおける熱風の温度低下量ｄＴを点Ａにおける熱風の設定温度Ｔ_Ｓに加算して、点Ａにおける修正した熱風の設定温度Ｔ_Ｓｎを算出し、修正した熱風の設定温度Ｔ_Ｓｎと、第一の温度センサ７により測定した温度Ｔ_Ａと、の差分に基づいて、ヒータ１０の出力を調整して、点Ａにおける熱風の温度Ｔ_Ａを制御するものである。

このような構成により、熱風の風量を低減しつつ、熱風の温度Ｔ_Ａが、ワーク（本実施形態では、電極用ペースト６ａ）の許容上限温度を超えることを確実に防止することができる。
またこれにより、空調負荷の低減を図って、二次電池の製造コストの低減を実現できる。

本発明は、二次電池を製造するために用いる熱風乾燥炉のみならず、膜状に塗工したペーストを乾燥させる工程に用いる熱風乾燥炉に広く適用することが可能であり、例えば、半導体部品等を製造するための技術として応用することが可能である。

１ 熱風乾燥炉（第一の実施形態）
４ ノズル（第一の実施形態）
５ 制御装置
６ 電極箔
６ａ 電極用ペースト
７ 温度センサ
８ 温度センサ
９ 温度センサ
１０ ヒータ
１１ａ 給気ファン
１１ｂ 給気ダクト
２１ 熱風乾燥炉（第二の実施形態）
２４ ノズル（第二の実施形態）

Claims (3)

1. 電極用ペーストが塗工された電極箔を搬送するための搬送ローラと、
   前記電極用ペーストに加熱された気体である熱風を吹き付けるためのノズルと、
   前記ノズルに熱風を供給するための給気ファンおよび給気ダクトと、
   前記給気ダクトの途中に配置される、前記ノズルに供給する気体を加熱するためのヒータと、
   前記ヒータの出力を調整するための制御装置と、
   前記電極用ペーストに吹き付けられた後の熱風を排気するための排気ファンおよび排気ダクトと、
   を備えた熱風乾燥炉による二次電池用電極の製造方法であって、
   前記ノズルの吹き出し位置である第一の位置における熱風の温度を第一の温度センサによって測定し、
   前記ノズルから吹き出された熱風の流れ方向において、前記第一の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから吹き出された熱風の流れ場である第二の位置における熱風の温度を第二の温度センサによって測定し、
   前記ノズルから吹き出された熱風の流れ方向において、前記第二の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから吹き出された熱風の流れ場である第三の位置における熱風の温度を第三の温度センサによって測定し、
   前記制御装置によって、
   前記第二の温度センサにより測定した熱風の温度と、
   前記第三の温度センサにより測定した熱風の温度と、に基づいて、
   前記電極用ペーストの蒸発潜熱に起因する前記第一の位置における熱風の温度低下量を算出し、
   前記第一の位置における熱風の設定温度に、算出した前記温度低下量を加算して、前記第一の位置における修正した熱風の設定温度を算出し、
   前記修正した熱風の設定温度と前記第一の温度センサにより測定した熱風の温度の差分に応じて、
   前記ヒータの出力を調整する、
   ことを特徴とする二次電池用電極の製造方法。
2. 前記制御装置は、
   前記電極用ペーストの蒸発潜熱に起因する前記第一の位置における熱風の温度低下量と、前記第二の位置における熱風の温度および前記第三の位置における熱風の温度との相関を予め取得しておいた情報であるマップ情報を備え、
   前記第二の温度センサによる前記第二の位置における熱風の測定温度と、
   前記第三の温度センサによる前記第三の位置における熱風の測定温度と、に基づいて、
   前記マップ情報を用いて、
   前記第一の位置における熱風の温度低下量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極の製造方法。
3. 電極用ペーストが塗工された状態の電極箔をウェブ搬送するための搬送ローラと、
   前記電極用ペーストに吹き付ける加熱された気体である熱風を放出させるためのノズルと、
   前記ノズルに熱風を供給するための給気ファンおよび給気ダクトと、
   前記給気ダクトの途中に配置される、前記ノズルに供給する気体を昇温するためのヒータと、
   前記ヒータの出力を調整するための制御装置と、
   前記ノズルから放出された熱風を排気するための排気ファンおよび排気ダクトと、
   を備える熱風乾燥炉であって、
   前記制御装置には、
   前記ノズルの吹き出し位置である第一の位置における熱風の温度を検出するための第一の温度センサと、
   前記ノズルから放出された熱風の流れ方向において、前記第一の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから放出された熱風の流れ場である第二の位置における熱風の温度を検出するための第二の温度センサと、
   前記ノズルから放出された熱風の流れ方向において、前記第二の位置よりも下流側に位置する、前記ノズルから放出された熱風の流れ場である第三の位置における熱風の温度を検出するための第三の温度センサと、
   が接続されるとともに、
   前記電極用ペーストの蒸発潜熱に起因する前記第一の位置における熱風の温度低下量と、前記第二の位置における熱風の温度および前記第三の位置における熱風の温度との相関を予め取得しておいた情報であるマップ情報、が記憶され、
   前記制御装置は、
   前記第二の温度センサにより測定した熱風の温度と、
   前記第三の温度センサにより測定した熱風の温度と、
   に基づいて、
   前記マップ情報を用いて、前記第一の位置における熱風の温度低下量を算出するとともに、
   算出した前記第一の位置における熱風の温度低下量を前記第一の位置における熱風の設定温度に加算して、前記第一の位置における修正した熱風の設定温度を算出し、
   前記修正した熱風の設定温度と、前記第一の温度センサにより測定した熱風の温度と、の差分に基づいて、前記ヒータの出力を調整して、
   前記第一の位置における熱風の温度を制御する、
   ことを特徴とする熱風乾燥炉。
   

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