JP5988358B2 - リチウム二次電池に用いる塗布膜の乾燥方法 - Google Patents
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Description
例えば、エネルギー密度が大きな電池として各種の用途で用いられているリチウムイオン二次電池に用いられる電極については、正極は、アルミニウム箔製の集電体に正極活物質を含むスラリーを所定の膜厚で塗工した塗布膜を乾燥することによって製造されており、負極は、銅箔製の集電体に負極活物質を含むスラリーを所定の膜厚で塗工した塗布膜を同様に乾燥することによって製造されている。
あるいは、塗布膜が走行する方向と直交する幅方向の一方端側から他方端側に向かって乾燥風を発生させる乾燥方法などが提案されている。(たとえば、特許文献2参照)
図3は、従来の電池電極の乾燥装置の一例を説明する図である。
図3Aは、乾燥装置の長手方向の断面図であり、図3Bは、図3AにおいてB−B’線で切断した断面図である。
乾燥装置100は、第一面噴射装置110、および第二面噴射装置120を有しており、それぞれ第一面熱風供給管112および第二面熱風供給管122に結合されている。
第一面熱風供給管112および第二面熱風供給管122を通じて第一面噴射装置110、第二面噴射装置120に送られた熱風114,124は、第一面噴射装置110に設けた複数の第一面ノズル116、および第二面噴射装置120に設けた複数の第二面ノズル126から電池電極200の上面および下面に同時に噴射される。
特許文献1に記載の乾燥装置では、このような乾燥装置の2個を上流側と下流側に配置して、それぞれの電極活物質の塗布面に対して上下から熱風を吹いて乾燥させる方法が記載されているのみであって、乾燥ムラを十分に考慮したものではなかった。
すなわち、電極活物質を溶媒中に分散したスラリーを走行する帯状の集電箔に塗工して塗布膜を形成し、乾燥領域に位置する前記塗布膜が形成された塗布面の垂直方向から、前記塗布面の方向に熱風を送り出すとともに、前記塗布面の面内方向であって、前記集電箔の走行方向とは垂直な2方向に備わる吸引口から熱風を吸引する乾燥工程を含む電池用電極の製造方法であって前記乾燥領域は集電箔の走行方向に沿って複数の乾燥ゾーンに分割され、前記吸引口の高さ方向の中心が、前記集電箔の厚さ方向の中心に一致するように配置された乾燥ゾーンを含む電池用電極の製造方法である。このようにすることで、高速で塗布膜を走行させた場合でも、効率的に、ムラなく塗布膜を乾燥することができる。
図1は、本発明の一実施形態の塗布膜の乾燥方法を説明する図である。
図1Aは、乾燥装置の長手方向の中心部の断面図であり、集電箔の走行方向に沿って複数の乾燥ゾーンが並んでいるうちの一つの乾燥ゾーンを表している。図1Bは、図1AにおいてA−A’線で切断した断面図である。
図1Aにおいて、乾燥装置100は、図示しない熱風供給装置から送られた熱風114が、帯状の電池電極200の上面である第一面熱風供給管112から第一面噴射装置110に設けた複数の第一面ノズル116から電池電極200の集電体210の第一面塗布膜220に噴射される。同様に、帯状の部材の下面である第二面熱風供給管122から図示しない熱風供給装置から送られた熱風124が、第二面噴射装置120に設けた複数の第二面ノズル126から電池電極200の集電体210の第二面塗布膜230に向けて熱風が噴射される。
電池電極200の第一面塗布膜220および第二面塗布膜230に噴射した熱風は、乾燥装置100の長手方向に沿って、乾燥装置の両側面に設けた側面吸引口130、132から吸引されて外部へと取り出される。
熱風は塗布面に向かって略垂直方向に吹き出せばよいが、吸引口に向かって吹き出すようにノズルの角度をつけてもよい。吸引口の数も特に限定されるものではないが、より乾燥ムラが生じないように安定的に熱風を排気するためには吸引口は複数に分割するのが好ましい。
また、前記吸引口は、高さ方向の中心を集電箔の厚さ方向の中心に一致するように配置することで、安定した乾燥を行うことができる。
このような条件をすべての乾燥ゾーンに適用してもよいし、一部の乾燥ゾーンに適用してもよい。
なお、塗布膜が熱風の影響を受けない程度まで乾燥した後の乾燥ゾーンにおいては、上記の方法に限られない乾燥方法を組み合わせて急速に乾燥させることもできる。
集電体210の第一面は、第一面塗布装置300Aによって第一面塗布膜220を塗工した後に、第一面乾燥装置100Aによって、両面に熱風を噴射して第一面塗布膜220を乾燥する。次いで、集電体の210の走行方向を反転させて第二面塗布装置300Bによって第二面塗布膜230を塗工した後に、第二面乾燥装置100Bによって、両面に熱風を噴射して第二面塗布膜230を乾燥する。
第一面乾燥装置100A、第二面乾燥装置100Bには、図1で示したように、集電体の長手方向に乾燥装置の両側面に側面吸引口が設けられており、速やかに吸引されて外部へと取り出される。この図における第一面乾燥装置100Aおよび第二面乾燥装置100
Bについても、便宜上、複数ある乾燥ゾーンのうちの1つの乾燥ゾーンを図示している。
実施例1
活物質としての黒鉛粉末と、導電助剤としてのカーボンブラックと、結着材としてのPVdFとからなる50質量部の固形分を、50質量部のN−メチル2ピロリドン中に分散、混合し、電池用電極を作製するためのスラリーを得た。
以上の条件で第一面の塗布膜を乾燥した後に、第二面についても同様に塗布膜の乾燥を行った。
作製した塗布膜について幅方向の中央部、幅方向の両端部の3個所の表面状態をピール試験法によって測定した。
以上の説明では、負極電極を例に挙げて説明したが、正極電極にあっても構成する材料に相違があるものの同様である。
乾燥装置に吸引装置を設けず、乾燥装置への被乾燥部材の流入口、および流出口から熱風を排出した点を除き実施例1と同様に塗工膜の乾燥および評価を行った。
Claims (5)
- 電極活物質を溶媒中に分散したスラリーを走行する帯状の集電箔に塗工して塗布膜を形成し、
乾燥領域に位置する前記塗布膜が形成された塗布面の垂直方向から、前記塗布面の方向に熱風を送り出すとともに、
前記塗布面の面内方向であって、前記集電箔の走行方向とは垂直な2方向に備わる吸引口から熱風を吸引する乾燥工程を含む
電池用電極の製造方法であって
前記乾燥領域は集電箔の走行方向に沿って複数の乾燥ゾーンに分割され、
前記吸引口の高さ方向の中心が、前記集電箔の厚さ方向の中心に一致するように配置された乾燥ゾーンを含むことを特徴とする電池用電極の製造方法。 - 前記乾燥ゾーンの全長方向に沿って、複数の吸引口を備える乾燥ゾーンを含むことを特徴とする請求項1記載の電池用電極の製造方法。
- 電極活物質を溶媒中に分散したスラリーを走行する帯状の集電箔に塗工して塗布膜を形成し、
乾燥領域に位置する前記塗布膜が形成された塗布面の垂直方向から、前記塗布面の方向に熱風を送り出すとともに、
前記塗布面の面内方向であって、前記集電箔の走行方向とは垂直な2方向に備わる吸引口から熱風を吸引する乾燥工程を含む
電池用電極の製造方法であって
前記吸引口は、高さ方向の中心を前記集電箔の中心に一致するように配置したことを特徴とする電池用電極の製造方法。 - 前記乾燥領域は集電箔の走行方向に沿って複数の乾燥ゾーンに分割されている、
ことを特徴とする請求項3記載の電池用電極に用いる電池用電極の製造方法。 - 前記熱風の吸引は、乾燥ゾーンの全長方向に沿って分割された複数の吸引口からされたものである乾燥ゾーンを含むことを特徴とする請求項3または4に記載の電池用電極に用いる塗布膜の乾燥方法。
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