JP2001113215A - 塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 塗布膜形成装置の設置面積を大きくするこ
となく、塗布膜が形成されたフィルムを、支持ロールで
その走行方向を変えながら巻取軸でロール状に巻き取っ
た場合でも、フィルムに縦皺を生じさせないようにす
る。 【解決手段】 フィルム搬送手段と、巻出軸１１と巻取
軸１２との間に設けられ、フィルムＦに塗料を塗布する
ための塗料塗布装置１４と、フィルムＦに塗布された塗
料１５を乾燥して塗布膜１８とするための熱風乾燥炉１
６と、熱風乾燥炉１６を通過したフィルムＦが接触する
支持ロール１３ａの表面温度を制御する温度制御手段と
してコールドエアー吹付装置１７を有する。コールドエ
アー吹付装置１７は、フィルムＦの幅方向の端部に接触
する支持ロール１３ａの表面温度よりも中央部に接する
支持ロール１３ａの表面温度が低くなるように温度制御
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、roll to rollで金
属箔やプラスチックフィルムに塗料塗布膜を形成するた
めの塗布膜形成装置、塗布膜形成方法及びリチウムイオ
ン二次電池用フィルム状電極の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リチウムイオン二次電池用の渦巻
き型電極体は、長尺のフィルム状正極とフィルム状負極
とをセパレーターを介して巻き回して作製されている。
ここで、フィルム状正極並びにフィルム状負極は、共に
集電体となる金属箔（正極の場合にはアルミニウム箔、
負極の場合には銅箔）の両面に、電極活物質塗料（正極
の場合にはリチウムコバルト複合酸化物とアセチレンブ
ラックとフッ化ビニリデンとをＮ―メチルピロリドンに
分散させた塗料、負極の場合にはリチウムイオンをドー
プ・脱ドープできる炭素質材料粉末とフッ化ビニリデン
とをＮ―メチルピロリドンに分散させた塗料）を塗布
し、乾燥炉で乾燥して塗布膜とすることにより作製され
ている。

【０００３】具体的には、図３に示す塗布膜形成装置の
ように、巻出軸３１の周りにロール状に巻かれたフィル
ムＦを巻き出し、それを複数の支持ロール３２で支持し
ながらその片面に、塗料塗布装置３３で電極活物質塗料
３４を所定の長さで断続的に塗布した後に、乾燥炉３５
中に搬入して電極活物質塗料３４を乾燥して複数の塗布
膜３６を形成し、乾燥炉３５の搬出側に近接して設けら
れた支持ロール３２ａでフィルムＦの走行方向を変えな
がら巻取軸３７でロール状に巻き取る。ここで、支持ロ
ール３２ａでフィルムＦの走行方向を変える理由は、塗
布膜形成装置全体の大きさをコンパクトにするためであ
る。

【０００４】次に、巻き取ったロール状のフィルムＦの
塗布膜３６の裏面に対しても、同様に電極活物質塗料を
塗布し乾燥して塗布膜を形成することにより、フィルム
Ｆの両面に電極活物質塗布膜が形成されたフィルム状電
極を得ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３の
塗布膜形成装置でフィルム状電極を作製する場合、フィ
ルムＦが支持ロール３２ａを通過する際に、隣接する塗
布膜の間の塗料未塗布部３６ａに走行方向に平行な縦皺
が発生するという問題があった。特に、既に塗布膜３６
が形成されたフィルムＦの裏面に再度塗布膜を形成する
場合に、その問題が顕著にあらわれる。

【０００６】この縦皺の問題を解決するために、支持ロ
ール３２ａでフィルムＦの走行方向を変えることなく、
乾燥炉３５からストレートに、塗布膜３６が形成された
フィルムＦを巻取軸３７に巻き取ることが考えられる。
しかし、塗布膜形成装置全体の長さが非常に長くなり、
装置の設置面積を拡大する必要があるので、現実的な対
応とは言い難い。

【０００７】本発明は、以上の従来の技術の課題を解決
しようとするものであり、塗布膜形成装置の設置面積を
大きくすることなく、塗布膜が形成されたフィルムを、
乾燥炉の搬出側に近接して設けられた支持ロールでその
走行方向を変えながら巻取軸でロール状に巻き取った場
合でも、フィルムに縦皺を生じさせないようにすること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、乾燥炉の搬
出側に近接して設けられている支持ロールの中で、乾燥
炉の搬出側でフィルムに接触する支持ロールの表面温度
に関し、フィルムの幅方向の端部に接触する支持ロール
の表面温度よりも中央部に接する支持ロールの表面温度
が低くなるように温度制御を行い、それによりフィルム
の中央部のテンションを高めると、縦皺の発生を抑制で
きることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【０００９】即ち、本発明は、フィルムを巻き出すため
の巻出手段と、それから巻き出されたフィルムを巻き取
る巻取手段と、巻出手段と巻取手段との間に設けられ、
フィルムを支持するための支持ロールとからなるフィル
ム搬送手段；巻出手段と巻取手段との間に設けられ、フ
ィルムに塗料を塗布するための塗料塗布手段；フィルム
に塗布された塗料を乾燥して塗布膜とするための乾燥手
段； 及び乾燥手段を通過したフィルムが接触する支持
ロールの表面温度を制御する温度制御手段であって、フ
ィルムの幅方向の端部に接触する支持ロールの表面温度
よりも中央部に接する支持ロールの表面温度が低くなる
ように温度制御を行う温度制御手段を有することを特徴
とする塗布膜形成装置を提供する。

【００１０】また、本発明は、フィルムを巻き出すため
の巻出手段から巻き出されたフィルムを、支持ロールで
支持しながらその片面に塗料塗布手段で塗料を塗布した
後に、乾燥手段に搬入して塗料を乾燥して塗布膜を形成
し、乾燥手段からフィルムを搬出しつつ巻取手段で巻き
取る塗布膜形成方法において、乾燥手段から搬出された
フィルムに接触する支持ロールの表面温度を、フィルム
の幅方向の端部に接触する支持ロールの表面温度よりも
中央部に接する支持ロールの表面温度が低くなるように
制御することを特徴とする塗布膜形成方法を提供する。

【００１１】また、本発明は、この塗布膜形成方法を利
用するリチウムイオン二次電池用フィルム状電極の製造
方法であって、リチウムイオン二次電池の電極集電体と
なる金属箔を巻き出すための巻出手段から巻き出された
金属箔を、支持ロールで支持しながらその片面に電極活
物質塗料を塗料塗布手段で塗布した後に、乾燥手段に搬
入して塗料を乾燥して電極活物質塗布膜を形成し、乾燥
手段から金属箔を搬出しつつ巻取手段で巻き取るリチウ
ムイオン二次電池用フィルム状電極の製造方法におい
て、乾燥手段から搬出された金属箔に接触する支持ロー
ルの表面温度を、金属箔の幅方向の端部に接触する支持
ロールの表面温度よりも中央部に接する支持ロールの表
面温度が低くなるように制御することを特徴とするリチ
ウムイオン二次電池用フィルム状電極の製造方法を提供
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、本発明の塗布膜形成装置の
一例を図１を参照しながら詳細に説明する。

【００１３】図１の塗布膜形成装置は、フィルム搬送手
段と、塗料塗布手段、乾燥手段及び温度制御手段とから
構成される。この温度制御手段が本発明の特徴となる。
この点については後述する。

【００１４】フィルム搬送手段は、巻出軸１１（巻出手
段）にロール状に巻かれたフィルムＦを巻取軸１２（巻
取手段）にロール状に巻き取るための装置であり、巻出
軸１１と巻取軸１２と、それらの間に設けられ、フィル
ムＦを支持するための支持ロール１３とから構成されて
いる。

【００１５】フィルムＦとしては、プラスチックフィル
ムや金属箔フィルムを適用することができる。特に、皺
ができると皺目が消え難い金属箔フィルム（アルミニウ
ムフィルム、銅箔フィルム等）を好ましく適用すること
できる。

【００１６】巻出軸１１、巻取軸１２、支持ロール１３
については、従来の塗布膜形成装置において用いられて
いるものを使用することができる。

【００１７】塗料塗布手段は、フィルムＦ上に塗料１５
を塗布するための装置であり、巻出軸１１と巻取軸１２
との間に設けられた一般的な塗料塗布装置１４（例え
ば、グラビアコータ、ナイフコータ）から構成される。

【００１８】乾燥手段は、塗料塗布装置１４でフィルム
Ｆ上に塗布された塗料１５を乾燥するための装置であ
り、例えば熱風乾燥炉１６から構成されている。乾燥手
段は塗料塗布装置１４の後に設けられる。熱風乾燥炉１
６以外の乾燥手段としては、減圧乾燥等を挙げることが
できる。

【００１９】温度制御手段は、熱風乾燥炉１６を通過し
たフィルムＦに接触する支持ロール１３ａの表面温度を
制御する装置（例えば、コールドエアー吹付装置（株式
会社コスミック製）１７）であり、図２に示すように、
フィルムＦの走行方向に直行する幅方向の端部ＦＥに接
触する支持ロール１３ａの表面温度（端部表面温度）よ
りも中央部ＦＣに接触する支持ロール１３ａの表面温度
（中央表面温度）が低くなるように温度制御を行う。こ
の場合、支持ロール１３ａの中央表面温度は、端部表面
温度よりも好ましくは１．５℃以上、好ましくは３℃以
上低くなるようにする。このように温度制御することに
より、相対的にフィルムＦの中央部ＦＣが端部ＦＥに比
べてテンションが高くなるので、フィルムの縦皺の発生
を大きく抑制することができる。

【００２０】なお、熱風乾燥炉１６を通過したフィルム
Ｆに接触する支持ロール１３ａは、通常、塗布膜形成装
置全体の小型化のために熱風乾燥炉１６の排出側に近接
して配置される。また、支持ロール１３ａは、フィルム
Ｆの走行方向を変えるように配置される。このような支
持ロール１３ａとしては、鉄製のＥＰＣ(edge position
control)ロールを使用することができる。

【００２１】本発明において、温度制御手段としてコー
ルドエアー吹付装置１７を使用する場合には、コールド
エアー吹付装置１７を支持ロール１３ａの裏側に配置
し、支持ロール１３ａの裏側へ冷風を当てればよい。

【００２２】なお、温度制御手段としては、コールドエ
アー吹付装置１７の他にも、フィルムＦの走行方向に直
行する幅方向の端部ＦＥに接触する支持ロール１３ａの
表面温度よりも中央部ＦＣに接する支持ロール１３ａの
表面温度が低くなるように温度制御できる種々の手段を
採用することができる。例えば、支持ロール１３ａ自体
を中空構造体とし、その内面に水冷パイプを設置しても
よい。また、支持ロール１３ａの端部を加熱して、相対
的にその中央部の表面温度を低くするようにしてもよ
い。

【００２３】以上の本発明の塗布膜形成装置を使用して
塗布膜を形成する方法を図１を参照しながら説明する。

【００２４】まず、巻出軸１１の周りにロール状に巻か
れたフィルムＦを巻き出し、それを複数の支持ロール１
３で支持しながらその片面に、塗料塗布装置１４で塗料
１５を所定の長さで断続的に塗布した後に、熱風乾燥炉
１６中に搬入して塗料１５を乾燥して複数の塗布膜１８
を形成し、熱風乾燥炉１６の搬出側に近接した支持ロー
ル１３ａでフィルムＦの走行方向を変えながら巻取軸１
２でロール状に巻き取る。これによりフィルムＦの片面
に塗布膜１８が形成された積層体が得られる。必要に応
じ、ロール状のフィルムＦの塗布膜１８の裏面に対して
も、同様に塗料を塗布し乾燥して塗布膜（図示せず）を
形成することにより、フィルムＦの両面に塗布膜が形成
された積層体が得られる。

【００２５】以上説明した本発明の塗布膜形成装置並び
に塗布膜形成方法は、種々の積層体を製造する際に適用
することができるが、特にリチウムイオン二次電池用フ
ィルム状電極の製造に適している。リチウムイオン二次
電池用フィルム状電極を製造する場合には、フィルムと
して、リチウムイオン二次電池の電極集電体となる金属
箔（例えば、正極集電体としてはアルミニウム箔フィル
ム、負極集電体としては銅箔フィルム）を使用すればよ
い。また、塗料として、電極活物質塗料（例えば、正極
活物質塗料としては、リチウムコバルト複合酸化物粉末
とグラファイト粉末とポリフッ化ビニリデンとをＮ−メ
チルピロリドンに分散させた正極スラリー塗料、負極活
物質塗料としては、リチウムイオンをドープ・脱ドープ
可能な炭素材料粉末とポリフッ化ビニリデンとを、Ｎ−
メチルピロリドンに分散させた負極スラリー塗料）を使
用すればよい。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実験例により具体的に説明す
る。

【００２７】実験例１〜５ 図１の塗布膜形成装置を使用して、２０μｍ厚のアルミ
ニウムフィルム（幅６２ｃｍ）上に、リチウムイオン二
次電池の正極活物質塗料（コバルト酸リチウム）を乾燥
厚で１６０μｍとなるように幅６２ｃｍで塗布し、９０
℃又は１００℃に設定した長さ２９．５ｍの乾燥炉を通
過（通過速度２０ｍ／分）させた。そして、乾燥炉から
搬出されたフィルムを、乾燥炉の搬出側に近接して設け
られている支持ロール（直径１６ｃｍ、幅方向７１ｃ
ｍ）でその走行方向を９０°下方に修正し、巻取軸に巻
き取った（巻き取りテンション＝１００Ｎ）。

【００２８】フィルムの走行方向を下方に修正する際、
支持ロールの裏側から６本のコールドエアー吹付装置
（株式会社コスミック製；−５℃の冷風、風速４７ｍ／
秒）で支持ロールの中央部（実験例２、４及び５）又は
全体（実験例１）を冷却した。また、参考のために、実
験例３では冷風を吹き付けなかった。

【００２９】（評価）この冷却された支持ロールを通過
した後のフィルムの塗料未塗布部に縦皺が生ずるか否か
を目視にて観察した。皺が生じた場合を×と評価し、皺
が生じない場合を○と評価した。

【００３０】

【表１】 乾燥炉 冷風吹付 支持ロール表面温度（℃） 皺実験例 温度（℃） 位置 中央部 端部 差 評価 １ ９０ 全体均一 65 55 ＋10 × ２ ９０ 中央部 65 67 −2 ○ ３ １００ 吹き付けず 81.6 78.5 ＋3.1 × ４ １００ 中央部 69 73 −4 ○ ５ １００ 中央部 70.8 73.6 −2.8 ○

【００３１】表１から、支持ロールの温度制御をしない
場合（実験例３）には、中央部の温度が端部に比べて高
くなるので皺の発生を防止することができないことがわ
かる。それに対し、支持ロールの中央部を端部に比べて
低くなるようにした実験例２、４及び５の場合には皺が
発生しなかった。

【００３２】一方、実験例１のように、支持ロール全体
に冷風を吹き付けて全体の表面温度を下げたとしても、
中央部の温度が端部に比べて高い場合には、皺の発生を
防止することができなかった。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、塗布膜形成装置の設置
面積を大きくすることなく、塗布膜が形成されたフィル
ムを、乾燥炉の搬出側に近接して設けられた支持ロール
でその走行方向を変えながら巻取軸でロール状に巻き取
った場合でも、フィルムに縦皺を生じさせないようにで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塗布膜形成装置の概略図である。

【図２】支持ロールに対するフィルムの位置関係を示す
説明図である。

【図３】従来の塗布膜形成装置の概略図である。

【符号の説明】

１１ 巻出軸、１２ 巻取軸、１３ 支持ロール、１４
塗料塗布装置、１５塗料、１６ 熱風乾燥炉、１７
コールドエアー吹付装置、１８ 塗布膜

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルムを巻き出すための巻出手段と、
   それから巻き出されたフィルムを巻き取る巻取手段と、
   巻出手段と巻取手段との間に設けられ、フィルムを支持
   するための支持ロールとからなるフィルム搬送手段；巻
   出手段と巻取手段との間に設けられ、フィルムに塗料を
   塗布するための塗料塗布手段；フィルムに塗布された塗
   料を乾燥して塗布膜とするための乾燥手段； 及び乾燥
   手段を通過したフィルムが接触する支持ロールの表面温
   度を制御する温度制御手段であって、フィルムの幅方向
   の端部に接触する支持ロールの表面温度よりも中央部に
   接する支持ロールの表面温度が低くなるように温度制御
   を行う温度制御手段を有することを特徴とする塗布膜形
   成装置。
2. 【請求項２】 温度制御手段が、フィルムの幅方向の端
   部に接触する支持ロールの表面温度よりも中央部に接す
   る支持ロールの表面温度が低くなるように支持ロールの
   中央部を冷却する冷却手段である請求項１記載の塗布膜
   形成装置。
3. 【請求項３】 冷却手段が、低温気体吹付装置である請
   求項２記載の塗布膜形成装置。
4. 【請求項４】 フィルムを巻き出すための巻出手段から
   巻き出されたフィルムを、支持ロールで支持しながらそ
   の片面に塗料塗布手段で塗料を塗布した後に、乾燥手段
   に搬入して塗料を乾燥して塗布膜を形成し、乾燥手段か
   らフィルムを搬出しつつ巻取手段で巻き取る塗布膜形成
   方法において、乾燥手段から搬出されたフィルムに接触
   する支持ロールの表面温度を、フィルムの幅方向の端部
   に接触する支持ロールの表面温度よりも中央部に接する
   支持ロールの表面温度が低くなるように制御することを
   特徴とする塗布膜形成方法。
5. 【請求項５】 フィルムの幅方向の端部に接触する支持
   ロールの表面温度よりも中央部に接する支持ロールの表
   面温度が低くなるように支持ロールの中央部を冷却する
   請求項４記載の塗布膜形成方法。
6. 【請求項６】 リチウムイオン二次電池の電極集電体と
   なる金属箔を巻き出すための巻出手段から巻き出された
   金属箔を、支持ロールで支持しながらその片面に電極活
   物質塗料を塗料塗布手段で塗布した後に、乾燥手段に搬
   入して塗料を乾燥して電極活物質塗布膜を形成し、乾燥
   手段から金属箔を搬出しつつ巻取手段で巻き取るリチウ
   ムイオン二次電池用フィルム状電極の製造方法におい
   て、乾燥手段から搬出された金属箔に接触する支持ロー
   ルの表面温度を、金属箔の幅方向の端部に接触する支持
   ロールの表面温度よりも中央部に接する支持ロールの表
   面温度が低くなるように制御することを特徴とするリチ
   ウムイオン二次電池用フィルム状電極の製造方法。