カーボンコーティングアルミ箔の製造工程フローチャート

炭素被覆アルミ箔は、LIFP電池の正極集電体における重要な材料であり、その製造工程は主に、裸アルミ箔の製造と炭素被覆アルミ箔の製造の2つの部分から構成されます。中でも、炭素被覆の製造は中核となる工程であり、スラリーの調製、被覆、乾燥、品質検査、後処理が含まれます。

1. 素地アルミニウムの製造（基材）

炭素コーティングされたアルミ箔の基本材料は、高純度電池用アルミ箔（純度99.9%以上、通常の厚さは10～20μm）であり、主に鋳造圧延・冷間圧延プロセスを用いて製造される。

• 融解と均質化：                                                                                                                                                                                                                                  アルミニウムのインゴットまたはビレットを溶解して鋳造し、アルミニウムコイルにした後、内部応力を除去して微細構造の均一性を向上させるための均質化処理を施す。
• 熱間圧延と冷間圧延： 熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、最終圧延といった複数の圧延工程を経て、アルミニウム材料は所定の寸法に成形され、アルミニウム箔の厚さ、表面粗さ、機械的特性が要求される基準を満たすことが保証される。
• 表面処理： 裸のアルミ箔の表面には通常、酸化層と油分が存在するため、アルカリ洗浄、酸洗浄、超音波洗浄、コロナ処理などの方法でこれらを除去し、表面の清浄度と活性化を実現し、その後の炭素コーティングの密着性を向上させる必要がある。

2．炭素コーティングの製造（主要工程）

• 炭素コーティングスラリーの調製

原材料比率：

導電性炭素材料（カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェンなど）を、皮膜形成剤（PVDF、アクリレート系バインダーなど）、溶媒（脱イオン水、イソプロパノールなど）、および添加剤（分散剤、湿潤剤など）と所定の比率で混合する。

 

分散および精製：

スラリーの粘度、固形分、粒子サイズを制御するために、サンドミルまたは高速分散機を使用して材料を混合および精製し、スラリーが均一で安定しており、凝集がないようにします。

 

• コーティングプロセス

コーティング方法：

主流の手法は、ロールツーロール方式の連続コーティングプロセス（グラビアコーティング、ブレードコーティング、ローラーコーティング、スプレーコーティングなど）です。中でもグラビアコーティングは、コーティング厚さを±0.5μm以内で精密に制御できることと、連続製造に適していることから、最も広く用いられています。

パラメータ制御:

スラリーがアルミ箔上に連続的かつ均一に塗布されるようにするには、塗布速度、アルミ箔間の黒色部分、および塗膜の引張強度を制御する必要がある。

• 乾燥と固化

分割乾燥と段階硬化：

コーティング後、アルミ箔は多段階温度制御オーブン（例えば、熱風乾燥オーブン、赤外線乾燥オーブン、またはトンネル乾燥オーブン）に入れられ、段階的な加熱プロセスによって溶剤の急速な蒸発と炭素層の予備硬化が促進され、コーティングのひび割れや膨れが防止される。

高温硬化：

特定の工程では、コーティングされた箔を硬化炉で高温硬化させる必要があります。この高温加熱により炭素層が完全に硬化し、コーティングとアルミ箔間の密着強度と導電ネットワークの安定性が向上します。

•  品質検査

 

スリット加工の前後に、完成品は、コーティング厚さ測定（厚さゲージ）、導電率／矩形抵抗試験（抵抗テスター）、密着性試験（剥離試験）、表面欠陥検査（目視または光学検査）などを含む完全な検査を受ける必要があります。コーティングの不完全、傷、材料の剥離などの欠陥はすべて排除されます。

• 治療後

コーティングと固形加工が完了したアルミ箔は、冷却システムを通過して形状のずれが補正されます。バッテリーメーカーの仕様（例：狭幅ロール）に従って、切断機を用いて精密な切断を行います。最後に、巻取り機で完成ロールに巻き取られ、帯電防止・防湿フィルムで包装されます。