WO2023032250A1 - 乾燥システム - Google Patents

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WO2023032250A1
WO2023032250A1 PCT/JP2022/003052 JP2022003052W WO2023032250A1 WO 2023032250 A1 WO2023032250 A1 WO 2023032250A1 JP 2022003052 W JP2022003052 W JP 2022003052W WO 2023032250 A1 WO2023032250 A1 WO 2023032250A1
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WO
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gas
unit
drying
solvent
coating film
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/003052
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠樹 森
昌司 元井
敦 渡邉
Original Assignee
東レエンジニアリング株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/08—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation
    • B05C9/14—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation the auxiliary operation involving heating or cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/04—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a drying system that dries a coating film formed on a substrate in the manufacturing process of lithium ion batteries.
  • lithium-ion batteries are manufactured by applying a slurry of an electrode material to a sheet-shaped base material such as aluminum foil or copper foil that is transported by roll-to-roll to form a coating film.
  • a positive electrode and a negative electrode are formed by drying.
  • a slurry mainly containing an NMP (N-methyl-pyrrolidone) solvent is applied.
  • the drying device that dries the coating heats and supplies gas such as air into the drying furnace, and exposes the coating film on the substrate continuously transported into the drying furnace to a high-temperature environment for a certain period of time to dry the coating.
  • the membrane is dried (for example, Patent Document 1 below).
  • Such a drying device evaporates the NMP solvent, etc. contained in the slurry by heating the coating film and dries the coating film. Since the vaporized NMP solvent pollutes the environment when released into the atmosphere, it is generally collected and reused.
  • the atmosphere gas in the drying furnace containing the vaporized NMP solvent is exhausted from the exhaust port provided in the drying furnace, and the exhausted gas is placed in a tank containing water.
  • the NMP solvent contained in the gas is sent through a pipe and absorbed by water and recovered, and a method in which an adsorbent is used to adsorb and recover the NMP solvent. And when the method of absorbing the NMP solvent in water is used, the absorbed NMP solvent is purified by distillation, thereby increasing the purity of the NMP and reusing it.
  • the NMP solvent is heated and vaporized in the drying oven. If the concentration of the NMP solvent contained in the gas inside the drying oven exceeds the standard value , it may explode. , the gas containing the vaporized NMP solvent must be exhausted from the drying oven in the same amount as the supply, ie, in large quantities. In addition, since it is necessary to reheat the supplied gas in order to maintain the temperature in the drying furnace, there is a problem that a large amount of energy is consumed.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a drying system that can reduce the energy consumed in the drying process of the coating film in the manufacturing process of the lithium ion battery. .
  • the drying apparatus of the present invention for solving the above problems is a drying system for drying a coating film made of slurry of an electrode material formed on a substrate in the manufacturing process of a lithium ion battery, and for drying the coating film. and a drying unit that heats the gas supplied by the gas supply unit and heats and dries the coating film formed on the substrate with the heated gas.
  • a gas exhaust part for exhausting a part of the gas from the drying unit; a solvent recovery unit for cooling and recovering the solvent vaporized by heating the coating film by the drying unit; a circulation path for circulating the gas to and from a solvent recovery unit; and the gas directed from the drying unit to the solvent recovery unit via the circulation path and from the solvent recovery unit to the drying unit via the circulation path.
  • a first heat exchange unit that exchanges heat with the gas flowing toward the
  • the drying system since the gas in the drying unit is circulated between the drying unit and the solvent recovery unit through the circulation path, the amount of gas supplied can be suppressed while solvent recovery and the drying unit are carried out. gas can be supplied to the Further, the gas heading from the drying unit to the solvent recovery unit by the first heat exchange unit is cooled by the solvent recovery unit and cooled by the gas heading to the drying unit, and the gas heading from the solvent recovery unit to the drying unit is cooled by the drying unit. Since it is heated by the gas that is heated and directed to the solvent recovery unit, the energy required for heating and cooling the gas in each of the heating unit and the solvent recovery unit can be reduced. Therefore, the energy consumed for drying the coating film can be reduced more than before.
  • gas supply section may be configured to supply the gas to the drying unit via the first heat exchange unit via the circulation path.
  • a plurality of the drying units may be provided along the transport path of the base material, and at least the first or last drying unit in the transport direction of the base material may not be connected to the solvent recovery unit.
  • the first or last drying unit in the conveying direction of the substrate in which the solvent is difficult to evaporate is not connected to the solvent recovery unit. Therefore, energy consumption can be reduced compared to the case where all the drying units are connected to the solvent recovery unit.
  • the configuration may further include a second heat exchange unit that exchanges heat between the gas flowing from the drying unit toward the gas exhaust section and the gas flowing from the gas supply section toward the drying unit.
  • the gas supplied from the gas supply section is heated by the second heat exchange unit by the gas flowing from the drying unit to the gas exhaust section. can be further reduced.
  • solvent recycling means for recycling the solvent recovered by the solvent recovery unit.
  • the solvent recovered by the solvent recovery unit can be reused, so the cost of the solvent can be reduced.
  • exhaust solvent recovery means for recovering the solvent contained in the gas exhausted from the gas exhaust part.
  • the solvent contained in the gas exhausted from the gas exhaust part can also be recovered, so the cost can be further reduced.
  • a concentration measuring means for measuring the concentration of the solvent contained in the gas is provided, and based on the results measured by the concentration measuring means, the amount of the gas supplied by the gas supply unit and the A configuration may be adopted in which the exhaust amount of the gas is adjusted.
  • the drying system of the present invention it is possible to reduce the amount of energy consumed in the coating film drying process in the lithium ion battery manufacturing process.
  • FIG. 1 schematically illustrates a coating apparatus having a drying system according to an embodiment of the invention
  • FIG. It is a figure for demonstrating the drying system in 1st embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the drying system in 2nd embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the progress of drying and the water content of the coating film in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a coating device 900 having a drying system 100 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the drying system 100 in this embodiment.
  • a coating apparatus 900 having a drying system 100 of the present invention includes a transport mechanism 91 for transporting a sheet-like substrate W as shown in FIG. and a coating mechanism 92 for coating.
  • a drying unit 1 provided in the drying system 100 for drying the coating film is arranged on the transport path of the substrate W by the transport mechanism 91 .
  • a coating device 900 having a drying system 100 in this embodiment forms a coating film on a predetermined surface of the base material W transported by the transport mechanism 91 by the coating mechanism 92 and dries the coating film by the drying system 100 .
  • the base material W in the present embodiment is a metal foil that serves as a battery electrode plate for a lithium ion battery, and aluminum foil or the like is used when forming a positive electrode, and copper foil or the like is used when forming a negative electrode.
  • the base material W is a strip-shaped sheet that is long in one direction, and is conveyed by the conveying mechanism 91 so as to pass through each section that constitutes the coating device 900 .
  • the coating liquid in the present embodiment is, for example, a slurry obtained by mixing an active material, a binder, and a conductive agent with a solvent such as an NMP (N-methyl-pyrrolidone) solvent. It is used as a material (so-called electrode material).
  • the coating film M is formed by coating the substrate W with this coating liquid.
  • the transport mechanism 91 in this embodiment is for transporting the base material W.
  • the transport mechanism 91 includes an unwinding roll 91a for unwinding the base material W, a winding roll 91b for winding the base material W, and a winding roll for winding the base material W unwound from the unwinding roll 91a. It has a transport roll 91c through which the substrate W is wound up by the roll 91b, and a coating roll 91d that guides the substrate W to a position where the coating liquid is coated by the coating mechanism 92, which will be described later.
  • the rotation of the unwinding roll 91a is driven and controlled by a control unit (not shown), and unwinds the base material W at a predetermined speed.
  • the control unit is configured by, for example, a general-purpose computer device.
  • the take-up roll 91b like the unwind roll 91a, is driven and controlled in rotation by the control section, and winds the base material W while applying a predetermined tension to the base material W.
  • tensile_strength here is the tension
  • a plurality of transport rolls 91c are provided as shown in FIG. Some or all of the transport rolls 91c among the plurality of transport rolls 91c are driven and controlled in rotation by the control unit in the same manner as the unwind roll 91a and the take-up roll 91b, and apply a predetermined tension to the base material W.
  • the substrate W is conveyed while
  • the coating roll 91d is arranged to face the coating mechanism 92, which will be described later, as shown in FIG. Therefore, the substrate W can be transported while keeping a constant distance from the coating mechanism 92 .
  • the transport mechanism 91 can transport the base material W at a predetermined speed while applying a predetermined tension to the base material W.
  • the coating mechanism 92 in this embodiment is for coating a predetermined surface of the substrate W to be transported with a coating liquid to form a coating film.
  • the application mechanism 92 is a slit die for applying slurry of the electrode material.
  • the application mechanism 92 is not limited to the slit die. , may correspond to the ink-jet coating method.
  • the coating mechanism 92 is formed long along the width direction of the base material W (the Y-axis direction in FIG. 1).
  • the coating roll 91d described above is arranged with a predetermined gap with respect to the coating mechanism 92 so that the rotation axis direction of the coating roll 91d and the width direction of the coating mechanism 92 are parallel to each other.
  • the coating mechanism 92 includes a manifold 92a that is connected to a coating liquid supply path 92d and is a space that is elongated in the width direction and stores the coating liquid, and a slit 92b that is wide in the width direction and connected to the manifold 92a. , and an ejection port 92c that is the same length as the slit 92b in the width direction and ejects the coating liquid.
  • the coating liquid stored in the manifold 92a is ejected onto the substrate W from the ejection port 92c via the slit 92b.
  • the ejection port 92c faces the application roll 91d with the base material W interposed therebetween.
  • the ejection port 92c faces the base material W on the surface side of the base material W. As shown in FIG. As a result, the coating liquid can be applied to the base material W while the distance between the ejection port 92c and the base material W is kept constant.
  • the application liquid supply path 92d connects the manifold 92a and the application liquid tank 92e in which the application liquid is stored. Then, a pump (not shown) supplies the coating liquid from the coating liquid tank 92e to the manifold 92a through the coating liquid supply path 92d.
  • a coating film can be formed on a predetermined surface of the substrate W by the coating mechanism 92 having these configurations.
  • a coating mechanism 92 may be provided so that a coating liquid can be applied to the back surface of a predetermined surface of the base material W to form a coating film. Thereby, a coating film can be formed on the back surface of the predetermined surface of the base material W.
  • two coating mechanisms 92 may be provided so that coating liquid can be applied to both surfaces of the substrate W to form coating films. Thereby, a coating film can be formed on both surfaces of the substrate W.
  • the drying system 100 in this embodiment is for drying the coating film formed on the base material W by the coating mechanism 92, and as shown in FIG. Gas is circulated between the solvent recovery unit 2 that cools and recovers the NMP solvent (hereinafter referred to as solvent) vaporized by heating the coating film by the drying unit 1, and the drying unit 1 and the solvent recovery unit 2. and a circulation path 3 for heat exchange between the gas flowing from the drying unit 1 to the solvent recovery unit 2 via the circulation path 3 and the gas flowing from the solvent recovery unit 2 to the drying unit 1 via the circulation path 3.
  • the gas in this embodiment is not particularly limited, and may be, for example, air or an inert gas such as N2 gas, He gas, or Ar gas. This gas is used for drying the coating film by the drying unit 1 .
  • the circulation path 3 is a so-called pipe for circulating gas between the drying unit 1 and the solvent recovery unit 2.
  • This circulation path 3 has a sufficient opening area so that a large amount of gas can be circulated to dilute the solvent so that the concentration of the solvent contained in the gas does not exceed the reference value.
  • the circulation path 3 in the present embodiment includes a circulation path 3a connected to send gas from a heating unit 12 described later to a drying furnace 11 described later, and a first heat exchange unit described later from the drying furnace 11. 4, a circulation path 3c connected to send gas from the first heat exchange unit 4 to a cooling section 21 described later, and a circulation path 3c connected to send gas from the cooling section 21 to the first heat exchange unit 4. It is composed of a circulation path 3 d connected to feed gas and 3 e connected to feed gas from the first heat exchange unit 4 to the heating section 12 .
  • Fans for circulating the gas are provided at various locations in these circulation paths 3 .
  • the circulation path 3 circulates the gas from the heating section 12 to the drying oven 11, the first heat exchange unit 4, the cooling section 21, the first heat exchange unit 4, and the heating section 12, and so on.
  • the drying unit 1 in this embodiment is for heating and drying the coating film, and is provided downstream of the coating mechanism 92 on the transport path of the substrate W by the transport mechanism 91 as shown in FIG. It is
  • the drying unit 1 has a drying furnace 11 for heating the coating film therein and a heating section 12 for heating the gas going to the drying furnace 11, as shown in FIG.
  • the drying furnace 11 is a housing elongated in the transport direction of the base material W as shown in FIG.
  • the drying furnace 11 has a space through which the substrate W passes, and an entrance and an exit for the substrate W to enter and exit the space. Then, the base material W on which the coating film is formed is conveyed by the conveying mechanism 91 so as to pass through the inside of the drying furnace 11 .
  • the heating unit 12 is provided in front of the drying furnace 11 in the direction of gas circulation through the circulation path 3, and the gas flowing from the cooling unit 21 to the drying oven 11 in the circulation through the circulation path 3 and the gas described later via the circulation path 3 It is for heating the gas going from the supply means 5 to the drying furnace 11 .
  • the heating unit 12 is connected to the drying furnace 11 through a circulation path 3a as shown in FIG.
  • the heating unit 12 can heat the gas going to the drying furnace 11 .
  • Heating unit 12 may be, for example, a heater such as an electric heater or a heating medium heater.
  • the gas heated by the heating unit 12 to a high temperature is introduced into the drying furnace 11 from a nozzle (not shown) through the circulation path 3a.
  • the coating film in the drying oven 11 can be exposed to a high-temperature environment and dried.
  • the solvent is vaporized within the drying furnace 11 .
  • the solvent recovery unit 2 in this embodiment is for recovering the solvent vaporized in the drying furnace 11 and is provided so as to be attached to the drying furnace 11 .
  • This solvent recovery unit 2 as shown in FIG. , and a solvent recovery pipe 23 that connects 22 .
  • the cooling unit 21 is for cooling the gas containing the solvent vaporized by the coating film being heated in the drying furnace 11 and liquefying the solvent. As shown in FIG. It is connected with the furnace 11 .
  • the cooling unit 21 cools the gas sent from the drying furnace 11 through the circulation paths 3b and 3c, so that the solvent contained in the gas can be liquefied.
  • Cooling unit 21 may be, for example, a cooler using a water cooling system or a refrigerant system.
  • the cooling unit 21 in the vicinity of the drying furnace 11 .
  • the path length of the circulation path 3b and the circulation path 3c can be shortened, and the cost for the duct volume necessary for introducing the drying system 100 can be reduced.
  • the solvent reservoir 22 is for cooling the solvent-containing gas by the cooling unit 21 and for storing the liquefied solvent. As shown in FIG. there is
  • This solvent storage part 22 is, for example, a tank, and stores the solvent sent from the solvent recovery pipe 23 .
  • the solvent recovery pipe 23 connects the cooling section 21 and the solvent storage section 22 as shown in FIG.
  • the solvent recovery pipe 23 is not essential.
  • an opening may be provided in the cooling unit 21 and the solvent may be recovered directly to the liquid agent recovery unit 22 through the opening.
  • the solvent recovery unit 2 can separate and recover the solvent from the gas sent from the drying furnace 11 through the circulation path 3.
  • the gas from which the solvent has been separated and recovered in the solvent recovery unit 2 is again circulated between the drying unit 1 and the solvent recovery unit 2 via the circulation path 3 .
  • the first heat exchange unit 4 exchanges heat between the gas traveling from the drying unit 1 to the solvent recovery unit 2 via the circulation path 3 and the gas traveling from the solvent recovery unit 2 to the drying unit 1 via the circulation path 3. As shown in FIG. 2, it is connected to the circulation path 3b and the circulation path 3c so that the gas from the drying furnace 11 to the cooling part 21 passes through, and the gas from the cooling part 21 to the heating part 12 are arranged to be connected to the circulation path 3d and the circulation path 3e so as to pass through.
  • the first heat exchange unit 4 is a so-called heat exchanger, in which high-temperature gas passing through the circulation path 3b from the drying oven 11 to the cooling unit 21 and circulating from the cooling unit 21 to the heating unit 12 are heated. As the low temperature gas passes through the path 3d, heat is exchanged between the high temperature gas and the low temperature gas. As a result, the temperature of the gas traveling from the drying furnace 11 to the cooling section 21 is lower than that of the gas passing through the circulation path 3b. The temperature of the gas that flows through the circulation path 3e after passing through the first heat exchange unit 4 is higher than that of the gas that passes through the circulation path 3d.
  • the gas traveling from the drying furnace 11 to the cooling unit 21 is cooled before reaching the cooling unit 21, and the gas traveling from the cooling unit 21 to the heating unit 12 is heated before reaching the heating unit 12.
  • the energy required for heating and cooling the gas to a predetermined temperature by the heating section 12 and the cooling section 21 can be reduced compared to the case where the first heat exchange unit 4 is not provided. That is, it is possible to reduce energy consumption compared to the conventional system, and to reduce running costs.
  • the drying system 100 also includes gas supply means 5 for supplying gas, gas exhaust means 6 for exhausting gas, and concentration measuring means (not shown) for measuring the concentration of the solvent contained in the gas.
  • the gas supply means 5 is for continuously adding gas at a flow rate that is part of the gas flow rate circulating between the drying unit 1 and the solvent recovery unit 2 during operation of the drying system 100 .
  • the gas supply means 5 has a gas supply section 51 as a gas supply source, and a gas supply pipe 52 connecting the gas supply section 51 and the circulation path 3 .
  • the fan By providing a fan (not shown) in the gas supply pipe 52 , the fan sends the gas stored in the gas supply unit 51 to the circulation path 3 through the gas supply pipe 52 .
  • the gas supply pipe 52 is preferably connected to the circulation path 3d that connects the cooling section 21 and the first heat exchange unit 4 as shown in FIG.
  • the gas supplied from the gas supply unit 51 joins the gas flowing from the cooling unit 21 to the first heat exchange unit 4 in the circulation path 3d, passes through the first heat exchange unit 4, and then flows into the heating unit. 12 to the drying furnace 11. Therefore, since the gas supplied from the gas supply unit 51 is heated by the first heat exchange unit 4 before reaching the heating unit 12, the gas supply pipe 52 is connected to, for example, the circulation path 3e so that the heating unit 12 can be directly heated.
  • the energy required for the heating unit 12 to heat the gas to a predetermined temperature can be reduced compared to the case where the gas is sent to. That is, the running cost can be reduced more than conventionally.
  • the gas exhaust means 6 has an exhaust portion (not shown) for exhausting the gas inside the drying furnace 11 and a gas exhaust pipe 61 which is a so-called pipe for sending the gas inside the drying furnace 11 to the exhaust portion.
  • the rotation speed of the fan of the gas exhaust pipe 61 can be controlled, and the gas in the drying furnace 11 is sent to the exhaust part and exhausted while adjusting the exhaust amount by this fan.
  • the gas supplying means 5 supplies the same amount of gas as the gas exhausting means 6 exhausts from the exhaust portion.
  • the gas in the drying furnace 11 can be exhausted from the exhaust part while adjusting the exhaust amount, so that the pressure in the drying furnace 11 can be controlled to maintain a predetermined value. can be made negative pressure with respect to the outside of the drying furnace 11 to prevent gas from leaking out of the drying furnace 11 .
  • the concentration measuring means is a so-called concentration measuring device for measuring the concentration of the solvent contained in the gas, and is arranged at a predetermined position in the drying system 100. Based on the result of measurement by the concentration measuring means, the amount of solvent-free gas sent from the gas supply means 5 is adjusted so that the concentration of the solvent contained in the gas does not exceed the reference value in each part of the drying system 100. .
  • an amount of gas equivalent to the amount of gas sent from the gas supply means 5 is exhausted by the gas exhaust means 6 .
  • the concentration of the solvent contained in the gas returned from the cooling unit 21 to the drying furnace 11 may be adjusted by adjusting the cooling temperature of the cooling unit 21 and adjusting the ability of cooling and recovery by the solvent recovery unit 22. .
  • the drying system 100 preferably includes a second heat exchange unit 7 that exchanges heat between the gas flowing from the drying furnace 11 toward the exhaust section and the gas flowing from the gas supply section 51 toward the circulation path 3d.
  • the second heat exchange unit 7 is connected to the gas exhaust pipe 61a and the gas exhaust pipe 61b so that the gas from the drying furnace 11 to the exhaust portion passes through. It is arranged so as to be connected to the gas supply pipe 52a and the gas supply pipe 52b so that the gas directed to pass through.
  • the second heat exchange unit 7 is a so-called heat exchanger, and a high-temperature gas passing through the gas exhaust pipe 61a from the drying furnace 11 to the exhaust part and a gas supply part 51 to the circulation path 3d.
  • the low-temperature gas passes through the gas supply pipe 52a, heat is exchanged between the high-temperature gas and the low-temperature gas.
  • the temperature of the gas traveling from the drying furnace 11 to the exhaust section is lower in the gas passing through the gas exhaust pipe 61b after passing through the second heat exchange unit 7 than in the gas passing through the gas exhaust pipe 61a.
  • the temperature of the gas passing through the gas supply pipe 52b after passing through the second heat exchange unit 7 is higher than that of the gas passing through the gas supply pipe 52a.
  • the gas flowing from the gas supply unit 51 to the circulation path 3d is heated until it reaches the circulation path 3d. Then, since the gas heated by the second heat exchange unit 7 is sent to the heating section 12 in a state of being further heated via the first heat exchange unit 4, when there is no second heat exchange unit 7
  • the energy required for heating the gas to a predetermined temperature by the heating unit 12 can be further reduced as compared with . That is, it is possible to reduce the energy consumption and the running cost more than before.
  • drying system 100 is preferably equipped with solvent recycling means (not shown) for recycling the solvent recovered by the solvent recovery unit 2.
  • the solvent recycling means includes a blending unit (not shown) for blending the solvent and other coating liquid materials (eg, active material, binder, conductive aid, etc.) in order to reuse the solvent as the coating liquid; It has a pipe (not shown) for sending the solvent to the part and a pipe (not shown) for sending the coating liquid prepared by the preparation part from the preparation part to the coating liquid tank 92e. These pipes are provided with pumps (not shown) so that the solvent and the coating liquid are fed through the pipes. Then, the application liquid sent to the tank 92 e from the preparation section is applied by the application mechanism 92 .
  • a blending unit for blending the solvent and other coating liquid materials (eg, active material, binder, conductive aid, etc.) in order to reuse the solvent as the coating liquid
  • It has a pipe (not shown) for sending the solvent to the part and a pipe (not shown) for sending the coating liquid prepared by the preparation part from the preparation part to the coating liquid tank 92e. These pipes are provided with pumps (not shown)
  • the solvent recovered by the solvent recovery unit 2 can be reused, so the consumption of the solvent can be suppressed and the cost can be further reduced.
  • drying system 100 is preferably provided with exhaust solvent recovery means (not shown) for recovering the solvent contained in the gas exhausted by the gas exhaust means 6 .
  • the exhaust solvent recovery means may be, for example, absorbed by water.
  • the solvent is absorbed by water.
  • This exhaust solvent recovery means has an exhaust solvent reservoir (not shown) that stores water for absorbing the solvent.
  • This exhaust solvent storage part is a so-called tank in which water is stored connected to the exhaust part, and the solvent contained in the gas sent from the drying furnace 11 is absorbed by the stored water. Thereby, the solvent contained in the gas exhausted from the exhaust part can be absorbed.
  • the solvent which is collected by the exhaust solvent reservoir and mixed with water is purified by distillation and separated from the water, and the material of the coating liquid other than the solvent (for example, active material, A binder, a conductive aid, etc.) may be mixed, supplied to the coating liquid tank 92e as a coating liquid, and coated by the coating mechanism 92.
  • the cost can be further reduced.
  • the gas supply/exhaust amount can be greatly reduced as compared with the conventional system. Driving energy and heating energy can be reduced. That is, it is possible to reduce the amount of energy consumed than before. Also, the gas supply/exhaust fan can be made compact, and the running cost can be reduced. In addition to this, the opening area of the piping for supplying and exhausting the gas can be made smaller than before, so the cost for introducing equipment can be reduced.
  • the heating unit 12 and the cooling unit 21 can reduce the energy required to heat and cool the gas to a predetermined temperature. As a result, it is possible to reduce energy consumption compared to the conventional system, and to reduce running costs. In addition, since energy consumption can be reduced more than before, CO 2 emissions can be reduced.
  • the cost for the solvent can be reduced.
  • the drying system 100 includes a plurality of drying units 1 along the transport path of the substrate W, and among the plurality of drying units 1, the first and last drying units 1 in the transport direction of the substrate W are It differs from the first embodiment in that it is not connected to the solvent recovery unit 2 .
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the drying system 100 in this embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the progress of drying and the moisture content of the coating film in one embodiment of the present invention. A shown in FIG. 4 indicates the temperature of the coating film, and B shown in FIG. 4 indicates the moisture content. .
  • the water content here means the content of the solvent in the coating film compared with the content immediately after coating, and the lower the water content, the drier the coating film.
  • the drying system 100 in this embodiment includes a plurality of drying units 1 along the transport path of the substrate W, as shown in FIG.
  • a drying unit 1 corresponding to the initial stage of drying which includes a drying unit 1a positioned first in the conveying direction of the substrate W, and a drying unit 1b, which is positioned last, correspond to the latter period of drying, which will be described later.
  • the solvent recovery unit 2 is not connected to the drying unit 1.
  • drying units 1a and 1b have the same configuration as the drying unit 1 described in the first embodiment, except that they are not connected to the solvent recovery unit 2 via the circulation path 3. . That is, the drying unit 1a and the drying unit 1b are not connected to the circulation path 3c, the circulation path 3d, and the circulation path 3e for connecting the solvent recovery unit 2, respectively, and the circulation path 3b is connected to the gas supply pipe 52. , and the gas supply pipe 52 is connected to the heating unit 12 . Therefore, the gas in each of the drying furnaces 11 of the drying units 1a and 1b circulates through the circulation path 3b, the gas supply pipe 52, and the circulation path 3a except for the gas exhausted by the gas exhaust means 6. FIG.
  • the solvent recovery unit 2 is connected to the drying unit 1 in which the solvent tends to evaporate from the coating film during the coating film drying process.
  • a solvent recovery unit 2 is connected to a drying unit 1 in the middle stage of drying, including a drying unit 1c positioned between the drying units 1a and 1b.
  • the drying process of the coating film by the drying system 100 in this embodiment is divided into the initial stage of drying, the middle stage of drying, and the latter stage of drying as shown in FIG.
  • the initial stage of drying is a region where the temperature of the coating film is raised, and the solvent is less likely to evaporate from the coating film. Therefore, the drying process by the drying unit 1a that heats the coating film first corresponds to the initial stage of drying, and there is no need to recover the solvent, so the drying unit 1a is not connected to the solvent recovery unit 2.
  • the solvent evaporates and the water content of the coating film drops from water content b to water content c, which is the region where the coating dries.
  • the temperature of the coating film is kept almost constant due to the change in state caused by the evaporation of the solvent. Therefore, the drying process by the drying unit 1c located between the drying unit 1a and the drying unit 1b corresponds to the middle stage of drying, and the solvent needs to be recovered.
  • the solvent in the coating film becomes a small amount of residue, and the water content decreases as shown in Fig. 4 and remains constant, while the temperature of the coating film rises again and becomes the set temperature process. That is, in the latter stage of drying, the temperature of the coating film rises to a predetermined temperature and the coating film is completely dried, and the solvent changes from a state in which it is easy to evaporate to a state in which it is difficult to evaporate. Therefore, the drying process by the drying unit 1b, which heats the coating film last, corresponds to the latter stage of drying, and there is no need to recover the solvent, so the drying unit 1b is not connected to the solvent recovery unit 2.
  • the solvent recovery unit 2 is not provided for the drying unit 1 in which the solvent hardly evaporates and does not require recovery, compared to the case where the solvent recovery unit 2 is connected to all the drying units 1, the equipment is reduced. Installation costs and running costs for operating equipment can be reduced.
  • the gas is not cooled by the cooling part 21 of the solvent recovery unit 2, so the temperature of the gas before the heating part 12 in the circulation path becomes relatively high.
  • the energy required for the heating unit 12 to heat the gas to a predetermined temperature can be relatively reduced. That is, energy consumption can be reduced.
  • the drying system 100 includes a plurality of drying units 1 and the solvent recovery unit 2 is connected to these drying units 1, the solvent recovery section 22 does not necessarily need to be provided in each drying unit 1. Solvent may be recovered from each cooling unit 21 to a common solvent recovery unit 22 .

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Abstract

リチウムイオン電池の製造工程における塗膜の乾燥工程において従来よりも消費するエネルギーを削減することができる乾燥システムを提供することを目的としている。リチウムイオン電池の製造工程において基材に形成された電極材料のスラリーからなる塗膜を乾燥させる乾燥システムであって、塗膜を乾燥させるために用いるガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部により供給された前記ガスを加熱し、加熱された前記ガスにより前記基材に形成された前記塗膜を加熱して乾燥させる乾燥ユニットと、前記乾燥ユニットから前記ガスの一部を排気するガス排気部と、前記乾燥ユニットにより前記塗膜が加熱させられることで気化した溶剤を冷却して回収する溶剤回収ユニットと、前記乾燥ユニットと前記溶剤回収ユニットとの間で前記ガスを循環させる循環路と、前記循環路を介して前記乾燥ユニットから前記溶剤回収ユニットに向かう前記ガスと前記循環路を介して前記溶剤回収ユニットから前記前記乾燥ユニットに向かう前記ガスとの間で熱交換を行う第１の熱交換ユニットと、を備える構成とする。

Description

乾燥システム
　本発明は、リチウムイオン電池の製造工程において基材に形成された塗膜を乾燥させる乾燥システムに関するものである。
　従来、リチウムイオン電池は、ロールツーロールで搬送されるアルミ箔や、銅箔などのシート状の基材に対して、電極材料のスラリーを塗布して塗膜を形成し、形成した塗膜を乾燥させることで正極、負極が形成される。なお、正極を形成する場合は、主にＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐ピロリドン）溶剤を含有するスラリーが塗布される。
　塗膜を乾燥させる乾燥装置は、乾燥炉内に空気などのガスを加熱供給し、乾燥炉内へ連続搬送した基材上の塗膜を搬送させながら一定時間、高温環境にさらすことで、塗膜を乾燥させている（たとえば、下記特許文献１）。
　このような乾燥装置は、塗膜を加熱することで、スラリーに含まれるＮＭＰ溶剤等を気化させて塗膜を乾燥する。この気化したＮＭＰ溶剤は、大気に放出されると環境汚染してしまうため、回収して再利用することが一般的である。ＮＭＰ溶剤を回収して再利用する方法としては、気化したＮＭＰ溶剤が含まれる乾燥炉内の雰囲気ガスを乾燥炉に設けられた排気口から排気し、排気したガスを水が貯留されたタンクに配管を通して送り、ガスに含まれるＮＭＰ溶剤を水に吸収させて回収する方法や、吸着剤を用いて吸着回収する方法がある。そして、ＮＭＰ溶剤を水に吸収する方法を用いた場合、吸収されたＮＭＰ溶剤を蒸留精製することで、ＮＭＰの純度を上げて再利用している。
特開２０１３－２５８０８４号公報
　しかし、前述したＮＭＰ溶剤を回収して再利用する従来の方法では、ＮＭＰ溶剤を回収する際に消費するエネルギーが多くなってしまう。
　具体的に説明する。ＮＭＰ溶剤は、乾燥炉内で加熱されて気化する。乾燥炉内のガスに含まれるＮＭＰ溶剤の濃度が基準値を超えると爆発するおそれがあるため、基準値を超えることがないように空気やＮ２などの雰囲気ガスを大量に供給して希釈し、気化したＮＭＰ溶剤を含むガスを乾燥炉から供給量と同様、すなわち大量に排気する必要がある。そして、乾燥炉内の温度を維持するために供給したガスを加熱しなおす必要があるので、消費するエネルギーが多くなってしまう問題がある。
　本発明は、上記問題を鑑みてされたものであり、リチウムイオン電池の製造工程における塗膜の乾燥工程において従来よりも消費するエネルギーを削減することができる乾燥システムを提供することを目的としている。
　上記課題を解決するための本発明の乾燥装置は、リチウムイオン電池の製造工程において基材に形成された電極材料のスラリーからなる塗膜を乾燥させる乾燥システムであって、塗膜を乾燥させるために用いるガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部により供給された前記ガスを加熱し、加熱された前記ガスにより前記基材に形成された前記塗膜を加熱して乾燥させる乾燥ユニットと、前記乾燥ユニットから前記ガスの一部を排気するガス排気部と、前記乾燥ユニットにより前記塗膜が加熱させられることで気化した溶剤を冷却して回収する溶剤回収ユニットと、前記乾燥ユニットと前記溶剤回収ユニットとの間で前記ガスを循環させる循環路と、前記循環路を介して前記乾燥ユニットから前記溶剤回収ユニットに向かう前記ガスと前記循環路を介して前記溶剤回収ユニットから前記前記乾燥ユニットに向かう前記ガスとの間で熱交換を行う第１の熱交換ユニットと、を備えることを特徴としている。
　上記乾燥システムによれば、乾燥ユニット内のガスが、循環路を介して乾燥ユニットと溶媒回収ユニットとの間で循環させられているため、ガスの供給量を抑えつつ、溶剤の回収と乾燥ユニットへのガスの供給を行うことができる。また、第１の熱交換ユニットにより乾燥ユニットから溶剤回収ユニットに向かうガスが、溶剤回収ユニットで冷却されて乾燥ユニットに向かうガスにより冷却され、溶剤回収ユニットから乾燥ユニットに向かうガスが、乾燥ユニットにより加熱されて溶剤回収ユニットに向かうガスにより加熱されるため、加熱ユニットと溶剤回収ユニットのそれぞれでガスを加熱、冷却する際に必要なエネルギーを低減できる。したがって、従来よりも塗膜を乾燥するために消費するエネルギーを削減することができる。
　また、前記ガス供給部は、前記循環路を介して前記第１の熱交換ユニットを経由して前記乾燥ユニットに前記ガスを供給する構成としてもよい。
　この構成によれば、ガス供給部により供給されたガスが第１の熱交換ユニットで加熱されてから乾燥ユニットに供給されるので、加熱ユニットによりガスを加熱する際に消費するエネルギーをより削減できる。
　また、前記乾燥ユニットを基材の搬送経路に沿って複数備えており、少なくとも基材の搬送方向における最初若しくは最後の前記乾燥ユニットは、前記溶剤回収ユニットと接続されていない構成としてもよい。
　この構成によれば、複数の乾燥ユニットのうち、溶剤が気化しにくい基材の搬送方向における最初若しくは最後の乾燥ユニットを溶剤回収ユニットと接続していない。そのため、すべての乾燥ユニットを溶剤回収ユニットと接続する場合に比べて消費するエネルギーを削減することができる。
　また、前記乾燥ユニットから前記ガス排気部に向かう前記ガスと前記ガス供給部から前記乾燥ユニットに向かう前記ガスとの間で熱交換を行う第２の熱交換ユニットをさらに備える構成としてもよい。
　この構成によれば、第２の熱交換ユニットによりガス供給部から供給されるガスが、乾燥ユニットからガス排気部に向かうガスにより加熱されるため、加熱ユニットでガスを加熱する際に消費するエネルギーをより削減できる。
　また、前記溶剤回収ユニットにより回収された溶剤を再利用する溶剤再利用手段を備える構成としてもよい。
　この構成によれば、溶剤回収ユニットにより回収された溶剤を再利用できるため、溶剤にかかるコストを削減できる。
　また、前記ガス排気部から排気された前記ガスに含まれる前記溶剤を回収する排気溶剤回収手段を備える構成としてもよい。
　この構成によれば、ガス排気部から排気されたガスに含まれる溶剤も回収できるため、コストをより削減できる。
　また、前記ガスに含まれる前記溶剤の濃度を測定する濃度測定手段を備えており、前記濃度測定手段により測定した結果をもとに前記ガス供給部による前記ガスの供給量と前記ガス排気部による前記ガスの排気量を調節する構成としてもよい。
　この構成によれば、濃度測定手段による測定結果をもとにガス供給部によるガスの供給量とガス排気部によるガスの排気量を調節することができるため、乾燥炉内や循環路内のガスに含まれるＮＭＰ溶剤の濃度が基準値を超えないように調節することができる。
　本発明の乾燥システムによれば、リチウムイオン電池の製造工程における塗膜の乾燥工程において従来よりも消費するエネルギーを削減することができる。
本発明の一実施形態における乾燥システムを有する塗布装置を概略的に示す図である。 本発明の第一実施形態における乾燥システムを説明するための図である。 本発明の第二実施形態における乾燥システムを説明するための図である。 本発明の一実施形態における乾燥進行と塗膜の含水率の関係を示す図である。
　〔第一実施形態〕
　本発明の第一実施形態における乾燥システムについて図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向と表現し、ＸＹ平面と垂直な方向（つまり、鉛直方向）をＺ軸方向と表現する。
　図１は、本実施形態における乾燥システム１００を有する塗布装置９００を概略的に示す図である。図２は、本実施形態における乾燥システム１００を説明するための図である。
　本発明の乾燥システム１００を有する塗布装置９００は、図１に示すようにシート状の基材Ｗを搬送する搬送機構９１と、基材Ｗの所定面に塗布液を塗布して塗膜を形成する塗布機構９２と、をさらに有している。乾燥システム１００が備え、塗膜を乾燥するための乾燥ユニット１は、搬送機構９１による基材Ｗの搬送経路上に配置されている。
　本実施形態における乾燥システム１００を有する塗布装置９００は、搬送機構９１により搬送される基材Ｗの所定面に塗布機構９２により塗膜を形成し、これら塗膜を乾燥システム１００により乾燥させる。
　本実施形態における基材Ｗは、リチウムイオン電池の電池用極板となる金属箔であり、正極を構成する場合はアルミニウム箔などが用いられ、負極を構成する場合は銅箔などが用いられる。この基材Ｗは、一方向に長い帯状のシートであり、搬送機構９１により塗布装置９００を構成する各部を経由するよう搬送される。
　本実施形態における塗布液は、たとえば、活物質、バインダー、導電助剤をＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐ピロリドン）溶剤などの溶媒により混合させたスラリーのことであり、リチウムイオン電池の電池用極板の材料（所謂、電極材料）として用いられる。この塗布液を基材Ｗに塗布することで、塗膜Ｍが形成される。
　本実施形態における搬送機構９１は、基材Ｗを搬送するためのものである。搬送機構９１は、図１に示すように基材Ｗを巻き出す巻出ロール９１ａと、基材Ｗを巻き取る巻取ロール９１ｂと、巻出ロール９１ａから巻き出された基材Ｗが巻取ロール９１ｂに巻き取られるまでに経由する搬送ロール９１ｃと、後述する塗布機構９２により塗布液を塗布する位置に基材Ｗを案内する塗布ロール９１ｄとを有している。
　巻出ロール９１ａは、図示しない制御部により回転を駆動制御され、所定の速度で基材Ｗを巻き出す。制御部は、たとえば、汎用のコンピュータ装置によって構成されている。また、巻取ロール９１ｂは、巻出ロール９１ａと同様に制御部により回転を駆動制御され、基材Ｗに所定の張力を付与しながら基材Ｗを巻き取る。なお、ここでいう張力は、基材Ｗの搬送方向の張力のことである。
　搬送ロール９１ｃは、図１に示すように複数設けられ、基材Ｗが塗布装置９００を構成する各部を経由するよう配置されている。この複数の搬送ロール９１ｃのうち一部、またはすべての搬送ロール９１ｃは、巻出ロール９１ａおよび巻取ロール９１ｂと同様に制御部により回転を駆動制御され、基材Ｗに所定の張力を付与しながら基材Ｗを搬送する。
　塗布ロール９１ｄは、図１に示すように後述する塗布機構９２と対向するよう配置されている。そのため、塗布機構９２と一定間隔を保ちながら基材Ｗを搬送することができる。
　これら構成により、搬送機構９１は、所定の張力を基材Ｗに付与しながら基材Ｗを所定の速度で搬送することができる。
　本実施形態における塗布機構９２は、搬送される基材Ｗの所定面に塗布液を塗布して塗膜を形成するためのものである。なお、本実施形態では塗布機構９２が、電極材料のスラリーを塗布するスリットダイであるものを例に説明するが、塗布機構９２はスリットダイに限らず、たとえば、グラビア塗布方式やコンマコーター塗布方式、インクジェット塗布方式に対応するものであってもよい。
　塗布機構９２は、基材Ｗの幅方向（図１におけるＹ軸方向）に沿って長く形成されている。ここで、前述した塗布ロール９１ｄが、塗布機構９２に対して、塗布ロール９１ｄの回転軸方向と塗布機構９２の幅方向とが平行になるよう所定の間隔を空けて配置されている。
　また、塗布機構９２は、図１に示すように塗布液供給路９２ｄに接続され、幅方向に長く塗布液を溜める空間であるマニホールド９２ａと、このマニホールド９２ａと繋がった幅方向に広いスリット９２ｂと、幅方向においてスリット９２ｂと同一の長さで開口し、塗布液を吐出する吐出口９２ｃにより構成される。これにより、マニホールド９２ａに溜められた塗布液がスリット９２ｂを経由して、吐出口９２ｃから基材Ｗに吐出される。また、吐出口９２ｃは、塗布ロール９１ｄと基材Ｗを挟んで対向している。すなわち、吐出口９２ｃは基材Ｗの表面側で基材Ｗと対向している。これにより、吐出口９２ｃと基材Ｗとの間隔を一定に保った状態で、基材Ｗに塗布液を塗布することができる。
　塗布液供給路９２ｄは、マニホールド９２ａと塗布液が貯留されている塗布液タンク９２ｅを接続している。そして、図示しないポンプにより塗布液タンク９２ｅから塗布液供給路９２ｄを介してマニホールド９２ａに塗布液を供給する。
　これらの構成を有する塗布機構９２によって、基材Ｗの所定面に塗膜を形成することができる。
　また、基材Ｗの所定面の裏面に塗布液を塗布して塗膜を形成できるよう塗布機構９２を設けてもよい。これにより、基材Ｗの所定面の裏面に塗膜を形成することができる。また、基材Ｗの両面に塗布液を塗布して塗膜を形成できるよう塗布機構９２を２つ設けてもよい。これにより、基材Ｗの両面に塗膜を形成することができる。
　本実施形態における乾燥システム１００は、塗布機構９２により基材Ｗに形成された塗膜を乾燥させるためのものであり、図２に示すように塗膜を加熱して乾燥する乾燥ユニット１と、乾燥ユニット１により塗膜が加熱されることで気化したＮＭＰ溶剤（以下、溶剤と呼ぶ）を冷却して回収する溶剤回収ユニット２と、乾燥ユニット１と溶剤回収ユニット２との間でガスを循環させる循環路３と、循環路３を介して乾燥ユニット１から溶剤回収ユニット２に向かうガスと循環路３を介して溶剤回収ユニット２から乾燥ユニット１に向かうガスとの間で熱交換を行う第１の熱交換ユニット４と、を備えている。
　本実施形態におけるガスは、特に制限されず、たとえば、空気であってもよいし、Ｎ２ガスやＨｅガス、Ａｒガスのような不活性ガスであってもよい。このガスは、乾燥ユニット１による塗膜の乾燥に用いられる。
　循環路３は、乾燥ユニット１と溶剤回収ユニット２との間でガスを循環させるための所謂配管である。この循環路３は、ガスに含まれる溶剤の濃度が基準値を超えないように希釈するための大量のガスを循環させることができるよう、十分な開口面積を有している。
　本実施形態における循環路３は、図２に示すように後述する加熱部１２から後述する乾燥炉１１にガスを送るよう接続された循環路３ａ、乾燥炉１１から後述する第１の熱交換ユニット４にガスを送るよう接続された循環路３ｂ、第１の熱交換ユニット４から後述する冷却部２１にガスを送るよう接続された循環路３ｃ、冷却部２１から第１の熱交換ユニット４にガスを送るよう接続された循環路３ｄ、第１の熱交換ユニット４から加熱部１２にガスを送るよう接続された３ｅにより構成されている。
　そして、これら循環路３の各所にガスを循環させるためのファンが設けられている。
　これら構成により、循環路３は、加熱部１２から乾燥炉１１、第１の熱交換ユニット４、冷却部２１、第１の熱交換ユニット４、加熱部１２へ、というようにガスを循環させる。
　本実施形態における乾燥ユニット１は、塗膜を加熱して乾燥させるためのものであり、図１に示すように搬送機構９１による基材Ｗの搬送経路上において塗布機構９２よりも下流側に設けられている。この乾燥ユニット１は、図２に示すように塗膜をその内部で加熱するための乾燥炉１１と、乾燥炉１１に向かうガスを加熱する加熱部１２と、を有している。
　乾燥炉１１は、図１に示すように基材Ｗの搬送方向に長く形成された筐体であり、搬送機構９１による基材Ｗの搬送経路上に設けられる。この乾燥炉１１は、内部に基材Ｗが通過する空間と、この空間に基材Ｗが出入りするための入口および出口を有している。そして、塗膜が形成された基材Ｗが搬送機構９１により乾燥炉１１内を通過するよう搬送される。
　加熱部１２は、循環路３によるガスの循環方向において乾燥炉１１の手前に設けられ、循環路３による循環において冷却部２１から乾燥炉１１に向かうガス、および循環路３を介して後述するガス供給手段５から乾燥炉１１に向かうガスを加熱するためのものである。この加熱部１２は、図２に示すように循環路３ａにより乾燥炉１１に接続されている。この加熱部１２により乾燥炉１１に向かうガスを加熱することができる。なお、加熱部１２は、たとえば、電気ヒータや熱媒ヒータなどのヒータであるとよい。
　そして、加熱部１２により加熱されて高温となったガスが循環路３ａを通じて図示しないノズルから乾燥炉１１内に導入される。これにより、乾燥炉１１内の塗膜を高温環境にさらし、乾燥させることができる。このとき、乾燥炉１１内で溶剤が気化する。
　本実施形態における溶剤回収ユニット２は、乾燥炉１１内で気化した溶剤を回収するためのものであり、乾燥炉１１と付設するよう設けられている。この溶剤回収ユニット２は、図２に示すように気化した溶剤を含むガスを冷却するための冷却部２１と、冷却により液化した溶剤を貯留する溶剤貯留部２２と、冷却部２１と溶剤貯留部２２を接続する溶剤回収配管２３と、を有している。
　冷却部２１は、乾燥炉１１で塗膜が加熱されて気化した溶剤を含むガスを冷却し、溶剤を液化させるためのものであり、図２に示すように循環路３ｂおよび循環路３ｃにより乾燥炉１１と接続されている。この冷却部２１により循環路３ｂおよび循環路３ｃを通じて乾燥炉１１から送られてきたガスを冷却し、ガスに含まれる溶剤を液化することができる。なお、冷却部２１は、たとえば、水冷方式若しくは冷媒方式を用いる冷却器であるとよい。
　また、冷却部２１を乾燥炉１１の近傍に配置するとよい。これにより、循環路３ｂおよび循環路３ｃの経路長を短くすることができ、乾燥システム１００の導入に必要なダクト容積にかかるコストを削減することができる。
　溶剤貯留部２２は、冷却部２１により溶剤を含むガスを冷却し、液化した溶剤を貯留するためのものであり、図２に示すように後述する溶剤回収配管２３により冷却部２１と接続されている。この溶剤貯留部２２は、たとえばタンクであり、溶剤回収配管２３から送られてきた溶剤を貯留する。
　溶剤回収配管２３は、図２に示すように冷却部２１と溶剤貯留部２２を接続し、冷却部２１により液化された溶剤を溶剤貯留部２２に送るためのものである。なお、溶剤回収配管２３は、必須ではなく、たとえば冷却部２１に開口を設けてその開口から液剤回収部２２に直接溶剤を回収する構成としてもよい。
　これら構成により溶剤回収ユニット２は、乾燥炉１１から循環路３を介して送られてきたガスから溶剤を分離回収することができる。
　そして、溶剤回収ユニット２で溶剤が分離回収されたガスは、再び循環路３を介して乾燥ユニット１と溶剤回収ユニット２との間で循環されるようになっている。
　第１の熱交換ユニット４は、循環路３を介して乾燥ユニット１から溶剤回収ユニット２に向かうガスと循環路３を介して溶剤回収ユニット２から乾燥ユニット１に向かうガスとの間で熱交換を行うためのものであり、図２に示すように乾燥炉１１から冷却部２１に向かうガスが通過するように循環路３ｂと循環路３ｃに接続され、冷却部２１から加熱部１２に向かうガスが通過するように循環路３ｄと循環路３ｅに接続されるよう配置されている。
　この第１の熱交換ユニット４は、所謂熱交換器であり、その内部を乾燥炉１１から冷却部２１に向かうよう循環路３ｂを通る高温のガスと冷却部２１から加熱部１２に向かうよう循環路３ｄを通る低温のガスが通過することで、高温のガスと低温のガスとで熱交換を行う。これにより、乾燥炉１１から冷却部２１に向かうガスは、循環路３ｂを通るガスよりも第１の熱交換ユニット４を通過後の循環路３ｃを通るガスの方が低温になり、冷却部２１から加熱部１２に向かうガスは、循環路３ｄを通るガスよりも第１の熱交換ユニット４を通過後の循環路３ｅを通るガスの方が高温になる。
　これら構成により、乾燥炉１１から冷却部２１に向かうガスが冷却部２１に到達するまでに冷却され、冷却部２１から加熱部１２に向かうガスが加熱部１２に到達するまでに加熱されるため、第１の熱交換ユニット４がない場合と比べて加熱部１２と冷却部２１により所定温度までガスを加熱、冷却するために必要なエネルギーを抑えることができる。すなわち、従来よりも消費するエネルギーを削減することができ、ランニングコストを削減することができる。
　また、乾燥システム１００は、ガスを供給するガス供給手段５と、ガスを排気するガス排気手段６と、ガスに含まれる溶剤の濃度を測定する図示しない濃度測定手段とを備えている。
　ガス供給手段５は、乾燥システム１００の動作中に乾燥ユニット１と溶剤回収ユニット２との間で循環するガスの流量の一部となる流量のガスを連続して加えるためのものである。このガス供給手段５は、図２に示すようにガスの供給源であるガス供給部５１と、ガス供給部５１と循環路３を接続するガス供給配管５２とを有している。そして、図示しないファンをガス供給配管５２に設けることで、ファンによりガス供給配管５２を介してガス供給部５１に貯留されたガスを循環路３に送る。
　また、ガス供給配管５２は、図２に示すように冷却部２１と第１の熱交換ユニット４を接続する循環路３ｄと接続されているとよい。これにより、ガス供給部５１から供給されるガスが、冷却部２１から第１の熱交換ユニット４に向かうガスと循環路３ｄで合流し、第１の熱交換ユニット４を通過してから加熱部１２を経由して乾燥炉１１に供給される。したがって、ガス供給部５１から供給されるガスが加熱部１２に到達するまでに第１の熱交換ユニット４で加熱されるため、ガス供給配管５２がたとえば循環路３ｅと接続されて直接加熱部１２に送られる場合と比べて、加熱部１２が所定の温度までガスを加熱するために必要なエネルギーを削減することができる。すなわち、従来よりもランニングコストを削減することができる。
　ガス排気手段６は、乾燥炉１１内のガスを排気する図示しない排気部と、乾燥炉１１内のガスを排気部へ送るための所謂配管であるガス排気配管６１とを有している。このガス排気配管６１のファンの回転速度は制御可能であり、このファンにより排気量を調節しながら乾燥炉１１内のガスを排気部へ送って排気させるようになっている。
　そして、ガス排気手段６により排気部から排気する量と同等のガスをガス供給手段５により供給するようになっている。これにより、排気量を調節しながら乾燥炉１１内のガスを排気部から排気することができるため、乾燥炉１１内の圧力が所定の値を維持するよう制御することができ、乾燥炉１１内を乾燥炉１１外に対して負圧にして乾燥炉１１からガスが漏れ出ることを防ぐことができる。
　濃度測定手段は、ガスに含まれる溶剤の濃度を測定するための所謂濃度測定器であって、乾燥システム１００の所定位置に配置される。この濃度測定手段による測定結果をもとに乾燥システム１００を構成する各部でガスに含まれる溶剤の濃度が基準値を超えないようにガス供給手段５から送る溶剤を含まないガスの量を調節する。ここで、ガス供給手段５から送るガスの量と同等の量のガスをガス排気手段６により排気する。これにより、乾燥炉１１内の圧力を所定の値に維持しつつ、ガスに含まれる溶剤の濃度が基準値を超えないようにすることができる。なお、冷却部２１による冷却温度を調節し、溶剤回収部２２により冷却回収する能力を調節することで、冷却部２１から乾燥炉１１に戻されるガスに含まれる溶剤の濃度を調節してもよい。
　また、乾燥システム１００は、乾燥炉１１から排気部に向かうガスとガス供給部５１から循環路３ｄに向かうガスとの間で熱交換を行う第２の熱交換ユニット７を備えているとよい。
　第２の熱交換ユニット７は、図２に示すように乾燥炉１１から排気部に向かうガスが通過するようにガス排気配管６１ａとガス排気配管６１ｂに接続され、ガス供給部５１から循環路３ｄに向かうガスが通過するようにガス供給配管５２ａとガス供給配管５２ｂに接続されるよう配置されている。
　この第２の熱交換ユニット７は、所謂熱交換器であり、その内部を乾燥炉１１から排気部に向かうようガス排気配管６１ａを通る高温のガスとガス供給部５１から循環路３ｄに向かうようガス供給配管５２ａを通る低温のガスが通過することで、高温のガスと低温のガスとで熱交換を行う。これにより乾燥炉１１から排気部に向かうガスは、ガス排気配管６１ａを通るガスよりも第２の熱交換ユニット７を通過後のガス排気配管６１ｂを通るガスの方が低温になり、ガス供給部５１から循環路３ｄに向かうガスは、ガス供給配管５２ａを通るガスよりも第２の熱交換ユニット７を通過後のガス供給配管５２ｂを通るガスの方が高温になる。
　これら構成により、ガス供給部５１から循環路３ｄに向かうガスが循環路３ｄに到達するまでに加熱される。そして、第２の熱交換ユニット７によって加熱されたガスが第１の熱交換ユニット４を経由してさらに加熱された状態で加熱部１２に送られるため、第２の熱交換ユニット７がない場合と比べて加熱部１２により所定の温度までガスを加熱するために必要なエネルギーをより削減することができる。すなわち、従来よりも消費するエネルギーをより削減することができ、ランニングコストをより削減することができる。
　また、乾燥システム１００は、溶剤回収ユニット２により回収された溶剤を再利用するための図示しない溶剤再利用手段を備えていているとよい。
　溶剤再利用手段は、溶剤を塗布液として再利用するために溶剤と溶剤以外の塗布液の材料（たとえば、活物質、バインダー、導電助剤など）を調合するための図示しない調合部と、調合部に溶剤を送るための図示しない配管と、調合部により調合された塗布液を調合部から塗布液タンク９２ｅに送るための図示しない配管を有している。これら配管には図示しないポンプが設けられ、溶剤と塗布液が配管内を送液されるようになっている。そして、調合部からタンク９２ｅに送液された塗布液は、塗布機構９２により塗布される。
　これら構成により、溶剤回収ユニット２により回収した溶剤を再利用することができるため、溶剤の消費量を抑えることができ、コストをより削減することができる。
　また、乾燥システム１００は、ガス排気手段６により排気されたガスに含まれる溶剤を回収するための図示しない排気溶剤回収手段を備えているとよい。
　排気溶剤回収手段は、たとえば水などに吸収させるものであるとよい。以下の説明では、溶剤を水に吸収させるものを例に説明する。
　この排気溶剤回収手段は、溶剤を吸収させるための水を貯留する図示しない排気溶剤貯留部を有している。この排気溶剤貯留部は、排気部に接続された水が貯留された所謂タンクであり、貯留された水に乾燥炉１１から送り込まれたガスに含まれる溶剤を吸収させるようになっている。これにより、排気部から排気されたガスに含まれる溶剤を吸収することができる。
　そして、排気溶剤貯留部により回収され、水と混ざった溶剤を蒸留精製して水と分離し、前述した溶剤再利用手段と同様に調合部で溶剤以外の塗布液の材料（たとえば、活物質、バインダー、導電助剤など）と調合し、塗布液として塗布液タンク９２ｅに供給して塗布機構９２により塗布してもよい。これにより、コストをより削減することができる。
　このように本実施形態における乾燥システム１００によれば、ガスを循環路３により循環させているため、ガスの供給・排気量を従来のものと比べて大幅に削減することができる為、ファンの駆動エネルギーや加熱エネルギーを削減することができる。すなわち、従来よりも消費するエネルギーを削減することができる。また、ガス供給・排気ファンをコンパクトにできると共に、ランニングコストを削減することができる。これに加えて、ガスを供給、排気するための配管の開口面積を従来よりも小さくすることができるため、設備の導入にかかるコストを削減することができる。
　また、循環路３により循環するガスを加熱部１２と冷却部２１に到達するまでに第１の熱交換ユニット４と第２の熱交換ユニット７より加熱、冷却するため、加熱部１２と冷却部２１により所定の温度までガスを加熱、冷却する際に必要なエネルギーを削減することができる。これにより、従来よりも消費するエネルギーを削減することができ、ランニングコストを削減することができる。そして、従来よりも消費するエネルギーを削減することができるため、排出されるＣＯ２を削減することができる。
　また、溶剤回収ユニット２と排気溶剤回収手段により回収された溶剤を塗布液として塗布機構９２から再び塗布できるよう再利用するため、溶剤にかかる費用を削減することができる。
　〔第二実施形態〕
　次に本発明の第二実施形態における乾燥システム１００について図３および図４を用いて説明する。本実施形態では、乾燥システム１００が、乾燥ユニット１を基材Ｗの搬送経路に沿って複数備え、これら複数の乾燥ユニット１のうち、基材Ｗの搬送方向における最初と最後の乾燥ユニット１を溶剤回収ユニット２と接続しない点で第一実施形態と異なっている。
　図３は、本実施形態における乾燥システム１００を説明するための図である。図４は、本発明の一実施形態における乾燥進行と塗膜の含水率の関係を示す図であり、図４に示すＡが塗膜の温度を示し、図４に示すＢが含水率を示す。ここでいう含水率とは、塗膜内の溶剤の含有量において塗布直後の含有量と比較したもののことであり、含水率が下がるほど塗膜が乾燥している。
　本実施形態における乾燥システム１００は、図３に示すように乾燥ユニット１を基材Ｗの搬送経路に沿って複数備えている。
　そして、複数の乾燥ユニット１のうち、後述の通り塗膜の乾燥工程で塗膜から溶剤がほぼ気化しない乾燥ユニット１には、溶剤回収ユニット２を接続しない。本実施形態では、図３に示すように基材Ｗの搬送方向における最初に位置する乾燥ユニット１ａを含む後述する乾燥初期にあたる乾燥ユニット１と最後に位置する乾燥ユニット１ｂを含む後述する乾燥後期にあたる乾燥ユニット１には、溶剤回収ユニット２を接続しない。
　これら乾燥ユニット１ａと乾燥ユニット１ｂは、循環路３を介して溶剤回収ユニット２と接続していない点以外は、第一の実施形態で説明した乾燥ユニット１の構成と同様の構成をしている。すなわち、乾燥ユニット１ａと乾燥ユニット１ｂは、それぞれを溶剤回収ユニット２と接続するための循環路３ｃ、循環路３ｄ、および循環路３ｅと接続されておらず、循環路３ｂがガス供給配管５２と接続され、ガス供給配管５２が加熱部１２に接続されるようになっている。そのため、乾燥ユニット１ａと乾燥ユニット１ｂの各々の乾燥炉１１内のガスは、ガス排気手段６により排気されるものを除いて循環路３ｂ、ガス供給配管５２、および循環路３ａにより循環する。
　また、複数の乾燥ユニット１のうち、塗膜の乾燥工程で塗膜から溶剤が気化しやすい乾燥ユニット１には、溶剤回収ユニット２を接続する。本実施形態では、図３に示すように乾燥ユニット１ａと乾燥ユニット１ｂの間に位置する乾燥ユニット１ｃを含む後述する乾燥中期にあたる乾燥ユニット１には、溶剤回収ユニット２を接続する。
　具体的に説明する。本実施形態における乾燥システム１００による塗膜の乾燥工程は、図４に示すように乾燥初期、乾燥中期、および乾燥後期に分けられる。乾燥初期は、図４に示すように塗膜の温度を比較的急速に上げる領域となり、塗膜の含水率が含水率ａのようにほぼ横ばいになる。すなわち、乾燥初期は、塗膜の温度を高める領域になっており、塗膜から溶剤が気化しにくくなっている。そのため、塗膜を最初に加熱する乾燥ユニット１ａによる乾燥工程が乾燥初期にあたり、溶剤を回収する必要がないので、乾燥ユニット１ａを溶剤回収ユニット２と接続しない。
　乾燥中期では、図4に示すように溶剤が気化し塗膜の含水率が含水率ｂから含水率ｃのように下がり乾燥する領域である。乾燥する領域では溶剤の蒸発による状態変化により塗膜の温度がほぼ一定に維持される。そのため、乾燥ユニット１ａと乾燥ユニット１ｂの間に位置する乾燥ユニット１ｃによる乾燥工程が乾燥中期にあたり、溶剤を回収する必要があるので、乾燥ユニット１ｃを溶剤回収ユニット２と接続する。
　そして乾燥後期では、塗膜中の溶剤が残留分の僅かな量となり含水率として図４に示すように低くなり一定に保たれながら、再び塗膜の温度が上昇し設定した温度プロセスとなる。すなわち、乾燥後期では、塗膜の温度が所定温度まで上がり塗膜が乾燥しきった領域であり、溶剤が気化しやすい状態から気化しにくい状態になっている。そのため、塗膜を最後に加熱する乾燥ユニット１ｂによる乾燥工程が乾燥後期にあたり、溶剤を回収する必要がないので、乾燥ユニット１ｂを溶剤回収ユニット２と接続しない。
　これにより、溶剤回収ユニット２を溶剤がほぼ気化せず、回収を必要としない乾燥ユニット１のために設けていないため、すべての乾燥ユニット１に溶剤回収ユニット２を接続する場合に比べて設備の設置費と設備を稼働するためのランニングコストを削減することができる。
　また、溶剤回収ユニット２に接続しない乾燥ユニット１では、溶剤回収ユニット２の冷却部２１によりガスを冷却させることがないため、循環経路における加熱部１２の手前のガスの温度が比較的高くなる。これにより、加熱部１２がガスを所定の温度まで加熱するために必要なエネルギーを比較的少なくすることができる。すなわち、消費するエネルギーを削減することができる。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述したが、各実施形態における構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の追加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。たとえば、乾燥システム１００が複数の乾燥ユニット１を備え、これら乾燥ユニット１に溶剤回収ユニット２が接続して設けられている場合、それぞれの乾燥ユニット１に溶剤回収部２２を必ず設ける必要がなく、それぞれの冷却部２１から共通の溶剤回収部２２に溶剤が回収されるようにしてもよい。
　１００　乾燥システム
　１　乾燥ユニット
　１ａ　乾燥ユニット
　１ｂ　乾燥ユニット
　１ｃ　乾燥ユニット
　１１　乾燥炉
　１２　加熱部
　２　溶剤回収ユニット
　２１　冷却部
　２２　溶剤貯留部
　２３　溶剤回収配管
　３　循環路
　３ａ　循環路
　３ｂ　循環路
　３ｃ　循環路
　３ｄ　循環路
　３ｅ　循環路
　４　第１の熱交換ユニット
　５　ガス供給手段
　５１　ガス供給部
　５２　ガス供給配管
　５２ａ　ガス供給配管
　５２ｂ　ガス供給配管
　６　ガス排気手段
　６１　ガス排気配管
　６１ａ　ガス排気配管
　６１ｂ　ガス排気配管
　７　第２の熱交換ユニット
　８　排気溶剤回収手段
　９００　塗布装置
　９１　搬送機構
　９１ａ　巻出ロール
　９１ｂ　巻取ロール
　９１ｃ　搬送ロール
　９１ｄ　塗布ロール
　９２塗布機構
　９２ａ　マニホールド
　９２ｂ　スリット
　９２ｃ　吐出口
　９２ｄ　塗布液供給路
　９２ｅ　塗布液タンク
　Ｗ　基材
　ａ　含水率
　ｂ　含水率
　ｃ　含水率
　ｄ　含水率
　ｅ　含水率

Claims (7)

  1. 　リチウムイオン電池の製造工程において基材に形成された電極材料のスラリーからなる塗膜を乾燥させる乾燥システムであって、
    　塗膜を乾燥させるために用いるガスを供給するガス供給部と、
    　前記ガス供給部により供給された前記ガスを加熱し、加熱された前記ガスにより前記基材に形成された前記塗膜を加熱して乾燥させる乾燥ユニットと、
    　前記乾燥ユニットから前記ガスの一部を排気するガス排気部と、
    　前記乾燥ユニットにより前記塗膜が加熱させられることで気化した溶剤を冷却して回収する溶剤回収ユニットと、
    　前記乾燥ユニットと前記溶剤回収ユニットとの間で前記ガスを循環させる循環路と、
    　前記循環路を介して前記乾燥ユニットから前記溶剤回収ユニットに向かう前記ガスと前記循環路を介して前記溶剤回収ユニットから前記前記乾燥ユニットに向かう前記ガスとの間で熱交換を行う第１の熱交換ユニットと、
    を備えることを特徴とする乾燥システム。
  2. 　前記ガス供給部は、前記循環路を介して前記第１の熱交換ユニットを経由して前記乾燥ユニットに前記ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システム。
  3. 　前記乾燥ユニットを基材の搬送経路に沿って複数備えており、
    　少なくとも基材の搬送方向における最初若しくは最後の前記乾燥ユニットは、前記溶剤回収ユニットと接続されていないことを特徴とする請求項１若しくは請求項２のいずれかに記載の乾燥システム。
  4. 　前記乾燥ユニットから前記ガス排気部に向かう前記ガスと前記ガス供給部から前記乾燥ユニットに向かう前記ガスとの間で熱交換を行う第２の熱交換ユニットを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の乾燥システム。
  5. 　前記溶剤回収ユニットにより回収された溶剤を再利用する溶剤再利用手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の乾燥システム。
  6. 　前記ガス排気部から排気された前記ガスに含まれる前記溶剤を回収する排気溶剤回収手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の乾燥システム。
  7. 　前記ガスに含まれる前記溶剤の濃度を測定する濃度測定手段を備えており、
    　前記濃度測定手段により測定した結果をもとに前記ガス供給部による前記ガスの供給量と前記ガス排気部による前記ガスの排気量を調節することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の乾燥システム。
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