JP7403887B1 - 二次電池の塗工膜の乾燥方法とその塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体に厚塗りされた大容量二次電池の塗工膜を迅速に乾燥できるようにして乾燥炉の長さを短縮できるようにした塗工膜の乾燥方法を提供する。【解決手段】本発明は塗工膜の乾燥方法である。一方向に搬送される長尺帯状の金属箔集電体１に二次電池用活物質合剤の塗工液２を間欠的又は連続的に塗工して前記集電体１上に塗工膜３を形成する。金属箔集電体１を乾燥工程に送り、該乾燥工程で前記金属箔集電体１を加熱して前記塗工膜３を乾燥する。塗工膜３の前記乾燥工程前又は前記乾燥工程中にレーザー光Ｌを塗工膜３に照射して塗工膜３に穴３ｈを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、長尺幅広の金属箔で構成された集電体に厚塗りされた大容量二次電池（リチウムイオンキャパシタを含む）の塗工膜の乾燥方法とその塗工装置に関する。

現在、環境対策として電気自動車を始めとし、動力機関や電子機器の電源として大容量のリチウムイオン電池など二次電池が非常な脚光を浴びている。リチウムイオン電池を例に取れば、正／負電極は、帯状の集電体（金属箔）に正／負活物質合剤（塗工液）を例えば１００μｍと厚く塗布し、これを乾燥硬化させたもの（二次電池用原反）が用いられている。そしてこれら集電体（二次電池用原反）を所定の幅に切り分けて細幅の集電体としたり、矩形状のシートにする。

細幅の集電体はセパレータを介して円筒状に巻設して電極組立体とし、これを円筒状の電池缶に収納したり、円筒電極組立体状を更に扁平状に成形して角型状の電池缶に収納し、電解液を注入して二次電池とする。
矩形状のシートでは、セパレータを介してこれら正／負電極を多数枚スタックして袋に収納し、同様に電解液を注入して二次電池とする。

前記正／負極の塗工膜は、塗工装置のダイから押出された塗工液（活物質合剤）を長尺幅広の集電体（金属箔）の片面或いは両面に一定間隔で矩形状に塗着されて形成され、或いは連続した塗着によって形成される。塗工液は水系又は溶剤系のスラリー状又はペースト状の粘稠な材料である。

上記塗工膜は、塗工後、粘稠な状態で乾燥炉に送られ、溶剤又は水分の大半が揮発又は蒸発により除去される。その後、硬化した塗工膜の密度を高めるためにロールプレスが行われる。さらに、塗工膜内に残った溶剤又は水分を除去するために追加の乾燥が行われ、これによって金属箔の上（片面又は両面）に硬い塗工膜が形成された上記二次電池の電極原反となる。

上記乾燥炉の例として特許文献１が挙げられる。特許文献１に記載された乾燥炉は、水平方向に搬送される帯状集電体が通過する炉体と、該炉体に送風して塗工膜を乾燥する送風部を備える。

特開平１０－２２８８９８号公報

帯状集電体を水平方向に搬送するこのような乾燥炉では、正／負極の塗工膜が厚塗りの場合、乾燥に時間が掛かるため乾燥炉は、例えば、１００ｍと長大なものとなる。この長大な乾燥炉は広大な設置面積を必要とする。

本発明は、このような従来例の問題に鑑みてなされたもので、本発明は、長尺幅広の金属箔で構成された集電体に厚塗りされた大容量二次電池の塗工膜を迅速に乾燥できるようにして乾燥炉の長さを短縮できるようにした塗工膜の乾燥方法を提供することを第１の課題とし、該二次電池の塗工膜の乾燥炉を短くすることができた塗工装置を提供することを第２の課題とする。

請求項１に記載した発明は、厚塗り塗工膜３の乾燥方法である。
一方向に搬送される長尺帯状の金属箔集電体１に二次電池用活物質合剤の塗工液２を間欠的又は連続的に塗工して前記集電体１上に塗工膜３を形成し、
続いて、前記金属箔集電体１を乾燥工程に送り、該乾燥工程で前記金属箔集電体１を加熱して前記塗工膜３を乾燥する塗工膜の乾燥方法において、
前記塗工膜３の前記乾燥工程中における、表面が乾燥した状態であって内部がペースト状態に保たれた半乾燥状態の前記塗工膜３に、レーザー光Ｌを前記塗工膜３の表面側から照射して塗工膜３に穴３ｈを設けることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の塗工膜３の乾燥方法において、
前記穴３ｈは、塗工膜３表面から金属箔集電体１に達しない止まり穴３ｈ１、又は塗工膜３と金属箔集電体１とを貫通した貫通穴３ｈ２であることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の塗工膜の乾燥方法において、
前記レーザー光Ｌの照射範囲の大気を吸引してレーザー照射によって塗工膜３から発生した微細塵埃を吸引除去することを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１に記載の塗工膜の乾燥方法を実施する第１の塗工装置（炉内照射：図１、図２）である。第１の装置２０は、
長尺の金属箔で構成された集電体１を一方向に送り出す集電体送出部３０と、
送り出された前記集電体１の表面に二次電池用活物質合剤である塗工液２を塗着して前記集電体１の表面に塗工膜３を形成するダイ２１と、
前記ダイ２１の下流に設けられ、一方向に搬送されている前記集電体１が通過する通過路４６と乾燥用熱源Ｈとを具備し、前記塗工膜３を乾燥させる乾燥炉４０と、
前記乾燥炉４０から送り出され、乾燥した塗工膜３が塗着された集電体１を回収する回収部３８と、
前記乾燥炉４０中で半乾燥状態となった前記塗工膜３にレーザー光Ｌを照射して前記塗工膜３の表面から前記集電体１に至らない止まり穴３ｈ１を設け、又は前記塗工膜３と前記集電体１とを貫通する貫通穴３ｈ２を設けるレーザー照射装置５０とで構成された塗工装置２０であって、
前記レーザー照射装置５０は、前記乾燥炉４０の側方に設けられ、
前記乾燥炉４０の側壁４０ａには前記レーザー光Ｌが通過する透過窓４２が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明（吸引処理）は、請求項４に記載の塗工装置２０において、
前記レーザー光Ｌの照射範囲をカバーする吸引口７１を持つ吸引ノズル７０が更に設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、塗工膜３の乾燥工程前又は乾燥工程中にレーザー光Ｌにて塗工膜３に穴３ｈを設けるので、乾燥工程に入ると塗工膜３の表面だけでなく、穴３ｈの内面からも塗工膜３内の溶媒や水分が蒸発し、塗工膜３の乾燥時間を短く出来、ひいては乾燥距離、即ち、乾燥炉４０の全長を短くすることができる。

また、レーザー光Ｌの照射範囲の大気を吸引すれば、レーザー照射によって塗工膜３から発生した微細塵埃を吸引除去することができ、微細塵埃が塗工膜３の表面に付着して後工程でのトラブルを回避することができる。

（ａ）本発明の塗工装置の実施形態１の概略構成図、（ｂ）同装置の乾燥炉の概略構成図である。 矩形塗工膜に対する図１のレーザー照射部分の拡大斜視図である。 連続塗工膜に対する図１のレーザー照射部分の拡大斜視図である。 本発明の塗工装置の実施形態２の概略構成図である。 （ａ）（ｂ）本発明の塗工装置の実施形態３の概略構成図である。 （ａ）（ｂ）分岐型レーザー照射装置のレーザー照射部分の拡大斜視図である。 （ａ）塗工膜に止まり穴を設けた拡大断面図、（ｂ）塗工膜と集電体に貫通穴を設けた拡大断面図である。

以下、本発明を図面に従って詳述する。図１は本発明に係る実施形態１、図４は実施形態２、図５(ａ)(ｂ)は実施形態３の塗工装置２０の概略構成図である。いずれの塗工装置２０も、ロールツーロールで送られる幅広長尺の金属箔集電体１に、塗工液２を塗工し、これを乾燥させ、大容量２次電池用の原反１０を製造するための装置である。同装置２０は、大略、集電体送出部３０、ダイ２１を含む塗工部、バックアップローラ３４、搬送ローラ３６ａ～３６ｎ、乾燥炉４０、回収部３８、レーザー照射装置５０、必要に応じて設けられる画像処理装置６０、吸引ノズル７０及び制御部８０で構成されている。

塗工装置２０に適用される集電体１は、幅広長尺の金属箔で構成されロール状に巻き取られている。これを金属箔ロール１ａとする。前記集電体１は、正極電極の場合、アルミニウム箔であり、負極電極の場合は、銅箔である。

この集電体１に塗着される塗工液２は、正極の場合、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、例えばＬｉｘＣｏＯ_２、ＬｉｘＮｉＯ_２、ＬｉｘＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉｘＭｎＯ_３、ＬｉｘＮｉｙＣｏ（１－ｙ）Ｏ_２、等をカーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤と分散混練し調製した正極活物質合剤である。

負極の塗工液２の場合は、例えば、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤と分散混練し、これを調製した負極活物質合剤である。

ロール状に巻き取られた金属箔ロール１ａは、集電体送出部３０に回転可能に保持され、集電体送出部３０から繰り出されて一方向に連続的に搬送される。
ダイ２１に至り、ここでダイ２１から吐出された塗工液２がその片面又は両面に塗工される。そして、乾燥炉４０に入ると塗工液２が乾燥硬化し、集電体１の表面に硬化塗工膜３ｚが形成され、二次電池用の原反１０となって回収部３８に回収される。
この間、塗工層３が未乾燥又は半乾燥状態下で、レーザー光Ｌを塗工膜３の表面に照射し、塗工膜３全体に多数の穴３ｈを所定の間隔で穿設する。
穴３ｈは、図７（ａ）のように、塗工層３の表面から集電体１に至らない止まり穴３ｈ１と、図７（ｂ）のように、塗工層３及び集電体１に貫通した貫通孔３ｈ２とがある。

塗工装置２０による塗工液２の集電体１への塗工は、図１や図４のように片面だけの場合と、図５（ａ）（ｂ）のように両面の場合がある。片面だけの場合は、一台のダイ２１で塗工が行われ、両面の場合は集電体１の表裏に対向して設けられた二台のダイ２１ａ・２１ｂ、或は、図５（ｂ）のように、乾燥炉４０の入口側から離れた位置と、入口側に近接して設けられた二台のダイ２１ａ・２１ｂによって塗工が行われる。勿論、これらに限られることはない。集電体１の送りは１方向への連続送りである。

塗工には、ポンプ操作でダイ２１から塗工液２を間欠的に押し出して集電体１の中央部分に矩形の塗工膜３を一定間隔で形成する場合（図２）と、集電体１の連続送りで、ダイ２１から塗工液２を連続的に押し出して集電体１の中央部分に塗工液２の塗工膜３を連続的に塗工する場合（図３）とがある。

矩形の塗工膜３の場合は、上記塗工膜３の側縁部分３ｃと集電体１の側辺との間、及び前後に隣接する塗工膜３の間が非塗工領域５となる（図２）。
連続押し出しの場合、塗工膜３の側縁部分３ｃと集電体１の側辺との間が非塗工領域５となる（図３）。
そしてこの集電体１は、塗工膜３の乾燥硬化処理を経て二次電池用の原反１０となり、図示しないが、その後上記のように、製品の形状に合わせて複数の条や矩形シートに切り分けられ、且つ上記非塗工領域５に必要に応じてタブが形成される。

本原反１０が適用される製品としては、例えば二次電池やキャパシタなどがある。二次電池はリチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等の他の二次電池であってもよい。キャパシタは、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなであってもよい。

集電体１の表面に塗工された塗工膜３は、レーザー光Ｌで止まり穴３ｈ１又は貫通孔３ｈ２が形成されるが、図１のように、乾燥炉４０中でレーザー光Ｌの照射が行われる場合（実施形態１）と、図４のように、乾燥炉４０に入る前に照射が行われる場合（実施形態２）とがある。そして、上記のようにレーザー光Ｌの照射位置の相違によって乾燥炉４０は２種類に分かれる。実施形態１は乾燥炉４０の側壁４０ａに耐熱ガラス４４を嵌め込んだ透過窓４２が設けられる（図１（ｂ））。
耐熱ガラス４４としては、ホウケイ酸ガラスや石英ガラスがあるが、レーザー光Ｌを歪みなしで通過させるためには石英ガラスが好ましい。

集電体送出部３０は、ロール状に巻き取られた金属箔ロール１ａを支持回転してダイ２１方向に集電体１に繰り出す部署で、集電体１の繰り出しは繰り出し用のサーボモータ(図示せず)で行われる。

ダイ２１を含む塗工部は、ダイ２１と、前記ダイ２１に塗工液２をポンプ操作で過不足なく供給する塗工液供給部２５とで構成されている。
ダイ２１は断面先細り形状で、その内部に塗工液２が溜められる空間としての液溜め部２２が形成され、この液溜め部２２はスリット状のノズル口２３に繋がっている。
ノズル口２３は集電体１の幅方向に沿って長く伸びている。ノズル口２３の開口寸法（高さ寸法）は、例えば０．１～１０ｍｍである。そして、塗工液２はノズル口２３の幅方向寸法と略同一の幅方向寸法で集電体１上に塗工される。

液溜め部２２には塗工液２を供給する塗工液供給部２５が接続されている。液溜め部２２に溜められている塗工液２をノズル口２３から集電体１に流す方向は集電体１の面に対して垂直方向となり、集電体１の送り方向に沿って塗工される。

液溜め部２２は、塗工液供給部２５から供給された塗工液２を溜めることができ、液溜め部２２に溜められている塗工液２をポンプ圧でノズル口２３からロールツーロールで送られる集電体１に対して吐出し、この集電体１に対して塗工液２を塗工する。集電体１上に塗工される塗工液２の膜（塗工膜３）の厚さは幅方向にほぼ一定となるよう設計されている。

ダイ２１にて塗工作業を行っていると、ダイ２１に塗工液２を供給するタンク（図示せず）内の塗工液２の量が減少したり、周囲温度により液温度が変わり、塗工液２の粘性が変化したりして、ダイ２１に塗工液２を供給するポンプ（図示せず）の吐出量が変化することがある。

吐出量が変化すると、基本的にはポンプの回転数を補正することで対応するが、吐出量の変化が少ない場合には、ダイ２１と集電体１との間のギャップｇを調整する。
これにより、連続塗工の場合は塗工膜３の幅方向の寸法や塗工厚みを維持する。間欠塗工の場合は、これらに加えて塗工区間の幅方向の寸法の精度を維持している。

図１のバックアップローラ３４は、ダイ２１と正対して配置されている。図５（ａ）の場合は、表裏一対のダイ２１ａ・２１ｂが集電体１を挟んで正対しており、バックアップローラ３４はない。図５（ｂ）の場合は別の例で、表側のダイ２１ａに対して裏側のダイ２１ｂが乾燥炉４０の入口付近に設置されている。
集電体１はダイ２１と正対して配置されているバックアップローラ３４に一方向に案内される。集電体１とダイ２１のスリット状のノズル口２３との間隔（隙間ｇ）は一定に保たれ、この状態で塗工液２の塗工が行われる。ダイ２１のノズル口２３の幅方向とバックアップローラ３４の回転中心線の方向とは平行である。

バックアップローラ３４の前後には、集電体１を案内する入口側の搬送ローラ３６ａと出口側の搬送ローラ３６ｂが回転自在に設けられている。搬送ローラ全体は３６で表す。
ダイ２１のノズル口２３とバックアップローラ３４を走行する集電体１との間隙であるギャップｇを調整するために、ダイ２１又はバックアップローラ３４が図示しないエアーシリンダーで近接離間方向に移動自在に支持されている。

集電体送出部３０から繰り出された集電体１は、所定の間隔で配列されている複数の搬送ローラ３６ａ～３６ｎの回転駆動によって所定のテンション（張力）を維持されたまま、所定の速度で搬送されて行く。なお、集電体送出部３０における金属箔ロール１ａの回転速度、回収部３８の巻き取り速度や、搬送ローラ３６ａ～３６ｎの回転速度は、制御部８０によって制御されている。

乾燥炉４０はダイ２１の下流側に配置されている。乾燥炉４０は側壁４０ａに囲まれ、長尺の金属箔集電体１が通過する通過路４６を有する筒状の本体と、通過路４６の移動中の金属箔集電体１を加熱乾燥する熱源（パイプに高温蒸気を通したものや電熱ヒータ）Ｈ、必要に応じて設けられ、該金属箔集電体１を送風乾燥するドライヤ４８及び照射部位から発生するヒュームや微細塵埃を吸引する吸引ノズル７０とで大略構成される。

乾燥炉４０の内部には複数の熱源Ｈやドライヤ４８が集電体１の通過路４６に沿って配列されている。乾燥炉４０は、集電体１に形成されている塗工膜３を熱源Ｈの放射熱やドライヤ４８の温風によって乾燥させる。

そして、このような乾燥炉４０には、レーザー光Ｌによる穴形成処理を行う位置により２種類（実施形態１，２）のものがある。
実施形態１の乾燥炉４０は、炉内で塗工膜３にレーザー加工をする関係から、その側壁４０ａには耐熱ガラス４４を嵌め込んだ透過窓４２が設けられている。
実施形態２の乾燥炉４０は、炉前で塗工膜３にレーザー加工をする関係から、その側壁４０ａに透過窓４２が設けられていない。
そして、図１の場合は、集電体１の片面のみに塗工膜３が形成されるため、透過窓４２は一方の側壁４０ａに設けられるが、図５のように、集電体１の両面に塗工膜３が形成される場合は、透過窓４２は両方の側壁４０ａに設けられる。

吸引ノズル７０は、レーザー光Ｌの照射範囲に向けて開口し、この照射範囲をカバーする吸引口７１を有する。そして、吸引口７１に向けて風を送る送風ノズル７６を設けてもよい。送風ノズル７６の吹出口７７は吸引口７１に向けられており、吸引口７１と吹出口７７の間がレーザー光Ｌの照射範囲である。

回収部３８は、集電体送出部３０の反対側に設けられており、少なくとも集電体１の一面に矩形の乾燥塗工膜３ｚが所定間隔で形成され、又は連続した乾燥塗工膜（図示せず）が形成された原反１０をロール状に巻き取って行く部位で、塗工装置２０の最下流に設置されている。
巻き取りは、搬送ローラ３６の１つであるダンサーローラ（例えば、搬送ローラ３６ａや３６ｎ）を介し、集電体送出部３０と協働して繰り出された集電体１の張力が常時一定となるように巻取用サーボモータ(図示せず)を同期させることによって行われる。

レーザー照射装置５０は、各種レンズ系を組み合わせた光学系で構成されたレーザー出射部５１と、レーザー光Ｌを出力するレーザー発生部５２と、ガルバノ駆動部５９とで構成され、レーザー出射部５１とレーザー発生部５２とがレーザートランスファ部材５４で接続されている。これによりレーザー出射部５１にレーザー光Ｌが入力するようになっている。
レーザー照射装置５０は、図２や図３のように１本のレーザー光Ｌを出射する場合と、図６のように分岐するものがある。図６のレーザー照射装置５０は、レーザー出射部５１の出射口に分岐レンズ５８を設けたもので、レーザー出射部５１の出射口から出たレーザー光Ｌは分岐されて複数のレーザー光Ｌａ～Ｌｎとなる。

ガルバノ駆動部（ガルバノスキャナ）５９は、１本のレーザー光Ｌを出射するレーザー照射装置５０や分岐型のレーザー照射装置５０のいずれにも設けられる。
これらのレーザー照射装置５０は、ガルバノミラー５９ａ・５９ｂを用いてレーザー光Ｌを駆動モータ５９ｍ・５９ｎのミラー角度調整でＸＹの２次元（又は、図示していないが、ＸＹＺの３次元）で任意の方向に制御し、レーザー光Ｌをピンポイントで照射する装置である。（３次元の場合は、高さを調整できる。）
なお、図５のように、レーザー照射装置５０が表裏にある場合、説明を簡略化するため、裏面側のレーザー照射装置５０ｂは表面側のレーザー照射装置５０ａの説明と符号を援用する。

本発明では集電体１が一定の方向に連続的に移動しているため、図１（ｂ）に示すように集電体１の移動速度に合わせてガルバノ駆動部５９をミラー角度調整でＸＹ方向に２次元作動させ、レーザー光Ｌを同じ方向にホームポジションから穴形成処理完了位置まで一点に集中させて移動させ、穴形成理を行う。穴形成処理が終了すると、レーザー光Ｌはオフとなり、ホームポジションまで戻り、次の段の穴形成処理を行う。

レーザー出射部５１が、図６（ｂ）のように分岐レーザー光Ｌａ～Ｌｎが搬送方向に対して直交（又は交差）方向に分岐している構造の場合は、集電体１の移動方向に合わせて往復移動すればよいが、図６（ａ）のように円周状に分散した分岐構造の場合や、図２のようにレーザー光Ｌが１本の場合には、集電体１の移動方向に直交（又は交差）させた位置に複数のレーザー出射部（図示せず）を用意するか、レーザー光Ｌをミラー角度調整でＸＹの２軸に振り、穴形成処理を行うことになる。

ここで使用されるレーザー光Ｌは、基本波である１.０６４μｍのＹＡＧレーザーやＹＶＯ_４レーザー、第２高調波（ＳＨＧ）の波長変換素子を通して得られる５３２ｎｍのグリーンレーザー光、第３高調波（ＴＨＧ）の波長変換素子を通して得られる３５５ｎｍのＵＶレーザー光、或いはそれ以上の短波長のレーザー光などが使われる。
レーザー光Ｌは波長が短くなることで集光性が上がり単位当たりエネルギー効率が高くなるので微細加工に適しており、精密部品や半導体関連産業等で使われる。
レーザー光Ｌは、例えば、連続発振，パルス発振，Ｑスイッチパルス発振，シングルモードなどの手法により出力される。第２高調波や第３高調波は金属箔に対して吸収率が高いので、後述する穴加工時に第２高調波や第３高調波が金属箔に達すると、瞬間的に加熱されて金属箔が瞬時に高温になり、金属箔である集電体１に塗着された塗工膜３と集電体１との接着力が高まる。換言すれば、塗工膜３の剥離強度が向上する。

１.０６４μｍのＹＡＧレーザー光やＹＶＯ_４レーザー光で穴３ｈを穿つ場合は、通常、パルス発振モードで行われる。
グリーンレーザー光（第２高調波）やＵＶレーザー光（第３高調波）などを使用すれば、被照射物は昇華して、直接、気体となる。グリーンレーザー光やＵＶレーザー光などを使用すれば、塗工膜３を形成する素材の熱変質が抑制されて好適である。

パルス発振モードでのＹＡＧレーザー光やＹＶＯ_４レーザー光による穴形成は、溶融物（活物質合剤や金属箔）を溶融部分から除去するために当該部分に風（アシストエア）を吹き付けることが好ましい。その場合、溶融物が微細粒子となって周囲に飛散するので、これを吸引除去することが必要となる。

また、グリーンレーザー光やＵＶレーザー光などを使用すれば、照射部分がから活物質合剤や金属箔の蒸気が立ち上り、これが冷却凝固して微細粉塵となって周囲に飛散するので、同様に吸引除去することが必要となる。

画像処理装置６０は、ＣＣＤカメラ６２、照明用光源（図示せず）、外部モニタ６５、入力装置６８、及びＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３を含む制御部８０とで構成されている。
ＣＣＤカメラ６２は、塗工膜３の表面に形成された穴３ｈの画像を解析してデジタル信号に変換するために用いられ、制御部８０内のＣＰＵ８１に接続されている。ＣＣＤカメラ６２で取り込んだ塗工膜３の穴３ｈの画像は、デジタル信号に変換されＣＰＵ８１に送り込まれる。、

画像処理装置６０とレーザー光Ｌとの光軸合わせには、通常、Ｈｅ－Ｎｅレーザーが使用される。
レーザー出射部５１の光学系内には上記のように透過型の全反射ミラー５６が組み込まれており、レーザー出射部５１内に入力されたレーザー光Ｌ、照明用光、並びに光軸合わせ用のレーザー光を全反射するようになっている。
全反射ミラー５６にて全反射されるこれらの光の光軸は、画像処理装置６０へ入力する光の光軸と一致するようになっており、該光軸のポイントにレーザー光Ｌを集中させることができる。なお、本実施例の塗工装置２０では、画像処理装置６０に備えられたＣＣＤカメラ６２の焦点位置がレーザー発生部５２によって照射されるレーザー光Ｌの焦点位置に一致するように設定されている。

ワーク照明用の光源（図示せず）は、光ファイバーケーブル（図示せず）を介してレーザー出射部５１に入光するようになっており、この入光した光は、透過型全反射ミラー５６を介して光学系を通過し、塗工膜３の表面（穴３ｈ）を照射するようになっている。

制御部８０は、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、外部モニタ６５及びキーボードなどの入力装置６８で構成されており、ＲＯＭ８２には塗工装置２０の加工手順やガルバノ駆動手順が全てプログラミングされている。又、ＲＡＭ８３には画像処理装置６０から取り込んだ塗工膜３の穴３ｈの画像信号が記憶されるようになっている。
ガルバノ駆動手順はレーザー光Ｌの光路を１～３次元に変換するための制御用で、ＣＰＵ８１に接続され、ＣＰＵ８１の指令の元にレーザー光Ｌの光路を移動させるようになっている。

外部モニタ６５は画像処理装置６０で取り込んだ塗工膜３の穴３ｈを映し出すためのものである。
入力装置６８はＣＰＵ８１の条件設定をオペレータが手で入力するためのものである。
本実施例では、レーザー照射装置５０と画像処理装置６０とが一体型になっている。

以下の説明では、実施形態１を説明し、その後で実施形態２、３を説明する。実施形態２、３の説明では説明の重複を避けるため、実施形態１と異なる部分を中心に説明する。
なお、図１、図４及び図５（ａ）（ｂ）では、矩形塗工膜３の例を示したが、当然、連続塗工膜３の場合でも適用される。

（実施形態１：図１）
ここでは、集電体１の片面に塗工される場合を代表例とする。
本塗工装置２０の定常運転状態において、集電体送出部３０の作動により集電体１が集電体送出部３０の金属箔ロール１ａから送り出される。
送り出された集電体１に対してダイ２１から粘稠な塗工液２が押し出され、ダイ２１のノズル口２３の幅で集電体１の表面に塗工液２が塗着される。塗着された膜状の塗工液２を塗工膜３とする。

連続塗工の場合は、集電体１の走行に合わせて集電体１の表面に連続的に塗工液２が押し出され、帯状の塗工膜３が形成される。
間欠押し出しの場合は、塗工液２が間欠的に押し出されて矩形状の塗工膜３を一定間隔で集電体１の表面に形成する。塗工膜３の形成部分と非形成部分である非塗工領域５とが交互に現れる事になる。
このように形成された塗工膜３は粘稠なペースト状で帯状の集電体１に塗着された状態で乾燥炉４０に送られる。

乾燥炉４０では、乾燥用熱源Ｈからの放射熱を受け、且つドライヤ４８からの乾燥風に曝されて塗工膜３が表面から徐々に乾燥されていく。塗工膜３が半乾燥した処で塗工膜３はレーザー光Ｌの照射を受ける。なお、半乾燥とは、塗工膜３の表面が乾燥した状態であって内部はペースト状態に保たれている状態である。

ＣＣＤカメラ６２は搬送されている集電体１を観察し続けている。ＣＣＤカメラ６２が塗工膜３の始端３ｂを捉え、そして塗工膜３の先端部分がレーザー光Ｌの照射範囲に入ったことを確認すると、レーザー出射部５１からレーザー光Ｌが照射され、ガルバノ駆動部５９の働きにより集電体１の移動に合わせてレーザー光Ｌも移動し、必要深さで塗工膜３の表面に穴３ｈ（止まり穴３ｈ１又は貫通穴３ｈ２）を穿つ。

図６（ａ）のように分岐型の場合、一度に複数の穴３ｈがまとまって形成される。
図２のように非分岐型の場合には必要数のレーザー出射部５１により穿孔作業が同時並行的に行われる。この時、前述のようにレーザー光Ｌを集電体１の移動速度に合わせつつミラー角度調整でＸＹの２次元（又は、Ｚ方向の焦点深度の調整も必要であれば、ＸＹＺの３次元）に振り、１台のレーザー出射部５１により複数の穿孔作業を行わせてもよい。
レーザー光Ｌで形成された穴３ｈ（複数の場合は光軸に合致した１つの穴３ｈ）は、ＣＣＤカメラ６２で観察され、そのデータがＲＡＭに記憶される

レーザー光ＬがＹＡＧやＶＯ_４である場合、照射された物質は照射点で単に溶けるだけで昇華しない。それ故、一般的には穴３ｈに向けてアシストガスが噴射され、溶融物質（湯）を吹き飛ばすことになる。既に述べたように、この溶融物質は微細粒となって塗工膜３の表面に付着して製品の品質を阻害することになるため、吸引ノズル７０により吸引除去される。この時、吸引ノズル７０の吸引口７１に向けて送風ノズル７６の吹出口７７を設けておけば、上記微細粒を効果的に除去できる。

これに対して、レーザー光Ｌがグリーンレーザー光（第２高調波）やブルーレーザー（第３高調波）であれば、照射部分で昇華が起こり、被照射部分から被照射物が、直接、高温ガスになって立ち昇る。この高温ガスもその直上で周囲の冷たい空気に触れ、瞬間的に微細粉末になるが、上記同様、吸引ノズル７０により吸引除去されて塗工膜３の表面に付着しない。なお、レーザー光Ｌがグリーンレーザー光（第２高調波）やブルーレーザー（第３高調波）であれば、照射部分の熱影響が小さく、塗工膜３にダメージを与えない。

このようにして形成された穴３ｈの周囲及び内面は粘稠状態が保たれているので、穴３ｈの周囲及び内面の表面張力によりレーザー光Ｌによる照射痕が消され、これらの面は凹凸のない滑らかな面となる。

上記のように乾燥途中で塗工膜３に止まり穴３ｈ１や貫通穴３ｈ２が設けられると、以後、塗工膜３の内部にとどまっていた溶剤や水分が穴３ｈから逃げ、塗工膜３の乾燥が促進される。塗工膜３の乾燥が促進されると、当然、乾燥時間や乾燥に要する距離が短くなり、その結果、乾燥炉４０の全長を短くすることができるようになる。
乾燥が終わると集電体１は２次電池用原反１０となって回収部３８に巻き取られる。

図５(ａ)(ｂ)は集電体１の両面に塗工液２が塗着される場合である。図５(ａ)はダイ２１ａ・２１ｂが集電体１を挟んでその表裏に正対して配置された場合で、同時に塗工が行われる。従って、ダイ２１ａ・２１ｂより下流部分では塗工膜３の形成範囲では乾燥炉４０の出口までは搬送ローラが設けられない。
同様に、図５(ｂ)はダイ２１ａ・２１ｂが別々の位置に設置されている場合で、下側のダイ２１ｂ以降、乾燥炉４０の出口まで塗工膜３の形成範囲では搬送ローラを設けることができない。ただし、集電体１の両側辺の非塗工領域５では搬送ローラを設けることができる。

そして、集電体１の両側からレーザー光Ｌによる穴形成処理が出来るように乾燥炉４０にはその両側壁４０ａに透過窓４２が設けられている。
なお、集電体１の両面に塗工膜３を形成する場合でも、穴３ｈが貫通孔３ｈ２である場合は、一方の側壁４０ａだけに透過窓４２を設け、一側面からのレーザー光Ｌによる穴形成処理で足る。

（実施形態２：図４）
この場合は穴形成処理が乾燥炉４０の入口に入る前に行われる。この時点の塗工膜３は全体が未乾燥状態である。この状態で塗工膜３にレーザー光Ｌを当てると、短時間照射の場合は塗工膜３が柔らかいので窪み（止まり穴３ｈ１）が発生することになる。
長時間照射の場合は、穴３ｈの周囲が熱により薄皮状に乾燥し、穴３ｈの形状を保つ。それ以外は実施形態１と同じなので、実施形態１の説明を援用する。

本発明では上記のように未乾燥又は半乾燥の塗工膜３にレーザー光Ｌにて穴形成処理を行うので、以後の乾燥工程で穴３ｈからの溶媒（水分や溶剤）の蒸発が促進され、乾燥時間が短くなり、ひいては乾燥炉４０の全長を大幅に短くすることができる。

ｇ: ギャップ、Ｈ: 乾燥用熱源、Ｌ: レーザー光、Ｌａ～Ｌｎ: 分岐レーザー光、１: 金属箔集電体、１ａ: 金属箔ロール、２: 塗工液、３: 塗工膜、３ｂ: 始端、３ｃ: 側縁部分、３ｈ: 穴、３ｈ１: 止まり穴、: 貫通穴３ｈ２、３ｚ: 硬化塗工膜、５: 非塗工領域、１０: （二次電池用）原反、２０: 塗工装置、２１（２１ａ・２１ｂ）: ダイ、２２: 液溜め部、２３: ノズル口、２５: 塗工液供給部、３０: 集電体送出部、３４: バックアップローラ、３６（３６ａ～３６ｎ）: 搬送ローラ、３８: 回収部、４０: 乾燥炉、４０ａ: 側壁、４２: 透過窓、４４: 耐熱ガラス、４６:、ドライヤ、４８: 通過路、５０: レーザー照射装置、５１: レーザー出射部、５２: レーザー発生部、５６: 全反射ミラー、５４：レーザートランスファ部材、５８：分岐レンズ、５９：ガルバノ駆動部、５９ｍ・５９ｎ：駆動モータ、５９ａ・５９ｂ：ガルバノミラー、６０：画像処理装置、６２：ＣＣＤカメラ、６５：外部モニタ、６８：入力装置、７０：吸引ノズル、：吸引口７１、７６：送風ノズル、７７：吹出口、８０：制御部、８１：ＣＰＵ、８２：ＲＯＭ、８３：ＲＡＭ

Claims (5)

1. 一方向に搬送される長尺帯状の金属箔集電体１に二次電池用活物質合剤の塗工液２を間欠的又は連続的に塗工して前記集電体１上に塗工膜３を形成し、続いて、前記金属箔集電体１を乾燥工程に送り、該乾燥工程で前記金属箔集電体１を加熱して前記塗工膜３を乾燥する塗工膜の乾燥方法において、
   前記塗工膜３の前記乾燥工程中における、表面が乾燥した状態であって内部がペースト状態に保たれた半乾燥状態の前記塗工膜３に、レーザー光Ｌを前記塗工膜３の表面側から照射して塗工膜３に穴３ｈを設けることを特徴とする塗工膜の乾燥方法。
2. 前記穴３ｈは、塗工膜３表面から金属箔集電体１に達しない止まり穴３ｈ１、又は塗工膜３と金属箔集電体１とを貫通した貫通穴３ｈ２であることを特徴とする請求項１に記載の塗工膜の乾燥方法。
3. 前記レーザー光Ｌの照射範囲の大気を吸引してレーザー照射によって塗工膜３から発生した微細塵埃を吸引除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の塗工膜の乾燥方法。
4. 長尺の金属箔で構成された集電体１を一方向に送り出す集電体送出部３０と、
   送り出された前記集電体１の表面に二次電池用活物質合剤である塗工液２を塗着して前記集電体１の表面に塗工膜３を形成するダイ２１と、
   前記ダイ２１の下流に設けられ、一方向に搬送されている前記集電体１が通過する通過路４６と乾燥用熱源Ｈとを具備し、前記塗工膜３を乾燥させる乾燥炉４０と、
   前記乾燥炉４０から送り出され、乾燥した塗工膜３が塗着された集電体１を回収する回収部３８と、
   前記乾燥炉４０中に半乾燥状態となった前記塗工膜３にレーザー光Ｌを照射して前記塗工膜３の表面から前記集電体１に至らない止まり穴３ｈ１を設け、又は前記塗工膜３と前記集電体１とを貫通する貫通穴３ｈ２を設けるレーザー照射装置５０とで構成された塗工装置２０であって、
   前記レーザー照射装置５０は、前記乾燥炉４０の側方に設けられ、
   前記乾燥炉４０の側壁４０ａには前記レーザー光Ｌが通過する透過窓４２が設けられていることを特徴とする塗工装置。
5. 前記レーザー光Ｌの照射範囲をカバーする吸引口７１を持つ吸引ノズル７０が更に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の塗工装置。
   

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