(57)【要約】      （修正有）【課題】製造した電解アルミニウム箔に、電解アルミニウム箔の幅方向にわたって筋状の模様（以下、しわという）が非周期的な間隔で発生することを低減する、電解アルミニウム箔の製造装置を提供する。【解決手段】アルミニウム電解析出用のめっき液２を貯留するめっき槽３と、前記めっき液に部分的に浸漬され電解析出の基体となる陰極ドラム４と、前記めっき液中に配置された陽極部材５と、前記陰極ドラムと前記陽極部材に電圧を印加する電源装置６と、前記陰極ドラムを回転させる回転装置７と、を有する電解アルミニウム箔製造装置１であって、前記めっき液の液面より上の位置にあって、電解析出したアルミニウム被膜８を介して陰極ドラムに接する剥離ローラ９を有し、前記アルミニウム被膜は、前記剥離ローラの周面に沿って、前記陰極ドラムから剥離されることを特徴とする。【選択図】図１
2020152933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム電解析出用のめっき液を貯留するめっき槽と、
前記めっき液に部分的に浸漬され電解析出の基体となる陰極ドラムと、
前記めっき液中に配置された陽極部材と、
前記陰極ドラムと前記陽極部材に電圧を印加する電源装置と、
前記陰極ドラムを回転させる回転装置と、
を有する電解アルミニウム箔製造装置であって、
前記めっき液の液面より上の位置にあって、電解析出したアルミニウム被膜を介して陰極ドラムに接する剥離ローラを有し、
前記アルミニウム被膜は、前記剥離ローラの周面に沿って、前記陰極ドラムから剥離される
ことを特徴とする電解アルミニウム箔の製造装置。
【請求項２】
前記剥離ローラが、前記陰極ドラムの頂点より下、かつ、陰極ドラム回転方向の下流側に設置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電解アルミニウム箔の製造装置。
【請求項３】
アルミニウム電解析出用のめっき液に部分的に浸漬された陰極ドラムを、回転させつつ、
前記陰極ドラム表面にアルミニウム被膜を電解析出させ、
次いで、前記陰極ドラムの回転により前記アルミニウム被膜を前記めっき液の液面より上に移動させ、前記アルミニウム被膜を介して前記陰極ドラムに接する剥離ローラの周面に沿わせて、前記陰極ドラムから剥離する
ことを特徴とする電解アルミニウム箔の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム被膜を剥離させる位置は、前記陰極ドラムの頂点より下、かつ、陰極ドラム回転方向の下流側である
ことを特徴とする請求項３に記載の電解アルミニウム箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解アルミニウム箔の製造装置、及び電解アルミニウム箔の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、さらなる蓄電デバイスの小型化や高エネルギー密度化が求められている。その手段の一つとして、シート状に成型された電極を構成する集電体を薄膜化する方法がある。現在のところ、正極集電体には、圧延法によって製造された厚みが１５〜２０μｍ程度のアルミニウム箔が一般的に用いられており、このアルミニウム箔の厚みをより薄くすることで、上記目的を達成することができる。しかしながら圧延法では、アルミニウム箔を工業的製造規模でこれ以上薄くすることは困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１には、アルキルスルホンに少なくともアルミニウムハロゲン化物を溶解した電解アルミニウムめっき液を介して陰極ドラムと陽極板を対向して配置し、両極間を電源に接続して通電し、該陰極ドラムを回転させながら該陰極ドラム表面にアルミニウム被膜を電解析出させ、めっき液の液面より上の位置でアルミニウム被膜を陰極ドラムから剥離する、電解アルミニウム箔の製造装置と、それを用いた製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４６５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかる装置を用いて製造した電解アルミニウム箔には、電解アルミニウム箔の幅方向にわたって、筋状の模様（以下、しわという）が非周期的な間隔で発生するという課題があることが分かった。しわが発生した電解アルミニウム箔は、最終製品として採用される上で、外観不良となることがある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、しわの発生を低減することができる、電解アルミニウム箔の製造装置、及び電解アルミニウム箔の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、所定の剥離ローラを適用することが、しわの抑制に有効であることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明の電解アルミニウム箔の製造装置は、
アルミニウム電解析出用のめっき液を貯留するめっき槽と、
前記めっき液に部分的に浸漬され電解析出の基体となる陰極ドラムと、
前記めっき液中に配置された陽極部材と、
前記陰極ドラムと前記陽極部材に電圧を印加する電源装置と、
前記陰極ドラムを回転させる回転装置と、
を有する電解アルミニウム箔製造装置であって、
前記めっき液の液面より上の位置にあって、電解析出したアルミニウム被膜を介して陰極ドラムに接する剥離ローラを有し、
前記アルミニウム被膜は、前記剥離ローラの周面に沿って、前記陰極ドラムから剥離される電解アルミニウム箔の製造装置である。
【０００８】
本発明の電解アルミニウム箔の製造装置においては、前記剥離ローラが、前記陰極ドラムの頂点より下、かつ、陰極ドラム回転方向の下流側に設置されていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の電解アルミニウム箔の製造方法は、アルミニウム電解析出用のめっき液に部分的に浸漬された陰極ドラムを、回転させつつ、前記陰極ドラム表面にアルミニウム被膜を電解析出させ、次いで、前記陰極ドラムの回転により前記アルミニウム被膜を前記めっき液の液面より上に移動させ、前記アルミニウム被膜を介して前記陰極ドラムに接する剥離ローラの周面に沿わせて、前記陰極ドラムから剥離する電解アルミニウム箔の製造方法である。
【００１０】
また、本発明の電解アルミニウム箔の製造方法における、前記アルミニウム被膜を剥離させる位置は、前記陰極ドラムの頂点より下、かつ、陰極ドラム回転方向の下流側であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電解アルミニウム被膜を陰極ドラムから剥離する際に発生するしわを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電解アルミニウム箔の製造装置の一例を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、電解アルミニウム箔の製造過程において、電解アルミニウム箔に発生するしわが、電解アルミニウム被膜が陰極ドラムから剥離する際の剥離位置の変動に関係することを突き止めた。そして、さらなる検討の結果、剥離位置の変動を抑制するため剥離ローラを適用することを見出し、本発明に到達したものである。以下、図面を用いて詳しく説明する。
【００１４】
図１に、本発明の電解アルミニウム箔の製造装置の一例を模式的に示した図を示す。
図１における電解アルミニウム箔の製造装置１は、アルミニウム電解析出用のめっき液２を貯留するめっき槽３と、めっき液２に部分的に浸漬され電解析出の基体となる陰極ドラム４と、めっき液２中に配置された陽極部材５と、陰極ドラム４と前記陽極部材５に電圧を印加する電源装置６と、陰極ドラム４を回転させる回転装置７と、を有するものである。なお、めっき液を循環する装置や、めっき液を加熱する装置、雰囲気を調整する装置、各部品を支える部材などは省略している。
また、図１に示す、電解アルミニウム箔の製造装置１は、めっき液２の液面より上の位置にあって、電解析出したアルミニウム被膜８を介して陰極ドラム４に接する剥離ローラ９を有している。そして、アルミニウム被膜８が、剥離ローラ９の周面に沿って陰極ドラム４から剥離するようにしたものである。ここで、電解析出したアルミニウム被膜８を陰極ドラム４から剥離した後に得られたアルミニウムを電解アルミニウム箔として定義する。
【００１５】
上述した通り、本発明の重要な特徴の一つは、電解アルミニウム箔の製造装置において、電解析出したアルミニウム被膜８を介して陰極ドラム４に接する剥離ローラ９を有するものとし、前記アルミニウム被膜８を、前記剥離ローラ９の周面に沿って、前記陰極ドラム４から剥離されるようにしたことである。
【００１６】
アルミニウム被膜８を介して陰極ドラム４に接する剥離ローラ９を有することで、アルミニウム被膜８の厚さを無視すれば、理論的には剥離ローラ９と陰極ドラム４の接点(断面では点で接触して見えるため接点と表現しているが、実際には陰極ドラム４の幅方向に線で接触している)という、固定した位置から剥離を開始させることができる。なお、この構成では、この剥離位置が陰極ドラム４の回転方向の下流側に移動することは起こりうる。しかし、剥離位置の上流側への移動は確実に防止できる。
【００１７】
なお、本発明者らは、このしわの発生の原因は、剥離位置の変動に伴い、アルミニウム被膜８に掛かる応力が変動して、アルミニウム被膜８に局所的または一時的な伸び変形が起こっているためであると推定している。また、本発明者等は、この剥離位置の変動は、陰極ドラムとアルミニウム被膜の密着力のばらつきが基本的な要因になっていると推定している。
本発明における剥離では、アルミニウム被膜８を前記剥離ローラ９の周面に沿わせることによって剥離ローラ９の中心方向の応力と、剥離ローラ９とアルミニウム被膜８との摩擦による剥離ローラ９の周方向の応力を、アルミニウム被膜８に作用させることになる。これにより、剥離直後の電解アルミニウム箔は、剥離ローラの周面に沿って拘束されるため、振動や蛇行が発生しにくく、剥離位置に均一な剥離応力を作用させることにもなる。このことも、しわの発生の抑制に作用しているものと推定している。本発明において、上述の剥離位置に均一な力を作用させるという観点においては、剥離ローラの幅は、電解析出したアルミニウム被膜８と同程度以上の長さである方が好ましい。
【００１８】
また、本発明では、剥離ローラ９は、めっき液２の液面より上の位置にあることが必要である。これは、剥離ローラ９が液面より下側（めっき液中）にあると、電解アルミニウム箔や陰極ドラム４に、不要なめっき液２を付着させる原因になったり、めっき液２に不要な液流を発生させたり、剥離したアルミニウム箔や陰極ドラムの表面に新たにアルミニウムが電解析出したり、するためである。また、剥離ローラ９が液面より下側にあると、剥離ローラ９が金属などの導電体である場合には、剥離ローラ９表面にもアルミニウムが電解析出して、製膜不良や剥離不良等の原因にもなるためである。
【００１９】
また、図１に示す装置にあっては、陰極ドラム４の回転によって液面から上側に移動したアルミニウム被膜８の表面にはめっき液２が少なからず付着する。
剥離ローラ９を陰極ドラム４の回転方向の上流側でめっき液２の液面近傍に設置すると、陰極ドラム４から電解アルミニウム被膜８を剥離する際に、毛細管現象によってせり上がっためっき液２が回り込んで、陰極ドラム４の表面の一部に付着する場合がある。陰極ドラム４の表面に付着しためっき液２は、雰囲気中の微量な水分等と反応して、陰極ドラム４の表面に酸化被膜等の不純物被膜を形成する可能性がある。このような不純物被膜が形成されるとアルミニウムの電解析出や成長を阻害することになる。
このリスクを低減する観点において、図１に示すように、剥離ローラ９が、陰極ドラム４の頂点Ｔより下、かつ、陰極ドラム４の回転方向の下流側に設置されていることが好ましい。なお、頂点Ｔは陰極ドラム４において、最もめっき液面から遠い位置とする。
【００２０】
図１に示す剥離ローラ９の配置とすれば、陰極ドラム４の表面にめっき液２が回り込んで付着する時間が極力短くなり、陰極ドラム４とめっき液２との反応時間を短くすることができ、上記不純物被膜の形成を軽減することができる。
本発明においては、より好ましくは陰極ドラムの頂点より陰極ドラム回転方向の下流側の４５度の位置、もしくはそれより下流側である。
【００２１】
本発明に適用する剥離ローラ９は、陰極ドラム４の回転を阻害せず、アルミニウム被膜８に傷を発生させないように、陰極ドラム４の回転に追従するように回転できることが好ましい。最も簡便には剥離ローラを自由に回転可能にしておくことである。なお、傷の発生の原因となるスリップを発生させないために、剥離ローラの回転抵抗が少なくなるようモータ等によって回転トルク付与することも可能である。
また、本発明に適用する剥離ローラ９は、電解析出したアルミニウム被膜８を介して陰極ドラム４に接していればよく、接するための圧力の付与は必ずしも必要でない。一方、アルミニウム被膜の表面形態の変動やアルミニウム被膜８を引き出す方向に掛かる力の変動により、剥離ローラ９が容易に離間しないように、自重もしくはそれ以上の押付荷重を付与してもよい。
【００２２】
本発明に適用する剥離ローラ９の材質は、めっき液２に対して耐熱性や耐腐食性を有する材質で構成されることが好ましい。たとえば樹脂製とする場合には耐熱温度１００℃以上を有するものが好ましく、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製等が挙げられる。また、金属製とする場合、例えばチタン製やニッケル合金製等の耐食性が良好な材料が挙げられる。また、ローラの表面にフッ素樹脂コーティング等の耐食性を有する表面処理を行うことで、ステンレスやアルミニウム等の様々な金属を使用することも可能である。
【００２３】
本発明に適用する剥離ローラ９の直径などの形状は、陰極ドラムの形状、得ようとするアルミニウム箔の厚さによって適宜選択することができる。剥離ローラ９の直径が小さすぎると曲率が大きすぎるためにアルミニウム被膜８に折れや割れを発生しやすくなり、直径が大きすぎるとハンドリングが難しくなる。典型的な直径としては、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。好ましくは１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であり、さらに好ましくは３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。
【００２４】
次に、剥離ローラ９以外の構成要素であって本発明の電解アルミニウム箔の製造装置１を構成するのに必要な要素についての説明を加えておく。
本発明において、アルミニウム電解析出用のめっき液２を貯留するめっき槽３は、めっきを行うための基本要素である。めっき液の種類は制限しないが、例えば、ジアルキルスルホン、アルミニウムハロゲン化物および含窒素化合物を含む電気アルミニウムめっき液を使用することができる。
【００２５】
めっき液に使用する、非水溶媒であるジアルキルスルホンは、ジメチルスルホンなどであってよい。めっき液において、アルミニウム源（アルミニウムイオン源）であるアルミニウムハロゲン化物は、塩化アルミニウムなどのハロゲン化アルミニウムなどであってよい。めっき液において、めっき処理の促進やめっき膜の安定化のための添加剤である含窒素化合物は、ハロゲン化アンモニウム、第一アミンのハロゲン化水素塩、第二アミンのハロゲン化水素塩、第三アミンのハロゲン化水素塩、一般式：Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｎ・Ｘ（Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なってアルキル基、Ｘは第四アンモニウムカチオンに対するカウンターアニオンを示す）で表される第四アンモニウム塩などの含窒素化合物を少なくとも含むものが挙げられる。上記めっき液の典型例としては、ジメチルスルホン、無水塩化アルミニウム、塩化アンモニウムの組み合わせが挙げられる。
【００２６】
本発明において、めっき液２に部分的に浸漬され電解析出の基体となる陰極ドラム４は、電析表面を有し、この電析表面を回転させてアルミニウムを連続的に析出するための基本要素である。同様に陰極ドラム４を回転させる回転装置７も基本要素である。
陰極ドラムの直径や幅、回転数は、得ようとするアルミニウム箔の厚さや幅に応じて適宜選択する。なお、陰極ドラムの材質としては、緻密かつ安定な酸化被膜を有し剥離性を確保できるという点おいてチタンが好ましい。
【００２７】
めっき液２中に配置された陽極部材５と、陰極ドラム４と前記陽極部材５に電圧を印加する電源装置６は、電解析出に必要な基本要素である。陽極部材５の材質としては、もっとも典型的には純度９９％以上のアルミニウムを適用することができる。
【００２８】
次に、図１に示す、本発明の製造方法を実施できる電解アルミニウム箔の製造装置１を用いて、製造方法について説明を加えておく。
まず、本発明の製造方法においては、アルミニウム電解析出用のめっき液２に部分的に浸漬された陰極ドラム４を、回転させつつ、陰極ドラム４表面にアルミニウム被膜を電解析出させる。
次いで、陰極ドラム４の回転により前記アルミニウム被膜８を前記めっき液２の液面より上に移動させ、前記アルミニウム被膜８を介して前記陰極ドラム４に接する剥離ローラ９の周面に沿わせて、陰極ドラム４から剥離し、電解アルミニウム箔を得る。
【００２９】
図１に示す、電解アルミニウム箔の製造装置でも説明した通り、上記電解アルミニウム箔の製造方法にあっても、剥離ローラ９の適用が重要な特徴の一つである。
そして、アルミニウム被膜８を介して陰極ドラム４に接する剥離ローラ９の周面に沿わせて、陰極ドラム４から剥離することで、しわの発生を抑制することができる。
【００３０】
本発明の製造方法にあっては、上記要件は定常状態の製造方法の典型例を規定するものであって、たとえば製造開始初期から剥離ローラ９をアルミニウム被膜８を介して前記陰極ドラム４に接する位置に置くことは必須ではない。たとえば、製造開始初期のハンドリング性やアルミニウム被膜表面の状態確認のために、剥離ローラ９を離間させておき、その後、アルミニウム被膜８を介して陰極ドラム４に接するようにしてもよい。
また、電解アルミニウム箔の製造装置１でも説明した通り、本発明の製造方法にあっても、陰極ドラム４の表面に酸化被膜等の不純物被膜を形成する可能性を低減するために、アルミニウム被膜箔を剥離させる位置は、前記陰極ドラムの頂点より下、かつ、陰極ドラム回転方向の下流側とすることが好ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１    電解アルミニウム箔製造装置
２    めっき液
３    めっき槽
４    陰極ドラム
５    陽極部材
６    電源装置
７    回転装置
８    アルミニウム被膜
９    剥離ローラ
【図１】
2020152933.tif 000003