CN106099011A

CN106099011A - 隔膜卷绕体以及隔膜卷绕体的制造方法

Info

Publication number: CN106099011A
Application number: CN201610261927.XA
Authority: CN
Inventors: 岸本仁; 佃阳介
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2036-04-25
Also published as: JP6081517B2; KR102574267B1; JP2016212981A; CN106099011B; KR20160129729A; US20160322622A1; US10164234B2

Abstract

本发明提供一种能够抑制弯曲的隔膜卷绕体等。隔膜卷绕体(10)是在芯体(8)上卷绕有电池用的隔膜(12)而形成的。在芯体(8)上，沿着其中心轴(CA)设置轴孔(H)。将芯体(8)的直径与轴孔(H)的直径之差除以芯体(8)的中心轴(CA)方向的宽度而得到的值为0.3以上且1.5以下。

Description

隔膜卷绕体以及隔膜卷绕体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种在芯体上卷绕了电池用隔膜的隔膜卷绕体以及其制造方法。

背景技术

在锂离子二次电池的内部，正极与负极被多孔质的隔膜分离。在锂离子二次电池的制造中，使用将该隔膜卷绕在圆筒形状的芯体上的隔膜卷绕体。

专利文献1公开了芯体的外径为5英寸以上的隔膜卷绕体。专利文献2公开了芯体的外径为200mm，芯体的轴承部的内径为75mm的隔膜卷绕体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2011/024849号(2011年3月3日公开)

专利文献2：日本国公开专利公报“JP特开2013-139340号公报(2013年7月18日公开)”

发明内容

当制造电池用隔膜的应用产品(例如锂离子二次电池)时，从隔膜卷绕体的芯体陆续放出电池用隔膜来使用。此时，优选朝着应用产品的规定位置笔直地使电池用隔膜开卷。但是，电池用隔膜有时在从芯体开卷时会出现弯曲的情况。专利文献1和2没有考虑到这一弯曲的情况。

鉴于以上的问题，本发明的目的是提供一种能够抑制该弯曲的隔膜卷绕体及其制造方法。

为了解决上述技术课题，本发明的隔膜卷绕体是一种在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，将所述芯体的直径与所述轴孔的直径之差除以所述芯体的所述中心轴方向的宽度之后得到的值为0.3以上且1.5以下。

本发明的隔膜卷绕体是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，所述芯体的直径为小于125mm，将所述芯体的直径除以所述轴孔的直径而得到的值即直径比为1.25以上且1.65以下。

本发明的隔膜卷绕体的制造方法是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，将所述芯体的直径与所述轴孔的直径之差除以所述芯体的所述中心轴方向的宽度之后得到的值为0.3以上1.5以下，所述制造方法包括：将卷辊插入到所述轴孔，并将所述芯体固定在所述卷辊上的工序；以及在与所述卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序。

本发明的隔膜卷绕体的制造方法是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，所述芯体的直径为小于125mm，将所述芯体的直径除以所述轴孔的直径而得到的值即直径比为1.25以上且1.65以下，所述制造方法包括：将卷辊插入到所述轴孔，并将所述芯体固定在所述卷辊上的工序，以及在与所述卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序。

本发明的隔膜卷绕体的制造方法是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，所述制造方法包括：将收卷辊插入到所述轴孔，并将所述芯体固定在所述收卷辊上的工序；以及在与所述收卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序。

用下述公式[1]表示的长度为小于1.00mm。

(2nt+φo)tan(cos^-1((φi-x)/(w²+φi²)^1/2)--cos^-1(φi/(w²+φi²)^1/2))…[1]

n：在所述芯体上卷绕了所述电池用隔膜的圈数；

t：所述电池用隔膜的平均厚度〔μm〕；

φo：所述芯体的直径〔mm〕；

φi：所述轴孔的直径〔mm〕；

x：0.2〔mm〕；

w：所述芯体的所述中心轴方向的宽度〔mm〕；

本发明具有与以往的隔膜卷绕体相比能够抑制弯曲幅度的这一效果。另外，本发明具有能够制造弯曲幅度比以往的隔膜卷绕体小的隔膜卷绕体的这一效果。

附图说明

图1是表示锂离子二次电池的剖面结构的示意图。

图2是表示图1所示的锂离子二次电池的详细结构的示意图。

图3是表示图1所示的锂离子二次电池的其他结构的示意图。

图4是表示将隔膜分切的分切装置的结构的示意图。

图5是表示图4所示的分切装置的切割装置的结构的图。

图6是表示本发明的实施方式的隔膜卷绕体的结构的图。

图7是表示在图6所示的隔膜卷绕体的芯体的轴孔中插入了收卷辊时的状态的侧视图。

图8是表示在图7所示状态下的芯体上卷绕了隔膜时的隔膜卷绕体的状态的侧视图。

图9是用于说明图6所示的隔膜卷绕体的外径的计算方法的正视图。

图10是图6所示的隔膜卷绕体的粘接带周围的放大图。

-符号说明-

8、u、1 芯体

10 隔膜卷绕体

70U、70L、R 收卷辊

81 外侧圆筒部

81a 外周面

82 内侧圆筒部

83 肋部(支撑部件)

130 粘结胶带(固定胶带)

CA 中心轴

H 轴孔

n 圈数

φo 芯体的直径

φi 芯体的轴孔的直径

具体实施方式

〔基本构成〕

关于作为单位面积重量的测定对象的电池用隔膜，作为基本构成，按顺序对锂离子二次电池、隔膜、耐热隔膜、隔膜·耐热隔膜的制造方法、分切装置以及切割装置进行说明。

(锂离子二次电池)

以锂离子二次电池为代表的非水电解液二次电池的能量密度高，而且，当前作为用于个人计算机、便携式电话机、便携式信息终端等设备、汽车、航空器等的移动体中的电池，或者作为用于稳定地提供电能的固定电池而被广泛应用。

图1是表示锂离子二次电池1的剖面结构的示意图。如图1所示，锂离子二次电池1具有：阴极11、隔膜12(电池用隔膜)以及阳极13。在锂离子二次电池1的外部，在阴极11与阳极13之间连接有外部设备2。并且，当进行锂离子二次电池1的充电时，电子向方向A移动；当进行放电时，电子向方向B移动。

(隔膜)

隔膜12配置为夹在作为锂离子二次电池1的正极的阴极11与作为其负极的阳极13之间。隔膜12是将阴极11与阳极13之间分离，并能够使它们之间的锂离子移动的多孔质膜。作为隔膜12的材料，包括例如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃。

图2是表示图1所示的锂离子二次电池1的详细结构的示意图，(a)表示通常的结构；(b)表示锂离子二次电池1升温时的情况；(c)表示锂离子二次电池1急剧升温时的情况。如图2(a)所示，在隔膜12中设有多个孔P。通常，锂离子二次电池1的锂离子3经由孔P而往来。

在此，例如，由于锂离子二次电池1的过分充电或外部设备的短路所引起的大电流等的缘故，锂离子二次电池1有时会升温。在这种情况下，如图2(b)所示，隔膜12熔解或变软，从而堵塞孔P。并且，隔膜12会收缩。由此，锂离子3的移动会停止，因此，所述升温也停止。

但是，在锂离子二次电池1急剧升温的情况下，隔膜12会急剧收缩。在这种情况下，如图2(c)所示，隔膜12有时会被破坏。并且，由于锂离子3从被破坏的隔膜12泄漏出，因此，锂离子3的移动不会停止。而且，继续升温。

(耐热隔膜)

图3是表示图1所示的锂离子二次电池1的其他结构的示意图，(a)表示通常的结构；(b)表示锂离子二次电池1急剧升温时的情况。如图3(a)所示，隔膜12也可以是具有多孔质膜5和耐热层4的耐热隔膜。耐热层4层叠在多孔质膜5的阴极11一侧的单面上。另外，耐热层4既可以层叠在多孔质5的阳极13一侧的单面上，也可以层叠在多孔质膜5的两个面上。另外，在耐热层4上也设置了与孔P同样的孔。通常，锂离子3经由孔P和耐热层4的孔而往来。耐热层4的材料包括例如全芳香族聚酰胺(酰胺树脂)。

如图3(b)所示，即使锂离子二次电池1急剧升温，而使多孔质膜5熔解或变软，也会由于耐热层4对多孔质膜5辅助的原因而维持多孔质5的形状。而且，多孔质膜5熔解或变软会使孔P被堵塞。由此，锂离子3的移动停止，所以，所述过分放电或过分充电也停止。这样一来，隔膜12的破坏得到了抑制。

(隔膜·耐热隔膜的制造工序)

锂离子二次电池1的隔膜以及耐热隔膜的制造没有特别限定，能够利用公知的方法进行。以下，假设多孔质膜5主要包括聚乙烯作为其材料而进行说明。但是，即使在多孔质膜5包括其他材料的情况下，也能够利用相同的制造工序制造隔膜12(耐热隔膜)。

例如，能够列举出在热塑性树脂中加入无机填充剂或可塑剂进行膜成型后，用适当的溶剂清洗除去该无机填充剂以及该可塑剂的方法。例如，在多孔质5是由含有超高分子量聚乙烯的聚乙烯树脂形成的聚烯烃隔膜的情况下，能够利用以下所示的方法制造。

该方法包括：(1)混炼工序，将超高分子量聚乙烯与无机填充剂(例如，碳酸钙、二氧化硅)或者可塑剂(例如，低分子量聚烯烃、流动石蜡)混炼而获得聚乙烯树脂组合物；(2)压延工序，使用聚乙烯树脂组合物形成膜；(3)除去工序，从在工序(2)获得的膜中除去无机填充剂或可塑剂；以及(4)延伸工序，将在工序(3)获得的膜延伸而获得多孔质5。另外，能够在所述工序(2)与(3)之间进行所述工序(4)。

通过除去工序，在膜中设置多个细微孔。通过延伸工序延伸的膜的细微孔成为所述孔P。由此，能够获得作为具有规定厚度与透气度的聚乙烯微多孔膜的多孔质膜5(不具有耐热层的隔膜12)。

另外，在混炼工序中，可以将超高分子量聚乙烯100重量份、重均分子量1万以下的低分子量聚烯烃5～200重量份与无机填充剂100～400重量份混炼。

然后，在涂覆工序中，在多孔质膜5的表面上形成耐热层4。例如，在多孔质膜5上涂覆芳香族聚酰胺/NMP(N-甲基-吡咯烷酮)溶液(涂覆液)，形成作为芳香族聚酰胺耐热层的耐热层4。耐热层4既可以只设置在多孔质膜5的单面上，也可以设置在两个面上。另外，作为耐热层4，也可以涂覆包含氧化铝/羧甲基纤维素等的填料的混合液。

另外，在涂覆工序中，在多孔质膜5的表面上涂覆(涂覆工序)聚偏氟乙烯/二甲基乙酰胺溶液(涂覆液)，使其凝固(凝固工序)，由此，能够在多孔质膜5的表面上形成粘结层。粘结层既可以只设置在多孔质膜5的单面上，也可以设置在两个面上。

将涂覆液涂覆在多孔质膜5上的方法，只要是能够均匀地进行湿式涂覆的方法，就没有特别限定，能够采用以往公知的方法。例如，能够使用毛细管涂覆法、旋涂法、挤压式涂覆法、喷涂法、浸渍涂覆法、辊涂法、丝网印刷法、柔板印刷法、刮棒涂覆法、凹版涂覆法以及染涂法等。耐热层4的厚度，能够通过涂覆湿式膜的厚度与涂覆液中的固体含量的浓度来进行控制。

另外，作为当涂覆时固定或输送多孔质膜5的支撑体，能够使用树脂制的膜、金属制的带、滚筒等。

如上所述，能够制造在多孔质膜5中层叠了耐热层4的隔膜12(耐热隔膜)。所制造的隔膜被缠绕到圆筒形状的芯体上。另外，利用以上的制造方法所制造的对象不局限于耐热隔膜。该制造方法可以不包括涂覆工序。在这种情况下，所制造的对象是不具有耐热层的隔膜。另外，也可以利用与耐热隔膜相同的制造方法制造具有其他功能层(例如，后面要提到的粘结层)以替代耐热层的粘结隔膜。

(分切装置)

不具有耐热隔膜或耐热层的隔膜(以下称为“隔膜”)优选是适合锂离子二次电池1等应用产品的宽度(以下称为“产品宽度”)。但是，为了提高生产率，隔膜是以其宽度超过产品宽度的方式制造的。并且，在暂时制造之后，隔膜被切割(分切)成产品宽度。

另外，“隔膜的宽度”是指：与隔膜的长度方向和厚度方向大致垂直的方向的隔膜的长度。以下，将被分切之前的较宽的隔膜称为“原材”，特别地将被分切的隔膜称为“分切隔膜”。另外，分切是指：将隔膜沿着长度方向(制造中的膜的前进方向MD：Machinedirection(加工方向))切开；剪切是指：将隔膜沿着横向(TD：transverse direction)切开。横向(TD)是指：与隔膜的长度方向(MD)和厚度方向大致垂直的方向。

图4是表示将隔膜分切的分切装置6的结构的示意图，(a)表示整体结构；(b)表示将原材分切前后的结构。如图4(a)所示，分切装置6具有以能够旋转的方式被支撑的圆柱形状的放卷辊61、辊62～69以及多个收卷辊70U、70L。分切装置6中还设有后面要提到的切割装置7。

(分切前)

在分切装置6中，卷绕了原材的圆筒形状的芯体c被嵌在放卷辊61上。如图4(b)所示，原材被从芯体c放卷到路径U或L。被放卷的原材经由辊63～67被输送到辊68。在输送的工序中，原材被分切成多个隔膜。另外，也可以没有辊67。此时，该原材被从辊65输送到辊68。

(分切之后)

如图4(b)所示，多个分切隔膜的一部分，分别被收卷到嵌在收卷辊70U上的圆筒形状的各芯体u(卷筒)上。另外，多个分切隔膜的其他一部分，分别被收卷到嵌在收卷辊70L上的圆筒形状的各芯体1(卷筒)上。另外，将由被收卷成辊状的分切隔膜以及芯体u、1形成一体的部分称为“卷绕体”。

(切割装置)

图5是表示图4所示的分切装置6的切割装置7的结构的图，(a)是切割装置7的侧面图；(b)是切割装置7的正视图。如图5的(a)、(b)所示，切割装置7具有支架71与刀片72。支架71被固定于安装在分切装置6中的壳体等上。并且，支架71以使刀片72与所输送的隔膜原材的位置关系为固定的方式支撑刀片72。刀片72利用磨得很锋利的刀刃将隔膜的原材分切。

〔实施方式〕

《隔膜卷绕体的结构》

图6是表示本发明的实施方式的隔膜卷绕体10的结构的图，(a)是表示从芯体8将隔膜12放卷前的状态的正视图；(b)是(a)的侧面图；(c)是表示从芯体8将隔膜12放卷的状态的正视图；(d)是表示测定芯体8的尺寸的状态的立体图。如图6(a)～(b)所示，隔膜卷绕体10具有将隔膜12卷绕的芯体8。该隔膜12被如上所述的分切。

(芯体)

芯体8具有：外侧圆筒部81、内侧圆筒部82以及多个肋部83(支撑部件)，并具有与上述芯体u、1相同的功能。在芯体8中设有以芯体8的中心轴CA为中心的轴孔H。

外侧圆筒部81是用于在其外周面81a上卷绕隔膜12的圆筒部件。内侧圆筒部82配置在外侧圆筒部81的内部，是包围住轴孔H的圆筒部件。肋部83是支撑在外侧圆筒部81与内侧圆筒部82之间，且相互间隔地配置的8个支撑部件。在芯体8中，形成由外侧圆筒部81、内侧圆筒部82和肋部83包围起来的贯通孔h。

芯体8的材料包括ABS树脂。不过，本发明的芯体的材料不局限于此。作为芯体的材料，除了ABS树脂之外，还可以包括聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂以及氯乙烯树脂等的树脂。芯体的材料优选不是金属、纸、氟树脂。

(隔膜)

如图6(c)所示，在隔膜12的外表面上粘贴有作为表示产品端部的标记的胶条120。虽然通常很多情况下都粘贴这种胶条作为标记，但也可以粘贴标签、戳记或印刷的标记。粘贴胶条120的面不局限于隔膜12的外表面，也可以是隔膜12的内表面。

隔膜12分成比胶条120更靠近芯体8一侧的内周部121与比胶条120更远离芯体8一侧的外周部122。隔膜12的一端被用粘结胶带130(固定胶带)而与芯体8粘贴。具体而言，隔膜12的一端被具有粘结剂的粘结胶带130固定在外周面81a上。将隔膜的一端固定在外周面81a上的方法除了粘结胶带130之外，也可以是将粘结剂直接涂覆在隔膜12的一端上固定或用夹子固定等方法。

在隔膜12中，转印外周面81a的凹凸。在内周部121中，比外周部122更容易进行该凹凸的转印。因此，当把隔膜12作为电池部件使用时，使用通过胶条120而分开的外周部122。内周部121的长度为3m。本发明的隔膜的内周部的长度不局限于该长度。

(芯体的尺寸测定方法)

如图6(d)所示，通过使游标卡尺M的量爪m与外侧圆筒部81的外周面81a接触，来测定外侧圆筒部81的直径。另外，通过使游标卡尺M的量爪n与内侧圆筒部82的内周面82b接触，来测定轴孔H的直径。另外，通过使量爪与外侧圆筒部81的内周面81b与内侧圆筒部82的外周面82a接触，来测定肋部83的芯体8的半径方向的长度。

(卷绕隔膜时的芯体的倾斜)

图7是表示在图6所示的隔膜卷绕体10的芯体8的轴孔H中插入收卷辊R时的状态的侧面图，(a)表示芯体8不倾斜地固定在收卷辊R上的状态；(b)表示芯体8被固定在收卷辊R上之前的状态；(c)表示芯体8倾斜地固定在收卷辊R上的状态；(d)～(e)表示用于计算芯体8的倾角的尺寸以及角度。在图7中，为了使附图更清楚，只用实线表示隔膜卷绕体10的内侧圆筒部82的内周面82b和收卷辊R。

收卷辊R具有通过使其表面突出顶住芯体8的内侧圆筒部82的内周面82b而对内周面82b赋予一定的摩擦力并传递旋转的收卷辊R的旋转力的表面突出部，且具有与所述收卷辊70U、70L相同的功能。如图7(a)所示，如果该表面突出部正常工作，则芯体8不倾斜地被固定在收卷辊R上。此时，由于收卷辊R旋转，芯体8也旋转。另外，在芯体8的外侧圆筒部81的外周面81a上卷绕了隔膜12。

如图7(b)所示，当表面突出部不工作时，芯体8随着重力而铅直下垂。间隙长度X₁是内周面82b与收卷辊R之间的间隙的最大长度。

如图7(c)所示，当表面突出部未正常工作而是部分工作时，芯体8有时会倾斜地固定在收卷辊R上。倾角θ1是芯体8倾斜于图7(b)所示的内周面82b(虚线)的角度。内周面82b与收卷辊R之间的间隙的最大长度与图7(b)所示的间隙长度X₁大致相同。另外，当在收卷辊R上拆卸或安装芯体时，将间隙长度X₁设为1mm左右。由于表面突出部的机械精度的误差的缘故，其中的0.2mm(相当于上述公式[1]的X(间隙长度常数))导致芯体8的倾斜。

(芯体的倾角)

如图7(d)所示，关于当俯视观察图7(b)所示的芯体8时以对角线分割四边形而得到的三角形Tb，其尺寸以及角度如下列公式(1)与(2)所示。另外，角度θ2是在图7(b)中的三角形Tb的内周面82b与收卷辊R相接一侧的顶点的角度。

S＝(w²+φi²)^1/2…(1)

cosθ2＝φi/s…(2)

通过公式(1)与(2)导出下列公式(3)。

θ2＝cos^-1(φi/(w²+φi²)^1/2)…(3)

φi：内周面82b的直径〔轴孔H的直径)〔mm〕

w：芯体8的中心轴方向的宽度〔mm〕

如图7(e)所示，关于当俯视观察图7(c)所示的芯体8时以对角线分割四边形的三角形Tc，其尺寸以及角度与公式(3)相同，如下列公式(4)所示。另外，角度θ3是在图7(c)中的三角形Tc的内周面82b与收卷辊R相接一侧的成为芯体8的倾斜的起点的顶点的角度。

θ3＝cos^-1((φi-x)/(w²+φi²)^1/2)…(4)

此时，倾角θ1与角度θ2、θ3具有下列公式(5)所示的关系。

θ1＝θ3-θ2…(5)

通过将公式(3)和(4)代入到公式(5)来导出下列公式(6)。

θ1＝cos^-1((φi-x)/(w²+φi²)^1/2)-cos^-1(φi/(w²+φi²)^1/2)…(6)

(隔膜12的弯曲幅度)

图8是表示当在图7(c)所示的状态下的芯体8上卷绕隔膜12时的隔膜卷绕体10的状态的侧面图；(a)表示当芯体8的外侧圆筒部81的外周面81a的直径较小时的状态；(b)表示该直径较大时的状态。如图8(a)所示，如果在图7(c)所示的状态下的芯体8上卷绕隔膜12，则隔膜12倾斜向与芯体8的中心轴CA垂直的方向。从这种隔膜卷绕体10将隔膜12放卷的位置会在弯曲幅度d的范围内变动。该弯曲幅度d用下列公式(7)表示。

d＝(2nt+φo)tanθ1…(7)

n：隔膜12的卷绕圈数

t：隔膜12的厚度〔μm〕

φo：外周面81a的直径(芯体8的直径)〔mm〕

在此，隔膜12的卷绕圈数n用下列公式(8)表示。

n＝(φf-φo)/2t…(8)

φf：隔膜卷绕体10的直径〔mm〕

图9是用于说明图6(a)所示的隔膜卷绕体10的直径φf的计算方法的正视图，(a)表示在芯体8上卷绕长度为L的隔膜12的状态；(b)表示将卷绕在芯体8上的隔膜12在芯体8的半径方向上切断而铺平展开的状态；(c)表示在不将卷绕在芯体8上的隔膜12切断的情况下铺平展开的状态。

如图9(b)所示，俯视观察将卷绕在芯体8上的隔膜12在芯体8的半径方向上切断而铺平展开时的形状大致呈梯形。该梯形的短边Po的长度表示为“πφo”；长边Pf的长度表示为“πφf”；高度表示为“(φf-φo)/2。并且，该梯形的面积表示为“π(φf+φo)＊(φf-φo)/4”。

如图9(c)所示，俯视观察在不将卷绕在芯体8上的隔膜12切断的情况下铺平展开时的形状大致呈薄长方形。该长方形的面积表示为“dL”。

该长方形的面积与所述梯形的面积相等，因此，导出下列公式(9)。

dL＝π(φf+φo)＊(φf-φo)/4…(9)

通过将公式(9)变形，导出下列公式(10)。

Φf＝(4dL/π+φo²)^1/2…(10)

由公式(7)可知，倾角θ1变得越小，弯曲幅度d就变得越小。另外，如图8(b)所示可知，直径φo变得越大，弯曲幅度d就变得越大。通过将公式(6)代入到公式(7)，导出下列公式(11)。

d＝(2nt+φo)tan(cos^-1((φi-x)/(w²+φi²)^1/2)-cos^-1(φi/(w²+φi²)^1/2))…(11)

(用于抑制弯曲幅度的条件)

【表1】

表1关于各种隔膜卷绕体10，表示的是公式(11)所示的弯曲幅度d的计算结果。

关于各种隔膜卷绕体10，发明人通过探求用于抑制公式(11)所示的弯曲幅度d的条件，发现：当满足后面要提到的条件时，能够显著地抑制隔膜12的弯曲幅度(以下称为“弯曲幅度”)。

[第一条件]

如表1所示，在满足了将直径之差((φo-φi)除以芯体8的宽度w而得到的值((φo-φi)/w)为0.3以上且1.5以下的这一条件(第一条件)的实施例1～8中，弯曲幅度d包含在不到1.00mm的范围内。这样一来，通过满足第一条件，能够比以往的(例如比较例1～3)隔膜卷绕体进一步抑制弯曲幅度d。另外，优选值((φo-φi)/w)为0.3以上且1.2以下。此时，弯曲幅度d包含在0.84mm以下的范围内。另外，更优选值((φo-φi)/w)为0.3以上且0.7以下。此时，弯曲幅度d包括在0.82mm以下的范围内。

[第一条件的技术意义]

存在如下倾向：直径φo与直径φi之差变得越大，弯曲幅度d就变得越大。另外，存在如下倾向：芯体宽度变得越小，弯曲幅度d就变得越大。并且，如果值((φo-φi)/w)超过1.5，则芯体宽度的减少导致弯曲幅度的增加的程度会变大，隔膜12可能会发生弯曲，这是作为电池用隔膜的隔膜卷绕体不能够允许的。另外，如果值((φo-φi)/w)小于0.3，则虽然不会对弯曲产生不良影响，但由于需要在很小的间隙内保持很宽的芯体，因此，芯体的处理明显地会变得困难。如果隔膜卷绕体10满足了第一条件，就能够解决上述问题。

[第二条件]

具体而言，在满足直径φo小于125mm，并且直径比(φo/φi)为1.25以上且1.65以下的这一条件(第二条件)的实施例2～8中，弯曲幅度d小于1.00mm。这样一来，通过满足第二条件，能够比以往(例如比较例1～3)的隔膜卷绕体进一步抑制弯曲幅度d。另外，优选直径比(φo/φi)为1.27以上且1.64以下。此时，弯曲幅度d包含在0.82mm以下的范围内。另外，满足第一条件以及第二条件的隔膜卷绕体10也包含在本发明中。

[第二条件的技术意义]

如果直径φo为125mm以上，则隔膜卷绕体10的输送可能会变得困难。另外，如果直径比(φo/φi)小于1.25，则外侧圆筒部81与内侧圆筒部82接近，芯体8的侧面的面积减少。此时，为了输送隔膜卷绕体10，不仅芯体8的侧面，而且卷绕在芯体8上的隔膜12的侧面也会有可能接触到输送装置、人的手指等的一部分。该接触可能会导致隔膜卷绕体10的质量下降。另外，如果直径比(φo/φi)超过1.65，则隔膜12可能会发生弯曲，这是作为电池用隔膜的隔膜卷绕体不能够允许的。如果隔膜卷绕体10满足了第二条件，就能够解决上述问题。

(收卷、放卷稳定性)

当把隔膜12收卷时，为了防止产生褶皱，对隔膜12施加张力收卷。因此，在芯体8的内侧圆筒部82与收卷辊R之间需要与施加给隔膜12的张力平衡的摩擦力。作用于同心圆状物体的力矩与该同心圆的半径成正例，因此，在向最外周施加的力(张力)为恒定的情况下，半径越大，该力矩变得越大。因此，与张力平衡的芯体8的内侧圆筒部82与收卷辊R之间的摩擦力会与隔膜卷绕体10的半径(以下称为“卷绕体半径”)成正例地变大。如果卷绕体半径变大，则需要增强用于平衡张力与摩擦力的表面突出部的作用，很可能成为芯体8的变形或质量变差的原因。另外，由于对表面突出部施加过度的负荷，可能会造成故障。

当从隔膜卷绕体10放出隔膜12时也同样，需要生成用于平衡放出张力的摩擦力，卷绕体半径越大，就越需要增大摩擦力。

[第三条件]

发明人发现：在满足第一条件或第二条件的基础上，并满足将隔膜卷绕体10的直径φf除以直径φi而得到的值(φf/φi)为2.3以上且3.5以下的条件的话，能够降低针对表面突出部的负荷。另外，φf＝(2nt+φo)。

[第三条件的技术意义]

存在如下倾向：直径φf变得越大，应该在隔膜卷绕体10的中心进行平衡的所述张力与摩擦力就变得越大。另外，还存在如下倾向：直径φi变得越小，应该在中心进行平衡的摩擦力就变得越大。并且，如果值(φf/φi)超过3.5，则有可能无法稳定地将电池用隔膜收卷或放卷。另外，如果值(φf/φi)低于2.3，则虽然对摩擦力没有不良影响，但能够收卷的隔膜长度会变得极短，当制造电池(使用从隔膜卷绕体10放出的隔膜12的电池)时，需要频繁地切换隔膜卷绕体10。在此意义上，实施例8的隔膜卷绕体不适合用作电池用隔膜的隔膜卷绕体。如果隔膜卷绕体10满足第三条件，则能够解决以上的问题。并且，由于隔膜12的收卷以及放卷稳定，因此，能够比以往的隔膜卷绕体更能够抑制弯曲幅度。

《本实施方式的效果》

满足用于抑制所述弯曲幅度的条件的隔膜卷绕体10比以往的隔膜卷绕体更能够抑制弯曲幅度d。能够使用电池用隔膜的弯曲修正(EPC：Edge Position Control(边缘纠偏控制))装置修正的最大弯曲幅度为1mm左右。该隔膜卷绕体10的弯曲幅度能够利用这种EPC装置来修正。即，优选隔膜卷绕体10的弯曲幅度d为小于1.00mm，更优选0.80mm以下。

(卷绕体稳定性)

在将隔膜12卷绕在芯体8上的情况下，如果芯体8的直径小于125mm，则与以往的芯体相比，卷绕圈数变多。并且，如果卷绕圈数变多，则特别是在内侧卷绕的隔膜12会被牢固地卷紧。因此，如果芯体的直径小于125mm，则难以产生卷绕不齐(隔膜卷绕体10受到来自横向的冲击而错位成竹笋状的现象)的问题，因此，能够实现耐抗来自横向的冲击的隔膜卷绕体。

(隔膜卷曲矫正)

在将隔膜12卷绕在芯体8上的情况下，如果芯体8的直径小于125mm，则与以往的芯体相比，芯体8的外周面的弯曲(曲率)变大。在隔膜12是包含不同材料的表面与背面的层叠体的情况下，有时会发生由于其表面与背面的物理性质差别而导致的被称为“卷曲”的翘曲。作为矫正该卷曲的方法之一，有如下方法：向所希望的方向(通常是与由所述物理性质差别产生的翘曲相反的方向)施加外力，将隔膜12固定，使构成隔膜12的树脂塑性变形。如果芯体8的直径为小于125mm，则卷绕在芯体8上的隔膜12的弯曲较大，因此，当放卷时，很容易将该卷曲矫正为较小。

(输送的容易性)

如图6所示，在隔膜卷绕体10的芯体8上形成作为被外侧圆筒部81、内侧圆筒部82和肋部83包围来的间隙的贯通孔h。并且，如果贯通孔h的芯体8的半径方向的长度为5mm以上，则能够容易地输送隔膜卷绕体10。这是因为：通过将移动体(输送装置、人的手指等)的一部分捅入该间隙，能够容易地输送隔膜卷绕体10。

(轻量化)

由于芯体8的直径比以往的芯体的直径小，因此，隔膜卷绕体10要比以往的隔膜卷绕体轻。另外，由于芯体8的直径小，因此，能够以更薄的厚度实现与以往相同的强度。因此，能够使隔膜卷绕体10更加轻量化。另外，作为隔膜12，能够使用含有例如比重为2.0g/cm³以上的无机化合物的比以往重的电池用隔膜。

(凹凸的吸收)

图10是图6所示的隔膜卷绕体10的粘结胶带130四周的放大图。如图10所示，在芯体8的外周面81a上，利用粘结胶带130粘贴了隔膜12的内周部121的一端。并且，内周部121覆盖粘结胶带130地卷绕在芯体8上，因此，会在一部分上形成凹凸。

在隔膜12上，如图2～图3所示，形成无数的空隙作为孔P。因此，当向厚度方向施力时，可以假设隔膜12根据其空隙率能够在厚度方向上被击碎。例如，如果隔膜12的厚度为13μm，其空隙率为50％，则卷绕在芯体8上的隔膜12的厚度每8层能够大约减少50μm。而且，卷绕在芯体8上的隔膜12离外周面81a越远(内周部121的卷绕圈数增加)，由于粘结胶带130导致的隔膜12的凹凸越会被隔膜12的厚度的减少吸收而减少。

并且，例如，如果芯体8的直径为6英寸，则在芯体8上卷绕了8圈的内周部121的长度成为大约3.8m。如果芯体8的直径为5英寸，则该长度成为大约3.2m。即、芯体8的直径越小，就越能够增加内周部121的卷绕圈数。如上所述，由于芯体8的直径比以往的芯体的直径小，因此，隔膜卷绕体10能够比以往的隔膜卷绕体进一步增加内周部121的卷绕圈数。并且，能够比以往更多地在隔膜12的厚度的减少中吸收粘结胶带130所导致的隔膜12的凹凸，因此，能够使用比以往还厚(例如，厚度在20μm以上且100μm以下的)的粘结胶带130。

(隔膜卷绕体的制造方法)

隔膜卷绕体10的制造方法也包含在本发明中。该制造方法包括：如图7所示，将收卷辊R插入到轴孔H，将芯体8固定在收卷辊R上的工序；如图4所示，将隔膜12卷绕在与收卷辊R(在图4中为收卷辊70U、70L)同时旋转的芯体8(在图4中为芯体u、1)上的工序。

另外，在该制造方法中，如果以所述公式(11)的值成为小于1.00mm的方式规定以下列举的参数，则能够制造弯曲幅度小于1.00mm的隔膜卷绕体10(例如，实施例1～8的隔膜卷绕体)。

·在芯体8上卷绕了隔膜12的圈数即卷绕圈数n

·隔膜12的平均厚度t〔μm〕

·芯体8的直径φo〔mm〕

·轴孔H的直径φi〔mm〕

·间隙长度常数x(0.2mm)

·芯体8的宽度w〔mm〕

另外，优选以公式(11)的值成为0.80mm以下的方式规定这些参数。由此，能够制造弯曲幅度d为0.80mm以下的隔膜卷绕体10。

(总结)

本发明的隔膜卷绕体是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体，在所述芯体中，沿着其中心轴设置有轴孔，将所述芯体的直径与所述轴孔的直径之差除以所述芯体的所述中心轴方向的宽度而得到的值为0.3以上且1.5以下。

发明人发现：当将芯体的直径与芯体的轴孔的直径之差除以芯体的中心轴方向的宽度而得到的值包含在比以往的芯体小的特定范围内时，能够显著地抑制电池用隔膜弯曲的幅度(以下称为“弯曲幅度”)。根据所述结构，能够比以往的隔膜卷绕体进一步抑制弯曲幅度。

另外，在本发明的隔膜卷绕体中，所述芯体的直径为小于125mm，将所述芯体的直径除以所述轴孔的直径而得到的值即直径比为1.25以上且1.65以下。

另外，本发明的隔膜卷绕体是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体，在所述芯体上，沿着该中心轴设置有轴孔，所述芯体的直径为小于125mm，将所述芯体的直径除以所述轴孔的直径而得到的值即直径比为1.25以上且1.65以下。

发明人发现：当芯体的直径和将该直径除以芯体的轴孔的直径而得到的值即直径比包括在比以往的芯体小的特定范围内时，能够显著地抑制弯曲幅度。根据所述结构，能够比以往的隔膜卷绕体进一步抑制弯曲幅度。

另外，在本发明的隔膜卷绕体中，将所述隔膜卷绕体的直径除以所述芯体的轴孔的直径而得到的值为2.3以上且3.5以下。

发明人发现：当将隔膜卷绕体的直径除以芯体的轴孔的直径而得到的值包括在特定的范围内时，能够降低针对向芯体施加一定的摩擦力并传递旋转的收卷辊的旋转力的表面突出部的负荷。根据所述结构，能够降低针对表面突出部的负荷，因此，能够抑制芯体的变形或质量变差。由此，隔膜的收卷以及放卷稳定，所以，能够比以往的隔膜卷绕体进一步抑制弯曲幅度。

另外，在本发明的隔膜卷绕体中，所述芯体可以具有：外侧圆筒部；配置在所述外侧圆筒部的内部并将所述轴孔包围的内侧圆筒部；以及支撑所述外侧圆筒部和所述内侧圆筒部之间，彼此间隔开配置，并且在所述芯体的半径方向上的长度为5mm以上的多个支撑部件。

根据所述结构，在所述芯体中，形成被外侧圆筒部、内侧圆筒部和支撑部件包围起来的间隙。该间隙的芯体的半径方向上的长度成为5mm以上。因此，如果在该间隙中插入输送装置、人的手指等的一部分，则能够容易地输送隔膜卷绕体。

本发明的隔膜卷绕体的制造方法是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，将所述芯体的直径与所述轴孔的直径之差除以所述芯体的所述中心轴方向的宽度而得到的值为0.3以上且1.5以下，包括：将收卷辊插入到所述轴孔中，将所述芯体固定在所述收卷辊上的工序；以及在与所述收卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序。

根据所述方法，能够制造弯曲幅度比以往的隔膜卷绕体小的隔膜卷绕体。

本发明的隔膜卷绕体的制造方法是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，所述芯体的直径为小于125mm，将所述芯体的直径除以所述轴孔的直径而得到的值即直径比为1.25以上且1.65以下，所述制造方法包括：将收卷辊插入到所述轴孔中，将所述芯体固定在所述收卷辊上的工序；以及在与所述收卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序。

本发明的隔膜卷绕体的制造方法是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，所述制造方法包括：将收卷辊插入到所述轴孔中，将所述芯体固定在所述收卷辊上的工序；以及在与所述收卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序。

(2nt+φo)tan(cos^-1((φi-x)/(w²+φi²)^1/2)-cos^-1(φi/(w²+φi²)^1/2))…[1]

n：在所述芯体上卷绕了所述电池用隔膜的圈数；

t：所述电池用隔膜的平均厚度〔μm〕；

φo：所述芯体的直径〔mm〕；

φi：所述轴孔的直径〔mm〕；

x：0.2〔mm〕；

w：所述芯体的所述中心轴方向的宽度〔mm〕；

并且，用所述公式[1]表示的长度为小于1.00mm。

根据所述结构，用公式[1]表示的值，表示弯曲幅度。因此，能够制造弯曲幅度比以往的隔膜卷绕体小的隔膜卷绕体。

在本发明的隔膜卷绕体的制造方法中，用所述公式[1]表示的长度为0.80mm以下。

根据所述结构，能够制造弯曲幅度比以往的隔膜卷绕体更小的隔膜卷绕体。

(附加事项)

本发明不局限于上述各实施方式，在权利要求中所示的范围内能够进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合获得的实施方式也包括在本发明的技术范围内。

产业上的可利用性

本发明能够用于电池用隔膜以外的薄膜及其制造方法中。

Claims

1.一种隔膜卷绕体，在芯体上卷绕有电池用隔膜，

在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，

将所述芯体的直径与所述轴孔的直径之差除以所述芯体的所述中心轴方向的宽度而得到的值为0.3以上且1.5以下。

2.根据权利要求1所述的隔膜卷绕体，其特征为，

所述芯体的直径小于125mm，

将所述芯体的直径除以所述轴孔的直径而得到的值即直径比为1.25以上且1.65以下。

3.根据权利要求1或2所述的隔膜卷绕体，其特征为，

将所述隔膜卷绕体的直径除以所述芯体的轴孔的直径而得到的值为2.3以上且3.5以下。

4.根据权利要求1到3的任意一项所述的隔膜卷绕体，其特征为，

所述芯体具有：

外侧圆筒部；

内侧圆筒部，其配置在所述外侧圆筒部的内部，并将沿着所述芯体的中心轴设置的轴孔包围；以及

多个支撑部件，支撑在所述外侧圆筒部和所述内侧圆筒部之间，彼此隔开间隔地配置，并且在所述芯体的半径方向上的长度为5mm以上。

5.一种隔膜卷绕体，在芯体上卷绕有电池用隔膜，

在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，

所述芯体的直径小于125mm，

6.根据权利要求5所述的隔膜卷绕体，其特征为，

7.根据权利要求5或6所述的隔膜卷绕体，其特征为，

所述芯体具有：

外侧圆筒部；

8.一种隔膜卷绕体的制造方法，是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，

在所述芯体上沿着其中心轴设置有轴孔，

将所述芯体的直径与所述轴孔的直径之差除以所述芯体的所述中心轴方向的宽度而得到的值为0.3以上且1.5以下，

所述制造方法包括：

将收卷辊插入到所述轴孔中，将所述芯体固定在所述收卷辊上的工序；以及

在与所述收卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序。

9.一种隔膜卷绕体的制造方法，是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，

在所述芯体上沿着其中心轴设置有轴孔，

所述芯体的直径小于125mm，

将所述芯体的直径除以所述轴孔的直径而得到的值即直径比为1.25以上且1.65以下，

所述制造方法包括：

10.一种隔膜卷绕体的制造方法，是在芯体上卷绕有电池用隔膜的隔膜卷绕体的制造方法，

在所述芯体上，沿着其中心轴设置有轴孔，

所述制造方法包括：

在与所述收卷辊一起旋转的所述芯体上卷绕电池用隔膜的工序，

用下述公式表示的长度小于1.00mm，

(2nt+φo)tan(cos^-1((φi-x)/(w²+φi²)^1/2)-cos^-1(φi/(w²+φi²)^1/2))

其中，

n：在所述芯体上卷绕了所述电池用隔膜的圈数；

t：所述电池用隔膜的平均厚度，单位为μm；

φo：所述芯体的直径，单位为mm；

φi：所述轴孔的直径，单位为mm；

x：0.2mm；

w：所述芯体的所述中心轴方向的宽度，单位为mm。

11.根据权利要求10所述的隔膜卷绕体的制造方法，其特征为，

用所述公式表示的长度为0.80mm以下。