WO2018070218A1 - 電極の乾燥方法 - Google Patents

電極の乾燥方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018070218A1
WO2018070218A1 PCT/JP2017/034302 JP2017034302W WO2018070218A1 WO 2018070218 A1 WO2018070218 A1 WO 2018070218A1 JP 2017034302 W JP2017034302 W JP 2017034302W WO 2018070218 A1 WO2018070218 A1 WO 2018070218A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
electrode
roll
roll electrode
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/034302
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杉山　雅彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to CN201780062509.0A priority Critical patent/CN109844997A/zh
Priority to KR1020197009698A priority patent/KR20190045307A/ko
Priority to EP17860236.3A priority patent/EP3528319A4/en
Priority to JP2018544730A priority patent/JPWO2018070218A1/ja
Priority to US16/340,516 priority patent/US20190252670A1/en
Publication of WO2018070218A1 publication Critical patent/WO2018070218A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B9/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B9/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards
    • F26B9/06—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in stationary drums or chambers
    • 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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method for drying an electrode.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-199979 filed on Oct. 11, 2016. Regarding designated countries that are permitted to be incorporated by reference, The contents described in the application are incorporated into the present application by reference and made a part of the description of the present application.
  • Patent Document 1 a method for drying a roll electrode
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a drying method in which moisture in the electrode is sufficiently removed.
  • the present invention solves the above problem by drying the roll electrode in a state where the overall temperature of the roll electrode for the positive electrode is in the range from the first temperature to the second temperature.
  • the first temperature is the evaporation temperature of moisture in the active material contained in the electrode
  • the second temperature is the decomposition temperature of the binding material contained in the electrode.
  • FIG. 1 is a plan view of a thin battery.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a conceptual configuration diagram of the drying apparatus. It is a flowchart which shows the process of the drying method in 1st Embodiment of this invention. It is a graph which shows the temperature characteristic of a roll electrode at the time of performing the drying method which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a conceptual block diagram of the drying apparatus. It is a flowchart which shows the process of the drying method in 2nd Embodiment of this invention. It is a graph which shows the temperature characteristic of a roll electrode at the time of performing the drying method which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • the electrode drying method according to the present embodiment is a method for removing moisture in the electrode that is a component of the battery.
  • the electrode to be dried is used for a lithium ion battery or the like.
  • FIG. 1 is a plan view of a thin battery
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • the thin battery 1 is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the thin battery 1 is a lithium ion battery.
  • the thin battery 1 is provided with at least an electrode dried by the drying method according to the present embodiment.
  • a stacked type (flat type) battery will be described as an example of a secondary battery. -A structure may be sufficient.
  • the thin battery 1 of this example is a lithium-type, flat plate, and laminated type thin secondary battery. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, three positive plates 11, five separators 12, and 3 The negative electrode plate 13, the positive electrode terminal 14, the negative electrode terminal 15, the upper exterior member 16, the lower exterior member 17, and an electrolyte (not particularly illustrated) are configured.
  • the positive electrode plate 11, the separator 12, the negative electrode plate 13, and the electrolyte constitute a power generation element 18, the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 13 constitute an electrode plate, and the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17 are a pair.
  • the exterior member is configured.
  • the positive electrode plate 11 constituting the power generation element 18 includes a positive electrode side current collector 11a extending to the positive electrode terminal 14, and positive electrode layers 11b and 11c formed on both main surfaces of a part of the positive electrode side current collector 11a, respectively.
  • the positive electrode layers 11b and 11c of the positive electrode plate 11 are not formed over both main surfaces of the entire positive electrode side current collector 11a, but as shown in FIG.
  • the positive electrode layers 11 b and 11 c are formed only on the portion of the positive electrode plate 11 that substantially overlaps the separator 12.
  • the positive electrode plate 11 and the positive electrode side current collector 11a are formed of a single conductor. However, the positive electrode plate 11 and the positive electrode side current collector 11a are formed separately and joined together. May be.
  • the positive electrode side current collector 11a of the positive electrode plate 11 is made of an electrochemically stable metal foil such as an aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, or a nickel foil.
  • the positive electrode layers 11b and 11c of the positive electrode plate 11 are formed of, for example, lithium composite oxides such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), or lithium cobaltate (LiCoO 2 ), chalcogen ( A mixture of a positive electrode active material such as S, Se, Te), a conductive agent such as carbon black, an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene or an adhesive such as polyvinylidene fluoride (PVDF), and a solvent.
  • lithium composite oxides such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), or lithium cobaltate (LiCoO 2 ), chalcogen ( A mixture of a positive electrode active material such as S, Se, Te
  • the positive electrode active material described above is merely an example, and for example, LiMn 2 O 4 or Li (Ni—Mn—Co) O 2 may be used.
  • the positive electrode active material may be a lithium-transition metal composite oxide, lithium-transition metal phosphate compound, lithium-transition metal sulfuric acid, or the like, in which a part of the transition metal of these lithium composite oxides is substituted with another element. It may be a compound.
  • the negative electrode plate 13 constituting the power generation element 18 includes a negative electrode side current collector 13a extending to the negative electrode terminal 15 and negative electrode layers 13b and 13c formed on both main surfaces of a part of the negative electrode side current collector 13a, respectively. And have.
  • the negative electrode layers 13b and 13c of the negative electrode plate 13 are not formed over both main surfaces of the entire negative electrode current collector 13a.
  • the negative electrode layers 13 b and 13 c are formed only on the portion of the negative electrode plate 13 that substantially overlaps the separator 12.
  • the negative electrode plate 13 and the negative electrode side current collector 13a are formed of a single conductor.
  • the negative electrode plate 13 and the negative electrode side current collector 13a are formed as separate bodies and are joined together. May be.
  • the negative electrode side current collector 13a of the negative electrode plate 13 is composed of an electrochemically stable metal foil such as nickel foil, copper foil, stainless steel foil, or iron foil.
  • the negative electrode layers 13b and 13c of the negative electrode plate 13 are obtained by mixing a negative electrode active material that occludes and releases lithium ions and a binder to obtain a negative electrode slurry, and the negative electrode slurry is a part of the negative electrode side current collector 13a. It is formed by applying to both main surfaces, drying and rolling.
  • the negative electrode active material is a material such as amorphous carbon, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, or graphite.
  • the binder is an aqueous binder obtained by combining an additive such as carboxymethyl cellulose (CMC) and a binder material such as styrene butadiene copolymer (SBR).
  • the separator 12 of the power generation element 18 prevents a short circuit between the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 13 described above, and may have a function of holding an electrolyte.
  • the separator 12 is a microporous film made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), for example. When an overcurrent flows, the pores of the layer are blocked by the heat generation and the current is cut off. It also has a function.
  • the separator 12 according to this example is not limited to a single-layer film such as polyolefin, but a three-layer structure in which a polypropylene film is sandwiched with a polyethylene film or a laminate of a polyolefin microporous film and an organic nonwoven fabric may be used. it can.
  • the power generation element 18 is formed by alternately stacking the positive electrode plates 11 and the negative electrode plates 13 with the separators 12 interposed therebetween.
  • the three positive plates 11 are respectively connected to the positive terminal 14 made of metal foil through the positive current collector 11a, while the three negative plates 13 are connected to the negative current collector 13a. In the same manner, each is connected to a negative electrode terminal 15 made of metal foil.
  • the positive electrode plate 11, the separator 12, and the negative electrode plate 13 of the power generation element 18 are not limited to the above number, and for example, one positive plate 11, three separators 12, and one negative plate 13 are also included.
  • the power generation element 18 can be configured, and the number of the positive electrode plate 11, the separator 12, and the negative electrode plate 13 can be selected and configured as necessary.
  • the positive electrode terminal 14 and the negative electrode terminal 15 are not particularly limited as long as they are electrochemically stable metal materials.
  • Examples of the positive electrode terminal 14 include an aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, and a nickel foil.
  • the negative electrode terminal 15 nickel foil, copper foil, stainless steel foil, iron foil, etc. can be mentioned.
  • the power generation element 18 described above is housed and sealed in the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17.
  • the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17 of this example are both resistant from the inner side to the outer side of the thin battery 1, such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer.
  • an outer layer made of an excellent resin film is made of an excellent resin film.
  • both the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17 are made of a resin such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer on one surface (inner surface of the thin battery 1) of a metal foil such as an aluminum foil. It is made of a flexible material such as a resin-metal thin film laminate material in which the other surface (the outer surface of the thin battery 1) is laminated with a polyamide resin or a polyester resin.
  • a resin such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer on one surface (inner surface of the thin battery 1) of a metal foil such as an aluminum foil.
  • a flexible material such as a resin-metal thin film laminate material in which the other surface (the outer surface of the thin battery 1) is laminated with a polyamide resin or a polyester resin.
  • These exterior members 16, 17 enclose the power generation element 18, part of the positive electrode terminal 14 and part of the negative electrode terminal 15, so that the internal liquid space formed by the exterior members 16, 17 contains an organic liquid solvent. While injecting a liquid electrolyte having a lithium salt such as lithium chlorate, lithium borofluoride or lithium hexafluorophosphate as a solute, the space formed by the exterior members 16 and 17 is sucked into a vacuum state, The outer peripheral edges of the members 16 and 17 are heat-sealed by hot pressing and sealed.
  • a liquid electrolyte having a lithium salt such as lithium chlorate, lithium borofluoride or lithium hexafluorophosphate
  • organic liquid solvent examples include ester solvents such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate, but the organic liquid solvent in this example is limited to this.
  • organic liquid solvent prepared by mixing and preparing an ether solvent such as ⁇ -butylactone ( ⁇ -BL) or dietoxyethane (DEE) in the ester solvent can also be used.
  • the thin battery 1 is manufactured by sealing with a pair of exterior members 16 and 17 while injecting an electrolytic solution into a laminated body in which an electrode plate and a separator are laminated.
  • the electrode is manufactured by cutting the roll electrode 100 after feeding the necessary length.
  • the roll electrode 100 is obtained by winding an electrode in a roll shape around a core.
  • the electrode after cutting the roll electrode 100 also contains a lot of moisture, and even after being incorporated as the thin battery 1, Of water.
  • the water in the electrode reacts with the electrolytic solution, so that the electrolytic solution is reduced (electrolytic solution is drained) and the battery performance is degraded.
  • the moisture in the electrode becomes gas, and the shape of the thin battery 1 changes, and the stability of the battery decreases. Therefore, the electrode before being incorporated in the thin battery 1 should have less moisture.
  • the drying method according to this embodiment is a method for reducing the amount of water in the electrode before being incorporated as the thin battery 1.
  • a drying apparatus and a drying method for executing the drying method according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the drying apparatus. As shown in FIG. 3, the drying apparatus 200 includes a chamber 201, a support 202, a fan 203, and a vacuum pump 204.
  • the chamber 201 is a container in which the roll electrode 100 is disposed in the internal space.
  • the chamber 201 is a highly airtight container that prevents gas from entering the interior after decompression.
  • the chamber 201 is a water-cooled chamber, and a flow path is formed in a housing portion of the chamber 201. Water circulates in a flow path from a water cooling pump (not shown).
  • the support 202 supports the roll electrode 100 inside the chamber 201.
  • the support 202 has a shaft heater and legs.
  • the shaft heater applies heat from the inside of the roll electrode 100.
  • the fan 203 is provided in the chamber 201 and is an air cooling device that cools the roll electrode 100.
  • the vacuum pump 204 is a device that depressurizes the chamber 201 and places the chamber 201 in a vacuum state.
  • FIG. 4 is a flowchart of the drying method according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing temperature characteristics of the roll electrode dried by the drying method according to the present embodiment.
  • a graph a shown in FIG. 5 is a temperature characteristic of the outer peripheral side portion of the roll electrode 100, and a graph b is a characteristic of the internal temperature of the roll electrode 100.
  • the graph réelle shows the temperature characteristics of the portion where heat is easily transmitted in the roll electrode 100
  • the graph b shows the temperature characteristics of the portion where heat is hardly transmitted in the roll electrode 100.
  • “S2” to “S5” shown in FIG. 5 correspond to steps “S2” to “S5” in the flowchart of FIG.
  • the characteristics of the respective graphs divided from “S2” to “S5” represent the temperature transition of the roll electrode 100 in each process from step S2 to step S5 in FIG.
  • the roll electrode 100 is formed by winding a plate-shaped electrode in a roll shape as a preparation stage of the electrode drying method according to the present embodiment.
  • the length in the longitudinal direction of the electrode is in the range of 200 m to 900 m.
  • the conditions for winding the roll electrode are such that the number of turns of the plate-like electrode is in the range from 800 to 3600 and the diameter of the roll electrode is in the range from 350 mm to 400 mm.
  • Various conditions set in the following description are set in order to sufficiently remove moisture in the roll electrode 100 formed as described above.
  • step S1 (arrangement step) the roll electrode 100 is supported by the support 202, and the roll electrode 100 is disposed in the chamber 201.
  • a roll electrode is disposed in the chamber 201.
  • the inside of the chamber 201 is in a state in which air is sealed (normal atmospheric state).
  • a first temperature raising step (first heating step) is performed.
  • the roll electrode 100 is heated so that the overall temperature of the roll electrode 100 is within a range between the first temperature threshold (T 1 ) and the second temperature threshold (T 2 réelle or T 2b ).
  • T 1 first temperature threshold
  • T 2 Second temperature threshold
  • the drying apparatus 200 drives the fan 203 while turning on the shaft heater of the support 202 in a state where air is sealed in the chamber 201.
  • the heating time in the first heating step is about 3 hours.
  • the first temperature threshold value (T 1) in the first heating step, shows the lower limit of the target temperature range of the overall temperature of the roll electrode 100.
  • the first temperature threshold (T 1 ) is the evaporation temperature of moisture in the active material included in the electrode.
  • the first temperature threshold is about 90 ° C.
  • the moisture in the active material is moisture taken into the crystal of the active material.
  • the second temperature threshold (T 2a or T 2b ) indicates the upper limit of the target temperature range of the overall temperature of the roll electrode 100 in the first temperature raising step.
  • the second temperature threshold value (T 2a ) indicates the decomposition temperature of the binding material included in the positive electrode plate.
  • the binding material corresponds to an adhesive material (binder material).
  • the second temperature threshold (T 2 ) is about 140 ° C.
  • the second temperature threshold (T 2b ) is the melting temperature of the insulating tape. Insulating tape is used in order to prevent a short circuit between electrodes when an electrode manufactured through the drying method according to the present embodiment is incorporated into a battery.
  • the insulating tape a resin adhesive tape such as polypropylene or polyphenylene sulfide is used.
  • the second temperature threshold value (T 2b), the second temperature threshold value (T 2 réelle) lower than, approximately 120 ° C..
  • the upper limit value of the target temperature is the second temperature threshold value (T 2b ).
  • the upper limit value of the target temperature is the second temperature threshold value (T 2a ).
  • the temperature of the roll electrode 100 is different depending on the shape of the roll electrode 100, the nature of the heat source of the drying apparatus 200, the position of the heat source, the heat transfer characteristics of the roll electrode 100, or the like.
  • the overall temperature of the roll electrode 100 corresponds to the average temperature of the roll electrode 100, for example.
  • the center part of the roll electrode 100 is the temperature of the part located between the inner diameter and the outer diameter of the roll electrode 100.
  • the temperature condition of the first heating process is defined by the overall temperature of the roll electrode 100.
  • the overall temperature of the roll electrode 100 is The temperature condition of one heating process is satisfied.
  • the first heating step when the heating time (about 3 hours) elapses, the entire temperature of the roll electrode 100 is within the range of the first temperature threshold (T 1 ) or more and the second temperature threshold (T 2a or T 2b ) or less. If it is.
  • the upper limit temperature of the target temperature range for defining the temperature condition of the first heating step is not limited to the second temperature threshold value (T 2 réelle or T 2b), it may be lower than the second temperature threshold value (T 2 réelle or T 2b) Temperature .
  • the lower limit of the target temperature range is not limited to the first temperature threshold value (T 1), or at a temperature higher than the first temperature threshold value (T 1).
  • the second temperature threshold value (T 2a ) is not limited to 140 ° C., and may be a temperature according to the decomposition temperature of the material used for the binding material.
  • the second temperature threshold (T 2b ) may be the melting temperature of the material used for the insulating tape.
  • the first temperature threshold (T 1 ) is not limited to 90 ° C., and may be a temperature according to the state characteristics of moisture contained in the electrode.
  • the target temperature range is not limited to the range of 90 ° C to 120 ° C or the range of 90 ° C to 140 ° C.
  • the upper limit may be within the range of 115 ° C to 145 ° C.
  • the target temperature range may be appropriately set according to the temperature distribution or the like.
  • the heating process (second heating process) after the first heating process includes a decompression process and a two-step heating process.
  • the process including the decompression process and the first stage heating process will be described as the first vacuum process
  • the second stage heating process will be described as the second vacuum process.
  • a first vacuum process is performed.
  • the inside of the chamber 201 is depressurized and the inside of the chamber 201 is evacuated.
  • the pressure in the chamber 201 after depressurization is 600 Pa or less.
  • the internal temperature of the roll electrode 100 is kept within a range equal to or lower than the first temperature threshold (T 1 ) and equal to or higher than the third temperature threshold (T 3 ).
  • the roll electrode 100 is dried by maintaining the roll electrode 100.
  • the internal temperature of the roll electrode 100 is the temperature of the portion of the roll electrode 100 where heat is most difficult to transfer (the portion where the temperature change amount per unit time is the smallest).
  • the internal temperature of the roll electrode 100 is the temperature of the portion between the inner diameter and the outer diameter of the cross section, or the inner diameter and the outer diameter. It is the temperature of the central part between.
  • the third temperature threshold value (T 3 ) is a temperature at which moisture adhering to the surface of the active material is removed and / or a temperature at which residual solvent is removed.
  • the vacuum maintenance period is about 3 hours.
  • the entire temperature of the roll electrode 100 is maintained within a range between the first temperature threshold value (T 1 ) and the second temperature threshold value (T 2a or T 2b ). As shown in the graph b of FIG. 5, the internal temperature of the roll electrode 100 rises from the third temperature threshold (T 3 ) as time passes, and is equal to or lower than the first temperature threshold (T 1 ). (T 3 ) The above range is maintained.
  • the internal temperature of the roll electrode 100 is maintained within a range equal to or lower than the first temperature threshold (T 1 ) and equal to or higher than the third temperature threshold (T 3 ).
  • Removing solvent For example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is used as the solvent. NMP solvent is used to give the viscosity of the active material, but has high affinity with water. Therefore, the solvent is combined with water adhering to the surface of the active material. When the dried electrode is incorporated as a battery with a large amount of solvent remaining in the electrode, the solvent may react with the electrolytic solution and the battery performance may be reduced.
  • the internal temperature of the roll electrode 100 is raised to the third temperature threshold (T 3 ) or higher, thereby removing both the water and the solvent attached to the active material surface.
  • step S4 a second vacuum process is performed.
  • the roll electrode 100 is maintained by raising the internal temperature of the roll electrode 100 to the first temperature threshold (T 1 ) or higher in a vacuum state within a predetermined vacuum maintenance period (about 3 hours). .
  • the entire temperature of the roll electrode 100 is maintained within a range between the first temperature threshold value (T 1 ) and the second temperature threshold value (T 2a or T 2b ).
  • the temperature of the portion of the roll electrode 100 where heat is difficult to transfer becomes equal to or higher than the first temperature threshold (T 1 ), so that moisture in the active material can be removed.
  • the internal temperature of the roll electrode 100 becomes equal to or higher than the first temperature threshold value (T 1 )
  • PVDF softens, so that when the dried electrode is incorporated in the battery, the penetration of the electrolyte is improved, and the battery performance is improved. Can be increased.
  • step S5 a cooling process is executed.
  • the roll electrode 100 is forcibly cooled by operating the water cooling pump while circulating air in the chamber 201 and circulating the cooling water.
  • the cooling refrigerant is not limited to air but may be nitrogen, for example.
  • the roll electrode 100 is dried in a state where the entire temperature of the roll electrode 100 is within the range of the first temperature threshold (T 1 ) or less and the second temperature threshold (T 2a or T 2b ) or more. To do. Thereby, the water
  • the roll electrode 100 is dried in the state which made the whole temperature of the roll electrode 100 below 2nd temperature threshold value ( T2b ). Thereby, the water
  • the roll electrode 100 is dried for a predetermined period in a state where the internal temperature of the roll electrode 100 is less than the first temperature threshold (T 1 ) and within the third temperature threshold (T 3 ). After the predetermined period, the internal temperature of the roll electrode 100 is raised to the first temperature threshold (T 1 ) or higher, and the roll electrode 100 is dried. Thereby, the water
  • the internal temperature of the roll electrode 100 is set to the first temperature threshold (T) while ensuring a period during which moisture and solvent in the electrode can be removed (corresponding to a vacuum maintaining period in the first vacuum process). 1 ) and less than or equal to the third temperature threshold (T 3 ). Then, after a vacuum sustain period of the first vacuum step, raising the internal temperature of the roll electrode 100 to the first temperature threshold value (T 1) or more.
  • the temperature in the roll electrode 100 is increased.
  • the portion for example, the portion close to the heat source
  • T 2 the second temperature threshold
  • the time of the vacuum process becomes longer than the time of the vacuum state in the present embodiment.
  • the heating time can be shortened.
  • the roll electrode 100 is dried in the state which made the whole temperature of the roll electrode 100 below 2nd temperature threshold value ( T2b ). Thereby, the time of a drying process can be shortened.
  • the electrode drying method according to the second embodiment is used for drying the negative electrode.
  • the method for drying a negative electrode described below is preferably applied to the drying of the negative electrode using an aqueous binder.
  • the structure of the electrode for negative electrodes formed through the drying method which concerns on 2nd Embodiment, and the structure of the thin battery 1 provided with this electrode for negative electrodes are the same as that of 1st Embodiment, it is 1st The description of the embodiment is incorporated as appropriate.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the drying apparatus.
  • the drying apparatus 200 includes a chamber 201, a support 202, a fan 203, a vacuum pump 204, and a nitrogen generator 205.
  • the drying apparatus 200 according to the second embodiment includes: A nitrogen generator 205 is included.
  • each structure of the chamber 201, the support body 202, the fan 203, and the vacuum pump 204 is the same structure as 1st Embodiment.
  • the nitrogen generator 204 is a device that generates nitrogen and supplies the nitrogen to the chamber 201.
  • FIG. 7 is a flowchart of the drying method according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing temperature characteristics of the roll electrode dried by the drying method according to the present embodiment. Note that “S12” to “S17” shown in FIG. 8 correspond to steps “S12” to “S17” in the flowchart of FIG. In FIG. 8, the characteristics of the respective graphs divided from “S12” to “S17” represent the temperature transition of the roll electrode 100 in the respective steps from step S12 to step S17 in FIG.
  • the roll electrode 100 is formed by winding a plate-shaped electrode in a roll shape as a preparation stage of the electrode drying method according to the present embodiment.
  • the length in the longitudinal direction of the electrode is in the range of 200 m to 900 m.
  • the conditions for winding the roll electrode are such that the number of turns of the plate-like electrode is in the range from 800 to 3600 and the diameter of the roll electrode is in the range from 350 mm to 400 mm.
  • Various conditions set in the following description are set in order to sufficiently remove moisture in the roll electrode 100 formed as described above.
  • step S11 (arrangement step) the roll electrode 100 is supported by the support 202, and the roll electrode 100 is disposed in the chamber 201.
  • the vacuum pump 205 is operated in a state where the roll electrode is disposed in the chamber 201, so that the chamber 201 is brought into a vacuum state.
  • step S12 the first heating step is performed.
  • the roll electrode 100 is heated to raise the temperature of the roll electrode 100 to be equal to or higher than the evaporation temperature of moisture contained in the roll electrode 100.
  • the drying apparatus 200 encloses nitrogen as an inert gas in the chamber 201 and drives the fan 203. Further, the drying apparatus 200 turns on the shaft heater of the support 202. Heat is transferred to the roll electrode 100 by nitrogen sealing and the operation of the fan 203.
  • the heating time in the first heating step is about 2 hours.
  • the target temperature (T 1 ) in the first heating step is set to be equal to or higher than the evaporation temperature of moisture contained in the roll electrode 100.
  • the target temperature (T 1 ) is set to be equal to or lower than the foil burning temperature of the negative electrode plate 13 or the decomposition temperature of the additive. That is, the target temperature (T 1 ) is set in a range not lower than the water evaporation temperature and not higher than the baking temperature, or not lower than the water evaporation temperature and not higher than the decomposition temperature of the additive.
  • the evaporation temperature of moisture contained in the roll electrode 100 is 120 ° C.
  • the decomposition temperature of the additive and the foil burning temperature of the negative electrode plate 13 are 140 ° C., respectively.
  • the target temperature (T 1 ) is in the range from 120 ° C. to 140 ° C., and is set to about 125 ° C.
  • the drying apparatus 200 heats the roll electrode 100 until the temperature of the roll electrode 100 reaches the target temperature (T 1 ). Thereby, the temperature of the roll electrode 100 after heating time progresses becomes higher than 120 degreeC.
  • nitrogen is added from the state in which the inside of the chamber 201 is evacuated. Therefore, since nitrogen functions as a carrier for transferring heat to the roll electrode 100, the heating time of the roll electrode 100 can be shortened. Further, the load on the chamber 201 can be reduced as compared with the case where the chamber 201 is heated in a vacuum state.
  • a vacuum maintaining process is executed.
  • the state in the chamber is maintained for a predetermined vacuum maintaining time.
  • the drying apparatus 200 places the inside of the chamber 201 in a vacuum state and maintains the temperature of the roll electrode 100 at least higher than 120 ° C.
  • the temperature of the roll electrode 100 in a vacuum maintenance process shall be less than foil baking temperature.
  • the foil baking temperature is a temperature at which the metal foil forming the negative electrode plate 13 is baked. When the negative electrode plate 13 is formed of, for example, copper foil, the foil baking temperature is 140 ° C.
  • the time for maintaining the vacuum state is about 3 hours. In this embodiment, the vacuum maintenance time is about 200 minutes.
  • the temperature of the roll electrode 100 is maintained at a temperature higher than the water evaporation temperature (120 ° C.) and lower than the foil baking temperature (140 ° C.) in a state where the chamber 201 is evacuated.
  • the vacuum state moisture attached to the electrode surface is easily detached.
  • the roll electrode at a high temperature, moisture attached to the electrode surface is more easily desorbed, and moisture in the crystal is also desorbed from the crystal. The detached moisture is dried. Thereby, the water
  • the negative electrode plate 13 may be oxidized (copper oxidation) by the desorbed water and oxygen. .
  • an inspection process such as an image inspection is performed after drying, if the negative electrode plate 13 is oxidized, it is determined to be defective. As a result, the yield may be reduced.
  • the negative electrode plate 13 is oxidized when the negative electrode plate 13 is welded, the weld strength may be reduced by the oxide film, which may result in poor welding.
  • the vacuum maintaining process is performed in a state where the temperature of the roll electrode 100 is lower than the foil baking temperature, it is possible to prevent oxidation of the negative electrode plate 13 due to water desorbed from the roll electrode 100.
  • a 2nd heating process is performed in step S14.
  • the roll electrode 100 is further heated to raise the temperature of the roll electrode 100 to be equal to or higher than the decomposition temperature of the additive.
  • the drying apparatus 200 encloses nitrogen in the chamber 201, drives the fan 203, and turns on the shaft heater of the support 202.
  • the heating time in the second heating step is about 3 hours. In this embodiment, the heating time is about 220 minutes.
  • the target temperature (T 2 ) in the second heating step is set to a temperature higher than the target temperature (T 1 ) and higher than the decomposition temperature of the additive.
  • the target temperature (T 2 ) is set to be lower than the decomposition temperature of the binding material. That is, the target temperature (T 2 ) is set within a range that is equal to or higher than the decomposition temperature of the additive and less than the binding material.
  • the decomposition temperature of the additive is 140 ° C., which is the decomposition temperature of CMC. Since the binding material uses SBR, the decomposition temperature of the binding material is set to 170 ° C., which is the decomposition temperature of SBR.
  • the target temperature (T 2 ) is in the range from 140 ° C. to 170 ° C., and is set to about 168 ° C.
  • the drying apparatus 200 heats the roll electrode 100 until the temperature of the roll electrode 100 reaches the target temperature (T 2 ). Further, the drying device 200 controls the shaft heater and the like so that the temperature of the roll electrode 100 does not become higher than the target temperature (T 2 ) during the heating time.
  • T 2 target temperature
  • the temperature of the roll electrode 100 becomes higher than the decomposition temperature of CMC, moisture is generated by the decomposition of CMC. Since the second heating step is performed in a state where nitrogen is sealed in the chamber 201, moisture generated by the decomposition of CMC remains in the negative electrode active material.
  • CMC reacts with the electrolytic solution, and the battery performance may be deteriorated.
  • the CMC since the CMC is decomposed by performing the second heating step, it is possible to prevent a decrease in battery performance. Further, when CMC is decomposed, a portion where CMC existed before decomposition in the electrode becomes holes. When a negative electrode with many holes is incorporated in the thin battery 1, lithium ions enter the holes. As a result, the lithium insertion efficiency is increased, and the battery performance can be improved.
  • the second heating process is performed with nitrogen sealed in the chamber. Therefore, the heating time can be shortened and the load on the chamber 201 can be reduced while heat is uniformly applied to the chamber 201.
  • step S15 the first cooling process is executed.
  • the temperature of the roll electrode 100 is made lower than the foil baking temperature by the heat radiation of the roll electrode 100.
  • the drying apparatus 200 drives the fan to enhance the cooling effect while turning off the shaft heater.
  • the first cooling process is performed in a state where the nitrogen sealed in the third heating process exists in the chamber 201.
  • the cooling period is about 130 minutes.
  • the roll electrode 100 is set to a temperature lower than the foil baking temperature before evacuation by performing the first cooling step. Further, when evacuation is performed, if the temperature of the roll electrode 100 is high (140 ° C. or higher), copper oxidation of the negative electrode plate 13 is likely to occur. Therefore, in this embodiment, the temperature of the roll electrode 100 is set to less than 140 ° C. before evacuation to prevent copper oxidation during evacuation. Furthermore, since the fan is driven with nitrogen in the chamber 201, the cooling time can be shortened.
  • step S16 the second cooling process is executed.
  • the temperature of the roll electrode 100 is lowered while the chamber 201 is evacuated.
  • the drying apparatus 200 performs vacuum evacuation by driving the vacuum pump 205.
  • the vacuuming time is about 30 minutes.
  • the drying apparatus 200 performs evacuation while keeping the temperature of the roll electrode 100 within a range from 120 ° C to 140 ° C.
  • the CMC is decomposed by the heating in the second heating step and moisture is generated.
  • nitrogen is contained in the chamber 201, the moisture stays in the electrode. However, by evacuation, the moisture is desorbed and the electrode is dried. Thereby, the water
  • the second cooling step is performed within a range from 120 ° C. to 140 ° C., it is possible to prevent the desorbed moisture from adhering to the electrode again.
  • step S17 the third cooling process is executed.
  • the temperature of the roll electrode 100 is lowered while an inert gas is sealed in the chamber 201.
  • the drying apparatus 200 encloses nitrogen in the chamber 201 and drives the fan 203. Further, the drying apparatus 200 drives a water cooling pump to circulate cold water in the chamber 201.
  • the cooling period can be shortened by driving the fan while nitrogen is sealed in the chamber 201.
  • the cooling period can be further shortened by driving the water cooling type cooling mechanism together.
  • the temperature of the electrode disposed in the chamber 201 is raised to the first temperature (target temperature T 1 ), the state of the electrode is maintained for a predetermined time, and after the predetermined time has elapsed, The temperature is raised to (target temperature T 2 ).
  • the drying method according to the present embodiment is a method of heating the electrode in two stages, and in the first stage heating process, the temperature of the electrode is increased to a temperature equal to or higher than the water evaporation temperature, and the second stage heating is performed. In the process, the temperature of the electrode is raised above the decomposition temperature of the additive. Thereby, the water
  • the step of maintaining the electrode state performed between the first heating step and the second heating step is performed in a state where the inside of the chamber 201 is evacuated. Thereby, moisture can be desorbed from the electrode.
  • the second heating step is performed in a state where an inert gas is sealed in the chamber 201. Thereby, heating time can be shortened. Further, heat can be uniformly transmitted to the roll electrode 100.
  • the target temperature T 2 below the decomposition temperature of the binder material.
  • the first heating step is performed in a state where an inert gas is sealed in the chamber 201. Thereby, heating time can be shortened. Further, heat can be uniformly transmitted to the roll electrode 100.
  • it is set to the target temperature T 1 of less than foil burning temperature.
  • the temperature of the electrode is lowered to below the foil baking temperature.
  • foil burning can be prevented.
  • the cooling time can be shortened compared with the case where the process is performed under vacuum.
  • the electrode is cooled while the chamber 201 is evacuated. Thereby, the water
  • the electrode is cooled in a state where an inert gas is sealed in the chamber 201. Thereby, cooling time can be shortened.
  • the lower temperature is the upper limit temperature in the vacuum maintaining step.
  • the first cooling step may be omitted or the time of the first cooling step may be shortened.
  • the evacuation of the second cooling step may be performed in a temperature range (range of 100 ° C. or more and 140 ° C. or less) suitable for removing the substance generated by the CMC decomposition reaction.
  • the additive contained in the negative electrode is not limited to CMC, and other materials may be used, and the binding material contained in the negative electrode is not limited to SBR but may be other materials.
  • the binder of the negative electrode is not limited to a binder in which CMC and SBR are combined, and other aqueous binders may be used.
  • the heating step may be performed three or more times, but it is preferable to perform the heating step twice in order to shorten the heating time. Moreover, what is necessary is just to set the time of the vacuum maintenance process performed between two heating processes according to time required in order to dry a water

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

正極用のロール電極を乾燥する乾燥方法であって、ロール電極の全体温度を第１温度以上で第２温度以下の範囲内にした状態で、ロール電極を乾燥する。第１温度は電極に含まれる活物質内の水分の蒸発温度以上であり、第２温度は電極に含まれる結着性材料の分解温度である。

Description

電極の乾燥方法
　本発明は、電極の乾燥方法に関するものである。
　本出願は、２０１６年１０月１１日に出願された日本国特許出願の特願２０１６－１９９９７９に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
　従来よりロール電極の乾燥方法として、加熱とともに真空チャンバ内を減圧して沸点を下げ、ロール電極の乾燥を行い、乾燥完了後に冷却期間を設ける方法が知られている（特許文献１）。
特開２０１１－１６９４９９号公報
　しかしながら、上記の乾燥方法において、加熱工程におけるロール電極の温度が適切な温度になっていない場合には、電極内の水分を十分に飛ばすことができないという問題があった。
　本発明が解決しようとする課題は、電極内の水分を十分に飛ばす乾燥方法を提供することである。
　本発明は、正極用のロール電極の全体温度を第１温度以上で第２温度以下の範囲内にした状態で、ロール電極を乾燥することによって上記課題を解決する。なお、第１温度は電極に含まれる活物質内の水分の蒸発温度であり、第２温度は電極に含まれる結着性材料の分解温度である。
　本発明によれば、電極内の水分を十分に飛ばすことができるという効果を奏する。
図１は薄型電池の平面図である。 図２は図１のII－II線に沿う断面図である。 図３は乾燥装置の概念構成図である。 本発明の第１実施形態に乾燥方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る乾燥方法を行う際の、ロール電極の温度特性を示すグラフである。 図６は乾燥装置の概念構成図である。 本発明の第２実施形態に乾燥方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る乾燥方法を行う際の、ロール電極の温度特性を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
≪第１実施形態≫
　本実施形態に係る電極の乾燥方法は、電池の構成部品である電極内の水分を飛ばすための方法である。乾燥の対象となる電極は、リチウムイオン電池等に用いられる。
　まず、図１及び図２を用いて、薄型電池１の構成を説明する。図１は、薄型電池の平面図であり、図２は、図１のII－II線に沿う断面図である。薄型電池１は、例えば電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両に搭載される。薄型電池１は、リチウムイオン電池である。薄型電池１に、本実施形態に係る乾燥方法で乾燥された電極を少なくとも備えている。なお、以下の説明では、二次電池の一例として、積層型（扁平型）の電池を説明するが、電池の形態・構造は、巻回型（円筒型）電池など、従来公知のいずれの形態・構造でもよい。
　本例の薄型電池１は、リチウム系、平板状、積層タイプの薄型二次電池であり、図１及び図２に示すように、３枚の正極板１１と、５枚のセパレータ１２と、３枚の負極板１３と、正極端子１４と、負極端子１５と、上部外装部材１６と、下部外装部材１７と、特に図示しない電解質とから構成されている。
　このうちの正極板１１、セパレータ１２、負極板１３及び電解質が発電要素１８を構成し、また、正極板１１、負極板１３が電極板を構成し、上部外装部材１６及び下部外装部材１７が一対の外装部材を構成する。
　発電要素１８を構成する正極板１１は、正極端子１４まで伸びている正極側集電体１１ａと、正極側集電体１１ａの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層１１ｂ，１１ｃとを有する。なお、正極板１１の正極層１１ｂ，１１ｃは、正極側集電体１１ａの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図２に示すように、正極板１１、セパレータ１２及び負極板１３を積層して発電要素１８を構成する際に、正極板１１においてセパレータ１２に実質的に重なる部分のみに正極層１１ｂ，１１ｃが形成されている。また、本例では正極板１１と正極側集電体１１ａとが一枚の導電体で形成されているが、正極板１１と正極側集電体１１ａとを別体で構成し、これらを接合してもよい。
　正極板１１の正極側集電体１１ａは、たとえばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、正極板１１の正極層１１ｂ，１１ｃは、たとえば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、又は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン又はポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）等の接着剤と、溶剤とを混合したものを、正極側集電体１１ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。なお、上述した正極活物質は、一例にすぎず、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（Ｎｉ－Ｍｎ－Ｃｏ）Ｏ２でもよい。あるいは、正極活物質は、これらリチウム複合酸化物の遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム－遷移金属複合酸化物、リチウム－遷移金属リン酸化合物、リチウム－遷移金属硫酸化合物などでもよい。
　発電要素１８を構成する負極板１３は、負極端子１５まで伸びている負極側集電体１３ａと、当該負極側集電体１３ａの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１３ｂ，１３ｃとを有する。なお、負極板１３の負極層１３ｂ，１３ｃも、負極側集電体１３ａの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図２に示すように、正極板１１、セパレータ１２及び負極板１３を積層して発電要素１８を構成する際に、負極板１３においてセパレータ１２に実質的に重なる部分のみに負極層１３ｂ，１３ｃが形成されている。また、本例では負極板１３と負極側集電体１３ａとが一枚の導電体で形成されているが、負極板１３と負極側集電体１３ａとを別体で構成し、これらを接合してもよい。
　負極板１３の負極側集電体１３ａは、たとえばニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、負極板１３の負極層１３ｂ，１３ｃは、リチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質とバインダーとを混合させて、負極スラリーを得て、負極スラリーを負極側集電体１３ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。負極活物質は、たとえば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような物質である。バインダーは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の添加剤と、スチレンブタジエンコポリマー（ＳＢＲ）等の結着性材料を組み合わせた水系のバインダーである。
　特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。
　発電要素１８のセパレータ１２は、上述した正極板１１と負極板１３との短絡を防止するものであり、電解質を保持する機能を備えてもよい。このセパレータ１２は、たとえばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。
　なお、本例に係るセパレータ１２は、ポリオレフィン等の単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものも用いることができる。
　以上の発電要素１８は、セパレータ１２を介して正極板１１と負極板１３とが交互に積層されてなる。そして、３枚の正極板１１は、正極側集電体１１ａを介して、金属箔製の正極端子１４にそれぞれ接続される一方で、３枚の負極板１３は、負極側集電体１３ａを介して、同様に金属箔製の負極端子１５にそれぞれ接続されている。
　なお、発電要素１８の正極板１１、セパレータ１２、及び負極板１３は、上記の枚数に何ら限定されず、たとえば１枚の正極板１１、３枚のセパレータ１２、及び１枚の負極板１３でも発電要素１８を構成することができ、必要に応じて正極板１１、セパレータ１２及び負極板１３の枚数を選択して構成することができる。
　正極端子１４も負極端子１５も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子１４としては、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又はニッケル箔等を挙げることができる。また、負極端子１５としては、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることができる。
　上述した発電要素１８は、上部外装部材１６及び下部外装部材１７に収容されて封止されている。特に図示はしないが、本例の上部外装部材１６及び下部外装部材１７は何れも、薄型電池１の内側から外側に向かって、たとえばポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層と、たとえばアルミニウム等の金属箔から構成されている中間層と、たとえばポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層と、の三層構造とされている。
　したがって、上部外装部材１６及び下部外装部材１７は何れも、たとえばアルミニウム箔等金属箔の一方の面（薄型電池１の内側面）をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又はアイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面（薄型電池１の外側面）をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートした、樹脂－金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有する材料で形成されている。
　これらの外装部材１６，１７によって、上述した発電要素１８、正極端子１４の一部及び負極端子１５の一部を包み込み、当該外装部材１６，１７により形成される内部空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、外装部材１６，１７により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材１６，１７の外周縁を熱プレスにより熱融着して封止する。
　有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）やメチルエチルカーボネート等のエステル系溶媒を挙げることができるが、本例の有機液体溶媒はこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ－ブチラクトン（γ－ＢＬ）、ジエトシキエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることもできる。
　上記のとおり、薄型電池１は、電極板及びセパレータを積層した積層体に対して、電解液を注入しつつ、一対の外装部材１６、１７で封止することで製造される。薄型電池１の製造工程において、電極は、ロール電極１００を必要な長さだけ送り出した後に切断することで、製造される。ロール電極１００は、巻芯を中心に電極をロール状に巻いたものである。
　薄型電池１の電池性能を高めるためには、ロール電極１００を乾燥させて、電極内の水分を飛ばすことがよい。ロール電極１００が多くの水分を含む場合には、ロール電極１００を切断した後の電極にも多くの水分が含まれ、薄型電池１として組み込まれた後も、発電要素となる電極には、多くの水分が含まれることになる。薄型電池１として組み込まれた場合には、電極内の水分は電解液と反応するため、電解液が減少し（電解液の液枯れ）、電池性能が低下する。また、電極内の水分がガスとなり薄型電池１の形が変わり、電池の安定性が低下する。そのため、薄型電池１に組み込まれる前の電極は、水分が少ない方がよい。
　本実施形態に係る乾燥方法は、薄型電池１として組み込まれる前の電極内の水分量を減らすため方法である。以下、本実施形態に係る乾燥方法を実行するための乾燥装置、及び、乾燥方法を説明する。
　図３は乾燥装置の概略構成図である。図３に示すように、乾燥装置２００は、チャンバ２０１、支持体２０２、ファン２０３、及び真空ポンプ２０４を備えている。
　チャンバ２０１は、ロール電極１００を内部空間に配置する容器である。チャンバ―２０１は、減圧後に内部に気体が入らないような気密性の高い容器である。チャンバ２０１は、水冷式のチャンバであって、チャンバ２０１の筐体部分には流路が形成されている。流路内には、水冷用のポンプ（図示しない）から水が循環する。
　支持体２０２は、ロール電極１００を、チャンバ２０１の内部で支える。支持体２０２は、軸ヒータと脚部を有している。軸ヒータは、ロール電極１００の内部から熱を加える。ファン２０３は、チャンバ２０１内に設けられており、ロール電極１００を冷却する空冷用の装置である。真空ポンプ２０４は、チャンバ２０１内を減圧して、チャンバ２０１内を真空状態にする装置である。
　次に、図４及び図５を用いて、本実施形態に係る乾燥方法の各工程を説明する。本実施形態に係る乾燥方法は、正極の乾燥に用いられる。以下に説明する、正極用の電極の乾燥法は、溶媒系バインダーを使った正極の乾燥に適用することが好ましく、ＰＶＤＦを使った正極の乾燥に適用することがより好ましい。図４は、本実施形態に係る乾燥方法のフローチャートである。図５は、本実施形態に係る乾燥方法により乾燥されるロール電極の温度特性を示すグラフである。図５に示すグラフаは、ロール電極１００の外周側の部分の温度特性であり、グラフｂはロール電極１００の内部温度の特性である。すなわち、グラフаは、ロール電極１００の中で熱が伝わりやすい部分の温度特性を示しており、グラフｂは、ロール電極１００の中で熱が伝わりにくい部分の温度特性を示している。なお、図５に示す「Ｓ２」～「Ｓ５」は、図４のフローチャートにおけるステップ「Ｓ２」～「Ｓ５」と対応している。図５において、「Ｓ２」から「Ｓ５」までに区分けされた各グラフの特性は、図４のステップＳ２からステップＳ５までの各工程における、ロール電極１００の温度推移を表している。
　なお、本実施形態に係る電極乾燥方法の準備段階として、板状の電極をロール状に巻き付けることで、ロール電極１００を形成する。このとき、ロール状に巻かれる前の板状の電極において、電極の長手方向の長さは２００ｍ以上から９００ｍ以下の範囲内である。加えて、ロール電極の巻き付けの条件は、板状の電極の巻数を、８００以上から３６００以下までの範囲内であり、ロール電極の直径を３５０ｍｍ以上から４００ｍｍ以下の範囲内である。以下の説明で設定される各種条件は、上記のように形成されたロール電極１００内の水分を十分に飛ばすために設定されている。
　ステップＳ１（配置工程）にてロール電極１００が支持体２０２に支えられ、ロール電極１００がチャンバ２０１内に配置される。チャンバ２０１内にロール電極を配置する。チャンバ２０１内は、空気が封入された状態（通常大気の状態）である。
　ステップＳ２にて、第１昇温工程（第１加熱工程）が実行される。第１昇温工程では、ロール電極１００を加熱することで、ロール電極１００の全体温度を、第１温度閾値（Ｔ１）と第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）との間の範囲内に上昇させる。具体的には、乾燥装置２００は、空気をチャンバ２０１内に封入した状態で、支持体２０２の軸ヒータをオンにしつつ、ファン２０３を駆動する。第１加熱工程による加熱時間は約３時間である。
　第１温度閾値（Ｔ１）は、第１昇温工程において、ロール電極１００の全体温度の目標温度範囲の下限を示している。第１温度閾値（Ｔ１）は、電極に含まれる活物質内の水分の蒸発温度である。第１温度閾値は約９０℃である。活物質内の水分は、活物質の結晶内に取り込まれた水分である。　
　第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）は、第１昇温工程において、ロール電極１００の全体温度の目標温度範囲の上限を示している。第２温度閾値（Ｔ２а）は、正極板に含まれる結着性材料の分解温度を示している。結着性材料は、接着剤の材料（バインダー材料）に相当し、例えば、ＰＶＤＦが結着性材料に使用された場合には、第２温度閾値（Ｔ２а）は約１４０℃となる。第２温度閾値（Ｔ２ｂ）は、絶縁性テープの溶解温度ある。本実施形態に係る乾燥方法を経て製造された電極が電池に組み込まれた場合に、電極間の短絡を防止するために、絶縁性テープが用いられる。絶縁性テープには、ポリプロピレン又はポリフェニレンサルファイド等の樹脂製の粘着テープが使用される。例えば、ポリプロピレン粘着テープが絶縁性テープに使用された場合には、第２温度閾値（Ｔ２ｂ）は、第２温度閾値（Ｔ２а）より低く、約１２０℃となる。絶縁性テープがロール電極１００内に設けられている場合には目標温度の上限値は、第２温度閾値（Ｔ２ｂ）となる。絶縁性テープがロール電極１００内に設けられていない場合には、目標温度の上限値は第２温度閾値（Ｔ２а）となる。
　ロール電極１００の形状、乾燥装置２００の熱源の性質、熱源の位置、又はロール電極１００の伝熱特性等によって、ロール電極１００内の位置が異なると、ロール電極１００の温度は異なる。ロール電極１００の全体温度は、例えばロール電極１００の平均温度に相当する。ロール電極１００の中央部分は、ロール電極１００の内径と外径との間に位置する部分の温度である。第１加熱工程の温度条件は、ロール電極１００の全体温度で規定されている。そのため、ロール電極１００のうち、温度が上がりにくい部分の温度が目標温度範囲外であっても、例えばロール電極１００の平均温度が目標温度範囲内であれば、ロール電極１００の全体温度は、第１加熱工程の温度条件を満たすことになる。第１加熱工程では、加熱時間（約３時間）の経過時に、ロール電極１００の全体温度が、第１温度閾値（Ｔ１）以上で第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）以下の範囲内であればよい。
　なお、第１加熱工程の温度条件を規定する目標温度範囲の上限温度は第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）に限らず、第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）より低い温度でもよい。また、目標温度範囲の下限は、第１温度閾値（Ｔ１）に限らず、第１温度閾値（Ｔ１）より高い温度でもよい。第２温度閾値（Ｔ２а）は１４０℃に限らず、結着性材料に使用される材料の分解温度に応じた温度とすればよい。第２温度閾値（Ｔ２ｂ）は、絶縁性テープに使用される材料の溶解温度とすればよい。また、第１温度閾値（Ｔ１）は９０℃に限らず、電極に含まれる水分の状態特性に応じた温度とすればよい。目標温度範囲は、９０℃から１２０℃の範囲又は９０℃から１４０℃の範囲に限らず、例えば８０℃から１２０℃の範囲、８０℃から１４０℃の範囲、あるいは、下限を７５℃から９５℃の範囲としつつ上限を１１５℃から１４５℃の範囲内としてもよい。例えばロール電極１００の外径がより大きいほど、ロール電極１００内の温度分布は偏るため、目標温度範囲は、温度分布等に応じて適宜設定すればよい。
　第１加熱工程後の加熱工程（第２加熱工程）は、減圧工程と、２段階の加熱工程を含んでいる。以下の説明では、減圧工程及び１段階目の加熱工程を含む工程を第１真空工程として説明し、２段階目の加熱工程を第２真空工程として説明する。
　ステップＳ３にて、第１真空工程が実行される。第１真空工程では、チャンバ２０１内を減圧し、チャンバ２０１内を真空状態にする。減圧後のチャンバ２０１内の圧力は、６００Ｐａ以下である。そして、第１真空工程において、減圧後に、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）以下で第３温度閾値（Ｔ３）以上の範囲内にした状態で、所定の真空維持期間、ロール電極１００を維持することで、ロール電極１００を乾燥する。ロール電極１００の内部温度は、ロール電極１００のうち熱が最も伝わりにくい部分（単位時間あたりの温度変化量が最も小さい部分）の温度である。例えば、ロール電極１００の軸心に対して垂直方向の、ロール電極１００の断面において、ロール電極１００の内部温度は、当該断面の内径から外径の間の部分の温度、あるいは、内径と外径との間で中央部分の温度である。第３温度閾値（Ｔ３）は、活物質の表面に付着している水分を除去する温度、及び／又は、残留溶媒を除去する温度である。真空維持期間は約３時間である。
　ステップＳ３の真空維持期間中、ロール電極１００の全体温度は、第１温度閾値（Ｔ１）と第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）との間の範囲内で維持されている。図５のグラフｂに示すように、ロール電極１００の内部温度は、時間の経過とともに、第３温度閾値（Ｔ３）から上昇しつつ、第１温度閾値（Ｔ１）以下で第３温度閾値（Ｔ３）以上の範囲内を維持している。
　ステップＳ３の第１真空工程では、ロール電極１００の内部温度が、第１温度閾値（Ｔ１）以下で第３温度閾値（Ｔ３）以上の範囲内で維持されているため、電極内部に残留している溶媒が除去される。溶媒には、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）が使用される。ＮＭＰ溶媒は、活物質の粘性をもたせるために使用されるが、水との親和性が高い。そのため、溶媒が活物質の表面に付着した水と結合する。そして、電極内に多くの溶媒が残留した状態で、乾燥後の電極が電池として組み込まれた場合には、溶媒は電解液と反応し、電池性能が低下するおそれがある。本実施形態では、第１真空工程で、ロール電極１００の内部温度を第３温度閾値（Ｔ３）以上に上昇させることで、活物質表面に付着した水と溶媒を共に除去させている。
　ステップＳ４にて、第２真空工程が実行される。第２真空工程では、真空状態で、所定の真空維持期間（約３時間）内に、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）以上に上昇させて、ロール電極１００を維持する。ステップＳ４の真空維持期間中、ロール電極１００の全体温度は、第１温度閾値（Ｔ１）と第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）との間の範囲内で維持されている。これにより、ロール電極１００の中で熱が伝わりにくい部分の温度が第１温度閾値（Ｔ１）以上となるため、活物質内の水分を除去することができる。また、ロール電極１００の内部温度が第１温度閾値（Ｔ１）以上になると、ＰＶＤＦが軟化するため、乾燥後の電極を電池に組み込んだ場合に、電解液の染み込みがよくなり、電池性能を高めることができる。
　ステップＳ５にて、冷却工程が実行される。冷却工程では、チャンバ２０１に空気を封入しつつ、水冷用のポンプを作動させて冷却水を循環させることで、ロール電極１００を強制的に冷却する。なお、冷却用の冷媒は、空気に限らず、例えば窒素でもよい。
　上記のように本実施形態では、ロール電極１００の全体温度を第１温度閾値（Ｔ１）以下で第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）以上の範囲内した状態で、ロール電極１００を乾燥する。これにより、結着性材料の分解を防ぎつつ、電極の活物質内の水分を除去することができる。
　また本実施形態では、ロール電極１００の全体温度を第２温度閾値（Ｔ２ｂ）以下にした状態で、ロール電極１００を乾燥する。これにより、絶縁性テープの溶解を防ぎつつ、電極の活物質内の水分を除去することができる。
　また本実施形態では、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）未満で第３温度閾値（Ｔ３）以上の範囲内にした状態で、所定期間、ロール電極１００を乾燥し、当該所定期間の経過後に、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）以上に上げて、ロール電極１００を乾燥する。これにより、電極内の水分と溶媒を除去できる。
　また、本実施形態では、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）以上で上昇させるために、二段階加熱としている。すなわち、１段階目の加熱工程では、電極内の水分および溶媒を除去できる期間（第１真空工程における真空維持期間に相当）を確保しつつ、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）未満で第３温度閾値（Ｔ３）以上の範囲内にする。そして、第１真空工程の真空維持期間の経過後に、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）以上に上げる。本実施形態とは異なり、第１真空工程の真空維持期間中に、ロール電極１００の内部温度を第１温度閾値（Ｔ１）以上に上げようとした場合には、ロール電極１００の中で温度の伝わりやすい部分（例えば、熱源に近い部分）が第２温度閾値（Ｔ２а又はＴ２ｂ）以上になる可能性がある。そのため、真空工程の時間が、本実施形態における真空状態の時間よりも長くなってしまう。一方、本実施形態では、ロール電極１００の内部を２段階で加熱しているため、加熱時間を短くすることができる。
　また、本実施形態では、チャンバ２０１内を減圧した後に、ロール電極１００の全体温度を第２温度閾値（Ｔ２ｂ）以下にした状態で、ロール電極１００を乾燥する。これにより、乾燥工程の時間を短くすることができる。
　≪第２実施形態≫
　本発明の第２実施形態に係る電極の乾燥方法を説明する。第２実施形態に電極の乾燥方法は、負極の乾燥に用いられる。以下に説明する、負極用の電極の乾燥法は、水系バインダーを使った負極の乾燥に適用することが好ましい。なお、第２実施形態に係る乾燥方法を経て形成された負極用の電極の構成、及び、この負極用の電極を備える薄型電池１の構成は、第１実施形態と同様であるため、第１実施形態の記載を適宜、援用する。
　本実施形態に係る乾燥方法で使用される乾燥装置を、図６を用いて説明する。図３は乾燥装置の概略構成図である。図３に示すように、乾燥装置２００は、チャンバ２０１、支持体２０２、ファン２０３、真空ポンプ２０４、及び窒素発生器２０５を備えている。第２実施形態に係る乾燥装置２００は、第１実施形態に係る乾燥装置２００の構成に加えて、
窒素発生器２０５を有している。なお、チャンバ２０１、支持体２０２、ファン２０３、真空ポンプ２０４の各構成は、第１実施形態と同様の構成である。窒素発生器２０４は、窒素を発生させて、チャンバ２０１に窒素を供給する装置である。
　次に、図７及び図８を用いて、本実施形態に係る乾燥方法の各工程を説明する。本実施形態に係る乾燥方法は、負極の乾燥に用いられる。以下に説明する、負極用の電極の乾燥法は、水系バインダーを使った負極の乾燥に適用することが好ましい。図７は、本実施形態に係る乾燥方法のフローチャートである。図８は、本実施形態に係る乾燥方法により乾燥されるロール電極の温度特性を示すグラフである。なお、図８に示す「Ｓ１２」～「Ｓ１７」は、図７のフローチャートにおけるステップ「Ｓ１２」～「Ｓ１７」と対応している。図８において、「Ｓ１２」から「Ｓ１７」までに区分けされた各グラフの特性は、図７のステップＳ１２からステップＳ１７までの各工程における、ロール電極１００の温度推移を表している。
　なお、本実施形態に係る電極乾燥方法の準備段階として、板状の電極をロール状に巻き付けることで、ロール電極１００を形成する。このとき、ロール状に巻かれる前の板状の電極において、電極の長手方向の長さは２００ｍ以上から９００ｍ以下の範囲内である。加えて、ロール電極の巻き付けの条件は、板状の電極の巻数を、８００以上から３６００以下までの範囲内であり、ロール電極の直径を３５０ｍｍ以上から４００ｍｍ以下の範囲内である。以下の説明で設定される各種条件は、上記のように形成されたロール電極１００内の水分を十分に飛ばすために設定されている。
　ステップＳ１１（配置工程）にてロール電極１００が支持体２０２に支えられ、ロール電極１００がチャンバ２０１内に配置される。チャンバ２０１内にロール電極を配置した状態で、真空ポンプ２０５が動作することで、チャンバ２０１内を真空状態にする。
　ステップＳ１２にて、第１加熱工程が実行される。第１加熱工程では、ロール電極１００を加熱することで、ロール電極１００の温度を、ロール電極１００に含まれる水分の蒸発温度以上に上昇させる。具体的には、乾燥装置２００は、不活性ガスとして窒素をチャンバ２０１内に封入し、ファン２０３を駆動する。また、乾燥装置２００は、支持体２０２の軸ヒータをオンにする。窒素封入とファン２０３の動作により、熱がロール電極１００に伝わる。第１加熱工程による加熱時間は約２時間である。第１加熱工程における目標温度（Ｔ１）は、ロール電極１００に含まれる水分の蒸発温度以上に設定されている。また目標温度（Ｔ１）は、負極板１３の箔焼け温度、又は、添加剤の分解温度以下に設定されている。すなわち、目標温度（Ｔ１）は、水分の蒸発温度以上で箔焼け温度以下の範囲内、又は、水分の蒸発温度以上であり添加剤の分解温度以下の範囲内に設定されている。
　本実施形態では、ロール電極１００に含まれる水分の蒸発温度を１２０℃としており、添加剤の分解温度及び負極板１３の箔焼け温度をそれぞれ１４０℃としている。目標温度（Ｔ１）は１２０℃から１４０℃までの範囲内であって、約１２５℃に設定されている。
　乾燥装置２００は、ロール電極１００の温度が目標温度（Ｔ１）に達するまで、ロール電極１００を加熱する。これにより、加熱時間経過後のロール電極１００の温度は、１２０℃よりも高くなる。また第１加熱工程では、チャンバ２０１内を真空にした状態から、窒素を加えている。そのため、窒素が、ロール電極１００に熱を伝える担体として機能するために、ロール電極１００の加熱時間を短縮化することができる。また、チャンバ２０１内を真空状態にして加熱した場合と比べて、チャンバ２０１への負荷を軽減できる。
　ステップＳ１３にて、真空維持工程が実行される。真空維持工程では、チャンバ内の状態を、所定の真空維持時間、維持する工程である。具体的には、乾燥装置２００は、チャンバ２０１内を真空状態とし、ロール電極１００の温度を少なくとも１２０℃よりも高い状態を維持する。また、真空維持工程におけるロール電極１００の温度は、箔焼け温度未満にする。箔焼け温度は、負極板１３を形成する金属箔が焼かれた状態になる温度である。負極板１３が例えば銅箔で形成される場合に、箔焼け温度は１４０℃となる。真空維持工程において、真空状態を維持する時間（真空維持時間）は約３時間である。本実施形態では、真空維持時間は約２００分である。
　真空維持工程では、チャンバ２０１内を真空にした状態で、ロール電極１００の温度を、水分の蒸発温度（１２０℃）より高く、箔焼け温度（１４０℃）未満で維持する。真空状態にすることで、電極表面に付着した水分が脱離し易くなる。また、ロール電極を高温状態で維持することで、電極表面に付着した水分がより脱離し易くなり、結晶内の水分も結晶から脱離する。脱離した水分は乾燥する。これにより、電極内の水分を飛ばすことができる。
　また、本実施形態とは異なりロール電極１００の温度が１４０℃以上になっている状態で水分が脱離すると、負極板１３が、脱離した水と酸素によって酸化（銅酸化）するおそれがある。乾燥後に、画像検査等の検査工程を実行した場合に、負極板１３が酸化していると、不良と判定される。その結果として、歩留まりが低下するおそれがある。また、負極板１３を溶接する際に、負極板１３が酸化していると、酸化被膜により溶接強度が低下し、溶接不良となる可能性がある。本実施形態では、ロール電極１００の温度を箔焼け温度未満にした状態で、真空維持工程を実行しているため、ロール電極１００から脱離した水による、負極板１３の酸化を防止できる。
　ステップＳ１４にて第２加熱工程を実行する。第２加熱工程では、ロール電極１００をさらに加熱することで、ロール電極１００の温度を、添加剤の分解温度以上に上昇させる工程である。具体的には、乾燥装置２００は、チャンバ２０１内に窒素を封入し、ファン２０３を駆動し、支持体２０２の軸ヒータをオンにする。第２加熱工程による加熱時間は約３時間である。本実施形態では加熱時間を約２２０分とする。第２加熱工程における目標温度（Ｔ２）は、目標温度（Ｔ１）より高く、添加剤の分解温度より高い温度に設定されている。また、目標温度（Ｔ２）は結着性材料の分解温度未満に設定されている。すなわち、目標温度（Ｔ２）は、添加剤の分解温度以上で結着性材料未満の範囲内に設定されている。
　本実施形態では、多糖類としてＣＭＣが使われているため、添加剤の分解温度は、ＣＭＣの分解温度である１４０℃としている。また結着性材料はＳＢＲを使用するため、結着性材料の分解温度は、ＳＢＲの分解温度である１７０℃としている。目標温度（Ｔ２）は１４０℃から１７０℃までの範囲内であって、約１６８℃に設定されている。
　乾燥装置２００は、ロール電極１００の温度が目標温度（Ｔ２）に達するまで、ロール電極１００を加熱する。また、乾燥装置２００は、加熱時間中、ロール電極１００の温度が目標温度（Ｔ２）より高くならないように、軸ヒータ等を制御する。ロール電極１００の温度がＣＭＣの分解温度よりも高くなると、ＣＭＣの分解によって水分が発生する。第２加熱工程は、チャンバ２０１内に窒素を封入した状態で行うため、ＣＭＣの分解によって発生した水分は負極活物質内に留まる。
　完成後の薄型電池１において、ＣＭＣは電解液と反応し、電池性能が低下するおそれがある。本実施形態では、第２加熱工程を行うことで、ＣＭＣが分解されるため、電池性能の低下を防止できる。また、ＣＭＣが分解すると、電極内において、分解前にＣＭＣが存在した部分は空孔になる。そして、空孔の多い負極が薄型電池１に組み込まれると、リチウムイオンが空孔に入り込む。その結果として、リチウムの挿入効率が高まり、電池性能を高めることができる。
　また第２加熱工程は、チャンバ内に窒素を封入した状態で実行している。そのため、チャンバ２０１内に熱を均一に与えつつ、加熱時間を短縮化、及び、チャンバ２０１への負荷の軽減を実現できる。
　ステップＳ１５にて、第１冷却工程が実行される。第１冷却工程では、ロール電極１００の放熱により、ロール電極１００の温度を箔焼け温度未満にする。具体的には、乾燥装置２００は、軸ヒータをオフにしつつ、冷却効果を高めるためにファンを駆動する。第３加熱工程で封入した窒素が、チャンバ２０１内に存在する状態で、第１冷却工程が実行される。冷却期間は約１３０分である。
　加熱工程の後工程として真空引きを実行する場合に、ロール電極１００の温度が箔焼け温度以上になっていると、真空引きの際に、負極板１３が焼ける可能性がある。そのため、本実施形態は、第１冷却工程を行うことで、真空引きの前に、ロール電極１００を箔焼け温度未満とする。また、真空引きを実行する時に、ロール電極１００の温度が高い状態（１４０℃以上）になっていると、負極板１３の銅酸化が発生し易い。そのため、本実施形態では、真空引きの前に、ロール電極１００の温度１４０℃未満として、真空引きの際の銅酸化を防止する。さらに、チャンバ２０１内に窒素を入れた状態で、ファンを駆動させているため、冷却時間の短縮化を図ることができる。
　ステップＳ１６にて、第２冷却工程が実行される。第２冷却工程では、チャンバ２０１内を真空にしつつ、ロール電極１００の温度を下げる。具体的には、乾燥装置２００は、真空ポンプ２０５を駆動させて真空引きを行う。真空引きの時間は約３０分である。乾燥装置２００は、ロール電極１００の温度を１２０℃から１４０℃までの範囲内としつつ、真空引きを行う。
　第２加熱工程の加熱によりＣＭＣが分解し水分が発生している。チャンバ２０１内に窒素が入っている場合には水分は電極内に留まるが、真空引きを行うことで水分が脱離し、電極が乾燥する。これにより、ＣＭＣ分解で発生した水分を飛ばすことができる。また、第２冷却工程は、１２０℃から１４０度までの範囲内で行われるため、脱離した水分が再び電極に付着することを防止できる。
　ステップＳ１７にて第３冷却工程が実行される。第３冷却工程では、チャンバ２０１内に不活性ガスを封入しつつ、ロール電極１００の温度を下げる。具体的には、乾燥装置２００は、チャンバ２０１内に窒素を封入し、ファン２０３を駆動する。また、乾燥装置２００は、水冷用ポンプを駆動させて、チャンバ２０１に冷水を循環させる。チャンバ２０１内に窒素を封入した状態で、ファンを駆動させることで、冷却期間を短縮化することができる。また、第３冷却工程では、水冷式の冷却機構を合わせて駆動させることで、冷却期間をより短くすることができる。
　上記のように、本実施形態では、チャンバ２０１内に配置された電極の温度を第１温度（目標温度Ｔ１）まで上げ、所定時間、電極の状態を保ち、所定時間の経過後に、電極の温度を（目標温度Ｔ２）まで上げる。すなわち、本実施形態に係る乾燥方法は、電極を２段階で加熱する方法であって、１段階目の加熱工程で、電極の温度を水分の蒸発温度以上まで上昇させて、２段階目の加熱工程で、電極の温度を添加剤の分解温度以上まで上昇させる。これにより、電極内の水分を十分に飛ばすことができる。
　また本実施形態では、第１加熱工程と第２加熱工程との間に行う、電極の状態を保つ工程を、チャンバ２０１内を真空にした状態で行う。これにより、電極内から水分を脱離することができる。
　また本実施形態では、第２加熱工程を、チャンバ２０１内に不活性ガスを封入した状態で行う。これにより、加熱時間を短くすることができる。また、ロール電極１００に対して熱を均一に伝えることができる。
　また本実施形態では、目標温度Ｔ２を結着性材料の分解温度未満に設定されている。これにより、第２加熱工程では、結着性材料の分解を防ぎつつ、添加剤の分解を促進できる。
　また本実施形態では、第１加熱工程を、不活性ガスをチャンバ２０１内に封入した状態で行う。これにより、加熱時間を短くすることができる。また、ロール電極１００に対して熱を均一に伝えることができる。
　また本実施形態では、目標温度Ｔ１を箔焼け温度未満に設定されている。これにより、第１加熱工程では、箔焼けを防ぎつつ、水分の蒸発を促進できる。
　また本実施形態では、チャンバ２０１内に不活性ガスを封入した状態で第２加熱工程を行った後に、電極の温度を箔焼け温度未満まで下げる。これにより、箔焼けを防止できる。また真空下で行う場合より冷却時間を短くすることができる。
　また本実施形態では、第１冷却工程の後に、チャンバ２０１内を真空にしつつ、電極を冷却する。これにより、ＣＭＣ分解で発生した水分を飛ばすことができる。
　また本実施形態では、第２冷却工程の後に、チャンバ２０１内に不活性ガスを封入した状態で電極を冷却する。これにより、冷却時間を短くすることができる。
　なお、本実施形態において、添加剤の分解温度と集電体の箔焼け温度が異なる場合には、いずれか低い方の温度が、真空維持工程における上限温度となる。また集電体の箔焼け温度が十分に高い場合には、第１冷却工程を省略してもよく、あるいは、第１冷却工程の時間を短くしてもよい。また、第２冷却工程の真空引きは、ＣＭＣ分解反応で発生した物質を除去するために適した温度範囲（１００℃以上１４０℃以下の範囲）で行ってもよい。
　なお、本実施形態では、負極に含まれる添加剤はＣＭＣに限らず他の材料でもよく、負極に含まれる結着性材料はＳＢＲに限らず他の材料でもよい。また負極のバインダーは、ＣＭＣとＳＢＲとを組み合わせたバインダーに限らず、他の水系バインダーでもよい。
　また、本実施形態に係る乾燥方法において、加熱工程は、３回以上行ってもよいが、加熱時間を短くするために、加熱工程を２回とすることが好ましい。また、２回の加熱工程の間に行われる真空維持工程の時間は、水分を乾燥するために必要な時間に応じて設定すればよい。また、第１加熱工程から第２加熱工程までの時間を短くするために、第１加熱工程、真空維持工程、及び第２加熱工程は連続した工程にすることが好ましい。
１…薄型電池
１１…正極板
１２…セパレータ
１３…負極板
１４…正極端子
１５…負極端子
１６、１７…外装部材
１７…下部外装部材
１８…発電要素
１００…ロール電極
２００…乾燥装置
２０１…チャンバ
２０２…支持体
２０３…ファン
２０４…真空ポンプ

Claims (4)

  1. 　正極用のロール電極を乾燥する乾燥方法であって、
    　前記ロール電極の全体温度を第１温度以上で第２温度以下の範囲内にした状態で、前記ロール電極を乾燥し、
    前記第１温度は、前記ロール電極に含まれる活物質内の水分の蒸発温度であり、
    前記第２温度は、前記ロール電極に含まれる結着性材料の分解温度である乾燥方法。
  2. 　前記第２温度は、絶縁性テープの溶解温度以下に設定されている請求項１記載の乾燥方法。
  3. 　前記ロール電極の内部温度を前記第１温度未満で第３温度以上の範囲内にした状態で、所定期間、前記ロール電極を乾燥し、
    　前記所定期間の経過後に、前記ロール電極の内部温度を前記第１温度以上に上げて、前記ロール電極を乾燥する請求項１又は２記載の乾燥方法。
  4. 　前記電極ロールはチャンバ内に配置され、
    前記チャンバ内を減圧した後に、前記全体温度を前記第１温度以上で前記第２温度以下の範囲内にした状態で、前記ロール電極を乾燥する請求項１～３のいずれか一項に記載の乾燥方法。
PCT/JP2017/034302 2016-10-11 2017-09-22 電極の乾燥方法 Ceased WO2018070218A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780062509.0A CN109844997A (zh) 2016-10-11 2017-09-22 电极的干燥方法
KR1020197009698A KR20190045307A (ko) 2016-10-11 2017-09-22 전극의 건조 방법
EP17860236.3A EP3528319A4 (en) 2016-10-11 2017-09-22 ELECTRODE DRYING PROCESS
JP2018544730A JPWO2018070218A1 (ja) 2016-10-11 2017-09-22 電極の乾燥方法
US16/340,516 US20190252670A1 (en) 2016-10-11 2017-09-22 Electrode Drying Method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016199979 2016-10-11
JP2016-199979 2016-10-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018070218A1 true WO2018070218A1 (ja) 2018-04-19

Family

ID=61905301

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/034301 Ceased WO2018070217A1 (ja) 2016-10-11 2017-09-22 電極の乾燥方法
PCT/JP2017/034302 Ceased WO2018070218A1 (ja) 2016-10-11 2017-09-22 電極の乾燥方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/034301 Ceased WO2018070217A1 (ja) 2016-10-11 2017-09-22 電極の乾燥方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20200052280A1 (ja)
EP (2) EP3528319A4 (ja)
JP (2) JPWO2018070217A1 (ja)
KR (2) KR20190045307A (ja)
CN (2) CN109844997A (ja)
WO (2) WO2018070217A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190252670A1 (en) * 2016-10-11 2019-08-15 Nissan Motor Co., Ltd. Electrode Drying Method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10084178B2 (en) * 2016-09-22 2018-09-25 Grst International Limited Method of preparing electrode assemblies
US20210143401A1 (en) * 2019-11-08 2021-05-13 Enevate Corporation Control of thermal transfer during electrode pyrolysis based processing
CN114001529B (zh) * 2021-10-30 2023-03-14 合肥众禾动力新能源科技有限公司 一种电芯加工过程中的辅助装置
CN114659341B (zh) * 2022-03-02 2023-07-07 上海兰钧新能源科技有限公司 一种用于锂离子电池烘烤的控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169499A (ja) 2010-02-17 2011-09-01 Nissan Motor Co Ltd 乾燥装置及び乾燥方法
JP2014107237A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Meiko Electronics Co Ltd 電極シート乾燥装置及び電極シート乾燥方法
WO2015053198A1 (ja) * 2013-10-07 2015-04-16 日産自動車株式会社 電極ロールの乾燥方法、および電極ロールの乾燥装置
JP2016199979A (ja) 2015-04-14 2016-12-01 立川ブラインド工業株式会社 ロールスクリーン、案内レール、および、抜け止め部材

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004513529A (ja) * 2000-11-09 2004-04-30 エフオーシー　フランケンブルク　オイル　カンパニー　エスト． スーパーキャパシタおよび当該スーパーキャパシタを製造する方法
JP3619870B2 (ja) * 2001-03-07 2005-02-16 独立行政法人産業技術総合研究所 リチウムイオン二次電池用負電極板の製造方法
JP4739711B2 (ja) * 2004-08-31 2011-08-03 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池の製造方法及び非水電解質二次電池用電極板乾燥装置
JP4904807B2 (ja) * 2005-12-27 2012-03-28 Ｔｄｋ株式会社 電気化学キャパシタ用電極の製造方法及び電気化学キャパシタ用電極の製造装置
JP2009236355A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Fujifilm Corp 乾燥方法及び装置
JP5272564B2 (ja) * 2008-08-04 2013-08-28 日産自動車株式会社 電極材乾燥方法および電極材乾燥装置
CN102147185B (zh) * 2010-12-10 2012-11-28 奇瑞汽车股份有限公司 锂离子二次电池极片的干燥方法
JP2017021888A (ja) * 2013-11-25 2017-01-26 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池用負極の製造方法
DE102014008742A1 (de) * 2014-06-12 2015-12-17 Daimler Ag Separator für einen elektrochemischen Speicher, Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterials sowie elektrochemischer Energiespeicher
JP2016065649A (ja) * 2014-09-22 2016-04-28 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 乾燥装置、塗工膜形成装置、および乾燥方法
JP6492583B2 (ja) * 2014-11-28 2019-04-03 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法
US10254043B2 (en) * 2016-09-22 2019-04-09 Grst International Limited Method of drying electrode assemblies
WO2018070217A1 (ja) * 2016-10-11 2018-04-19 日産自動車株式会社 電極の乾燥方法
US9966591B1 (en) * 2016-12-19 2018-05-08 StoreDot Ltd. Electrode stack production methods
US10033023B2 (en) * 2016-12-19 2018-07-24 StoreDot Ltd. Surface activation in electrode stack production and electrode-preparation systems and methods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169499A (ja) 2010-02-17 2011-09-01 Nissan Motor Co Ltd 乾燥装置及び乾燥方法
JP2014107237A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Meiko Electronics Co Ltd 電極シート乾燥装置及び電極シート乾燥方法
WO2015053198A1 (ja) * 2013-10-07 2015-04-16 日産自動車株式会社 電極ロールの乾燥方法、および電極ロールの乾燥装置
JP2016199979A (ja) 2015-04-14 2016-12-01 立川ブラインド工業株式会社 ロールスクリーン、案内レール、および、抜け止め部材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3528319A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190252670A1 (en) * 2016-10-11 2019-08-15 Nissan Motor Co., Ltd. Electrode Drying Method

Also Published As

Publication number Publication date
EP3528318A4 (en) 2019-10-30
US20190252670A1 (en) 2019-08-15
CN109863627A (zh) 2019-06-07
EP3528319A4 (en) 2019-10-30
CN109844997A (zh) 2019-06-04
WO2018070217A1 (ja) 2018-04-19
EP3528319A1 (en) 2019-08-21
JPWO2018070217A1 (ja) 2019-08-08
EP3528318A1 (en) 2019-08-21
US20200052280A1 (en) 2020-02-13
JPWO2018070218A1 (ja) 2019-08-29
KR20190047015A (ko) 2019-05-07
KR20190045307A (ko) 2019-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6202347B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP5888551B2 (ja) 密閉型リチウム二次電池の製造方法
JP5818116B2 (ja) 密閉型リチウム二次電池とその製造方法
JP6636012B2 (ja) 加圧部を含む円筒型電池及びその製造方法
US10396352B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery, method for manufacturing same, and non-aqueous electrolyte battery system
JP6210336B2 (ja) 二次電池
JPWO2018070218A1 (ja) 電極の乾燥方法
CN106025337A (zh) 锂离子二次电池和使用其的系统
JP2016085941A (ja) 非水電解液二次電池および該電池に用いられる電極体
JP6410847B2 (ja) 電気化学セルを製造する方法
JP5348720B2 (ja) 扁平形非水二次電池
JP2019160553A (ja) 電極及び蓄電素子
JP2010232011A (ja) 二次電池
KR20170094916A (ko) 전극조립체 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극조립체
JP2017027837A (ja) リチウムイオン二次電池
JP2017054739A (ja) 二次電池
JP2018018785A (ja) 非水電解質二次電池
KR101307772B1 (ko) 이차전지 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
JP2017004729A (ja) 非水電解質二次電池
JP2015138717A (ja) リチウム二次電池
JP2004311339A (ja) 非水電解質二次電池
JP2008226555A (ja) 非水電解質電池
JP4710276B2 (ja) 二次電池用外装部材及び二次電池
JP2019175632A (ja) 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池
KR101483332B1 (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 전기 화학 소자

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17860236

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018544730

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

Ref document number: 20197009698

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017860236

Country of ref document: EP

Effective date: 20190513