電池材料乾燥工程を省エネ・省スペース化
ボイド発生、バインダーマイグレーションを抑制

Liイオン電池 正/負極材乾燥用 マイクロ波オーブン

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Liイオン電池 正/負極材乾燥用 マイクロ波オーブン Liイオン電池 正/負極材乾燥用 マイクロ波オーブン

製品概要

Liイオン電池 正/負極材の乾燥工程を省エネ・省スペース化

 「VariDry」(米国LAMDBA Technologies社製)は、Liイオン電池で使われる正/負極材をマイクロ波で乾燥するために開発されたオーブンで、既存のロールtoロール(幅220mm)乾燥工程に組み込んで使用します。塗工機とコンベクションオーブンの中間に設置し、独自VFMマイクロ波による乾燥を行うブースターオーブンとして機能します。コンベクションオーブン単独より約3~5倍の乾燥スピード高速化、電力効率約70%の省エネ化、スループット約3~4倍の向上が見込め、乾燥工程の省スペース化も実現します。

VariDryオーブン長

VariDryオーブン長 約1m
(コンベクションオーブンの20%程度のスペース)

周波数可変型マイクロ波オーブン(VFM技術)の特長・利点

 「VariWave」は、マイクロ波の周波数を高速掃引するVFM技術(Variable Frequency Microwave)を搭載しています。この方式を採用するマイクロ波オーブンは、世界でLAMDBA Technology社のみです。通常の電子レンジ、 工業用のマイクロ波加熱装置では、一定の周波数(2.45GHz)が使用されますが、VFMでは周波数5~7GHz帯を高速掃引して使用します。
 周波数を高速掃引するVFMは、周波数固定型マイクロ波オーブンでの不可能を可能にできます。VFMを使用したオーブンでは、材料全体をムラなく均一加熱でき、さらにアルミニウムや銅フォイルなど金属物の投入が可能になります。周波数固定型の従来型オーブンは、庫内にマイクロ波の定在波が立ち、庫内の電界強度分布は均一になりません。常に電界強度の強い部分と弱い部分が発生しており、均一乾燥が難しく、また金属物を入れた際に発生する放電の原因となります。一方、常に高速で周波数が変化するVFMは、常に周波数が変化して定在波が立たないため、庫内の電界強度分布は均一となります。電界強度分布に勾配が無いため、金属物を入れても放電は発生しません。例えば、部品を実装したPCBを入れても、部品に問題が発生することはありません。

■周波数固定型マイクロ波(Fixed Frequency Microwave)の電界強度分布

シミュレーション

周波数固定型マイクロ波シミュレーション

実測データ

周波数固定型マイクロ波実測データ

ホットスポット発生により
金属材料に放電発生

■周波数可変マイクロ波(VFM)の電界強度分布

シミュレーション

周波数可変マイクロ波シミュレーション

実測データ

周波数可変マイクロ波実測データ

電界(電場強度)均一、
金属材料への放電なし

 VFMの心臓部であるマイクロ波発振器および増幅器の全ては、半導体素子による全固体化されており、マイクロ波出力の無段階調整、PID制御による乾燥温度の管理、長寿命化を実現しています。非接触の温度計で材料の温度をモニターしながら、適切な処理温度を保つように、マイクロ波の出力を自動コントロールさせることが可能です。 従来のマイクロ波オーブンで問題となる、加熱温度の超過の恐れはありません。

ボイド発生、バインダーマイグレーションを抑制

 「VariDry」では正/負極材を完全に乾燥せずに、最終的な完全乾燥はコンベクションオーブンで行います。コンベクションオーブンのみで乾燥させた正/負極材と比較して、ボイド発生やバインダーマイグレーションが抑制され、非常に均一で緻密な正/負極が形成できます。
 照射されるマイクロ波は、主に極材に含まれる水分や未硬化のバインダーに吸収されて、材料全体から急速かつ均一に発熱されて乾燥します。そのため、表面から加熱するコンベクションオーブンで発生しやすいバインダーマイグレーションや、集電帯界面付近での気泡発生がありません。基本的に集電体であるアルミニウム箔や銅箔が、マイクロ波によって発熱することはありません。

■乾燥後の正極材の表面および断面像(バインダー分布)

乾燥後の正極材の表面および断面像のコンベクションオーブン単独

コンベクションオーブン単独

乾燥後の正極材の表面および断面像のVariDry+コンベクションオーブン

VariDry+コンベクションオーブン

■負極材の断面像(バインダー分布)

Cu Foil

負極材の断面像のコンベクションオーブン単独

コンベクションオーブン単独

Cu Foil

負極材の断面像のVariDry+コンベクションオーブン

VariDry+コンベクションオーブン

特注設計について

 「VariDry」に搭載されているVFMは、その効果が実証されてから21年以上の実績があり、電極材乾燥以外にも 様々な用途で活用されております。
 ・接着剤乾燥(反り、歪みを抑えた高性能接着)
 ・シリコンウェハのアニール処理(高速加熱、高速冷却)
 ・化学合成反応の促進
 ・半導体やLEDのパッケージング
 ・バイオマテリアル、バイオ燃料の研究
 ・製薬、バイオ医療品 
 ・ナノ粒子の合成
 ・新素材研究 他

特注設計、生産装置へのVFM組込等にも対応いたします。御相談下さい。

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