JP5515768B2 - 電極材乾燥装置及び電極材乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池用電極に用いられる電極材を乾燥させる乾燥装置及び乾燥方法に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等に使用されるリチウムイオン二次電池（以下「リチウムイオン電池」という）は、正極集電体の両面に正極活物質等を有する正極と、負極集電体の両面に負極活物質等を有する負極と、正極と負極の間に配置され電解液を含浸したセパレータとから構成される。これらリチウムイオン電池の正極及び負極は、活物質や溶媒等を含む電極材を集電体としての金属箔に塗布し、塗布された電極材を乾燥させることによって形成される。

特許文献１には、帯状の金属箔を搬送し、搬送中の金属箔の表面に電極材を塗布した後、誘導加熱によって電極材を乾燥させる電極材乾燥装置が開示されている。この電極材乾燥装置では、金属箔を誘導加熱する加熱コイルを金属箔の両面に配置し、加熱コイルによって搬送中の金属箔を誘導加熱し、金属箔からの熱伝導によって金属箔に塗布された電極材の溶媒を蒸発させている。

特開２００４−３２７２０３号公報

ところで、リチウムイオン電池では発電特性改善のために、金属箔面内において、金属箔に塗布する電極材の塗布厚さを異ならせたり金属箔の厚さを異ならせたりすること等がある。電極材の塗布厚さや金属箔の厚さに分布を持たせると、その分布に応じて電極材や金属箔の熱容量が変化する。このように熱容量が不均一なものを、特許文献１に記載のようなコイル間距離が一定の加熱コイルによって加熱すると、電極材の乾燥状態が不均一になってしまうという問題がある。電極材の乾燥状態が不均一な電極を用いてリチウムイオン電池を構成すると、所望の電池特性が得られないおそれがある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、集電体に塗布された電極材を均一に乾燥させることができる電極材燥装置及び電極材乾燥方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。

本発明は、電池用電極を構成する集電体に塗布される電極材を加熱して乾燥させる電極材乾燥装置及び電極材乾燥方法である。

電極材乾燥装置は、集電体を搬送する搬送部と、搬送中の集電体に、溶媒を含む電極材を塗布する塗布部と、集電体の幅方向において集電体又は電極材の熱容量が小さくなるほど加熱量を小さくし、搬送中の集電体の電極材を加熱する加熱部と、を備えることを特徴とする。

電極材乾燥方法は、集電体を搬送する搬送工程と、搬送中の集電体に、溶媒を含む電極材を塗布する塗布工程と、集電体の幅方向において集電体又は電極材の熱容量が小さくなるほど加熱量を小さくし、搬送中の集電体の電極材を加熱する加熱工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、集電体又は電極材の熱容量が小さくなるほど加熱部による加熱量を低下させるので、集電体や電極材の熱容量が不均一であっても加熱量を適切に調整でき、電極材を均一に乾燥させることが可能となる。

リチウムイオン電池を示す概略構成図である。 第１実施形態における電極材乾燥装置を示す概略構成図である。 電極材乾燥装置の加熱コイルを示す図である。 金属箔又は電極材の熱容量を金属箔幅方向で異ならせた場合における加熱コイルのコイル間距離を示す図である。 加熱コイルのコイル間距離の設定について説明する図である。 第２実施形態の電極材乾燥装置におけるコイル間距離調整装置及びコイル長調整部を示す概略構成図である。 第３実施形態の電極材乾燥装置における加熱コイルのコイル間距離の設定について説明する図である。 比較例における加熱コイルのコイル間距離の設定について説明する図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、リチウムイオン電池１の構成について説明する。図１（Ａ）はリチウムイオン電池１の斜視図であり、図１（Ｂ）はリチウムイオン電池１の断面図である。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すリチウムイオン電池１は、発電要素２と、発電要素２を収容する外装ケース３とを備える。

発電要素２は、正極４、電解質層としてのセパレータ５、及び負極６を順次積層した積層体として構成される。正極４は板状の正極集電体４Ａの両面に正極活物質層４Ｂを有しており、負極６は板状の負極集電体６Ａの両面に負極活物質層６Ｂを有している。なお、発電要素２の最外層に配置される正極４においては、正極集電体４Ａの片面のみに正極活物質層４Ｂが形成される。

隣接する正極４、セパレータ５、及び負極６が一つの単位電池７を構成しており、リチウムイオン電池１は積層された複数の単位電池７をそれぞれ電気的に並列接続して構成される。

外装ケース３は、アルミニウム等の金属をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムのシート材からなる。外装ケース３は、発電要素２を収納した状態で、ケース外周部が熱融着によって接合される。この外装ケース３には、発電要素２からの電力を外部に取り出すため、外部端子としての正極タブ８及び負極タブ９が設けられる。

正極タブ８の一端は外装ケース３の外側にあり、正極タブ８の他端は外装ケース３の内部で各正極集電体４Ａの集合部に接続する。負極タブ９の一端は外装ケース３の外側にあり、負極タブ９の他端は外装ケース３の内部で各負極集電体６Ａの集合部に接続する。

図２を参照して、リチウムイオン電池１の正極４及び負極６の製造時に使用される電極材乾燥装置１００について説明する。図２は、第１実施形態の電極材乾燥装置１００を示す概略構成図である。

電極材乾燥装置１００は、集電体としての金属箔１０に活物質や溶媒等を含む電極材２０を塗布し、電極材２０に含まれる溶媒を蒸発させて電極材２０を乾燥させる装置である。

金属箔１０は、帯状の金属シートであって、正極集電体４Ａ又は負極集電体６Ａとなるものである。正極集電体４Ａとしては例えばアルミニウム箔が用いられ、負極集電体６Ａとしては例えば銅箔が用いられる。なお、集電体は、金属箔１０に限られるものではなく、シート状の導電性材料であればよい。

電極材２０は、正極活物質又は負極活物質と、導電助剤と、バインダとに溶媒を添加したものであって、所定の粘度に調製したスラリー状の材料である。

電極材乾燥装置１００は、金属箔１０を搬送する搬送部３０と、搬送中の金属箔１０に電極材２０を塗布する塗布部４０と、塗布された電極材２０を乾燥させる加熱コイル５０と、を備える。

搬送部３０は、ロールトゥロール方式により長尺状の金属箔１０を搬送する（搬送工程）。搬送部３０は、金属箔１０を供給する供給ロール３１と、金属箔１０を巻き取る巻取ロール３２と、金属箔１０の下面を保持する複数のサポートロール３３とから構成される。供給ロール３１は、軸３１Ａに図示しない制動機構を備えており、金属箔１０に所定の張力を付与しつつ金属箔１０を送り出す。巻取ロール３２は、駆動モータ３４によって回転駆動され、供給ロール３１から送り出された金属箔１０を巻き取る。

塗布部４０及び加熱コイル５０は、供給ロール３１と巻取ロール３２との間の金属箔１０の搬送経路内に設置される。

塗布部４０は、電極材２０を吐出するスリットダイ４１と、スリットダイ４１に電極材２０を供給する電極材供給部４２とを備える。スリットダイ４１は、先端部に形成されたスリット４１Ａを介して電極材２０を吐出し、搬送中の金属箔１０の表面に電極材２０を塗布する（塗布工程）。電極材２０は、金属箔１０の搬送方向に所定間隔をあけて、間欠的に塗布される。このように金属箔１０には電極材２０の塗装部分と未塗装層部分とが交互に形成されるが、金属箔１０の未塗装部分は電極同士を電気的に接続するタブ等として用いられる。

加熱コイル５０は、電極材２０が塗布される金属箔１０の塗布面に対して直交する方向に磁界を発生させることで、金属箔１０を誘導加熱するものである（加熱工程）。加熱コイル５０には、高周波電源６０を介して交流電流が印加される。加熱コイル５０は、金属箔１０を誘導加熱し、金属箔１０からの熱伝導によって金属箔１０に塗布された電極材２０を乾燥（電極材２０の溶媒を蒸発）させる。加熱コイル５０の詳細な構成については、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して後述する。

電極材乾燥装置１００は、コントローラ７０によって統括的に制御される。コントローラ７０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ７０には、電極材２０の塗装部分と未塗装部分とを検出するセンサ７１等からの信号が入力する。コントローラ７０は、これら信号に基づいて、塗布部４０の電極材供給部４２の動作や高周波電源６０の出力等を制御する。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して、加熱コイル５０の構成について説明する。図３（Ａ）は加熱コイル５０の斜視図であり、図３（Ｂ）は加熱コイル５０を構成する管状部材５１の一部断面図である。

図３（Ａ）に示すように、加熱コイル５０は、導電性の管状部材５１、例えば銅管等を折り曲げて形成される。

図３（Ｂ）に示すように、管状部材５１は中空状パイプである。管状部材５１は、側壁が軸方向に沿って凹凸状に形成されており、任意の形状に変形させることが可能なフレキシブルパイプとして構成されている。

図３（Ａ）に示すように、管状部材５１は、金属箔１０の上方を幅方向に横切った後に折り返されて再び金属箔１０の上方を横切るように延設され、その後金属箔１０の下方に導かれ、金属箔の下方を幅方向に横切った後に折り返されて再び金属箔１０の下方を横切るように延設される。したがって、加熱コイル５０は、金属箔１０の上方に上側加熱部５２、５３を有し、金属箔１０の下方に下側加熱部５４、５５を有する。なお、加熱コイル５０を構成する管状部材５１の両端は、高周波電源６０に接続する。

加熱コイル５０の上側加熱部５２、５３及び下側加熱部５４、５５は、それぞれ直線状に形成されるとともに水平に配置される。また、上側加熱部５２と下側加熱部５４は金属箔１０を挟んで対向するように配置され、上側加熱部５３と下側加熱部５５は金属箔１０を挟んで対向するように配置される。加熱コイル５０は、上側加熱部５２に流れる交流電流の向きと下側加熱部５４に流れる交流電流の向きが等しく、上側加熱部５３に流れる交流電流の向きと下側加熱部５５に流れる交流電流の向きとが等しくなるように構成されている。

加熱コイル５０に交流電流を印加すると、上側加熱部５２と下側加熱部５４の間及び上側加熱部５３と下側加熱部５５の間において、金属箔１０に対して垂直な磁界が発生する。このような垂直磁界が発生すると金属箔１０に渦電流が流れるので、上側加熱部５２と下側加熱部５４の間及び上側加熱部５３と下側加熱部５５の間で金属箔１０を誘導加熱することができる。このように加熱コイル５０は、金属箔１０を誘導加熱し、金属箔１０からの熱伝導によって金属箔１０に塗布された電極材２０の溶媒を蒸発させる。

なお、加熱コイル５０を構成する管状部材５１の内部は、冷却水を供給する図示しないチラーと連通している。加熱コイル５０による誘導加熱時には、管状部材５１の内部に冷却水を供給するので、加熱コイル５０の温度上昇が抑制される。

ところで、リチウムイオン電池１においては発電特性改善のために、図４（Ａ）のように金属箔１０に塗布する電極材２０の塗布厚さを金属箔１０の幅方向で異ならせたり、図４（Ｂ）のように金属箔１０の厚さを金属箔１０の幅方向で異ならせたり、図４（Ｃ）のように透磁率の異なる金属箔１０Ａ、１０Ｂを金属箔１０の幅方向に配置したりすることがある。このような場合には、金属箔１０の厚さや透磁率、電極材２０の塗布厚さ等に応じて、金属箔１０や電極材２０の熱容量が変化する。金属箔１０の幅方向において熱容量が不均一な金属箔１０や電極材２０を、上側加熱部５２、５３と下側加熱部５４、５５の間隔を一定に設定した加熱コイル５０を用いて加熱すると、電極材２０の乾燥状態が不均一となってしまう。電極材２０の乾燥状態が不均一な電極を用いてリチウムイオン電池１を構成すると、所望の電池特性が得られないという問題がある。

そこで、本実施形態の電極材乾燥装置１００の加熱コイル５０では、金属箔１０や電極材２０の熱容量に応じて上側加熱部５２、５３と下側加熱部５４、５５の間隔（以下「コイル間距離」という）を設定することによって、電極材２０を均一に乾燥させる。

図４（Ａ）及び図５（Ａ）〜図５（Ｃ）を参照して、電極材２０の塗布厚さに分布を持たせた場合における加熱コイル５０のコイル間距離について説明する。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の設置位置における金属箔１０の断面図である。図５（Ａ）は基本状態を示す図であり、図５（Ｂ）及び（Ｃ）は電極材２０の塗布厚さを基本状態のｎ_t倍にした時の図である。

図５（Ａ）に示すように、基本状態では、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離をＬ、その時の磁束密度をＢとすると、金属箔１０における渦電流損はＢ²と仮定できる。この渦電流損が、金属箔１０を誘導加熱するエネルギとなる。

これに対して図５（Ｂ）に示すように、金属箔１０に塗布される電極材２０の塗布厚さが基本状態のｎ_t倍になると、電極材２０の熱容量は基本状態よりも大きくなる。ｎ_t倍の塗布厚さの電極材２０を、基本状態の設定のままの加熱コイル５０で誘導加熱すると、加熱源となる金属箔１０での渦電流損はＢ²のままであるから、電極材２０の温度は基本状態よりも低下する。搬送中の金属箔１０に塗布される電極材２０の温度履歴を基本状態と同様にするためには、図５（Ｃ）に示すように金属箔１０における渦電流損は（１）式を満たす必要がある。

そして、渦電流損が（１）式を満たすためには、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間における磁束密度は（２）式を満たす必要がある。

ここで、加熱コイル５０の磁束密度はコイル間距離の二乗に反比例することから、上記磁束密度を満たすための加熱コイル５０のコイル間距離は（３）式に示す通りになる。

金属箔１０に塗布される電極材２０の塗布厚さが基本状態のｎ_t倍となる場合には、加熱コイル５０のコイル間距離を（３）式を満たすように設定することで、電極材２０の塗布厚さに応じて熱容量が変化しても、電極材２０を基本状態の場合と同様に乾燥させることができる。

したがって、図４（Ａ）に示すように、電極材２０の塗布厚さを金属箔１０の幅方向に異ならせる場合には、電極材２０の熱容量が大きくなるほど、具体的には電極材２０の塗布厚さが厚くなるほど、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離を小さく設定する。金属箔１０の幅方向において、電極材２０の塗布厚さが最も厚くなる位置の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離は最小値Ｌ₁となり、電極材２０の塗布厚さが最も薄くなる位置の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離は最大値Ｌ₃となる。図４（Ａ）では、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離について説明したが、加熱コイル５０の上側加熱部５３と下側加熱部５５の間のコイル間距離についても上記と同様に設定する。

なお、電極材２０の塗布厚さと加熱コイル５０のコイル間距離との関係は、予めの実験等により決定してもよい。

図４（Ａ）に示すように加熱コイル５０のコイル間距離を設定すれば、金属箔１０の幅方向に電極材２０の塗布厚さが異なっても、電極材２０の熱容量に応じた誘導加熱量で金属箔１０を加熱することができるので、電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。

次に、図４（Ｂ）を参照して、金属箔１０の厚さに分布を持たせた場合における加熱コイル５０のコイル間距離について説明する。

図４（Ｂ）に示すように、金属箔１０の幅方向において中央部よりも外側部の金属箔１０の厚さを厚くすると、金属箔１０の外側部の熱容量が中央部よりも大きくなる。そのため、コイル間距離を一定にした加熱コイル５０で金属箔１０を誘導加熱した場合には、金属箔１０の外側部の温度は中央部よりも低下する。したがって、金属箔１０の外側部に塗布された電極材２０が乾燥しにくくなる。

そこで、本実施形態では、金属箔１０の熱容量が大きくなるほど、具体的には金属箔１０の厚さが厚くなるほど、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離を小さく設定する。金属箔１０の外側部における加熱コイル５０のコイル間距離Ｌ₅は、金属箔１０の中央部における加熱コイル５０のコイル間距離Ｌ₄よりも小さくなる。図４（Ｂ）では、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離について説明したが、加熱コイル５０の上側加熱部５３と下側加熱部５５の間のコイル間距離についても上記と同様に設定する。

なお、金属箔１０の厚さと加熱コイル５０のコイル間距離との関係は、図５（Ｃ）の算出法を金属箔１０に応用してもよいし、予めの実験等により決定してもよい。

図４（Ｂ）に示すように加熱コイル５０のコイル間距離を設定すれば、金属箔１０の幅方向に金属箔１０の厚さが異なっても、金属箔１０の熱容量に応じた誘導加熱量で金属箔１０を加熱することができるので、金属箔１０に塗布される電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。

次に、図４（Ｃ）、図５（Ａ）、図５（Ｄ）及び図５（Ｅ）を参照して、透磁率の異なる金属箔１０を幅方向に配置した場合における加熱コイル５０のコイル間距離について説明する。図５（Ｄ）及び図５（Ｅ）は、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の設置位置における金属箔１０の断面図であって、金属箔１０の透磁率を基本状態のｎμ倍にした時の図である。

図５（Ａ）に示すように、基本状態では、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離をＬ、その時の磁束密度をＢとすると、金属箔１０を誘導加熱するエネルギとなる渦電流損はＢ²と仮定できる。

ここで、図５（Ｄ）に示すように、基本状態のｎμ倍の透磁率を有する金属箔１０を、基本状態と同じコイル間距離Ｌの加熱コイル５０で誘導加熱すると、上側加熱部５２と下側加熱部５４の間の磁束密度はｎμ・Ｂとなって、金属箔１０における渦電流損は基本状態のｎμ²倍となる。金属箔１０の厚さ及び電極材２０の塗布厚さは基本状態と同じであるから、渦電流損が基本状態よりも大きくなると、金属箔１０での誘導加熱量が増加して金属箔１０の温度は基本状態よりも高くなる。このように金属箔１０の透磁率が大きくなるほど、金属箔１０の熱容量は小さくなる。

高透磁率の金属箔１０を用いた場合に金属箔１０の温度履歴を基本状態と同様にするには、図５（Ｅ）に示すように、上側加熱部５２と下側加熱部５４の間の磁束密度をＢとして、金属箔１０における渦電流損をＢ²とする必要がある。加熱コイル５０の磁束密度はコイル間距離の二乗に反比例することから、上記磁束密度を満たすための加熱コイル５０のコイル間距離は（４）式に示す通りとなる。

金属箔１０の透磁率が基本状態のｎμ倍となった場合には、加熱コイル５０のコイル間距離を（４）式を満たすように設定することで、金属箔１０の透磁率に応じて熱容量が変化しても、金属箔１０に塗布される電極材２０を基本状態の場合と同様に乾燥させることができる。

したがって、図４（Ｃ）に示すように、金属箔１０の幅方向において外側部に低透磁率の金属箔１０Ａを配置し、中央部に高透磁率の金属箔１０Ｂを配置した場合には、金属箔１０の熱容量が大きくなるほど、具体的には金属箔１０の透磁率が低くなるほど、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離を小さく設定する。低透磁率の金属箔１０Ａの位置での加熱コイル５０のコイル間距離Ｌ₆は、高透磁率の金属箔１０Ｂの位置での加熱コイル５０のコイル間距離Ｌ₅よりも小さくなる。図４（Ｃ）では、加熱コイル５０の上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離について説明したが、加熱コイル５０の上側加熱部５３と下側加熱部５５の間のコイル間距離についても上記と同様に設定する。

なお、金属箔１０の透磁率と加熱コイル５０のコイル間距離との関係は、予めの実験等により決定してもよい。

図４（Ｃ）に示すように加熱コイル５０のコイル間距離を設定すれば、金属箔１０の幅方向に金属箔１０の透磁率が異なっても、金属箔１０の熱容量に応じた誘導加熱量で金属箔１０を加熱することができるので、金属箔１０に塗布される電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。

以上により、第１実施形態における電極材乾燥装置１００では、下記の効果を得ることができる。

電極材乾燥装置１００の加熱コイル５０では、金属箔１０や電極材２０の熱容量に応じて上側加熱部５２、５３と下側加熱部５４、５５の間のコイル間距離を設定するので、金属箔１０での誘導加熱量を適切に調整することができる。具体的には、金属箔１０の幅方向において金属箔１０や電極材２０の熱容量が小さい位置ほど、上側加熱部５２、５３と下側加熱部５４、５５の間のコイル間距離を大きくして、金属箔１０における誘導加熱量を低下させる。したがって、金属箔１０の幅方向において金属箔１０や電極材２０の熱容量が不均一であっても、金属箔１０に塗布される電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。
（第２実施形態）

図６（Ａ）は第２実施形態の電極材乾燥装置１００のコイル間距離調整装置８０の概略構成図であり、図６（Ｂ）はコイル間距離調整装置８０のコイル長調整部９０を示す図である。

第２実施形態における電極材乾燥装置１００は、第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、加熱コイル５０の上側加熱部５２、５３及び下側加熱部５４、５５を移動させてコイル間距離を調整するコイル間距離調整装置８０を備える点において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

金属箔１０の厚さや透磁率、電極材２０の塗布厚さは、第１実施形態のように金属箔１０の幅方向に異なるだけでなく、金属箔１０の搬送方向に異なることがある。第２実施形態の電極材乾燥装置１００は、金属箔１０の搬送方向に金属箔１０の厚さや透磁率、電極材２０の塗布厚さが異なる場合に、コイル間距離調整装置８０によって加熱コイル５０のコイル間距離を制御する。

電極材乾燥装置１００は、上側加熱部５２と下側加熱部５４のコイル間距離及び上側加熱部５３と下側加熱部５５のコイル間距離を、２つのコイル間距離調整装置８０でそれぞれ調整する。これらコイル間距離調整装置８０は同じ構成であるので、図６（Ａ）に示すように上側加熱部５２と下側加熱部５４のコイル間距離を調整するコイル間距離調整装置８０についてのみ説明する。

図６（Ａ）に示すように、電極材乾燥装置１００のコイル間距離調整装置８０は、加熱コイル５０の上側加熱部５２を移動させる上側移動機構８１と、加熱コイル５０の下側加熱部５４を移動させる下側移動機構８２とを備える。

上側移動機構８１は、上側加熱部５２を挿通した状態で支持するとともに金属箔１０の幅方向に複数設けられる支持部８１Ａと、支持部８１Ａの外周から突出するロッド部８１Ｂと、ロッド部８１Ｂを介して支持部８１Ａを金属箔１０に対して垂直方向に移動させるアクチュエータ８１Ｃと、を備える。支持部８１Ａ及びロッド部８１Ｂは、絶縁性部材によって形成されている。

下側移動機構８２も上側移動機構８１と同様に支持部８２Ａ、ロッド部８２Ｂ（図示省略）、及びアクチュエータ８２Ｃを有しており、下側移動機構８２と上側移動機構８１は金属箔１０に対して対称に配置されている。

図６（Ｂ）に示すように、電極材乾燥装置１００は、コイル間距離調整装置８０による加熱コイル５０のコイル間距離調整時に、管状部材５１の長さを調整するコイル長調整部９０をさらに備えている。コイル長調整部９０は、加熱コイル５０の管状部材５１の一端部に設置される。コイル長調整部９０は、管状部材５１の端部に設置される絶縁部９１と、絶縁部９１を金属箔１０の幅方向に移動させるアクチュエータ９２とを有している。

上側移動機構８１のアクチュエータ８１Ｃ、下側移動機構８２のアクチュエータ８２Ｃ及びコイル長調整部９０のアクチュエータ９２は、図１に示したコントローラ７０によって制御される。コントローラ７０には、金属箔１０の搬送速度、厚さ分布、熱伝導率、透磁率及び電極材２０の塗布厚さ分布、熱伝導率等の情報が入力されており、コントローラ７０はこれら入力情報に基づいて金属箔１０及び電極材２０の搬送方向における熱容量の変化を推定する。そして、コントローラ７０は、金属箔１０及び電極材２０の搬送方向の熱容量変化に基づいて、上側移動機構８１のアクチュエータ８１Ｃ、下側移動機構８２のアクチュエータ８２Ｃ及びコイル長調整部９０のアクチュエータ９２の動作を制御する。

金属箔１０を介して対応する位置の上側移動機構８１と下側移動機構８２のアクチュエータ８１Ｃ、８２Ｃは同期して駆動され、金属箔１０や電極材２０の熱容量に応じて支持部８１Ａ、８２Ａが移動し、上側加熱部５２と下側加熱部５４のコイル間距離が調整される。図６（Ａ）に示すように、搬送中の金属箔１０において、電極材２０の塗布厚さが厚くなったり金属箔１０の一部が低透磁率（図６（Ａ）の網掛部分）になったりして、電極材２０や金属箔１０の熱容量が大きくなった場合には、熱容量が大きい位置における上側加熱部５２と下側加熱部５４の間のコイル間距離が小さくなるように、アクチュエータ８１Ｃ、８２Ｃが駆動される。

コイル長調整部９０のアクチュエータ９２はコイル間距離調整時に駆動され、加熱コイル５０の管状部材５１を金属箔１０の幅方向に送り出したり引き戻したりする。このようにコイル長調整部９０が上側加熱部５２及び下側加熱部５４での管状部材５１の長さを調整するので、コイル間距離調整装置８０による上側加熱部５２及び下側加熱部５４の移動がスムーズになる。

以上により、第２実施形態における電極材乾燥装置１００では、下記の効果を得ることができる。

電極材乾燥装置１００は、加熱コイル５０の上側加熱部５２、５３と下側加熱部５４、５５の間のコイル間距離を調整するコイル間距離調整装置８０を備える。コイル間距離調整装置８０によれば、搬送中の金属箔１０や電極材２０の熱容量変化に応じて加熱コイル５０のコイル間距離を調整でき、金属箔１０での誘導加熱量を適切に制御することができる。したがって、金属箔１０の搬送方向において金属箔１０や電極材２０の熱容量が不均一であっても、金属箔１０に塗布される電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。

また、電極材乾燥装置１００は、管状部材５１を金属箔１０の幅方向に送り出したり引き戻したりするコイル長調整部９０を備える。コイル長調整部９０はコイル間距離調整時に加熱コイル５０の上側加熱部５２、５３及び下側加熱部５４、５５の管状部材５１の長さを調整するので、コイル間距離調整装置８０による上側加熱部５２、５３及び下側加熱部５４、５５の移動をスムーズにすることが可能となる。
（第３実施形態）

第３実施形態における電極材乾燥装置１００は、第１及び第２実施形態とほぼ同様の構成であるが、加熱コイル５０のコイル間距離の設定の仕方について相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図７（Ａ）は第３実施形態における加熱コイル５０のコイル間距離の設定について説明する図であり、図７（Ｂ）は金属箔１０が加熱コイル５０を通過する時の電極材２０の温度の時間履歴を示す図である。図８（Ａ）は比較例における加熱コイル５０のコイル間距離の設定について説明する図であり、図８（Ｂ）は金属箔１０が加熱コイル５０を通過する時の電極材２０の温度の時間履歴を示す図である。

図８（Ａ）に示すように、電極材２０が金属箔１０の幅方向に、中央部２０Ｃと、中央部２０Ｃの２倍の塗布厚さを有する外側部２０Ａと、中央部２０Ｃから外側部２０Ａに向かって塗布厚さが厚くなる傾斜部２０Ｂと、を備えている場合を考える。第１及び第２実施形態の加熱コイル５０では、電極材２０の熱容量に基づいて、外側部２０Ａにおけるコイル間距離を中央部２０Ｃにおけるコイル間距離よりも小さく設定し、傾斜部２０Ｂにおけるコイル間距離は中央部２０Ｃから外側部２０Ａに向かって大きくなるように設定する。

図８（Ａ）の通り加熱コイル５０の上側加熱部５２、５３と下側加熱部５４、５５の間のコイル間距離を設定すると、図８（Ｂ）に示すように外側部２０Ａ及び中央部２０Ｃにおける電極材温度の履歴はほぼ同じになる。しかしながら、傾斜部２０Ｂにおける電極材温度は、図８（Ｂ）の破線領域に示すように、外側部２０Ａ及び中央部２０Ｃにおける電極材温度よりも僅かに高くなってしまう。これは外側部２０Ａの位置の金属箔１０での誘導加熱量が大きくなり、金属箔１０から外側部２０Ａに伝わった熱が、外側部２０Ａから傾斜部２０Ｂに伝導することに起因する。

そこで、第３実施形態では、図７（Ａ）に示すように、傾斜部２０Ｂよりも外側部２０Ａ寄りの位置から中央部２０Ｃにおいて加熱コイル５０のコイル間距離を、外側部２０Ａよりも大きく設定する。これにより、電極材２０の外側部２０Ａから傾斜部２０Ｂに伝熱しにくくなり、図７（Ｂ）に示すように外側部２０Ａ、中央部２０Ｃ及び傾斜部２０Ｂにおける電極材温度の履歴をほぼ同じにすることができる。

ここで、傾斜部２０Ｂよりも外側部２０Ａ寄りの位置とは、傾斜部２０Ｂの幅方向長さをＬとした時に、傾斜部２０Ｂの塗布厚さが中央部２０Ｃの塗布厚さと同じになる位置から少なくとも２Ｌだけ外側部２０Ａ寄りの位置である。

以上により、第３実施形態における電極材乾燥装置１００では、下記の効果を得ることができる。

加熱コイル５０では、熱容量が小さくなり始める傾斜部２０Ｂよりも熱容量の大きい外側部２０Ａ寄りの位置から熱容量の小さい中央部２０Ｃにおいて、コイル間距離を熱容量の大きい外側部２０Ａよりも大きく設定するので、外側部２０Ａから傾斜部２０Ｂへの伝熱を抑制することができる。これにより、電極材２０の各位置での温度履歴をほぼ同じにすることができ、第１及び第２実施形態よりも電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。

第３実施形態における加熱コイル５０のコイル間距離の設定は、金属箔１０の幅方向において、金属箔１０の厚さに分布がある場合や異なる透磁率の金属箔１０を配置する場合にも適用することが可能である。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

第１〜第３実施形態では加熱コイル５０によって金属箔１０を誘導加熱して電極材２０を乾燥させる場合について説明したが、本発明は電極材２０を直接加熱して乾燥させる加熱装置に適用することもできる。このような加熱装置では、金属箔１０又は電極材２０の熱容量が小さい位置ほど加熱装置による加熱量を小さくすることで、電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。

また、第１〜第３実施形態の加熱コイル５０は、金属箔１０の両面に対して加熱部５２〜５５を備えるように構成したが、金属箔１０の一方面のみに対して加熱部を備えるように構成してもよい。このような場合には、金属箔１０又は電極材２０の熱容量が小さい位置ほど金属箔１０と加熱部の間の距離を大きくして、金属箔１０における誘導加熱量を低下させることで、電極材２０を均一に乾燥させることが可能となる。

１ リチウムイオン電池
４ 正極
４Ａ 正極集電体
４Ｂ 正極活物質層
５ セパレータ
６ 負極
６Ａ 負極集電体
６Ｂ 負極活物質層
１００ 電極材乾燥装置
１０ 金属箔
２０ 電極材
２０Ａ 外側部（大熱容量部）
２０Ｂ 傾斜部（熱容量変化部）
２０Ｃ 中央部（小熱容量部）
３０ 搬送部
４０ 塗布部
５０ 加熱コイル（加熱部）
５１ 管状部材
５２ 上側加熱部
５３ 上側加熱部
５４ 下側加熱部
５５ 下側加熱部
７０ コントローラ
８０ コイル間距離調整装置
９０ コイル長調整部

Claims (6)

1. 電池用電極を構成する集電体に塗布される電極材を加熱して乾燥させる電極材乾燥装置において、
   前記集電体を搬送する搬送部と、
   搬送中の前記集電体に、溶媒を含む前記電極材を塗布する塗布部と、
   前記集電体の幅方向において前記集電体又は前記電極材の熱容量が小さくなるほど加熱量を小さくし、搬送中の前記集電体の前記電極材を加熱する加熱部と、
   を備えることを特徴とする電極材乾燥装置。
2. 前記集電体又は前記電極材は、前記集電体の幅方向において、大熱容量部と、大熱容量部よりも熱容量の小さい小熱容量部と、大熱容量部から小熱容量部に向かって熱容量が小さくなる熱容量変化部とを有し、
   前記加熱部は、前記熱容量変化部よりも大熱容量部寄りの位置から前記小熱容量部において、前記大熱容量部よりも加熱量を小さくする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電極材乾燥装置。
3. 前記集電体は、金属集電体であって
   前記加熱部は、交流電流印加時に前記集電体を誘導加熱して前記電極材を乾燥させる加熱コイルであって、前記集電体と前記加熱コイルの距離を離すことで加熱量を小さくする、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電極材乾燥装置。
4. 前記加熱部は、前記集電体の厚さが薄くなるほど又は前記集電体の透磁率が高くなるほど、前記集電体と前記加熱コイルの距離が離れるように設定される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電極材乾燥装置。
5. 前記加熱部は、前記電極材の塗布厚さが薄くなるほど、前記集電体と前記加熱コイルの距離が離れるように設定される、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電極材乾燥装置。
6. 電池用電極を構成する集電体に塗布される電極材を加熱して乾燥させる電極材乾燥方法において、
   前記集電体を搬送する搬送工程と、
   搬送中の前記集電体に、溶媒を含む前記電極材を塗布する塗布工程と、
   前記集電体の幅方向において前記集電体又は前記電極材の熱容量が小さくなるほど加熱量を小さくし、搬送中の前記集電体の前記電極材を加熱する加熱工程と、
   を備えることを特徴とする電極材乾燥装方法。

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