(57)【特許請求の範囲】
【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冷却する冷却手段であって、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支持ロールの中央部を冷却する低温気体吹付装置からなる冷却手段を有することを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項２】
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１．５℃以上低い請求請１記載の塗布膜形成装置。
【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冷却する冷却手段であって、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支持ロールの中央部を冷却する低温気体吹付装置からなる冷却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。
【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１６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１３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１２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７１ｃｍ）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】
0003684941.tif 000002
【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
【図１】
0003684941.tif 000003
【図２】
0003684941.tif 000004
【図３】
0003684941.tif 000005