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リチウムイオン電池用電極基材の脱水(絶乾)工程における連続式乾燥炉

脱水(絶対乾燥=絶乾)工程の連続化を実現

日本ガイシでは、独自の「波長制御ヒーター」に連続搬送可能な「スラローム型ロールtoロール炉」を組み合わせることで、従来バッチ式で行っていたリチウムイオン電池用電極基材の脱水工程の連続化や、変形不良の防止、絶乾時間の短縮を実現。製造工程に革命を起こします。

スラローム型ロールtoロール炉のイメージ図
スラローム型ロールtoロール炉のイメージ図

従来のリチウムイオン電池用電極基材の脱水(絶乾)工程と問題点

従来のリチウムイオン電池用電極基材の脱水(絶乾)工程は、真空バッチ式乾燥が主流です。真空バッチ式乾燥を行った場合、以下の問題があります。

(1)脱水(絶乾)工程がバッチ処理

脱水(絶乾)工程にて真空バッチ式乾燥炉を採用している場合、真空バッチ式乾燥炉の処理時間が長いため以下のような問題があります。

  • 乾燥待ちロールの在庫が発生し、ボトルネックとなる
  • ロール在庫用の乾燥室が必要となり、スペースの確保や温湿度管理が必要となる
脱水(絶乾)工程がバッチ処理を表した図

(2)ロール状態での脱水処理

脱水(絶乾)工程にて真空バッチ式乾燥炉を採用している場合、ロール状態での脱水となるため、以下のような問題があります。

  • 完全脱水(絶乾)するまでの処理時間が長くかかり生産性が低い
  • ロール状態で乾燥させるため、ロールの外側と中心部で乾燥ムラが生じる
  • ロール状態かつ真空状態で乾燥させることにより、シートが変形してしまう

波長制御ヒーター採用スラローム型ロールtoロール炉の特長

リチウムイオン電池用電極基材の脱水(絶乾)工程にて、真空バッチ式乾燥炉から日本ガイシ製波長制御ヒーター採用スラローム型ロールtoロール炉に置き換えることにより、以下のことが実現できます。

(1)脱水(絶乾)工程の連続生産が可能

脱水(絶乾)工程にてロールごとの連続生産を可能とすることにより、以下のメリットがあります。

  • ロール状態での乾燥スペースが不要
  • 乾燥室の温湿度管理が不要
脱水(絶乾)工程の連続生産が可能なことを表した図

(2)シート状態での脱水(絶乾)が可能

脱水(絶乾)工程にて「シート状態」での脱水が可能。シート状態で乾燥することにより、以下のメリットがあります。

  • 完全脱水(絶乾)するまでの処理時間が短く生産性が高い
  • シート状態で脱水するためシートの重なりが無く、乾燥状態が均一
  • シート状態で乾燥させるため、シートが変形しない
ロール状態での乾燥とシート状態での乾燥を表した図

(3)低温での脱水(絶乾)が可能

当社独自の「波長制御ヒーター」(特許取得済)を採用することにより、大気圧下にて、低温(100~200℃)かつ短時間で数千ppmの水分を数百ppmオーダーまで脱水(絶乾)することが可能です。
波長制御ヒーターは、蒸発させたい溶媒が吸収する波長の赤外線を選択的に照射することのできる世界初の技術で、塗布膜や基材の温度を上げずに溶媒乾燥ができます。

波長制御ヒーターの写真

(4)省エネ、CO2削減

ロール状態での乾燥室が不要となり、ドライエアーを半分以下にすることも可能で、省エネルギーやCO2削減に貢献します。

(5)省スペース

スラローム型ロールtoロール炉(特許出願済)は、通常のストレート型ロールtoロール炉よりコンパクトです。ロール状態での乾燥室も不要になることと合わせ、省スペースです。

省スペースなことを表した図

特長まとめ

項目 真空バッチ式 波長制御ヒーター採用
スラローム型
ロールtoロール炉
備考
生産性 バッチ式のため
悪い
ロールごとに
連続生産可能
他にも、真空不要、乾燥室不要、脱水(絶乾)工程待ち在庫なし
脱水時間・温度 約1日 約10分 同じ脱水温度下でも、脱水時間を約1/100以下に短縮
脱水(絶乾)性能 約1,000ppm 約200~600ppm 脱水(絶乾)性能を向上
基材の脱水ムラ 発生しやすい 発生しない 基材を伸ばした状態で脱水(絶乾)するため、脱水ムラが生じない
基材の変形 発生しやすい 発生しない 常圧下で脱水(絶乾)するため、リチウムイオン電池用電極基材が変形しない
省エネ/CO2削減 真空バッジ式と比べ
省エネ
ロール状態での乾燥室が不要となり、ドライエアーを半分以下にすることも可能
省スペース 真空バッジ式と比べ
省スペース
真空バッチ炉のスペースを1/2以下に縮小。乾燥室のスペースも削減。

試験装置

日本ガイシでは、導入前に実生産条件で試験乾燥が可能な試験用波長制御ヒーター採用スラローム型ロールtoロール炉を用意しています。各種フィルム・基材の塗膜(溶剤種類、厚み、初期含有水分)や耐熱温度などの制約や目標に合わせ、露点、搬送速度、炉内のガス流れ、ヒーター出力などを制御し、さまざまな条件での試験が可能です。

試験装置全景
試験装置全景
乾燥室内
乾燥室内

試験装置の仕様

項目 仕様
フィルム・基材幅 MAX 700mm
フィルム・基材長(IN-OUT) 13.2m
フィルム・基材厚 100~200μm
巻き径 MAX 400mm
コア 3インチ or 6インチ(アダプター対応)
搬送速度 10~200m/分
張力制御 常用:50~150N(対応可能範囲:10~200N)
炉内温度 常用:80~200℃(対応可能範囲:50~250℃)
クリーン度 10,000
雰囲気 大気、ドライ雰囲気(大気、露点-40℃)
ヒーター 33式搭載 1式ずつ出力制御可能 最大120kW
ユーティリティー 電気 200V 3φ 600AT/600AF
給排気 10Nm3/分
※380Vでも対応可

ラインアップ

光で乾燥波長制御乾燥システム

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