特許 5863567 スラリー輸送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5863567

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】スラリー輸送方法

(51)【国際特許分類】

   B05D 3/00 20060101AFI20160202BHJP

   B03C 1/00 20060101ALI20160202BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20160202BHJP

   B05C 11/10 20060101ALN20160202BHJP

【ＦＩ】

   B05D3/00 B

   B03C1/00 B

   H01M4/04 A

   !B05C11/10

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-119923(P2012-119923)

(22)【出願日】2012年5月25日

(65)【公開番号】特開2013-244460(P2013-244460A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2015年4月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】310010081

【氏名又は名称】ＮＥＣエナジーデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091971

【弁理士】

【氏名又は名称】米澤 明

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100088041

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 龍吉

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【識別番号】100157118

【弁理士】

【氏名又は名称】南 義明

(72)【発明者】

【氏名】山内 淳一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲也

【審査官】 横島 隆裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１６４０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９４６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０５９３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０４９２１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００６８２４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｄ １／００−７／２６

Ｂ０５Ｃ ７／００−２１／００

Ｂ０３Ｃ １／００

Ｈ０１Ｍ ４／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スラリーを製造するスラリー製造工程と、
前記スラリー製造工程で製造されたスラリー中の磁性異物を分離する磁選機とスラリーを移送するポンプを備えた磁気分離装置と、
スラリーを塗工する塗工装置と前記塗工装置にスラリーを供給する待機ミキサーを備えたスラリー塗工ラインと、
前記磁気分離装置から前記スラリー塗工ラインへスラリーを輸送するスラリー輸送容器を備え、
前記磁気分離装置の入口側、出口側がそれぞれスラリー製造工程とスラリー輸送容器とに着脱自在に接続して、スラリー製造工程で製造されたスラリーをスラリー輸送容器に移送するとともに、
前記スラリー輸送容器を前記スラリー塗工ラインに着脱自在に接続して塗工装置の連続的な運転を可能としたこと
を特徴とするスラリー輸送方法。

【請求項2】

前記磁気分離装置の入口側はスラリー製造工程に配置した混練ミキサーの出口側に接続し、前記磁気分離装置の出口側はスラリー輸送容器の入口側に接続したことを特徴とする請求項１記載のスラリー輸送方法。

【請求項3】

前記スラリー輸送容器の出口側は待機ミキサーを介して塗工装置に接続したことを特徴とする請求項１または２記載のスラリー輸送方法。

【請求項4】

前記塗工装置には複数台の待機ミキサーが接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のスラリー輸送方法。

【請求項5】

前記磁気分離装置は前記スラリー製造工程へ移動可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のスラリー輸送方法。

【請求項6】

前記磁気分離装置は、磁選機を洗浄する洗浄回路と磁性異物の排出管路を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のスラリー輸送方法。

【請求項7】

前記スラリー輸送容器の内部に前記待機ミキサーが一体に構成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のスラリー輸送方法。

【請求項8】

前記スラリーが電池の電極活物質原料であって、前記スラリー塗工ラインが集電体上に電極活物質層の塗工装置を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のスラリー輸送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン電池等の製造工程における電池電極の塗工用スラリー等の流体中に混入した異物を磁気によって分離除去するスラリー輸送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属およびその合金は、電極活物質の製造工程に配置された粉体の粉砕装置、混合装置、配管等をはじめとする、各種の構成材料に使用されている。このため、電極活物質の製造中に、これらの磁性金属の微粉末状の粒子が混入することがある。前記磁性金属の微粒子が混入した電極活物質を用いて製造した電池では、内部短絡、あるいは電池特性の低下を引き起こす可能性がある。
そこで、正極活物質素材を搬送する空気搬送配管を磁性材で形成し、上記空気搬送配管を磁石手段により磁化することによって、搬送系中で上記正極活物質素材に混入した金属異物の吸着除去処理を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、配管の経路中の磁選機配管に円筒形の磁石棒を挿入した磁選部を複数個設置し、前記磁石棒は磁選機配管に対して同軸方向に配置し、前記磁石棒と磁選機配管の隙間を介して負極合剤を搬送させることで磁性体異物を捕捉することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−２４３９４７号公報

【特許文献2】特開２００９−１６４０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の方法は、電極活物質を集電体に塗布するためにスラリー化する前に粉体中に混入した磁性異物を除く方法であって、スラリー化した後に塗工するまでの工程において新たに混入する磁性異物を分離除去することはできなかった。
また、特許文献２に記載されている発明のように、スラリーを搬送する配管に取り付けた磁気分離装置は、スラリーを搬送する個々の固定管路に取り付けるものであって、電極製造装置の柔軟な運用性には欠けるとともに、各塗工装置に対応する複数の管路のそれぞれに磁気分離装置を設ける必要があった。

【0006】

これに対して、固定管路によって工程間を輸送することに代えて、スラリーを輸送容器によって工程間を輸送する方法は、製造設備の配置変更、増設等に対して柔軟な製造工程を構成することができるという特性を有している。
図６は、従来のスラリー輸送方法の一例を説明する図である。
スラリー輸送方法２００は、スラリー製造工程１１０ａ〜１１０ｆによって所定の混合割合で混合、混練等を行って製造されたスラリーは、スラリー製造工程に設けた６台の混練ミキサー１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆから外部へ取り出される。
前記の各混練ミキサーとポンプとの接続を変えることでポンプ１３９によって６個のスラリー輸送容器１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆのいずれかへと送られる。スラリーは各輸送容器からスラリー塗工ラインに設けた３台の待機ミキサー１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃのいずれかへ送られた後に、各待機ミキサーと直列的に配列した各磁選機１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを経て磁性異物を磁気によって分離した後に各塗工装置１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃへと送られて電池用原反１７０ａ〜１７０ｃに塗工される。

【0007】

ところが、以上の様に、待機ミキサー−磁選機−塗工装置を直列的に配置した場合には、磁選機１３２ｃを洗浄のために停止する場合には、磁選機の上流側に配置した待機ミキサー１５０ｃおよび下流側に配置した塗工装置１６０ｃも含めて停止せざるを得ないという問題点があった。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の課題は、スラリーを製造するスラリー製造工程と、
前記スラリー製造工程で製造されたスラリー中の磁性異物を分離する磁選機とスラリーを移送するポンプを備えた磁気分離装置と、スラリーを塗工する塗工装置と前記塗工装置にスラリーを供給する待機ミキサーを備えたスラリー塗工ラインと、前記磁気分離装置から前記スラリー塗工ラインへスラリーを輸送するスラリー輸送容器を備え、前記磁気分離装置の入口側、出口側がそれぞれスラリー製造工程とスラリー輸送容器とに着脱自在に接続して、スラリー製造工程で製造されたスラリーをスラリー輸送容器に移送するとともに、前記スラリー輸送容器を前記スラリー塗工ラインのいずれかに着脱自在に接続して塗工装置の連続的な運転を可能としたことを特徴とするスラリー輸送方法によって解決することができる。
前記磁気分離装置の入口側はスラリー製造工程に配置した混練ミキサーの出口側に接続し、前記磁気分離装置の出口側はスラリー輸送容器の入口側に接続した前記のスラリー輸送方法である。
前記スラリー輸送容器の出口側は待機ミキサーを介して塗工装置に接続した前記のスラリー輸送方法である。
前記塗工装置には複数台の待機ミキサーが接続されている前記のスラリー輸送方法である。
また、前記磁気分離装置は前記各スラリー製造工程へ移動可能である前記のスラリー輸送方法である。
前記磁気分離装置は、磁選機を洗浄する洗浄回路と磁性異物の排出管路を備えた前記のスラリー輸送方法である。
前記スラリー輸送容器の内部に前記待機ミキサーが一体に構成された前記のスラリー輸送方法である。
前記スラリーが電池の電極活物質原料であって、前記スラリー塗工ラインが集電体上に電極活物質層の塗工装置を備えた前記のスラリー輸送方法である。

【発明の効果】

【0009】

スラリーを塗工する塗工装置と、前記塗工装置にスラリーを供給するスラリー輸送容器を備えた複数の塗工ラインのいずれかに着脱自在に接続してスラリー製造工程で製造されたスラリーを前記スラリー輸送容器に移送するとともにスラリー中の磁性異物を分離する磁選機とスラリーを移送するポンプを備えた磁気分離装置とを備えているので生産量の変化に対応することが容易で効率的なスラリー輸送方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明のスラリー輸送方法の一実施形態を説明する図である。

【図2】図２は、本発明のスラリー輸送方法の他の実施形態を説明する図である。

【図3】図３は、本発明のスラリー輸送方法の他の実施形態を説明する図である。

【図4】図４は、本発明のスラリー輸送方法の他の実施形態を説明する図である。

【図5】図５は、本発明のスラリー輸送方法の他の実施形態を説明する図である。

【図6】図６は、従来のスラリー輸送方法の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のスラリー輸送方法の一実施形態を説明する図である。
この実施形態で説明するスラリー輸送方法１００は、スラリー製造工程１１０、磁気分離装置１３０、スラリー塗工ラインＬおよび、スラリー塗工ラインＬにスラリーを輸送するスラリー輸送容器１４０を備えている。
スラリー製造工程１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃにおいて、固形材料、液体材料を所定の割合で配合した後に、プラネタリーミキサーをはじめとする混練ミキサー１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにおいて充分に混練して均質なスラリーとされる。
混練ミキサー１２０ａに着脱自在に接続された管継手１８1ａからホースリール１９０ａに巻き付けられたホース１９１ａおよび管継手１８２ａを通じて磁気分離装置１３０へと接続される。

【0012】

磁気分離装置１３０は、磁気を利用して異物を除去する磁選機１３２とスラリーを移送する移送ポンプ１３４を備えており、スラリー原料に混入していた磁性異物、あるいはスラリー製造工程１１０ａにおいて各種の機器、配管等から削り取られた磁性異物を分離除去する装置である。
磁気分離装置１３０の入口側管継手１８２ａから流入したスラリーは、電磁力等によって流路を切り替える第一三方弁１３１ａ、第三三方弁１３１ｃを通過した後に磁選機１３２へと送られて磁性異物が分離される。
磁性異物が取り除かれたスラリーは、第四三方弁１３１ｄを通過した後に、磁気分離装置１３０に着脱自在に取り付けられた管継手１８３ａから、ホースリール１９２ａに巻き付けられたホース１９３ａ、および着脱自在に取り付けられた管継手１８４ａを通じてスラリー輸送容器１４０ａ１へと送られる。
スラリー輸送容器１４０ａ１に磁性異物が取り除かれたスラリーが溜まると、管継手１８４ａの接続を切り離し、スラリー輸送容器１４０ａ１をスラリー塗工ラインＬａの近くまで移動して、塗工装置１６０ａに付属した待機ミキサー１５０ａと接続される。

【0013】

スラリー輸送容器１４０ａ１中のスラリーは、待機ミキサー１５０ａへと送られ、待機ミキサー１５０ａの攪拌によって均質な分散状態を保持した状態で塗工装置１６０ａへと送られてから帯状の基体上に連続的に塗工されて塗布物１７０ａが作製される。

【0014】

スラリー輸送容器１４０ａ１にスラリーを輸送した後には、磁気分離装置に着脱自在に取り付けたホース１９３ａを、塗工ラインＬａ用の別のスラリー輸送容器１４０ａ２に取り付けてスラリーを輸送するか、他の塗工ラインＬｂ、Ｌｃ用のスラリー輸送容器１４０ｂ１、１４０ｃ１に取り付けてスラリーを輸送する。
スラリーの輸送経路は、スラリー輸送容器の容量、各塗工ラインの稼働状況等を考慮して適宜選択することで、単位時間あたりの塗布物の製造量を最大化することができる。

【0015】

また、以上の説明では、１台の磁気分離装置と３個の塗工ラインにスラリー輸送容器を設けた例を示したが、これらの個数はそれぞれの容量、能力によって適宜配置することが可能であることは言うまでもない。
本発明のスラリー輸送方法では、塗工ラインの数、あるいはスラリー輸送容器の数の同数の磁気分離装置を用いる必要はなく、図示するスラリー輸送方法で示すように、スラリーの塗工ライン、あるいはスラリー輸送容器よりも少ない個数の磁気分離装置を用いることで効率的なスラリーの輸送が可能である。

【0016】

図２は、本発明の他の実施態様を説明する図である。
図２に示す例は、３列のスラリー塗工ラインＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに備えたスラリーの塗工装置１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃには、各塗工装置１台に対してスラリーの均質な状態を保持する待機ミキサーを各二台ずつ，すなわち１５０ａ１と１５０ａ２、１５０ｂ１と１５０ｂ２、１５０ｃ１と１５０ｃ２を備えている。
各待機ミキサーの容量が、一つの長尺状の基材の一面を塗布するスラリー量に対応した容量であれば、例えば、待機ミキサー１５０ａ１からのスラリーの供給が完了した後には、塗工装置において未塗布の基材に交換すると共に、待機ミキサー１５０ａ１を待機ミキサー１５０ａ２へ切り替えることで直ちに、次の塗布を開始することができる。
また、一方の待機ミキサー１５０ａ１から塗工装置にスラリーを供給している際には、他方の待機ミキサー１５０ａ２に対してスラリー輸送容器１４０ａ２からスラリーを供給することで、効率的なスラリーの塗布を行うことが可能となる。
この実施態様の場合にも、塗工装置、スラリー輸送容器、あるいは待機ミキサーのいずれの個数よりも少ない磁気分離装置を用いることで効率的なスラリーの輸送が実現できる。

【0017】

図３は、本発明の他の実施態様を説明する図である。
図３に示すスラリー輸送方法１００は、スラリーを塗工する塗工装置１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを備えた３列の塗工ラインＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを備えている点は図１、図２に示すものと同様である。
一方、前記各塗工ラインには、それぞれ、２台の待機ミキサーが装着されていると共に、それぞれの待機ミキサーには、各２台のスラリ−輸送容器が接続されている。
すなわち、塗工装置１０６ａを備えた塗工ラインＬａに対しては待機ミキサー１５０ａ１，待機ミキサー１５０ａ２が装着されており、同様に塗工ラインＬｂに対しては待機ミキサー１５０ｂ１および待機ミキサー１５０ｂ２が装着されており、塗工ラインＬｃに対しては待機ミキサー１５０ｃ１および待機ミキサー１５０ｃ２が装着されている。

【0018】

また、待機ミキサー１５０ａ１には、スラリー輸送容器１４０ａ１、１４０ａ２からスラリーが供給される。待機ミキサー１５０ａ２には、スラリー輸送容器１４０ａ３、１４０ａ４からスラリーが供給される。
同様に待機ミキサー１５０ｂ１には、スラリー輸送容器１４０ｂ１、１４０ｂ２からスラリーが供給される。また、待機ミキサー１５０ｂ２には、スラリー輸送容器１４０ｂ３、１４０ｂ４からスラリーが供給される。
待機ミキサー１５０ｃ１には、スラリー輸送容器１４０ｃ１、１４０ｃ２からスラリーが供給される。また、待機ミキサー１５０ｃ２には、スラリー輸送容器１４０ｃ３、１４０ｃ４からスラリーが供給される。

【0019】

このように、各塗工装置に対して複数の待機ミキサーを設けるとともに、各待機ミキサーには、複数のスラリー輸送容器を接続することで、スラリーの供給が完了の後には、直ちに他の待機ミキサーへとスラリーを供給することが可能である。
したがって、長尺の電池用原反１７０ａ〜１７０ｃに対して連続的な塗工が可能となるので、長さが長い基体上に連続的にスラリーを塗工する場合にはきわめて有効となる。

【0020】

図４は、本発明の他の実施態様を説明する図である。
図４で示すスラリー輸送容器１４０は、スラリー輸送容器内部に待機ミキサー１５０を一体化したものである。このように、スラリー輸送容器に待機ミキサーを一体化することで、スラリー輸送容器から待機ミキサーへとスラリーを移動することなく、塗工装置へスラリーを直接供給することができる。また、移動中も待機ミキサーへ駆動力を与えたことでスラリーの状態を良好に保持することができるという効果が得られる。

【0021】

図５は、本発明の他の実施形態を説明する図であり、磁選機の洗浄動作を説明する図である。
図５は磁気分離装置１３０の洗浄工程を示しており、電磁力等によって流路を切り替える第一三方弁１３１ａと第四三方弁１３１ｄとを洗浄用スラリーが磁気分離装置１３０の内部を循環するように設定し（矢印の向きに循環）、磁選機１３２の動作をオフにした状態でポンプ１３４を動作させ、磁選機１３２に付着した磁性異物を洗浄用スラリー内に拡散させた後に、第三三方弁１３１ｃから排出することで磁選機の洗浄が完了する。

【産業上の利用可能性】

【0022】

本発明のスラリーの輸送方法は、固定管路に代えてスラリー輸送容器を用いるとともに、磁選機とポンプを備えた可動式の磁気分離装置を用いたので、固定管路を用いた輸送方法に比べて生産量に応じた対応がし易く、電池電極等のスラリーの塗工工程の効率的な運用が可能となる。

【符号の説明】

【0023】

１００・・・スラリー輸送方法、１１０・・・スラリー調製工程、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ・・・混練ミキサー、１３０・・・磁気分離装置、１３２・・・磁選機、１３４・・・排出ポンプ、１３５・・・循環配管、１３６・・・車輪、１３７・・・洗浄機構、１３８・・・磁性異物容器、１４０、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ、１４０ｆ・・・輸送容器、１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ、１５０ｆ・・・待機ミキサー、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ・・・塗工装置、１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７０ｄ、１７０ｅ、１７０ｆ・・・電池電極用原反、２００・・・スラリー輸送方法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】