乾燥方法和乾燥裝置的製作方法

2023-09-23 02:44:00 2

專利名稱：乾燥方法和乾燥裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種乾燥方法和乾燥裝置。
背景技術：
期望快速地使乾燥對象物乾燥。在鋰離子電池的製造工序中，水分特別易附著於電極。若向附著有水分的電極注入電解液，則該電解液與水分進行反應。其結果，電極劣化。只要製造環境被管理在恆定露點溫度(露點溫度-25度以下)，水分就不會附著在電極上。然而，如此管理製造環境實際上比較困難。使電極乾燥以便在剛要注入電解液之前去除水分是比較現實的。因此，在WO 01/095682中，放入了乾燥對象物的槽內被減壓。沸點因減壓而降低。·其結果，水分變得易於蒸發。因此，乾燥時間被縮短。然而，在該方法中，水分的蒸發量依賴於減壓程度。若裝置的減壓能力達到極限，則減壓程度限制在恆定程度。此時蒸發量也變得恆定。若裝置的減壓能力降低，則減壓程度較小。這樣蒸發量較小。在這種情況下，乾燥能力較低。其結果，乾燥時間並不那樣程度地被縮短。

發明內容
本發明是著眼於這種以往的問題點而做成的，其目的在於提供一種規模不大並能夠充分地縮短乾燥時間的乾燥方法和乾燥裝置。根據本發明的一個技術方案，提供一種乾燥方法，該乾燥方法具有以下工序加熱工序，對設置在乾燥室內的乾燥對象物進行加熱而將乾燥對象物加熱至規定溫度；維持工序，維持上述規定溫度；上升工序，使上述乾燥室內的氣壓上升至比大氣壓高的規定氣壓；降低工序，使上述乾燥室內的氣壓從上述規定氣壓降低。根據本發明的另一技術方案，提供一種乾燥裝置，該乾燥裝置具有乾燥室，其用於設置乾燥對象物；溫度調整機構，其設置在上述乾燥室內，用於對上述乾燥對象物進行加熱而將上述乾燥對象物加熱至規定溫度，之後，維持該規定溫度；氣壓調整機構，其用於使上述乾燥室內的氣壓上升至比大氣壓高的規定氣壓，之後，使上述乾燥室內的氣壓降低。以下，與附圖一同詳細說明本發明的實施方式和優點。


圖I是用於本發明的乾燥裝置的第I實施方式的鋰離子二次電池的概略圖。圖2是表示本發明的乾燥裝置的第I實施方式的概略結構圖。圖3是說明第I實施方式的乾燥裝置的工作的時間圖。圖4是說明減壓時促進水分脫離的機理的圖。圖5是說明第I實施方式的效果的圖。圖6是說明第2實施方式的乾燥裝置的工作的時間圖。
具體實施例方式第I實施方式圖I是用於本發明的乾燥裝置的第I實施方式的鋰離子二次電池的概略圖。圖I的(A)是鋰離子二次電池的立體圖。圖I的(B)是圖I的(A)的B-B剖視圖。鋰離子二次電池100包括多個單電池110和外部封裝120。單電池110被層疊規定數量並且並聯地電連接。各個單電池110包括隔膜111、正極112以及負極113。
隔膜111為電解質層。正極112具有薄板的正極集電體112a和形成在薄板的正極集電體112a的兩面的正極層112b。此外，配置在最外層的正極112隻在正極集電體112a的單面具有正極層112b。所有的正極集電體112a集合成一個並且並聯地電連接。在圖I的(B)中，所有的正極集電體112a在左側集合成一個。該集合部分為正極集電部。負極113具有薄板的負極集電體113a和形成在薄板的負極集電體113a的兩面的負極層113b。此外，配置在最外層的負極113隻在負極集電體113a的單面具有負極層113b。所有的負極集電體113a集合成一個並且並聯地電連接。在圖I的(B)中，所有的負極集電體113a在右側集合成一個。該集合部分為負極集電部。外部封裝120容納被層疊後的多個單電池110。外部封裝120由高分子-金屬複合層壓膜的薄片材料形成。高分子-金屬複合層壓膜是由鋁等金屬被聚丙烯膜等絕緣體覆蓋而形成的。外部封裝120在容納了層疊後的單電池110的狀態下對3個邊進行熱熔接。剩餘的I個邊不被熱熔接而開口。該剩餘的I個邊在後工序中注入電解液之後被熱熔接。外部封裝120包括正極引板122和負極引板123。正極引板122和負極引板123是用於將單電池110的電力向外部輸出的端子。正極引板122的一端在外部封裝120的內部與正極集電部相連接。正極引板122的另一端露出到外部封裝120外。負極引板123的一端在外部封裝120的內部與負極集電部相連接。負極引板123的另一端露出到外部封裝120外。圖2是表示本發明的乾燥裝置的第I實施方式的概略結構圖。乾燥裝置I包括乾燥室10、溫度調整機構20、氣壓調整機構30。乾燥室10用於設置乾燥對象物。此外，在本實施方式中，乾燥對象物為圖I所示的鋰離子二次電池100。該鋰離子二次電池100的3個邊被熱熔接。剩餘的I個邊不被熱熔接而開口。乾燥室10的內部氣壓由氣壓傳感器11進行檢測。溫度調整機構20為設置在乾燥室10的加熱器。溫度調整機構20為了使作為乾燥對象物的鋰離子二次電池100達到規定溫度而對鋰離子二次電池100進行加熱。而且，之後，溫度調整機構20為了維持該規定溫度而對鋰離子二次電池100進行加熱。具體而言，溫度調整機構20對正極引板122和負極引板123進行加熱。若溫度調整機構20對正極引板122和負極引板123進行加熱，則熱量如圖中的箭頭那樣傳遞到正極112和負極113。鋰離子二次電池100越乾燥，溫度調整機構20所供給的熱量越變少。即溫度調整機構20根據電池內部的剩餘水分量來調整加熱量。此外，規定溫度在不超過構成電池的材料中耐熱溫度最低的材料的耐熱溫度的範圍內優選儘可能高的溫度。另外，規定溫度也可以不保持在恆定值。即，只要是在不妨礙剩餘水分的蒸發的範圍內，也可以使溫度變動。氣壓調整機構30用於使乾燥室10的室內氣壓上升並降低。氣壓調整機構30包括真空泵31、壓力調整罐32、三通閥33。真空泵31經由三通閥33與乾燥室10相連接。真空泵31抽吸乾燥室10的空氣。其結果，乾燥室10的氣壓降低。壓力調整罐32經由三通閥33與乾燥室10相連接。壓力調整罐32貯存壓縮空氣。壓力調整罐32向乾燥室10供給壓縮空氣。其結果，乾燥室10的氣壓上升。三通閥33用於將乾燥室10的連通目標切換至真空泵31或壓力調整罐32。圖3是說明第I實施方式的乾燥裝置的工作的時間圖。·首先，溫度調整機構20進行工作，為了使設置在乾燥室10的鋰離子二次電池100達到目標溫度而進行加熱(加熱工序#101)。此外，目標溫度在不超過構成電池的材料中耐熱溫度最低的材料的耐熱溫度的範圍內最好為儘可能高的溫度。之後，為了維持該溫度，鋰離子二次電池100被加熱(維持工序#102)。然後，氣壓調整機構30進行工作，乾燥室10的室內氣壓被上升至比大氣壓高的規定氣壓(上升工序#103)。具體而言，三通閥33被切換而使乾燥室10和壓力調整罐32連通。於是，貯存在壓力調整罐32的壓縮空氣供給到乾燥室10。其結果，乾燥室10的氣壓上升。在時刻tl，乾燥室10的氣壓一達到目標氣壓，三通閥33就被切換而使乾燥室10和真空泵31連通。於是，真空泵31抽吸乾燥室10的空氣。其結果，乾燥室10的氣壓降低(降低工序#104)。在時刻t2，乾燥室10的氣壓一達到目標氣壓，三通閥33就再次被切換而使乾燥室10和壓力調整罐32連通。其結果，乾燥室10的氣壓上升。依次重複進行以上的工序。這樣一來，尤其在減壓時(例如時刻tl t2)促進水分的脫離，因而乾燥時間被縮短。參照圖4說明該情況。圖4是說明減壓時促進水分脫離的機理的圖，圖4的(A)表示通常壓力狀態，圖4的(B)表示加壓狀態，圖4的(C)表示減壓狀態。如圖4的(A)所示，通常壓力狀態的水滴的接觸角為Θ。。若干燥室10的氣壓上升，則如圖4的(B)所示，水滴的接觸角成為比Θ ^小的Θ 10即氣壓以如實線箭頭A1按壓水滴而使水滴附著於材料的方式發揮作用。在該狀態下，如虛線箭頭B1所示那樣積累內部能量。接著，若干燥室10的氣壓被降低，如圖4的(C)所示，水滴的接觸角成為比Θ。大的θ2。即氣壓按壓水滴的力量變弱。而且，在該狀態下，如虛線箭頭B2所示內部能量被釋放，水滴蒸發。另外，沸點因氣壓降低而降低，水滴進一步變得易於蒸發。圖5是說明第I實施方式的效果的圖。在比較形態中，在乾燥室內的壓力保持於恆定真空的狀態下，溫度調整機構20將鋰離子二次電池100加熱了規定時間。在該情況下的水分減少率在正極為8. 8%，在負極為71. 1%。
相對於此，根據本實施方式，相同時間中的水分減少率在正極為14. 8%，在負極為94. 6%。使乾燥室內的壓力上升/降低的本實施方式比保持恆定壓力的比較形態易於使正極和負極乾燥。即乾燥時間被縮短。在鋰離子電池的製造工序中，水分特別易附著於電極。若向附著有水分的電極注入電解液，則該電解液與水分進行反應。其結果，電極劣化。因此，需要使電極乾燥，以便在剛要注入電解液之前去除水分。然而，電極處在外部封裝的內部。因此，使電極乾燥比較困難。若外部封裝的內部為高溫，則附著在外部封裝的內部的部件的水分易於蒸發。然而，電池由異種材料複雜地構成。因而，也存在耐熱溫度較低的材料。不能夠設為超過這種材料的耐熱溫度的高溫。根據這種理由，使外部封裝的內部部件快速地乾燥比較困難。相對於此，在本實施方式中，溫度調整機構20以不超過耐熱溫度最低的電池構成 材料的耐熱溫度的方式對設置在乾燥室10的鋰離子二次電池100進行加熱。溫度調整機構20特別是對正極引板122和負極引板123進行加熱，因此外部封裝的內部被加熱。因而能夠快速地乾燥。然後，氣壓調整機構30進行工作，乾燥室10的室內氣壓被上升至比大氣壓高的規定氣壓之後，被降低。若室內氣壓比大氣壓高，則在水分中積累內部能量。而且，若室內氣壓降低，則釋放該內部能量。其結果，水分變得易於蒸發。特別是室內氣壓比大氣壓低時，則水的沸點降低。室內氣壓越比大氣壓低，沸點越降低。其結果，水變得易於蒸發。此外，附著在材料表面的水分的浮力上升，促進水分脫離。因而乾燥時間被縮短。另外，在上述的WO 01/095682的方法中，水分的蒸發量依賴於減壓程度。為了使減壓程度變大，必須提高泵的能力，或必須使槽變厚。其結果，裝置變得大規模且成本變高。若達到裝置的減壓能力的極限，則減壓程度限制在恆定程度。此時蒸發量也變得恆定。若裝置的減壓能力較低並減壓程度較小，則蒸發量較小。在這種情況下，乾燥能力較低，因而乾燥時間並不那樣程度地被縮短。相對於此，在本實施方式中，也可以不使減壓程度變大。因而，即使不是大規模的裝置也能夠實現。第2實施方式圖6是說明第2實施方式的乾燥裝置的工作的時間圖。在本實施方式中，乾燥室10的室內氣壓以設置在乾燥室10的鋰離子二次電池100達到目標溫度時成為目標氣壓的方式被上升(上升工序#103)。即，在本實施方式中，設置在乾燥室10的鋰離子二次電池100在時刻tl達到目標溫度。在這個時刻乾燥室10的室內氣壓成為目標氣壓。如此進行，乾燥時間被進一步縮短。以上，說明了本發明的實施方式，但是上述實施方式只是表示了本發明的應用例的一部分，主旨並不是將本發明的保護範圍限定於上述實施方式的具體結構。例如，氣壓調整機構並不限於如上例示的裝置。也可以利用泵進行加壓來提高氣壓。另外，在上述實施方式中，乾燥室的室內氣壓是否達到了規定壓力由壓力傳感器11直接進行了檢測。並不限於此，可以根據三通閥33的切換時間來進行估計(間接進行檢測)。 本申請基於2010年5月17日向日本國特許廳提出申請的特願2010-112935要求優先權，該申請的所有內容根據參照引入本說明書中。
權利要求
1.一種乾燥方法，其中，該乾燥方法具有以下工序 加熱工序(#101 )，對設置在乾燥室(10)內的乾燥對象物(100)進行加熱而將該乾燥對象物(100)加熱至規定溫度； 維持工序(#102)，維持上述規定溫度； 上升工序(#103)，使上述乾燥室(10)內的氣壓上升至比大氣壓高的規定氣壓； 降低工序(#104)，使上述乾燥室(10)內的氣壓從上述規定氣壓降低。
2.根據權利要求1所述的乾燥方法，其特徵在於， 在使上述乾燥室(10)內的氣壓上升的上升工序(#103)中，在上述乾燥對象物(100)達到規定溫度時使上述乾燥室(10)內的氣壓成為上述規定氣壓。
3.根據權利要求1所述的乾燥方法，其特徵在於， 在使上述乾燥室(10)內的氣壓上升的上升工序(#103)中，以在上述乾燥對象物(100)維持在規定溫度時達到上述規定氣壓的方式使上述乾燥室(10)內的氣壓上升。
4.一種乾燥裝置，其中，該乾燥裝置具有 乾燥室(10)，其用於設置乾燥對象物(100)； 溫度調整機構(20)，其設置在上述乾燥室(10)內，用於對上述乾燥對象物(100)進行加熱而將上述乾燥對象物(100 )加熱至規定溫度，之後，維持該規定溫度； 氣壓調整機構(30)，其用於使上述乾燥室(10)內的氣壓上升至比大氣壓高的規定氣壓，之後，使上述乾燥室(10)內的氣壓降低。
5.根據權利要求4所述的乾燥裝置，其特徵在於， 上述乾燥對象物(100)是包括封裝材料(120)和設置在該封裝材料(120)的內部的電極(112、113)的發電元件。
6.根據權利要求5所述的乾燥裝置，其特徵在於， 上述溫度調整機構(20)的一端在上述封裝材料(120)的內部與上述電極(112、113)相連接，並且另一端對露出到上述封裝材料(I20)之外的端子(I22、123)進行加熱。
全文摘要
本發明提供一種乾燥方法和乾燥裝置。乾燥方法具有以下工序對設置在乾燥室內的乾燥對象物進行加熱而將該乾燥對象物加熱至規定溫度的工序；維持規定溫度的工序；使乾燥室內的氣壓上升至比大氣壓高的規定氣壓的工序；使乾燥室內的氣壓從規定氣壓降低的工序。
文檔編號H01M10/058GK102906519SQ201180024538
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月16日 優先權日2010年5月17日
發明者藤原大樹 申請人:日產自動車株式會社