JP7396207B2 - 電極板乾燥装置 - Google Patents

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Description

本発明は、帯状の集電箔上に未乾燥活物質層が形成された未乾燥電極板を、その長手方向に搬送しつつ、未乾燥活物質層を熱風で加熱乾燥させる電極板乾燥装置に関する。
電池やキャパシタの正極板或いは負極板に用いられる電極板として、帯状の集電箔上に、集電箔の長手方向に延びる帯状の活物質層が形成された帯状電極板が知られている。このような帯状電極板は、例えば以下の手法により製造する。即ち、活物質粒子等を分散媒に分散させた活物質ペーストを用意し、この活物質ペーストを集電箔上に塗布して、集電箔上に帯状の未乾燥活物質層を有する帯状の未乾燥電極板を形成する。その後、この未乾燥電極板を電極板乾燥装置内に搬送し、電極板乾燥装置内で未乾燥電極板を長手方向に搬送しつつ、熱風を未乾燥活物質層に吹き付けて、未乾燥活物質層を加熱乾燥させて活物質層を形成する。このような電極板乾燥装置に関連する従来技術として、例えば特許文献１が挙げられる。
特許文献１に開示された電極板乾燥装置９００は、その内部に複数の熱風吹出部９３０を備える（図９参照）。これらの熱風吹出部９３０は、未乾燥電極板１Ａよりも、未乾燥電極板１Ａの厚み方向ＧＨのうち集電箔３から未乾燥活物質層５ｘに向かう第１厚み方向ＧＨ１（図９中、上方）にそれぞれ位置し、搬送方向ＣＨ（長手方向ＥＨ）に互いに所定間隙を空けて並べて配置されている。各熱風吹出部９３０は、熱風ＨＡｂを一時的に滞留させる滞留空間をなす滞留本体部９３１と、この滞留本体部９３１内の熱風ＨＡｂを、帯状熱風ＨＡとして斜め上流側ＩＨ（厚み方向ＧＨのうち第１厚み方向ＧＨ１とは逆の第２厚み方向ＧＨ２でかつ搬送方向ＣＨの上流側ＣＨ１，図９中、左下方向）に向けて吹き出させるノズル部９３３とを有する。
このうち滞留本体部９３１は、直方体箱状であり、第１厚み方向ＧＨ１に位置する第１壁部９３１ａ、第２厚み方向ＧＨ２に位置する第２壁部９３１ｂ、搬送方向ＣＨの上流側ＣＨ１に位置する上流側壁部９３１ｃ、搬送方向ＣＨの下流側ＣＨ２に位置する下流側壁部９３１ｄ、図９中、紙面の手前側に位置する幅側壁部（不図示）、及び、図９中、紙面の奥側に位置する幅側壁部９３１ｆを有する。
一方、ノズル部９３３は、第２壁部９３１ｂの下流側ＣＨ２で、下流側壁部９３１ｄの第２厚み方向ＧＨ２に設けられている。このノズル部９３３は、未乾燥電極板１Ａの幅方向ＦＨ（図９中、紙面に直交する方向）に延びる形態を有しており、幅方向ＦＨに拡がった帯状の帯状熱風ＨＡを斜め上流側ＩＨに吹き出させる。
このような熱風吹出部９３０では、ノズル部９３３の上流側ＣＨ１に滞留本体部９３１の第２壁部９３１ｂが存在するため、ノズル部９３３から吹き出された帯状熱風ＨＡは、この第２壁部９３１ｂによって第１厚み方向ＧＨ１への拡散が防止される。即ち、滞留本体部９３１の第２壁部９３１ｂは、吹き出された帯状熱風ＨＡの第１厚み方向ＧＨ１への拡散を防止する「拡散防止部」として機能する。そして、この第２壁部（拡散防止部）９３１ｂと未乾燥電極板１Ａの未乾燥活物質層５ｘとの間隙を通った帯状熱風ＨＡは、更に未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進む。このように、帯状熱風ＨＡを未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に流すことで、未乾燥活物質層５ｘを効率良く乾燥させることができる。
特開２０１３－０６８３９４号公報
しかしながら、上述の熱風吹出部９３０は、ノズル部９３３の上流側ＣＨ１に第２壁部（拡散防止部）９３１ｂを有しているため、熱風吹出部９３０全体の搬送方向ＣＨの寸法Ｌｂが大きい。このため、複数の熱風吹出部９３０を搬送方法ＣＨに並べて配置するのにあたり、熱風吹出部９３０の配置の自由度が低い。即ち、未乾燥活物質層５ｘに繰り返し帯状熱風ＨＡを当てて早く乾燥させるべく、複数の熱風吹出部９３０を搬送方向ＣＨに並べると、熱風吹出部９３０同士の間隔を広くせざるを得ず、電極板乾燥装置９００の搬送方向の寸法が長大化するなどの問題が生じる。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、複数の熱風吹出部を搬送方向に並べて配置しながらも、搬送方向の寸法を小さくできるなど、熱風吹出部の配置の自由度を高くできる電極板乾燥装置を提供するものである。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、帯状の集電箔上に未乾燥活物質層が形成された未乾燥電極板を、上記未乾燥電極板の長手方向に搬送しつつ、上記未乾燥活物質層を加熱乾燥させる電極板乾燥装置であって、上記未乾燥電極板よりも、上記未乾燥電極板の厚み方向のうち上記集電箔から上記未乾燥活物質層に向かう第１厚み方向にそれぞれ位置し、上記未乾燥電極板の搬送方向に互いに間隙を空けて配置された複数の熱風吹出部を備え、上記熱風吹出部は、上記厚み方向のうち上記第１厚み方向とは逆の第２厚み方向でかつ上記搬送方向の上流側である斜め上流側に向け、上記未乾燥電極板の幅方向に拡がった帯状の帯状熱風を吹き出すノズル部を有し、上記ノズル部は、上記搬送方向の下流側ほど上記第１厚み方向に位置する第１案内面を構成する第１熱風案内部と、上記第１案内面よりも上記第２厚み方向に位置して、上記第１案内面に平行に対向する第２案内面を構成する第２熱風案内部と、を有し、上記第１案内面と上記第２案内面との間を通じて、上記第１案内面の上記上流側の端縁である第１上流側端縁と上記第２案内面の上記上流側の端縁である第２上流側端縁との間から、上記斜め上流側に上記帯状熱風を吹き出す構成とされており、上記第１案内面及び上記第２案内面と上記未乾燥活物質層とがなす角αは、上記ノズル部の上記上流側に、上記帯状熱風の上記第１厚み方向への拡散を防止する拡散防止部を設けなくとも、吹き出された上記帯状熱風が、上記第１上流側端縁から上記未乾燥活物質層までの間隙Ｇの１５倍以上の距離ＬＳにわたって、上記未乾燥活物質層に沿って上記上流側に進む角度とされており、前記角αは、５～４５°であり、前記間隙Ｇは、３～１０ｍｍであり、前記ノズル部から吹き出される前記帯状熱風の初流速Ｖｓは、４０～８０ｍ／ｓである電極板乾燥装置である。
上述の電極板乾燥装置では、各熱風吹出部のノズル部から斜め上流側に吹き出された帯状熱風は、長い距離にわたって、具体的には上述の間隙Ｇの１５倍以上の距離ＬＳにわたって、未乾燥活物質層に沿って搬送方向の上流側に進む。このため、未乾燥活物質層を効率良く乾燥させることができる。
その上、熱風吹出部は、ノズル部の上流側に、帯状熱風の第１厚み方向（未乾燥活物質層から離れる方向）への拡散を防止する拡散防止部を必要としないので、拡散防止部を有する熱風吹出部に比べて、熱風吹出部全体の搬送方向の寸法を小さくできる。このため、複数の熱風吹出部を狭い間隔で並べて、電極板乾燥装置の搬送方向の寸法を小さくできるなど、熱風吹出部の配置の自由度を高くできる。
更に、上述の電極板乾燥装置では、ノズル部の第１案内面及び第２案内面と未乾燥活物質層とがなす角αを５～４５°とし、ノズル部の第１上流側端縁から未乾燥活物質層までの間隙Ｇを３～１０ｍｍとし、帯状熱風の初流速Ｖｓを４０～８０ｍ／ｓとしている。このようにすることで、ノズル部から吹き出された帯状熱風が、長い距離にわたって未乾燥活物質層に沿って上流側に流れ易い。
なお、「未乾燥電極板」を乾燥させて形成する帯状の電極板としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の電池に用いられる電極板や、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタに用いられる電極板などが挙げられる。また、電極板は、正極をなす正極板でもよいし、負極をなす負極板でもよい。
「未乾燥活物質層」としては、例えば、帯状の集電箔上に形成され集電箔の長手方向に延びる帯状の未乾燥活物質層や、複数の未乾燥活物質層が長手方向に所定間隙を空けて並ぶ形態の未乾燥活物質層が挙げられる。また、未乾燥活物質層は、活物質粒子等を分散媒に分散させた活物質ペーストを、集電箔に塗工して形成した未乾燥活物質層でもよいし、或いは、活物質粒子等を分散媒と混合し造粒した湿潤粒子の集合体を作製し、この粒子集合体を圧延し集電箔上に転写して形成した未乾燥活物質層であってもよい。
「帯状熱風が距離ＬＳにわたって未乾燥活物質層に沿って上流側に進む」とは、ノズル部の第１上流側端縁よりも搬送方向の上流側において、帯状熱風の厚み方向の流速分布を調べた場合に、未乾燥活物質層の表面から第１厚み方向に１ｍｍ以内の表面近接領域を除き、第１厚み方向に進むほど（未乾燥活物質層から離れるほど）、帯状熱風の流速Ｖが遅くなる流速分布、逆に言えば、第２厚み方向に進むほど（未乾燥活物質層に近づくほど）、帯状熱風の流速Ｖが速くなる流速分布を維持しつつ、距離ＬＳにわたって帯状熱風が上流側に進むことをいう。
実施形態に係る帯状電極板の斜視図である。 実施形態に係る帯状電極板の製造方法のフローチャートである。 実施形態に係る電極板乾燥装置の全体を示す説明図である。 実施形態に係り、熱風吹出部及び未乾燥片側電極板を第１厚み方向側から見た平面図である。 実施形態に係り、熱風吹出部及び未乾燥片側電極板の幅方向から見た断面図である。 実施形態に係り、帯状熱風の厚み方向の流速分布を示す説明図である。 実施例１～３及び比較例１，２に係る各片側電極板の活物質層内に残った残留分散媒量を示すグラフである。 比較例に係り、帯状熱風の厚み方向の流速分布を示す説明図である。 従来形態に係り、熱風吹出部及び未乾燥電極板の幅方向から見た断面図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態に係る帯状電極板１の斜視図を示す。この帯状電極板１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池を製造するのに用いられる。具体的には、帯状電極板１は、電池を構成する扁平状捲回型或いは積層型の電極体を製造するのに用いられる帯状正極板である。なお、以下では、帯状電極板１の長手方向ＥＨ、幅方向ＦＨ及び厚み方向ＧＨを、図１に示す方向と定めて説明する。
帯状電極板１は、長手方向ＥＨに延びる帯状のアルミニウム箔からなる集電箔３を有する。この集電箔３の第１主面３ａのうち、幅方向ＦＨの中央で長手方向ＥＨに延びる領域上には、活物質層５が長手方向ＥＨに帯状に形成されている。また、集電箔３の反対側の第２主面３ｂのうち、幅方向ＦＨの中央で長手方向ＥＨに延びる領域上にも、活物質層１５が長手方向ＥＨに帯状に形成されている。なお、集電箔３のうち、幅方向ＦＨの両端部で長手方向ＥＨに延びる部位は、それぞれ、活物質層５，１５が存在せず、集電箔３が厚み方向ＧＨに露出した露出部３ｒとなっている。
活物質層５，１５は、活物質粒子、導電粒子及び結着剤から構成されている。本実施形態では、活物質粒子として、リチウム遷移金属複合酸化物粒子、具体的にはリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物粒子を用いている。また、導電粒子としてアセチレンブラック（ＡＢ）粒子を、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いている。
次いで、上記帯状電極板１の製造方法について説明する（図２～図６参照）。まず「第１電極形成工程Ｓ１」（図２参照）において、集電箔３の第１主面３ａ上に、乾燥後に前述の活物質層５となる帯状の未乾燥活物質層５ｘを有する未乾燥片側電極板（未乾燥電極板）１Ａを形成する。
具体的には、第１電極形成工程Ｓ１を行うのに先立ち、予め電極ペーストＰＥを用意しておく。この電極ペーストＰＥは、活物質粒子、導電粒子、結着剤及び分散媒（本実施形態ではＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ））を混合し、活物質粒子、導電粒子及び結着剤を分散媒中に分散させて形成する。電極ペーストＰＥの固形分率ＮＶは、本実施形態ではＮＶ＝６２．５ｗｔ％である。
第１電極形成工程Ｓ１では、この電極ペーストＰＥを集電箔３の第１主面３ａに塗布して、未乾燥活物質層５ｘを形成する。具体的には、巻出ロール（不図示）から巻き出された集電箔３を、複数の搬送ロール（不図示）によって長手方向ＥＨに搬送する。そして、集電箔３の第１主面３ａのうち、幅方向ＦＨの中央部分に向けて、塗工ダイ（不図示）から所定の吐出量の電極ペーストＰＥを吐出して、集電箔３の第１主面３ａ上に帯状に未乾燥活物質層５ｘを連続して形成する。この未乾燥活物質層５ｘの厚みｔは、本実施形態ではｔ＝６０μｍである。
続いて「第１乾燥工程Ｓ２」（図２参照）において、第１電極形成工程Ｓ１で得られた未乾燥片側電極板１Ａを長手方向ＥＨに搬送しつつ、未乾燥活物質層５ｘを帯状熱風ＨＡによって加熱乾燥させて、活物質層５を形成する。この第１乾燥工程Ｓ２は、電極板乾燥装置１００（図３～図６参照）を用いて行う。この電極板乾燥装置１００は、乾燥室１１０、未乾燥片側電極板１Ａを搬送する複数の搬送ロール１２０、未乾燥片側電極板１Ａに向けて帯状熱風ＨＡを吹き出す複数の熱風吹出部１３０、熱風ＨＡｂを熱風吹出部１３０に導くダクト１５０、熱風ＨＡｂを発生させる熱風発生部１６０等から構成されている。
乾燥室１１０（図３参照）は、壁部１１１によって外部と仕切られた箱状である。この乾燥室１１０には、未乾燥片側電極板１Ａを外部から乾燥室１１０内に搬入するための搬入口１１１ｉと、乾燥後の片側電極板１Ｂを乾燥室１１０内から外部に搬出するための搬出口１１１ｊが設けられている。
搬送ロール１２０（図３参照）は、乾燥室１１０内に配置されており、モータ（不図示）によって駆動される。搬送ロール１２０は、未乾燥片側電極板１Ａのうち集電箔３に接触しつつ、未乾燥片側電極板１Ａを長手方向ＥＨに搬送する。なお、図３～図６の各図においては、左右方向が搬送方向ＣＨであり、左側が搬送方向ＣＨの上流側ＣＨ１、右側が搬送方向ＣＨの下流側ＣＨ２である。また、図３、図５及び図６においては、上方が、未乾燥片側電極板１Ａの厚み方向ＧＨのうち、集電箔３から未乾燥活物質層５ｘに向かう第１厚み方向ＧＨ１であり、下方が、厚み方向ＧＨのうち第１厚み方向ＧＨ１とは逆の第２厚み方向ＧＨ２である。
熱風吹出部１３０（図３～図６参照）は、乾燥室１１０内のうち、搬送ロール１２０で搬送される未乾燥片側電極板１Ａよりも第１厚み方向ＧＨ１にそれぞれ位置し、搬送方向ＣＨ（長手方向ＥＨ）に互いに所定間隙を空けて配置されている。各熱風吹出部１３０は、それぞれ第１厚み方向ＧＨ１で後述するダクト１５０と連通しており、ダクト１５０を介して後述する熱風発生部１６０に接続されている。これにより、熱風発生部１６０で発生した熱風ＨＡｂは、ダクト１５０を通じて熱風吹出部１３０内に一旦供給された後に、帯状熱風ＨＡとなって外部に吹き出される。
この熱風吹出部１３０は、熱風ＨＡｂを一時的に滞留させる滞留空間をなす滞留本体部１３１と、滞留させた熱風ＨＡｂを、帯状をなす帯状熱風ＨＡとして外部に吹き出させるノズル部１３３とを有する。
このうち滞留本体部１３１は、直方体箱状であり、第１壁部１３１ａ、上流側壁部１３１ｃ、下流側壁部１３１ｄ、幅側壁部１３１ｅ及び幅側壁部１３１ｆを有する。なお、滞留本体部１３１の第１壁部１３１ａには、後述するダクト１５０に通じる連通孔が設けられているが、図４～図６ではこの連通孔の図示を省略してある。
このうち第１壁部１３１ａは、第１厚み方向ＧＨ１に位置し、搬送ロール１２０で搬送される未乾燥片側電極板１Ａと平行に（厚み方向ＧＨと直交するように）配置されている。また、上流側壁部１３１ｃは、搬送方向ＣＨの上流側ＣＨ１に位置し、搬送方向ＣＨと直交するように配置され、下流側壁部１３１ｄは、搬送方向ＣＨの下流側ＣＨ２に位置し、搬送方向ＣＨと直交するように配置されている。また、幅側壁部１３１ｅ，１３１ｆは、未乾燥片側電極板１Ａの幅方向ＦＨの両側に位置し、幅方向ＦＨと直交するようにそれぞれ配置されている。
ノズル部１３３は、第２厚み方向ＧＨ２でかつ搬送方向ＣＨの上流側ＣＨ１である斜め上流側ＩＨ（図３、図５及び図６中、左下方向）に向け、未乾燥片側電極板１Ａの幅方向ＦＨに拡がった帯状の帯状熱風ＨＡを吹き出すように構成されている。このノズル部１３３は、滞留本体部１３１の第２厚み方向ＧＨ２に設けられており、幅方向ＦＨに延びる形態を有する。具体的には、ノズル部１３３は、第１熱風案内部１３４及び第２熱風案内部１３５から構成される（図５及び図６参照）。
第１熱風案内部１３４及び第２熱風案内部１３５は、それぞれ幅方向ＦＨに延びる矩形板状であり、間隙を空けて互いに平行に配置されている。第１熱風案内部１３４は、上流側壁部１３１ｃの第２厚み方向ＧＨ２の端部１３１ｃｔから、下流側ＣＨ２ほど第１厚み方向ＧＨ１に位置するように、斜め上流側ＩＨとは逆の方向（図５及び図６中、右上方向）に延出している。本実施形態では、第１熱風案内部１３４のうち、第２厚み方向ＧＨ２を向く主面が、前述の第１案内面１３４ｎであり、この第１案内面１３４ｎは、下流側ＣＨ２ほど第１厚み方向ＧＨ１に位置している。
一方、第２熱風案内部１３５は、下流側壁部１３１ｄの第２厚み方向ＧＨ２の端部１３１ｄｔから、上流側ＣＨ１ほど第２厚み方向ＧＨ２に位置するように、斜め上流側ＩＨに延出している。本実施形態では、第２熱風案内部１３５のうち、第１厚み方向ＧＨ１を向く主面が、前述の第２案内面１３５ｎであり、この第２案内面１３５ｎは、上述の第１案内面１３４ｎよりも第２厚み方向ＧＨ２に位置して、第１案内面１３４ｎに平行に対向している。
このノズル部１３３の、幅方向ＦＨ及び斜め上流側ＩＨに直交する開口幅Ｍは、本実施形態ではＭ＝５ｍｍである。
また、第１案内面１３４ｎの上流側ＣＨ１の端縁である第１上流側端縁１３４ｎｔから、未乾燥活物質層５ｘまでの間隙Ｇは、３～１０ｍｍ（本実施形態ではＧ＝５ｍｍ）である。また、第２案内面１３５ｎの上流側ＣＨ１の端縁である第２上流側端縁１３５ｎｔから、未乾燥活物質層５ｘまでの間隙Ｋも、本実施形態ではＫ＝５ｍｍである。
また、ノズル部１３３の第１案内面１３４ｎ及び第２案内面１３５ｎと未乾燥活物質層５ｘとがなす角α（以下、単に「ノズル部１３３の角α」ともいう）は、５～４５°（本実施形態ではα＝３０°）である。本実施形態において、このノズル部１３３の角αは、ノズル部１３３の上流側ＣＨ１に、帯状熱風ＨＡの第１厚み方向ＧＨ１への拡散を防止する拡散防止部を設けなくとも、吹き出された帯状熱風ＨＡが、上述の間隙Ｇ（本実施形態ではＧ＝５ｍｍ）の１５倍以上の距離ＬＳ（本実施形態では、距離ＬＳは間隙Ｇの３５倍程度：ＬＳ＝約１７５ｍｍ）にわたって、未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進む角度としてある。
このような形態の熱風吹出部１３０では、熱風吹出部１３０の滞留本体部１３１内に供給された熱風ＨＡｂは、ノズル部１３３の第１案内面１３４ｎと第２案内面１３５ｎとの間を通じて、第１案内面１３４ｎの第１上流側端縁１３４ｎｔと第２案内面１３５ｎの第２上流側端縁１３５ｎｔとの間から斜め上流側ＩＨに、帯状熱風ＨＡとして吹き出される。この帯状熱風ＨＡの初流速Ｖｓは、４０～８０ｍ／ｓ（本実施形態ではＶｓ＝６０ｍ／ｓ）である。吹き出された帯状熱風ＨＡは、長い距離Ｌにわたって、本実施形態では上述の間隙Ｇの３５倍程度の距離ＬＳにわたって、未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進む。
ここで、この帯状熱風ＨＡについて、厚み方向ＧＨの流速分布を調査した結果を図６に模式的に示す。なお、図６において、未乾燥活物質層５ｘの表面５ｘｎから第１厚み方向ＧＨ１に１ｍｍ以内の表面近接領域ＳＲ内における帯状熱風ＨＡの流速Ｖは、図示を省略している。
ノズル部１３３から初流速Ｖｓ＝６０ｍ／ｓで吹き出された帯状熱風ＨＡは、搬送方向ＣＨの上流側ＣＨ１に進むほど、徐々に流速Ｖが遅くなる。また、この帯状熱風ＨＡは、第１厚み方向ＧＨ１ほど（未乾燥活物質層５ｘから離れるほど）流速Ｖが遅くなる流速分布を維持しながら、ノズル部１３３の第１上流側端縁１３４ｎｔから未乾燥活物質層５ｘまでの間隙Ｇの約３５倍の距離ＬＳ（ＬＳ＝Ｇ×３５）にわたって上流側ＣＨ１に進んでいる。このように、本実施形態の電極板乾燥装置１００では、ノズル部１３３の上流側ＣＨ１に、帯状熱風ＨＡの第１厚み方向ＧＨ１への拡散を防止する拡散防止部を設けていないにも拘わらず、帯状熱風ＨＡは、長い距離Ｌにわたって、本実施形態では間隙Ｇの約３５倍の距離ＬＳにわたって、未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進む。
ダクト１５０は、複数の熱風吹出部１３０と後述する熱風発生部１６０との間を結ぶ熱風ＨＡｂの流通路を構成している。ダクト１５０は、乾燥室１１０の内部において各熱風吹出部１３０の第１厚み方向ＧＨ１で各熱風吹出部１３０に接続され、また、乾燥室１１０の外部において熱風発生部１６０に接続されている。このダクト１５０を通じて、熱風発生部１６０で発生した熱風ＨＡｂが各熱風吹出部１３０に供給される。
熱風発生部１６０は、乾燥室１１０の外部に配置されており、ダクト１５０と連通している。熱風発生部１６０は、図示しない送風ファン及びヒータを有しており、送風ファンによって生じた風をヒータによって昇温して熱風ＨＡｂを発生させるように構成されている。本実施形態では、この熱風ＨＡｂの温度を１８０℃とする。
次に、この電極板乾燥装置１００を用いた第１乾燥工程Ｓ２について説明する。未乾燥片側電極板１Ａは、未乾燥活物質層５ｘを第１厚み方向ＧＨ１に、集電箔３を第２厚み方向ＧＨ２に向けた状態で、搬入口１１１ｉを通じて乾燥室１１０内に搬入され、更に、乾燥室１１０内を複数の搬送ロール１２０によって長手方向ＥＨに搬送される。
一方、未乾燥片側電極板１Ａよりも第１厚み方向ＧＨ１に設けられた複数の熱風吹出部１３０のノズル部１３３から、斜め上流側ＩＨに向け、幅方向ＦＨに拡がった帯状の帯状熱風ＨＡが吹き出される。
この帯状熱風ＨＡは、ノズル部１３３の第１上流側端縁１３４ｎｔから未乾燥活物質層５ｘまでの間隙Ｇ（本実施形態ではＧ＝５ｍｍ）の１５倍以上の距離ＬＳ（本実施形態では、距離ＬＳは間隙Ｇの３５倍程度：ＬＳ＝約１７５ｍｍ）にわたって、未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進む。各熱風吹出部１３０のノズル部１３３から、このような帯状熱風ＨＡが吹き付けられることにより、未乾燥活物質層５ｘ内に含まれる分散媒が蒸発して、乾燥した活物質層５が連続して形成される。
なお、この集電箔３の第１主面３ａ上に活物質層５が形成された帯状電極板を、片側電極板１Ｂともいう。この片側電極板１Ｂは、乾燥室１１０の搬出口１１１ｊを通じて、乾燥室１１０の外部に搬出される。
次に「第２電極形成工程Ｓ３」（図２参照）において、上述の片側電極板１Ｂを用いて、集電箔３の第２主面３ｂ上に、乾燥後に前述の活物質層１５となる帯状の未乾燥活物質層１５ｘを有する未乾燥両側電極板（未乾燥電極板）１Ｃを形成する。具体的には、前述の第１電極形成工程Ｓ１と同様に、電極ペーストＰＥを集電箔３の第２主面３ｂに塗布して、厚みｔ＝６０μｍの未乾燥活物質層１５ｘを連続して形成する。
続いて「第２乾燥工程Ｓ４」（図２参照）において、第１乾燥工程Ｓ２と同様に、電極板乾燥装置１００を用いて（図３～図６参照）、上述の未乾燥両側電極板１Ｃを長手方向ＥＨに搬送しつつ、未乾燥活物質層１５ｘを帯状熱風ＨＡによって加熱乾燥させて、活物質層１５を形成する。この第２乾燥工程Ｓ４においても、各熱風吹出部１３０のノズル部１３３から、斜め上流側ＩＨに向けて帯状熱風ＨＡを吹き出す。この帯状熱風ＨＡも、ノズル部１３３の第１上流側端縁１３４ｎｔから未乾燥活物質層１５ｘまでの間隙Ｇ（本実施形態ではＧ＝５ｍｍ）の１５倍以上の距離ＬＳ（本実施形態では、距離ＬＳは間隙Ｇの３５倍程度：ＬＳ＝約１７５ｍｍ）にわたって、未乾燥活物質層１５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進む。
なお、この集電箔３の第１主面３ａ上に活物質層５が形成され、第２主面３ｂ上に活物質層１５が形成された帯状電極板を、両側電極板１Ｄともいう。
次に「プレス工程Ｓ５」（図２参照）において、ロールプレス装置（不図示）を用いて、上述の両側電極板１Ｄを長手方向ＥＨに搬送しつつ、厚み方向ＧＨにロールプレスして、活物質層５，１５の密度をそれぞれ高める。かくして、帯状電極板１（図１参照）が出来る。
（実施例１～３及び比較例１，２）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。本試験では、電極板乾燥装置１００のうち、熱風吹出部１３０のノズル部１３３の角α（第１案内面１３４ｎ及び第２案内面１３５ｎと未乾燥活物質層５ｘとがなす角α）をそれぞれ異なる角度として、未乾燥活物質層５ｘを熱風乾燥させた場合の、活物質層５の乾燥状態を調査した。
具体的には、上述の実施形態と同様に、第１電極形成工程Ｓ１を行って、集電箔３上に未乾燥活物質層５ｘを有する未乾燥片側電極板１Ａを形成した後、第１乾燥工程Ｓ２を行って、未乾燥活物質層５ｘを帯状熱風ＨＡで加熱乾燥させて、活物質層５を形成した。その際、ノズル部１３３の角αを、実施例１ではα＝５°とし、実施例２では実施形態と同様にα＝３０°とし、実施例３ではα＝４５°とし、比較例１ではα＝５５°とし、比較例２ではα＝６５°とした（図７参照）。
また、実施例１～３及び比較例１，２について、帯状熱風ＨＡの厚み方向ＧＨの流速分布をそれぞれ調べた。その結果、実施例１～３では、概ね図６に示す流速分布となっていた。即ち、実施例１～３では、いずれも、未乾燥活物質層５ｘの表面５ｘｎから第１厚み方向に１ｍｍ以内の表面近接領域ＳＲを除き、第１厚み方向ＧＨ１に進むほど、帯状熱風ＨＡの流速Ｖが遅くなる流速分布を維持しつつ、ノズル部１３３の第１上流側端縁１３４ｎｔから未乾燥活物質層５ｘまでの間隙Ｇの１５倍以上の距離ＬＳにわたって、帯状熱風ＨＡが上流側ＣＨ１に進んでいる。つまり、実施例１～３では、帯状熱風ＨＡは、間隙Ｇの１５倍以上の長い距離ＬＳにわたり、未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進んでいた。
一方、比較例１，２では、図８に示す流速分布であった。即ち、比較例１，２では、いずれも、間隙Ｇの１５倍以上の距離ＬＳに達するよりも前に、帯状熱風ＨＡのうち、最も流速Ｖの速い部分が、未乾燥活物質層５ｘの表面５ｘｎから第１厚み方向ＧＨ１に大きく離れていた。具体的には、例えば図８において距離Ｌ＝Ｇ×１０の部位を見ると、帯状熱風ＨＡのうち、最も速い流速Ｖ＝３０～４０ｍ／ｓの部分は、未乾燥活物質層５ｘから第１厚み方向ＧＨ１に離れており、流速Ｖ＝３０～４０ｍ／ｓの部分よりも第２厚み方向ＧＨ２に、これよりも流速Ｖの遅い流速Ｖ＝２０～３０ｍ/ｓの部分が存在している。このように、比較例１，２では、帯状熱風ＨＡは、長い距離Ｌにわたり未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進むことができない。
次に、第１乾燥工程Ｓ２で得られた実施例１～３及び比較例１，２の各片側電極板１Ｂについて、活物質層５内に残っている残留分散媒量（ｐｐｍ）をそれぞれガスクロマトグラフィを用いて測定した。その結果を図７にグラフで示す。図７のグラフから明らかなように、比較例１，２に比べて、実施例１～３では、残留分散媒量が少なかった。このような結果を生じた理由は、以下であると考えられる。
即ち、実施例１～３では、厚み方向ＧＨの帯状熱風ＨＡの流速分布は、概ね図６に示す流速分布であり、帯状熱風ＨＡが、間隙Ｇの１５倍以上の長い距離ＬＳにわたり未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進む。このため、未乾燥活物質層５ｘを効率良く乾燥させることができるため、活物質層５における残留分散媒量が少なかった。
これに対し、比較例１，２では、厚み方向ＧＨの帯状熱風ＨＡの流速分布は、図８に示す流速分布であり、帯状熱風ＨＡが、長い距離Ｌにわたり未乾燥活物質層５ｘに沿って上流側ＣＨ１に進むことができない。このため、未乾燥活物質層５ｘを効率良く乾燥させることができず、活物質層５における残留分散媒量が多く、半乾きの状態になったと考えられる。
以上で説明したように、電極板乾燥装置１００では、各熱風吹出部１３０のノズル部１３３から斜め上流側ＩＨに吹き出された帯状熱風ＨＡは、長い距離Ｌにわたって、具体的にはノズル部１３３の第１上流側端縁１３４ｎｔから未乾燥活物質層５ｘ，１５ｘまでの間隙Ｇの１５倍以上の距離ＬＳにわたって、未乾燥活物質層５ｘ，１５ｘに沿って搬送方向ＣＨの上流側ＣＨ１に進む。このため、未乾燥活物質層５ｘ，１５ｘを効率良く乾燥させることができる。
その上、熱風吹出部１３０は、ノズル部１３３の上流側ＣＨ１に、帯状熱風ＨＡの第１厚み方向ＧＨ１（未乾燥活物質層５ｘから離れる方向）への拡散を防止する拡散防止部（例えば図９における第２壁部９３１ｂ）を必要としないので、拡散防止部を有する熱風吹出部（例えば図９に示した熱風吹出部９３０）に比べて、熱風吹出部１３０全体の搬送方向ＣＨの寸法Ｌａ（図５参照）を小さくできる。このため、複数の熱風吹出部１３０を狭い間隔で並べて、電極板乾燥装置１００の搬送方向ＣＨの寸法を小さくできるなど、熱風吹出部１３０の配置の自由度を高くできる。
更に、電極板乾燥装置１００では、ノズル部１３３の角α（第１案内面１３４ｎ及び第２案内面１３５ｎと未乾燥活物質層５ｘとがなす角α）を５～４５°とし、ノズル部１３３の第１上流側端縁１３４ｎｔから未乾燥活物質層５ｘ，１５ｘまでの間隙Ｇを３～１０ｍｍとし、帯状熱風ＨＡの初流速Ｖｓを４０～８０ｍ／ｓとしている。このようにすることで、ノズル部１３３から吹き出された帯状熱風ＨＡが、長い距離Ｌにわたって未乾燥活物質層５ｘ，１５ｘに沿って上流側ＣＨ１に流れ易い。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
１ 帯状電極板
１Ａ 未乾燥片側電極板（未乾燥電極板）
１Ｃ 未乾燥両側電極板（未乾燥電極板）
３ 集電箔
５，１５ 活物質層
５ｘ，１５ｘ 未乾燥活物質層
５ｘｎ （未乾燥活物質層の）表面
１００ 乾燥装置
１３０ 熱風吹出部
１３１ 滞留本体部
１３１ａ 第１壁部
１３１ｃ 上流側壁部
１３１ｃｔ （上流側壁部の第２厚み方向の）端部
１３１ｄ 下流側壁部
１３１ｄｔ （下流側壁部の第２厚み方向の）端部
１３３ ノズル部
１３４ 第１熱風案内部
１３４ｎ 第１案内面
１３４ｎｔ 第１上流側端縁
１３５ 第２熱風案内部
１３５ｎｔ 第２上流側端縁
１３５ｎ 第２案内面
ＨＡ 帯状熱風
ＨＡｂ 熱風
ＥＨ 長手方向
ＦＨ 幅方向
ＧＨ 厚み方向
ＧＨ１ 第１厚み方向
ＧＨ２ 第２厚み方向
ＣＨ 搬送方向
ＣＨ１ （搬送方向の）上流側
ＣＨ２ （搬送方向の）下流側
ＩＨ 斜め上流側
Ｇ （第１案内面の第１上流側端縁から未乾燥活物質層までの）間隙
α （第１案内面及び第２案内面と未乾燥活物質層とがなす）角
Ｌ （ノズル部の第１上流側端縁から上流側の）距離
ＬＳ （帯状熱風が未乾燥活物質層に沿って上流側に進む）距離
Ｌａ （熱風吹出部の搬送方向の）寸法
Ｖ （帯状熱風の）流速
Ｖｓ （帯状熱風の）初流速
ＳＲ 表面近接領域
Ｓ１ 第１電極形成工程
Ｓ２ 第１乾燥工程
Ｓ３ 第２電極形成工程
Ｓ４ 第２乾燥工程
Ｓ５ プレス工程

Claims (1)

  1. 帯状の集電箔上に未乾燥活物質層が形成された未乾燥電極板を、上記未乾燥電極板の長手方向に搬送しつつ、上記未乾燥活物質層を加熱乾燥させる
    電極板乾燥装置であって、
    上記未乾燥電極板よりも、上記未乾燥電極板の厚み方向のうち上記集電箔から上記未乾燥活物質層に向かう第１厚み方向にそれぞれ位置し、上記未乾燥電極板の搬送方向に互いに間隙を空けて配置された複数の熱風吹出部を備え、
    上記熱風吹出部は、
    上記厚み方向のうち上記第１厚み方向とは逆の第２厚み方向でかつ上記搬送方向の上流側である斜め上流側に向け、上記未乾燥電極板の幅方向に拡がった帯状の帯状熱風を吹き出すノズル部を有し、
    上記ノズル部は、
    上記搬送方向の下流側ほど上記第１厚み方向に位置する第１案内面を構成する第１熱風案内部と、
    上記第１案内面よりも上記第２厚み方向に位置して、上記第１案内面に平行に対向する第２案内面を構成する第２熱風案内部と、を有し、
    上記第１案内面と上記第２案内面との間を通じて、上記第１案内面の上記上流側の端縁である第１上流側端縁と上記第２案内面の上記上流側の端縁である第２上流側端縁との間から、上記斜め上流側に上記帯状熱風を吹き出す構成とされており、
    上記第１案内面及び上記第２案内面と上記未乾燥活物質層とがなす角αは、上記ノズル部の上記上流側に、上記帯状熱風の上記第１厚み方向への拡散を防止する拡散防止部を設けなくとも、吹き出された上記帯状熱風が、上記第１上流側端縁から上記未乾燥活物質層までの間隙Ｇの１５倍以上の距離ＬＳにわたって、上記未乾燥活物質層に沿って上記上流側に進む角度とされており、
    前記角αは、５～４５°であり、
    前記間隙Ｇは、３～１０ｍｍであり、
    前記ノズル部から吹き出される前記帯状熱風の初流速Ｖｓは、４０～８０ｍ／ｓである
    電極板乾燥装置。
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