JP6499997B2

JP6499997B2 - リチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法及びリチウムイオン二次電池用セパレータスリット方法

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Publication number: JP6499997B2
Application number: JP2016114732A
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Inventors: 渡辺　耕一郎; 耕一郎渡辺; 達哉片岡; 浄野村
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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に使用されるセパレータに関し、特にセパレータ製造方法及びスリット方法に関する。

従来、電池に使用するセパレータ用の材料として、樹脂製フィルム状物（フィルム、シート等）が広く用いられてきた。セパレータ原反を構成する樹脂製フィルム状物は、幅方向（横断方向）に延伸して形成されるため、サブミクロンオーダーの微細な孔が形成された多孔質のフィルム状物となる。そして、この多孔質のフィルム状物により構成されるセパレータ原反を、スリット装置により所望の幅寸法の複数のセパレータにスリットする（特許文献１）。

特開２００２−２７３６８４号公報（２００２年９月２５日公開）

しかしながら、このようなフィルム状物により構成されるセパレータ原反は、多孔質であるため、スリット時に振動が生じると、スリット部位に余計な力が作用して、セパレータの予期しない方向に裂けが生じるおそれが高いという問題があった。

本発明の目的は、セパレータに裂けが生じにくいセパレータ製造方法及びスリット方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るセパレータ製造方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するセパレータ製造方法であって、前記セパレータ原反をローラに接した状態で搬送する搬送工程と、前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位で前記セパレータ原反をスリットするスリット工程とを包含することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るセパレータ製造方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するスリット工程と、前記スリット工程により形成された複数のセパレータのうちの一部と他の一部とを、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離する分離工程とを包含することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るスリット方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを製造するスリット方法であって、前記セパレータ原反をローラに接した状態で搬送する搬送工程と、前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位で前記セパレータ原反をスリットするスリット工程とを包含することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るスリット方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するスリット工程と、前記スリット工程により形成された複数のセパレータのうちの一部と他の一部とを、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離する分離工程とを包含することを特徴とする。

本発明は、セパレータに裂けが生じにくいセパレータ製造方法及びスリット方法を提供することができるという効果を奏する。

実施形態１に係るリチウムイオン二次電池の断面構成を示す模式図である。図１に示されるリチウムイオン二次電池の詳細構成を示す模式図である。図１に示されるリチウムイオン二次電池の他の構成を示す模式図である。上記リチウムイオン二次電池のセパレータ原反をスリットするスリット装置の構成を示す模式図である。上記スリット装置と上記セパレータ原反及び上記セパレータと示す平面図である。（ａ）は図４に示されるスリット装置の切断部の構成を示す側面図であり、（ｂ）はその正面図である。（ａ）は上記セパレータ原反をスリットする位置を説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示す面ＡＡに沿った断面図である。実施形態２に係るスリット装置の構成を示す正面図である。上記スリット装置のスリット位置及び分離位置を説明するための模式図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係るリチウムイオン二次電池、セパレータ、耐熱セパレータ、耐熱セパレータの製造方法、スリット装置、切断部について順に説明する。

（リチウムイオン二次電池）
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高く、それゆえ、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器、自動車、航空機等の移動体に用いる電池として、また、電力の安定供給に資する定置用電池として広く使用されている。

図１は、リチウムイオン二次電池１の断面構成を示す模式図である。

図１に示されるように、リチウムイオン二次電池１は、カソード１１と、セパレータ１２と、アノード１３とを備える。リチウムイオン二次電池１の外部において、カソード１１とアノード１３との間に、外部機器２が接続される。そして、リチウムイオン二次電池１の充電時には方向Ａへ、放電時には方向Ｂへ、電子が移動する。

（セパレータ）
セパレータ１２は、リチウムイオン二次電池１の正極であるカソード１１と、その負極であるアノード１３との間に、これらに挟持されるように配置される。セパレータ１２は、カソード１１とアノード１３との間を分離しつつ、これらの間におけるリチウムイオンの移動を可能にする。セパレータ１２は、その材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを含む。

図２は、図１に示されるリチウムイオン二次電池１の詳細構成を示す模式図であって、（ａ）は通常の構成を示し、（ｂ）はリチウムイオン二次電池１が昇温したときの様子を示し、（ｃ）はリチウムイオン二次電池１が急激に昇温したときの様子を示す。

図２の（ａ）に示されるように、セパレータ１２には、多数の孔Ｐが設けられている。通常、リチウムイオン二次電池１のリチウムイオン３は、孔Ｐを介し往来できる。

ここで、例えば、リチウムイオン二次電池１の過充電、または、外部機器の短絡に起因する大電流等により、リチウムイオン二次電池１は、昇温することがある。この場合、図２の（ｂ）に示されるように、セパレータ１２が融解または柔軟化し、孔Ｐが閉塞する。そして、セパレータ１２は収縮する。これにより、リチウムイオン３の移動が停止するため、上述の昇温も停止する。

しかし、リチウムイオン二次電池１が急激に昇温する場合、セパレータ１２は、急激に収縮する。この場合、図２の（ｃ）に示されるように、セパレータ１２は、破壊されることがある。そして、リチウムイオン３が、破壊されたセパレータ１２から漏れ出すため、リチウムイオン３の移動は停止しない。ゆえに、昇温は継続する。

（耐熱セパレータ）
図３は、図１に示されるリチウムイオン二次電池１の他の構成を示す模式図であって、（ａ）は通常の構成を示し、（ｂ）はリチウムイオン二次電池１が急激に昇温したときの様子を示す。

図３の（ａ）に示されるように、リチウムイオン二次電池１は、耐熱層４をさらに備えてよい。耐熱層４と、セパレータ１２とは、耐熱セパレータ１２ａ（セパレータ）を形成している。耐熱層４は、セパレータ１２のカソード１１側の片面に積層されている。なお、耐熱層４は、セパレータ１２のアノード１３側の片面に積層されてもよいし、セパレータ１２の両面に積層されてもよい。そして、耐熱層４にも、孔Ｐと同様の孔が設けられている。通常、リチウムイオン３は、孔Ｐと耐熱層４の孔とを介し往来する。耐熱層４は、その材料として、例えば全芳香族ポリアミド（アラミド樹脂）を含む。

図３の（ｂ）に示されるように、リチウムイオン二次電池１が急激に昇温し、セパレータ１２が融解または柔軟化しても、耐熱層４がセパレータ１２を補助しているため、セパレータ１２の形状は維持される。ゆえに、セパレータ１２が融解または柔軟化し、孔Ｐが閉塞するにとどまる。これにより、リチウムイオン３の移動が停止するため、上述の過放電または過充電も停止する。このように、セパレータ１２の破壊が抑制される。

（耐熱セパレータ原反（セパレータ原反）の製造工程）
リチウムイオン二次電池１の耐熱セパレータ１２ａの製造は特に限定されるものではなく、公知の方法を利用して行うことができる。以下では、セパレータ１２がその材料として主にポリエチレンを含む場合を仮定して説明する。しかし、セパレータ１２が他の材料を含む場合でも、同様の製造工程により、セパレータ１２を製造できる。

例えば、熱可塑性樹脂に可塑剤を加えてフィルム成形した後、該可塑剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。例えば、セパレータ１２が、超高分子量ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂から形成されてなる場合には、以下に示すような方法により製造することができる。

この方法は、（１）超高分子量ポリエチレンと、炭酸カルシウム等の無機充填剤とを混練してポリエチレン樹脂組成物を得る混練工程、（２）ポリエチレン樹脂組成物を用いてフィルムを成形する圧延工程、（３）工程（２）で得られたフィルム中から無機充填剤を除去する除去工程、および、（４）工程（３）で得られたフィルムを延伸してセパレータ１２を得る延伸工程を含む。

除去工程によって、フィルム中に多数の微細孔が設けられる。延伸工程によって延伸されたフィルムの微細孔は、上述の孔Ｐとなる。これにより、所定の厚さと透気度とを有するポリエチレン微多孔膜であるセパレータ１２が形成される。

なお、混練工程において、超高分子量ポリエチレン１００重量部と、重量平均分子量１万以下の低分子量ポリオレフィン５〜２００重量部と、無機充填剤１００〜４００重量部とを混練してもよい。

その後、塗工工程において、セパレータ１２の表面に耐熱層４を形成する。例えば、セパレータ１２に、アラミド／ＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）溶液（塗工液）を塗布し、アラミド耐熱層である耐熱層４を形成する。耐熱層４は、セパレータ１２の片面だけに設けられても、両面に設けられてもよい。また、耐熱層４として、アルミナ／カルボキシメチルセルロース等のフィラーを含む混合液を塗工してもよい。

塗工液をセパレータ１２に塗工する方法は、均一にウェットコーティングできる方法であれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。例えば、キャピラリーコート法、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、バーコーター法、グラビアコーター法、ダイコーター法などを採用することができる。耐熱層４の厚さは塗工ウェット膜の厚み、塗工液中の固形分濃度によって制御することができる。

なお、塗工する際にセパレータ１２を固定あるいは搬送する支持体としては、樹脂製のフィルム、金属製のベルト、ドラム等を用いることができる。

以上のように、耐熱層４が積層されたセパレータ原反である耐熱セパレータ原反１２ｂ（以下単に「セパレータ原反１２ｂ」という）を製造できる（形成工程）。製造されたセパレータ原反１２ｂは、円筒形状のコア５３に巻き取られる。なお、以上の製造方法で製造される対象は、セパレータ原反１２ｂに限定されない。この製造方法は、塗工工程を含まなくてもよい。この場合、製造される対象は、セパレータ１２に対応するセパレータ原反である。

（スリット装置６の構成）
図４は、図１に示すリチウムイオン二次電池１に設けられたセパレータ１２を製造するためのセパレータ原反１２ｂをスリットするスリット装置６の構成を示す模式図である。図５は、スリット装置６とセパレータ原反１２ｂ及びセパレータ１２ａとを示す平面図である。

スリット装置６は、回転可能に支持された円柱形状の巻出ローラ６１を備えている。巻出ローラ６１には、セパレータ原反１２ｂを巻きつけた円筒形状のコア５３が嵌められている。セパレータ原反１２ｂは、コア５３から経路ＵまたはＬへ巻き出される。巻き出されたセパレータ原反１２ｂは、ローラ６２・６３・７５・７６を経由し、ローラ７７へ例えば最大速度１００ｍ／分で搬送されて、ローラ７７に巻き付けられる。

スリット装置６は、切断部７（スリット機構）を備えている。切断部７は、セパレータ原反１２ｂがローラ７７に接した部位でセパレータ原反１２ｂを長手方向（搬送方向（ＭＤ：Machine Direction））にスリットして複数のセパレータ１２ａを形成する。

巻取ローラ６９ａ・６９ｂ（第１及び第２捲回部）は、スリット装置６において互いに上下の位置関係となるように設けられている。

切断部７によりスリットされた複数のセパレータ１２ａは、ローラ７８（他のローラ）を経由してローラ６４（分離機構）に搬送される。ローラ６４に搬送された複数のセパレータ１２ａのうちの奇数番目のセパレータ１２ａ（複数のセパレータのうちの一部）と、偶数番目のセパレータ１２ａ（複数のセパレータのうちの他の一部）とは、ローラ６４で上下に分離されて異なる方向に搬送される。奇数番目のセパレータ１２ａは、ローラ６５を経由して、巻取ローラ６９ａに嵌められた複数のコア８１ａへ巻き取られる。複数のコア８１ａのそれぞれは、奇数番目のセパレータ１２ａにそれぞれ対応している。偶数番目のセパレータ１２ａは、ローラ６４から、巻取ローラ６９ｂに嵌められた複数のコア８１ｂへ巻き取られる。複数のコア８１ｂのそれぞれは、偶数番目のセパレータ１２ａにそれぞれ対応している。

切断部７によりスリットされた複数のセパレータ１２ａを搬送する際、巻取ローラ６９ａ・６９ｂの近くのローラ６４まで、複数のセパレータ１２ａを分離せずに１つのロール７８を介して搬送しローラ６４で複数のセパレータ１２ａを分離する方が、ローラ７７で分離するよりも、搬送機構が単純になり、スペースを節約できるため好ましい。

なお、上記した例では、奇数番目のセパレータ１２ａを上側の巻取ローラ６９ａに巻き取り、偶数番目のセパレータ１２ａを下側の巻取ローラ６９ｂに巻き取る例を示したが、本発明はこれに限定されない。奇数番目のセパレータ１２ａを下側の巻取ローラ６９ｂに巻き取り、偶数番目のセパレータ１２ａを上側の巻取ローラ６９ａに巻き取ってもよい。

セパレータ１２ａを上下に分離して巻き取ると、巻取ローラ６９ａ・６９ｂを上下に分けて配置できるので、前後に分けて配置するよりも設置面積を削減することができる。

ローラ７８を設けると、ローラ６４の分離される位置のセパレータに振動による力が作用しても、ローラ７８により当該振動による力が吸収され、当該振動による力の切断部７への影響を抑制することができる。

なお、ローラ７８を設けず、ローラ７７から直接ローラ６４にセパレータ１２ａが搬送されるように構成してもよい。

また、セパレータ１２ａを上下に分離して巻き取る例を示したが、本発明はこれに限定されない。セパレータ１２ａは、異なる方向に分離されて搬送されていればよい。例えば、図４に示すスリット装置６を９０度回転させて、水平に配置されていた巻出ローラ６１、ローラ６２・６３・７５・７６・７７・７８・６４・６５、及び、巻取ローラ６９ａ・６９ｂを、それぞれ垂直に配置し、セパレータ１２ａを左右に分離して巻取ローラ６９ａ・６９ｂにそれぞれ巻き取るように構成してもよい。

図６（ａ）は図４に示されるスリット装置６の切断部７の構成を示す側面図であり、（ｂ）はその正面図である。図６の（ａ）（ｂ）に示されるように、切断部７は、ホルダー７１と、刃７２（スリット刃）とを備える。ホルダー７１は、スリット装置６に備えられている筐体などに固定されている。そして、ホルダー７１は、刃７２と搬送されるセパレータ原反１２ｂとの位置関係が固定されるように、刃７２を保持している。刃７２は、鋭く研がれたエッジによってセパレータ原反１２ｂをスリットする。

図７（ａ）はセパレータ原反１２ｂをスリットする位置を説明するための模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示す面ＡＡに沿った断面図である。

セパレータ原反１２ｂがローラ７７に巻き付けられておらず、宙に浮いた状態の位置Ｌ４・Ｌ５、又は、セパレータ原反１２ｂが巻き付き始める瞬間の位置Ｌ７（開始位置）、又は、巻き付き終わる瞬間の位置Ｌ６（終了位置）において、セパレータ原反１２ｂを切断部７の刃７２（図６）によりスリットすると、スリット装置６の振動等により、サブミクロンオーダーの微細な孔が形成された多孔質のセパレータ１２ａの予期しない方向に裂けが生じるおそれが高い。

本実施形態では、セパレータ原反１２ｂがローラ７７に巻き付けられた部位（接した部位）に対応する位置Ｌ１、位置Ｌ２（中心位置）、又は、位置Ｌ３において、矢印方向Ａ１に沿って搬送されるセパレータ原反１２ｂを切断部７の刃７２（図６）によりスリットする。位置Ｌ２は、巻き付き始める瞬間の位置Ｌ７と巻き付き終わる瞬間の位置Ｌ６とを結ぶ直線の中点に対応するローラ７７の周面上の中間点に相当する。セパレータ原反１２ｂがローラ７７に巻き付けられた部位では、セパレータ原反１２ｂの裏面とローラ７７の周面との間に発生する摩擦力により、セパレータ原反１２ｂがシワ無く延ばされた状態になり、セパレータ原反１２ｂを安定してスリットすることができる。

中間点の位置Ｌ２よりも下流側の位置Ｌ１でセパレータ原反１２ｂをスリットすることが、刃７２の交換の容易さの点から好ましい。また、位置Ｌ２よりも下流側の位置Ｌ１でセパレータ原反１２ｂをスリットすると、ローラ７７に接した状態で、より長い距離を搬送された後でセパレータ原反１２ｂをスリットするので、ローラ７７でより長い間保持された後にセパレータ原反１２ｂをスリットすることになる。このため、セパレータ原反１２ｂをより安定してスリットすることができ、より一層セパレータに裂けが生じにくくなる。

ローラ７７の周面には、切断部７の複数の刃７２に対応する位置に溝７７ｇがそれぞれ形成されている。ローラ７７の直径は約８０ｍｍである。セパレータ原反１２ｂの横断方向（ＴＤ：Transverse Direction）の幅は、例えば、３００ｍｍ〜２０００ｍｍであり、その厚みは、例えば、５μｍ〜３０μｍである。溝７７ｇのピッチは例えば３３ｍｍ〜３００ｍｍであり、溝７７ｇの幅は例えば０．８ｍｍであり、溝７７ｇの深さは例えば５ｍｍである。

ローラ７７に対するセパレータ原反１２ｂ・セパレータ１２ａの巻付角度θ１は、セパレータ保持の安定性と、それによる予期せぬ方向へ裂けることの抑制の観点、及びセパレータに皺が生じることを防止する観点から６０度以上であることが好ましい。また、巻付角度θ１は、切り屑等によるセパレータの汚染の抑制の観点、及びセパレータの搬送経路の取り回しの容易性の観点から２２５度以下であることが好ましい。上流側のセパレータ原反１２ｂの振動がスリット位置に伝わることを抑制する観点から、切断部７の刃７２によるスリット位置よりも上流側の巻付角度は３０度以上であることが好ましく、搬送経路の取り回しの容易性の観点から１３５度以下であることが好ましい。下流側のセパレータ１２ａの振動がスリット位置に伝わることを抑制する観点から、スリット位置よりも下流側の巻付角度は３０度以上であることが好ましく、搬送経路の取り回しの容易性の観点から９０度以下であることが好ましい。

セパレータ原反１２ｂの片面に耐熱層４（図３）が塗布されているときは、耐熱層４を裏にしてローラ７７に接するように巻き付け、耐熱層４とは反対側から切断部７の刃７２によりスリットすることが好ましい。耐熱層４側から刃７２によりスリットすると、耐熱層４が剥がれるおそれがあるからである。すなわち、セパレータ原反１２ｂの耐熱層４が形成されている面がローラ７７に接するように、セパレータ原反１２ｂをローラ７７に巻き付け、かつ、セパレータ原反１２ｂの耐熱層４が形成されていない面側に設けられた刃７２によって、ローラ７７上においてセパレータ原反１２ｂをスリットすることが好ましい。

コア５３からの経路Ｕによる巻き出し方式を上巻出し方式といい、経路Ｌによる巻き出し方式を下巻き出し方式という。上巻出し方式及び上巻取り方式でスリットを実施すると、コア５３に巻かれたセパレータ原反とコア８１ａ・８１ｂに巻かれたセパレータ（製品）との表裏は同じになるが、下巻出し方式及び上巻取り方式では、セパレータ（製品）は、コア５３に巻かれたセパレータ原反の裏返しになってコア８１ａ・８１ｂに巻き取られることになる。

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係るスリット装置６ａの構成を示す正面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は繰り返さない。

前述した実施形態１に係るスリット装置６と異なる点は、実施形態１のスリット装置６の複数のセパレータ１２ａの分離位置（ローラ６４）が、スリット位置（ローラ７７）から２ロール後であるのに対し、実施形態２のスリット装置６ａでは、セパレータ原反１２ｂのスリットから複数のセパレータ１２ａの分離まで同一ローラ（ローラ７７）上で完結している点である。

図９は、スリット装置６ａのスリット位置及び分離位置を説明するための模式図である。

図８及び図９を参照すると、ローラ７７（分離機構）上のスリット位置Ｐ１においてセパレータ原反１２ｂは切断部７の刃７２により複数のセパレータ１２ａにスリットされる。複数のセパレータ１２ａのうちの奇数番目のセパレータ１２ａ（複数のセパレータのうちの一部）は、ローラ７７上の分離位置Ｐ２において偶数番目のセパレータ１２ａから分離されて、ローラ６５ａ・６５ｂを経由し、奇数番目のセパレータ１２ａに対応する巻取ローラ６９ａに嵌められた複数のコア８１ａにそれぞれ巻き取られる。複数のセパレータ１２ａのうちの偶数番目のセパレータ１２ａ（複数のセパレータのうちの他の一部）は、ローラ６４ａ・６４ｂを経由して、偶数番目のセパレータ１２ａに対応する巻取ローラ６９ｂに嵌められた複数のコア８１ｂにそれぞれ巻き取られる。

ローラ７７の中心とスリット位置Ｐ１とを結ぶ直線と、ローラ７７の中心と分離位置Ｐ２とを結ぶ直線とのなす角度θ２は約７５度である。ローラ７７の直径は８０ｍｍである。従って、スリット位置Ｐ１から分離位置Ｐ２までのローラ７７上の距離は、８０×π×（７５／３６０）＝５２．３ｍｍとなる。

セパレータ原反１２ｂがローラ７７に巻き付き始める開始位置Ｐ０からスリット位置Ｐ１までの巻付角度をθａとする。スリット位置Ｐ１から奇数番目のセパレータ１２ａが巻き付き終わる終了位置Ｐ２までの巻付角度をθｂ（＝θ２）とする。分離位置Ｐ２から偶数番目のセパレータ１２ａが巻き付き終わる終了位置Ｐ３までの巻付角度をθｃとする。

巻付角度θａは、上流側のセパレータ原反１２ｂの振動がスリット位置に伝わることを抑制する観点から、３０度以上であることが好ましい。巻付角度θａは、搬送経路の取り回しの容易性の観点から、１３５度以下であることが好ましい。巻付角度θｂは、セパレータ１２ａの保持の安定性の観点、セパレータ１２ａを保持することにより、セパレータ１２ａが予期せぬ方向へ裂けることを抑制する観点、及び、下流側の奇数番目のセパレータ１２ａの振動がスリット位置に伝わることを抑制する観点から、３０度以上であることが好ましい。巻付角度θｃは、隣り合うセパレータ１２ａ同士の干渉を抑制する観点から、１５度以上であることが好ましい。巻付角度（θｂ＋θｃ）は、搬送経路の取り回しの容易性の観点から、９０度以下であることが好ましい。よって、巻付角度θｂは、７５度以下であることが好ましい。切り屑等によるセパレータ１２ａの汚染を抑制する観点、及び、搬送経路の取り回しの容易性の観点から、セパレータの巻付角度（θａ＋θｂ＋θｃ）は、２２５度以下であることが好ましい。また、セパレータに皺が生じることを防止する観点から、巻付角度（θａ＋θｂ＋θｃ）は、７５度以上であることが好ましい。

スリット位置Ｐ１と分離位置Ｐ２とを同一のローラ上に設けると、分離位置Ｐ２をスリット位置Ｐ１のローラよりも下流側のローラ上に設けるよりもスリット位置Ｐ１から分離位置Ｐ２までの距離が短くなる。スリット位置Ｐ１から分離位置Ｐ２までの距離が短くなると、スリット位置Ｐ１でスリットされた複数のセパレータ１２ａをそのまま互いに隣接して搬送する距離が短くなる。従って、例えば、上記複数のセパレータ１２ａのうちの１枚が蛇行することによって、隣接するセパレータ１２ａに重なりながら搬送されるおそれを抑制することができる。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係るセパレータ製造方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するセパレータ製造方法であって、前記セパレータ原反をローラに接した状態で搬送する搬送工程と、前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位で前記セパレータ原反をスリットするスリット工程とを包含する。

ここで、「セパレータ原反」とは、スリットされる前の幅広のセパレータを意味するものとする。また、「セパレータ原反の搬送方向」とは、セパレータ原反の長手方向（ＭＤ、Machine Direction）に相当するものとし、セパレータの製造工程において製造対象物が搬送される方向に相当する。

この特徴によれば、セパレータ原反がローラに接した部位でスリットすることにより、セパレータをローラに保持した状態でスリットすることになる。このため、スリット部位におけるセパレータの挙動が安定し、スリット部位に余計な力が作用することを抑制できるので、多孔質のセパレータの予期しない方向に裂けが生じることを抑制することができる。この結果、セパレータに裂けが生じにくいセパレータ製造方法を提供することができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記スリット工程は、前記セパレータ原反に対して前記ローラの反対側に設けられたスリット刃によりスリットし、前記ローラは、前記スリット刃に対応する位置に形成された溝を有することが好ましい。

上記構成により、スリット刃に対応するローラの位置に溝が形成されているので、スリット刃の刃先がローラに接触することを回避することができ、刃先の摩耗及び切り屑の発生を抑制することができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とは、異なる方向に分離されることが好ましい。

上記構成により、複数のセパレータを異なる方向に分けて巻き取ることができ、隣接する巻取装置を互いに干渉しない位置に設けることができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とは、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離されることが好ましい。

複数のセパレータの分離位置とセパレータ原反のスリット位置とを同じ位置にすると、スリット時に異なる方向に分離されるセパレータに振動による力が作用して、分離されるセパレータが不安定になり、セパレータが予期せぬ方向に裂ける危険性があるが、上記構成によりこの危険性を低減することができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とが分離される位置と前記スリット工程によりスリットされた位置との間に少なくとも一つの他のローラが配置されることが好ましい。

上記構成により、分離される位置のセパレータに振動による力が作用しても、他のローラにより当該振動による力が吸収され、当該振動による力のスリット工程への影響を抑制することができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記複数のセパレータのうちの前記一部と前記他の一部とは、前記ローラ上で分離されることが好ましい。

上記構成により、セパレータ原反のスリットから複数のセパレータの分離までを同一のローラ上で完結することができる。また、分離位置をスリット位置のローラよりも下流側のローラ上に設けるよりもスリット位置から分離位置までの距離が短くなるので、スリット位置でスリットされた複数のセパレータをそのまま互いに隣接して搬送する距離が短くなる。従って、複数のセパレータのうちの１枚が蛇行することによって隣接するセパレータに重なりながら搬送されるおそれを抑制することができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とは、互いに上下の位置関係となるように設けられた第１及び第２捲回部によって、上下に分離して巻き取られることが好ましい。

上記の構成により、第１及び第２捲回部（巻取ローラ６９ａ・６９ｂ）を上下に分けて配置することができるので、前後（水平）に配置するよりも設置面積を削減することができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記セパレータ原反の一方の面に耐熱層が形成されており、前記スリット工程では、前記セパレータ原反の前記一方の面が前記ローラに接し、かつ、前記セパレータ原反の前記耐熱層が形成されていない他方の面側に設けられたスリット刃により、前記セパレータ原反はスリットされることが好ましい。

耐熱層が形成されている面の側からスリット刃でスリットすると、耐熱層の剥離を引き起こしやすい。上記の構成により、スリット工程における耐熱層の剥離を防止することができる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法では、前記スリット工程は、前記セパレータ原反が前記ローラに巻き付き始める開始位置と、前記セパレータが前記ローラに巻き付き終わる終了位置とを結ぶ直線の中点に対応する前記ローラの周面上の中心位置よりも前記終了位置側で前記セパレータ原反をスリットすることが好ましい。

上記構成により、ローラでより長い間保持された後にセパレータ原反をスリットすることになるので、セパレータ原反をより安定してスリットすることができ、より一層セパレータに裂けが生じにくくなる。

本発明の一態様に係るセパレータ製造方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するスリット工程と、前記スリット工程により形成された複数のセパレータのうちの一部と他の一部とを、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離する分離工程とを包含する。

複数のセパレータの分離位置とセパレータ原反のスリット位置とを同じ位置にすると、スリット時に分離されるセパレータに振動による力が作用して、分離されるセパレータが不安定になり、セパレータが予期せぬ方向に裂ける危険性があるが、上記特徴によりこの危険性を低減することができる。

本発明の一態様に係るスリット方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを製造するスリット方法であって、前記セパレータ原反をローラに接した状態で搬送する搬送工程と、前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位で前記セパレータ原反をスリットするスリット工程とを包含する。

本発明の一態様に係るスリット方法は、多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するスリット工程と、前記スリット工程により形成された複数のセパレータのうちの一部と他の一部とを、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離する分離工程とを包含する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、リチウムイオン二次電池に使用されるセパレータのスリット方法及びセパレータ製造方法に利用することができる。

４耐熱層
６スリット装置
７切断部（スリット機構）
１２セパレータ
１２ａ耐熱セパレータ（セパレータ）
１２ｂ耐熱セパレータ原反（セパレータ原反）
６４ローラ（分離機構）
６９ａ・６９ｂ巻取ローラ（第１及び第２捲回部）
７２刃（スリット刃）
７７ローラ（分離機構）
７７ｇ溝
７８ローラ（他のローラ）
８１コア
Ｌ２位置（中心位置）
Ｌ６位置（終了位置）
Ｌ７位置（開始位置）

Claims

多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法であって、
前記セパレータ原反をローラに接した状態で搬送する搬送工程と、
前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位のスリット位置Ｐ１で前記セパレータ原反をスリットするスリット工程とを包含し、
前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とは、前記ローラ上で分離され、
前記セパレータ原反が前記ローラに巻き付き始める開始位置Ｐ０から前記スリット位置Ｐ１までの巻付角度θａが、３０度以上１３５度以下であり、
前記スリット位置Ｐ１から、前記複数のセパレータのうちの前記一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ２までの巻付角度θｂが、３０度以上７５度以下であり、
前記終了位置Ｐ２から、前記複数のセパレータのうちの前記他の一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ３までの巻付角度θｃが、１５度以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法。
前記スリット工程は、前記セパレータ原反に対して前記ローラの反対側に設けられたスリット刃によりスリットし、
前記ローラは、前記スリット刃に対応する位置に形成された溝を有する請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法。
前記複数のセパレータのうちの前記一部と前記他の一部とは、異なる方向に分離される請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法。
前記複数のセパレータのうちの前記一部と前記他の一部とは、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離される請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法。
前記複数のセパレータのうちの前記一部と前記他の一部とは、互いに上下の位置関係となるように設けられた第１及び第２捲回部によって、上下に分離して巻き取られる請求項３に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法。
前記セパレータ原反の一方の面に耐熱層が形成されており、
前記スリット工程では、前記セパレータ原反の前記一方の面が前記ローラに接し、かつ、前記セパレータ原反の前記耐熱層が形成されていない他方の面側に設けられたスリット刃により、前記セパレータ原反はスリットされる請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法。
多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するスリット工程と、
前記スリット工程により形成された複数のセパレータのうちの一部と他の一部とを、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離する分離工程とを包含し、
前記セパレータ原反の一方の面に耐熱層が形成されており、
前記スリット工程では、前記セパレータ原反の前記一方の面がローラに接し、かつ、前記セパレータ原反の前記耐熱層が形成されていない他方の面側に設けられたスリット刃により、前記セパレータ原反はスリットされ、
前記スリット工程は、前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位のスリット位置Ｐ１で前記セパレータ原反をスリットし、
前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とは、前記ローラ上で分離され、
前記セパレータ原反が前記ローラに巻き付き始める開始位置Ｐ０から前記スリット位置Ｐ１までの巻付角度θａが、３０度以上１３５度以下であり、
前記スリット位置Ｐ１から、前記複数のセパレータのうちの前記一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ２までの巻付角度θｂが、３０度以上７５度以下であり、
前記終了位置Ｐ２から、前記複数のセパレータのうちの前記他の一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ３までの巻付角度θｃが、１５度以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータ製造方法。
多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを製造するリチウムイオン二次電池用セパレータスリット方法であって、
前記セパレータ原反をローラに接した状態で搬送する搬送工程と、
前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位のスリット位置Ｐ１で前記セパレータ原反をスリットするスリット工程とを包含し、
前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とは、前記ローラ上で分離され、
前記セパレータ原反が前記ローラに巻き付き始める開始位置Ｐ０から前記スリット位置Ｐ１までの巻付角度θａが、３０度以上１３５度以下であり、
前記スリット位置Ｐ１から、前記複数のセパレータのうちの前記一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ２までの巻付角度θｂが、３０度以上７５度以下であり、
前記終了位置Ｐ２から、前記複数のセパレータのうちの前記他の一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ３までの巻付角度θｃが、１５度以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータスリット方法。
多孔質のセパレータ原反の搬送方向に前記セパレータ原反をスリットして複数のセパレータを形成するスリット工程と、
前記スリット工程により形成された複数のセパレータのうちの一部と他の一部とを、前記スリット工程によりスリットされた位置よりも下流側で分離する分離工程とを包含し、
前記セパレータ原反の一方の面に耐熱層が形成されており、
前記スリット工程では、前記セパレータ原反の前記一方の面がローラに接し、かつ、前記セパレータ原反の前記耐熱層が形成されていない他方の面側に設けられたスリット刃により、前記セパレータ原反はスリットされ、
前記スリット工程は、前記セパレータ原反が前記ローラに接した部位のスリット位置Ｐ１で前記セパレータ原反をスリットし、
前記複数のセパレータのうちの一部と他の一部とは、前記ローラ上で分離され、
前記セパレータ原反が前記ローラに巻き付き始める開始位置Ｐ０から前記スリット位置Ｐ１までの巻付角度θａが、３０度以上１３５度以下であり、
前記スリット位置Ｐ１から、前記複数のセパレータのうちの前記一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ２までの巻付角度θｂが、３０度以上７５度以下であり、
前記終了位置Ｐ２から、前記複数のセパレータのうちの前記他の一部が前記ローラに巻き付き終わる終了位置Ｐ３までの巻付角度θｃが、１５度以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータスリット方法。