DE112018001237T5

DE112018001237T5 - SEPARATOR ULTRASOUND WELDING

Info

Publication number: DE112018001237T5
Application number: DE112018001237.9T
Authority: DE
Inventors: Yusuke OKI; Yasuaki Yamamura; Kazuya Okabe
Original assignee: Robert Bosch GmbH; GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-12-05
Also published as: CN110383528A; WO2018162477A2; JP6917736B2; WO2018162477A3; CN110383528B; JP2018147861A

Abstract

Ein Separator-Ultraschallschweißverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: Herstellen von hitzebeständigen Schichten aus mindestens zwei Separatoren, die jeweils eine Harzschicht aufweisen und die auf der Harzschicht jeweils gebildeten hitzebeständigen Schichten einander gegenüberliegen; Einzwängen der mindestens zwei Separatoren zwischen einem Vibrationselement, das Ultraschallschwingungen erzeugt, und einem Stützelement, das die Separatoren trägt; und Bewegen des Vibrationselements und der mindestens zwei Separatoren relativ zueinander, wobei eine Kontaktfläche eines der Vibrationselemente und des Stützelements mit dem Separator, betrachtet in einer seitlichen Ansicht senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung, in einer konvex gekrümmten Form ausgebildet ist und das Vibrationselement oder das Stützelement punktuell mit dem Separator in Kontakt gebracht wird und die mindestens zwei Separatoren aufgrund der relativen Bewegung miteinander verschweißt werden.A separator ultrasonic welding method according to one aspect of the present invention comprises: preparing heat-resistant layers of at least two separators each having a resin layer and the heat-resistant layers respectively formed on the resin layer facing each other; Constraining the at least two separators between a vibrating element generating ultrasonic vibrations and a support member supporting the separators; and moving the vibration member and the at least two separators relative to each other, wherein a contact surface of one of the vibration members and the support member with the separator, viewed in a side view perpendicular to the relative movement direction, is formed in a convexly curved shape and the vibration member or the support member is punctiform the separator is brought into contact and the at least two separators are welded together due to the relative movement.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Separator UltraschallschweißverfahrenThe present invention relates to a separator ultrasonic welding method

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Eine aufladbare und entladbare Sekundärbatterie wurde in verschiedenen Geräten wie einem Mobiltelefon oder einem Elektrofahrzeug verwendet. In letzter Zeit wurden mit der Realisierung einer höheren Leistung und höherer Leistungsfähigkeit dieser Geräte Sekundärbatterien mit geringerer Größe und größerer elektrischer Kapazität gefordert.A rechargeable and dischargeable secondary battery has been used in various devices such as a mobile phone or an electric vehicle. Recently, with the realization of higher performance and higher performance of these devices, smaller size, larger electric capacity secondary batteries have been demanded.

Im Allgemeinen wird die Sekundärbatterie durch abwechselndes Stapeln einer positiven Elektrodenplatte mit einer Oberfläche, auf der eine positive aktive Materialschicht gebildet wird, und einer negativen Elektrodenplatte mit einer Oberfläche, auf der eine negative aktive Materialschicht gebildet wird, mit einem Separator mit elektrischer Isolationseigenschaft gebildet, der zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet ist. Um die elektrische Kapazität pro Volumeneinheit in einer solchen Sekundärbatterie zu erhöhen, ist es sinnvoll, die Dicke des Separators zu reduzieren. Um einer solchen Anforderung gerecht zu werden, wurde eine Sekundärbatterie, bei der ein Separator aus einer Harzschicht besteht, in die Praxis umgesetzt.In general, the secondary battery is formed by alternately stacking a positive electrode plate having a surface on which a positive active material layer is formed and a negative electrode plate having a surface on which a negative active material layer is formed, with a separator having electrical insulation property is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. In order to increase the electric capacity per unit volume in such a secondary battery, it is useful to reduce the thickness of the separator. In order to meet such a requirement, a secondary battery in which a separator is made of a resin layer has been put into practice.

Bei einer Sekundärbatterie besteht die Möglichkeit, dass Metallfällungen (z.B. Lithiumdendrit), die auf einer negativen Elektrode durch galvanische Abscheidung gebildet werden, in den Separator eindringen und so einen minimalen Kurzschluss zwischen einer positiven Elektrodenplatte und einer negativen Elektrodenplatte verursachen. Um eine solche Möglichkeit auszuschließen, kann es der Fall sein, dass eine Konfiguration angenommen wird, bei der die äußeren Umfänge eines Paares von Separatoren, die die positive Elektrodenplatte umschließen, oder die negative Elektrodenplatte miteinander verschweißt werden, um die Separatoren mit einer Taschenform auszubilden, so dass es entweder möglich ist, das Mischen von Metallspezies zu unterdrücken, welche Metallionen erzeugen, die in der Lage sind, einen Niederschlag auf einem Elektrolyten in der Nähe der positiven Elektrodenplatte zu bilden, oder es ist möglich, die durch das Kontaktieren von Metallionen mit einer negativen Elektrode verursachte Abscheidung zu unterdrücken.In a secondary battery, there is a possibility that metal precipitates (e.g., lithium dendrite) formed on a negative electrode by electrodeposition penetrate into the separator to cause a minimal short circuit between a positive electrode plate and a negative electrode plate. In order to eliminate such possibility, it may be the case that a configuration is adopted in which the outer peripheries of a pair of separators enclosing the positive electrode plate or the negative electrode plate are welded together to form the separators having a pocket shape, so that it is either possible to suppress the mixing of metal species which produce metal ions capable of forming a precipitate on an electrolyte in the vicinity of the positive electrode plate, or it is possible that by contacting metal ions with to suppress deposition caused by a negative electrode.

Der aus einer Harzschicht gebildete Separator ist relativ wenig widerstandsfähig gegenüber Wärme. Dementsprechend besteht bei Erhöhung der elektrischen Kapazität einer Sekundärbatterie die Möglichkeit, dass der Separator durch Hitze beschädigt wird oder ein Niederschlag, der durch Galvanisierung erzeugt wird, in den Separator eindringt und so einen minimalen Kurzschluss zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte bildet. Dementsprechend wurde eine Sekundärbatterie vorgeschlagen, bei der eine hitzebeständige Schicht (anorganische Schicht) auf einer Oberfläche eines Separators gebildet wird, die mit einer Platte in Kontakt gebracht wird, wodurch die Hitzebeständigkeit des Separators verbessert wird.The separator formed of a resin layer is relatively less resistant to heat. Accordingly, when the electric capacity of a secondary battery is increased, there is a possibility that the separator may be damaged by heat or a precipitate generated by electroplating may enter the separator to form a minimum short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate. Accordingly, there has been proposed a secondary battery in which a heat-resistant layer (inorganic layer) is formed on a surface of a separator which is brought into contact with a plate, thereby improving the heat resistance of the separator.

JP-A-2015-188905 schlägt die Herstellung von taschenartig verpackten Platten durch Schneiden und Verbinden von Separatoren vor. JP-A-2015-188905 suggests the production of bag-like packaged plates by cutting and joining separators.

JP-A-2015-185372 offenbart als Verfahren zum Verbinden von Separatoren einer elektrischen Vorrichtung (tasschenverpackte Platte) ein Verfahren, bei dem Separatoren (Keramik-Separatoren) verwendet werden, die jeweils ein Schmelzelement (Polypropylenschicht) und ein hitzebeständiges Element (Keramikschicht) umfassen, eine Elektrode (eine positive Elektrode oder eine negative Elektrode) zwischen den Keramik-Separatoren sandwichartig angeordnet ist, die Keramikschichten der Keramik-Separatoren gegenüberliegend ausgebildet sind und die Keramik-Separatoren geschnitten und miteinander verbunden werden. Bei einem solchen Verfahren wird beim Schneiden eines gefügten Bereichs der keramischen Separatoren, die sich mit der dazwischen liegenden Elektrode gegenüberliegen, die Polypropylenschicht in einem gefügten Bereich in Richtung der Polypropylenschicht im anderen gefügten Bereich bewegt und die Polypropylenschichten in den gefügten Bereichen werden durch Schmelzen miteinander verbunden. JP-A-2015-185372 For example, as a method of connecting separators of an electric device (bag-packed plate), a method using separators (ceramic separators) each comprising a fusing element (polypropylene layer) and a heat-resistant element (ceramic layer) discloses an electrode (a positive electrode or a negative electrode) is sandwiched between the ceramic separators, the ceramic layers of the ceramic separators are opposed, and the ceramic separators are cut and bonded together. In such a method, when cutting a joined portion of the ceramic separators facing the intermediate electrode, the polypropylene layer is moved in a joined region toward the polypropylene layer in the other joined region, and the polypropylene layers in the joined regions are fusion-bonded together ,

DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK PRINCIPLE OF THE PRIOR ART

PATENTDOKUMENTEPATENT DOCUMENTS

Patent Document 13 JP-A-2015-188905
Patent Document 23 JP-A-2015-185372

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION

MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABETASK TO BE SOLVED WITH THE INVENTION

Das in JP-A-2015-188905 beschriebene Verfahren erfordert zwei unabhängige Schritte, die aus Schneiden und Fügen bestehen, was die Fertigungseffizienz senkt, wodurch wiederum die Herstellungskosten nicht ausreichend reduziert werden können.This in JP-A-2015-188905 described method requires two independent steps, which consist of cutting and joining, which reduces the manufacturing efficiency, which in turn can not be reduced sufficiently, the manufacturing cost.

Bei dem in JP-A-2015-185372 beschriebenen Verfahren können die Polypropylenschichten kontinuierlich miteinander verschweißt werden. Es wird jedoch ein relativ scharfes Schneidmesser verwendet, so dass es schwierig ist, eine Schweißbreite aus Polypropylen zu vergrößern. Insgesamt ist es bei diesem Verfahren schwierig, eine Schweißfläche zu vergrößern und somit ist es nicht einfach, eine ausreichende Fügefestigkeit zu erreichen.At the in JP-A-2015-185372 described methods, the polypropylene layers can be continuously welded together. However, a relatively sharp cutting blade is used so that it is difficult to increase a welding width of polypropylene. Overall, it is difficult in this method to increase a welding area and thus it is not easy to achieve a sufficient joining strength.

Unter den geschilderten Umständen wurde die vorliegende Erfindung gemacht, und es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Separator-Ultraschallschweißverfahren bereitzustellen, das eine hohe Fertigungseffizienz aufweist und mit einer große Fügekraft aufwarten kann.Under the circumstances described, the present invention has been made, and it is an object of the present invention to provide a separator ultrasonic welding method which has a high manufacturing efficiency and can come up with a large joining force.

MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABEMEANS OF SOLVING THE TASK

Ein Separator-Ultraschallschweißverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Herstellens von hitzebeständigen Schichten aus mindestens zwei Separatoren, von denen jeder eine Harzschicht aufweist, wobei die auf der Harzschicht jeweils gebildete hitzebeständige Schichten einander gegenüberliegen; Einzwängen der mindestens zwei Separatoren zwischen einem Schwingungselement, das Ultraschallschwingungen erzeugt, und einem Stützelement, das die Separatoren trägt; und Bewegen des Schwingungselements und der mindestens zwei Separatoren relativ zueinander, wobei eine Kontaktfläche eines der Schwingungselemente und des Stützelements mit dem Separator in seitlicher Ansicht senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung in einer konvex gekrümmten Form ausgebildet ist und das Schwingungselement oder das Stützelement punktuell mit dem Separator in Kontakt gebracht wird und die mindestens zwei Separatoren beim Schneiden aufgrund der relativen Bewegung miteinander verschweißt werden.A separator ultrasonic welding method according to one aspect of the present invention comprises the steps of preparing heat resistant layers of at least two separators each having a resin layer, the heat resistant layers respectively formed on the resin layer facing each other; Constraining the at least two separators between a vibration element that generates ultrasonic vibrations and a support element that supports the separators; and moving the vibration member and the at least two separators relative to each other, wherein a contact surface of one of the vibration members and the support member with the separator is formed in lateral view perpendicular to the relative movement direction in a convexly curved shape, and the vibration member or the support member is selectively in contact with the separator is brought and the at least two separators are welded together during cutting due to the relative movement.

Der Ausdruck „punktuell in Kontakt gebracht“ ist ein Konzept, das einen Kontakt mit einer minimalen Länge (z.B. einen linearen Kontakt mit einer Länge von 2 mm oder weniger, vorzugsweise 1 mm oder weniger) und einen Kontakt mit einer minimalen Oberfläche (z.B. einen Kontakt mit einer Fläche von 4 mm² oder weniger, vorzugsweise 1 mm² oder weniger) umfasst.The term "selectively contacted" is a concept that involves a contact having a minimum length (eg, a linear contact having a length of 2 mm or less, preferably 1 mm or less) and a contact having a minimum surface area (eg, a contact with an area of 4 mm ² or less, preferably 1 mm ² or less).

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Entsprechend des vorstehend beschriebenen Separator-Ultraschallschweißverfahrens können zwei Separatoren, die jeweils eine hitzebeständige Schicht aufweisen, miteinander verschweißt werden, während sie in einem Zustand geschnitten werden, in dem die hitzebeständigen Schichten gegenüberliegend angeordnet sind und somit eine hohe Fertigungseffizienz erreicht werden kann. Weiterhin kann entsprechend des erfindungsgemäßen Separator-Ultraschallschweißverfahrens eine Fügekraft der geschweißten Separatoren erhöht werden.According to the above-described separator ultrasonic welding method, two separators each having a heat-resistant layer can be welded together while being cut in a state where the heat-resistant layers are opposed, and thus high manufacturing efficiency can be achieved. Furthermore, according to the separator ultrasonic welding method according to the invention, a joining force of the welded separators can be increased.

Figurenlistelist of figures

1 is a schematic, cross-sectional view with an ultrasonic welding device.
2 is a schematic, cross-sectional partial view of the in 1 shown ultrasonic welding device along a line II.
Fig. 10 is a schematic plan view showing a separator ultrasonic welding method.
4 is a photomicrograph of Example No. 1.
is a photomicrograph of Example No. 3.

MODUS ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNGMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass durch die geeignete Auswahl der Formen eines Schwingungselements, das Ultraschallschwingungen erzeugt, und eines Stützelements und durch das punktuelle Kontaktieren einer Kontaktfläche zwischen einem der Schwingungselemente und dem Stützelement und zwei oder mehreren Separatoren die Separatoren beim Schneiden mit einer hohen Fügefestigkeit miteinander verschweißt werden können und haben die vorliegende Erfindung getätigt. Herkömmlicherweise wird ein Herstellungsprozess nach dem Konzept ausgelegt, dass zunächst das Schweißen der Separatoren gewährleistet ist und anschließend die Separatoren geschnitten werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben dieses Konzept modifiziert und den Versuch unternommen, Separatoren in einem Zustand zu schneiden, in dem zwei oder mehr Separatoren punktuell zwischen einem Schwingungselement und einem Stützelement, dessen Formen entsprechend ausgewählt sind, eingeklemmt sind. Überraschenderweise werden nach diesem Verfahren die gestapelten Separatoren mit einer ausreichenden Fügekraft an einem Schneidabschnitt miteinander verschweißt.The inventors of the present invention have found that by properly selecting the shapes of a vibrating element that generates ultrasonic vibrations and a supporting member and selectively contacting a contact surface between one of the vibrating elements and the supporting member and two or more separators when cutting with a high joint strength can be welded together and have made the present invention. Conventionally, a manufacturing process is designed according to the concept that first the welding of the separators is ensured and then the separators are cut. The inventors of the present invention have modified this concept and attempted to cut separators in a state where two or more separators are pinched punctually between a vibration member and a support member whose shapes are appropriately selected. Surprisingly, the stacked separators are welded together with a sufficient joining force at a cutting section according to this method.

Nach einem erfindungsgemäßen Aspekt weist ein separates Ultraschallschweißverfahren die folgenden Schritte auf: Herstellen von hitzebeständigen Schichten aus mindestens zwei Separatoren, von denen jeder eine Harzschicht aufweist und die jeweils auf der Harzschicht gebildeten hitzebeständigen Schichten einander gegenüberliegen; Einzwängen der mindestens zwei Separatoren zwischen einem Schwingungselement, das Ultraschallschwingungen erzeugt, und einem Stützelement, das die Separatoren trägt; und Bewegen des Schwingungselements und der mindestens zwei Separatoren relativ zueinander, wobei eine Kontaktfläche eines der Schwingungselemente und des Stützelements mit dem Separator in einer seitlichen Ansicht senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung in einer konvex gekrümmten Form ausgebildet ist und das Schwingungselement oder das Stützelement punktuell mit dem Separator in Kontakt gebracht wird und die mindestens zwei Separatoren beim Schneiden aufgrund der relativen Bewegung verschweißt werden.According to an aspect of the present invention, a separate ultrasonic welding method comprises the steps of: preparing heat-resistant layers of at least two separators, each of which has a resin layer and the heat-resistant layers respectively formed on the resin layer face each other; Constraining the at least two separators between a vibration element that generates ultrasonic vibrations and a support element that supports the separators; and moving the vibration member and the at least two separators relative to each other, wherein a contact surface of one of the vibration members and the support member with the separator is formed in a side view perpendicular to the relative movement direction in a convexly curved shape and the vibration member or the support member punctually connected to the separator Contact is brought and the at least two separators are welded during cutting due to the relative movement.

Obwohl der Mechanismus des Schweißens nicht offensichtlich ist, wird davon ausgegangen, dass die Ultraschallerwärmung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Kontaktfläche eines der Schwingungselemente, die Ultraschallschwingungen erzeugen, und das Stützelement punktuell mit den Separatoren in Kontakt gebracht wird, so dass beim Schneiden der Separatoren durch Fokussierung der Energie auf einen Abschnitt eine zum Schweißen der Harzschichten ausreichende Energie gewonnen werden kann. In dem Fall, dass ein Schwingungselement und ein Stützelement nicht punktuell, sondern linear oder planar mit Separatoren in Kontakt gebracht werden, wird die Energie verteilt. Um die Separatoren mit Energie zu versorgen, indem das Schwingungselement und das Stützelement mit den Separatoren in linearer oder ebener Form im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau wie in dem Fall, in dem das Schwingungselement und das Stützelement punktuell mit den Separatoren in Kontakt gebracht werden, in Kontakt gebracht werden, ist es notwendig, die Amplitude der Ultraschallschwingung zu erhöhen oder die Frequenz der Ultraschallschwingungen zu senken. Gegebenenfalls wird in einem solchen Fall die Fertigungseffizienz im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kontakt punktuell aufgenommen wird, verringert.Although the mechanism of welding is not obvious, it is considered that the ultrasonic heating is performed in a state in which the contact surface of one of the vibration members generating ultrasonic vibration and the support member is selectively contacted with the separators, so that when cutting The separators can be obtained by focusing the energy on a portion of sufficient energy for welding the resin layers. In the event that a vibration element and a support element are not brought into contact with punctiform but linear or planar with separators, the energy is distributed. To energize the separators by bringing the vibrating element and the support member with the separators in linear or planar form at substantially the same level as in the case where the vibrating member and the support member are selectively contacted with the separators When brought into contact, it is necessary to increase the amplitude of the ultrasonic vibration or to lower the frequency of the ultrasonic vibration. If necessary, in such a case, the manufacturing efficiency is reduced as compared with the case where the contact is selectively picked up.

Es wird auch berücksichtigt, dass die Kontaktfläche eines der Schwingungselemente und des Stützelements mit den Separatoren eingerichtet ist, in seitlicher Ansicht senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung gesehen, eine konvexe gekrümmte Form zu bilden, und somit die Separatoren allmählich entlang der gekrümmten Form geschoben werden, so dass den Separatoren für eine relativ lange Zeit Energie zugeführt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Separator-Ultraschallschweißverfahren werden Bruchstücke der hitzebeständigen Schicht, die durch das Brechen der hitzebeständigen Schicht in einem punktförmigen Kontaktbereich entstehen, in ebener Richtung nach außen geschoben und gleichzeitig ein Harz in der Harzschicht auf eine Separator-Schneidfläche bewegt, so dass Separatoren miteinander verschweißt werden.It is also considered that the contact surface of one of the vibration members and the support member is arranged with the separators, seen in a lateral view perpendicular to the relative direction of movement to form a convex curved shape, and thus the separators are gradually pushed along the curved shape, so that the separators for a relatively long time energy is supplied. In the separator ultrasonic welding method according to the present invention, fragments of the heat-resistant layer resulting from the breakage of the heat-resistant layer in a dot-shaped contact area are pushed outward in the planar direction, and at the same time a resin in the resin layer is moved onto a separator cutting surface, so that separators are welded together become.

Bevorzugt werden mindestens zwei Separatoren durch eine Druckkraft geschnitten werden, die das Schwingungselement oder das Stützelement an die Separatoren drückt. Durch das Schneiden von mindestens zwei Separatoren durch eine solche Druckkraft werden Bruchstücke der hitzebeständigen Schicht in ebener Richtung nach außen geschoben und gleichzeitig kann in der Harzschicht Harz zu der Separator-Schneidfläche bewegt werden und somit eine Fügekraft zwischen den Separatoren erhöht werden. Die Kontaktfläche eines der Schwingungselemente und des Stützelements wird punktuell mit den Separatoren in Kontakt gebracht, so dass die Druckkraft auf einen Abschnitt fokussiert werden kann. Dadurch kann eine große Dimensionierung von Anlagen vermieden werden.Preferably, at least two separators will be cut by a compressive force which presses the vibration element or the support element against the separators. By cutting at least two separators by such pressing force, fragments of the heat-resistant layer are pushed outward in the planar direction, and at the same time resin can be moved to the separator cutting surface in the resin layer, and thus a joining force between the separators can be increased. The contact surface of one of the vibration elements and the support element is selectively brought into contact with the separators, so that the compressive force can be focused on a section. As a result, a large dimensioning of facilities can be avoided.

Bevorzugt kann die Kontaktfläche des anderen Schwingungselements und des Stützelements in einer ebenen Form ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Separator durch Bilden der Kontaktfläche des anderen Schwingungselements und des Stützelements in einer ebenen Form in einer ebenen Form gestützt werden. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, eine genaue Ausrichtung zwischen den Separatoren und der Kontaktfläche eines der Schwingungselemente und des Stützelements durchzuführen, so dass wiederum die Kontaktfläche leicht und punktuell mit den Separatoren in Kontakt gebracht werden kann.Preferably, the contact surface of the other vibration element and the support member may be formed in a planar shape. In this way, the separator can be supported in a planar shape by forming the contact surface of the other vibration member and the support member in a planar shape. Accordingly, it is not necessary to perform accurate alignment between the separators and the contact surface of one of the vibration members and the support member, so that, in turn, the contact surface can be easily and selectively brought into contact with the separators.

Weiter wird bevorzugt ein Teil des durch die Relativbewegung gebildeten Separatorschweißabschnitts nicht geschnitten. Die Harzschichten werden beim Schneiden der Separatoren durch das oben genannte Ultraschallschweißverfahren eines Separators miteinander verschweißt. Andererseits können die Harzschichten miteinander verschweißt werden, während sie in einem ungeschnittenen Zustand einen Teil der Separatoren bilden. Dementsprechend kann eine taschengepackte Platte effizient hergestellt werden.Further, preferably, a part of the separator welding portion formed by the relative movement is not cut. The resin layers are welded together by cutting the separators by the above-mentioned ultrasonic welding method of a separator. On the other hand, the resin layers may be welded together while forming part of the separators in an uncut state. Accordingly, a bag-packed plate can be manufactured efficiently.

Bevorzugt kann der ungeschnittene Abschnitt durch Erhöhen der Vibrationsintensität des Schwingungselements und durch Verringern einer Druckkraft gebildet werden, die das Schwingungselement oder das Stützelement an den Separator drückt. Durch die Erhöhung der Vibrationsintensität des Schwingelements und die Bildung des ungeschnittenen Abschnitts durch diese Art der Verringerung einer Druckkraft ist es möglich, das Schneiden und Nichtschneiden einfach und sicher zu steuern.Preferably, the uncut portion may be formed by increasing the vibration intensity of the vibration member and decreasing a pressing force that presses the vibration member or the support member to the separator. By increasing the vibration intensity of the vibrating member and forming the uncut portion by this way of reducing a pressing force, it is possible to easily and surely control the cutting and non-cutting.

Im Folgenden wird ein Separator-Ultraschallschweißverfahren gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Bezug auf Zeichnungsfiguren entsprechend beschrieben.Hereinafter, a separator ultrasonic welding method according to an embodiment of the present invention will be described correspondingly with reference to drawing figures.

Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst das Separator-Ultraschallschweißverfahren gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform die Schritte: Herstellen von hitzebeständigen Schichten 2 aus mindestens zwei Separatoren S, von denen jeder eine Harzschicht 1 aufweist wobei die jeweils auf der Harzschicht 1 gebildeten hitzebeständigen Schichten 2 einander gegenüberliegen; Einzwängen von mindestens zwei Separatoren S zwischen einem Schwingungselement (Horn) H, das Ultraschallschwingungen erzeugt, und einem Stützelement (Amboss) A, das die Separatoren S trägt; und Bewegen des Schwingungselements H und mindestens zweier Separatoren S relativ zueinander. 2 ist eine Querschnittsansicht, betrachtet entlang einer Linie 1–1in 1.As in 1 and 2 As shown, the separator ultrasonic welding method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: preparing heat-resistant layers 2 from at least two separators S each of which is a resinous layer 1 each having on the resin layer 1 formed heat resistant layers 2 opposite each other; Constraining of at least two separators S between a vibrating element (horn) H , which generates ultrasonic vibrations, and a supporting element (anvil) A that the separators S wearing; and moving the vibrating element H and at least two separators S relative to each other. 2 is a cross-sectional view, taken along a line 1-1 in 1 ,

Das Separator-Ultraschallschweißverfahren kann als ein Schritt zur Herstellung einer taschenverpackten Platte verwendet werden, wobei eine Platte P zum Bilden einer Energiespeichervorrichtung zwischen zwei Separatoren S eingeklemmt ist und zwei Separatoren S in einer Hüllenform außerhalb der Platte (eine positive Elektrodenplatte oder eine negative Elektrodenplatte) P miteinander verschweißt sind. Durch die Verwendung einer solchen taschenverpackten Platte ist es möglich, das Auftreten eines Phänomens zu unterdrücken, dass Metallionen, die auf einer positiven Elektrodenplatte einer Energiespeichervorrichtung durch Vermischung von Fremdstoffen erzeugt werden, auf eine negative Elektrode übertragen werden und so eine Abscheidung verursachen, so dass ein durch die Abscheidung verursachter, winziger Kurzschluss verhindert werden kann.The separator ultrasonic welding method may be used as a step of producing a bag-packed plate, wherein a plate P for forming an energy storage device between two separators S is trapped and two separators S in a shell shape outside the plate (a positive electrode plate or a negative electrode plate) P welded together. By using such a bag-packed plate, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon that metal ions generated on a positive electrode plate of an energy storage device by mixing impurities are transferred to a negative electrode to cause deposition, so that caused by the deposition, tiny short circuit can be prevented.

Jeweils zwei Separatoren S werden von Rollen zugeführt, die ein längliches Blech aufrollen und beim Schneiden im Ultraschall-Separator-Schweißverfahren miteinander verschweißt werden. Alternativ können zwei Separatoren S gebildet werden, indem ein großformatiges Blatt zu zweien gefaltet wird.Two separators each S are supplied by rollers that roll up an elongated sheet and are welded together during cutting in the ultrasonic separator welding process. Alternatively, two separators S are formed by folding a large-sized sheet to two.

Durch die kontinuierliche Versorgung mit zwei Separatoren S seitens der Rolle kann eine große Anzahl von taschenverpackten Platten kontinuierlich und effizient hergestellt werden. Die taschenverpackte Platte kann durch Trennen der Separatoren S mittels Schneiden der Separatoren S in der Mitte eines Schweißabschnitts, der durch das Separator-Ultraschallschweißverfahren ausgebildet wird, erhalten werden.Due to the continuous supply with two separators S from the roll, a large number of bag-packed plates can be produced continuously and efficiently. The bag-packed plate can be separated by separating the separators S by cutting the separators S in the middle of a welding section formed by the separator ultrasonic welding method.

Die Harzschicht 1 ist aus einem porösen Harzfilm gebildet.The resin layer 1 is formed of a porous resin film.

Als Hauptkomponente der Harzschicht 1 können beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Methylacrylat-Copolymer, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer, ein Polyolefin-Derivat wie chloriertes Polyethylen, Polyolefin wie Ethylen-Propylen-Copolymer oder Polyester wie Polyethylenterephthalat und Copolyester eingesetzt werden. Unter diesen Komponenten werden als Hauptkomponente der Harzschicht 1 Polyethylen und Polypropylen mit hervorragender Elektrolytbeständigkeit, Haltbarkeit und Schweißbarkeit eingesetzt. Unter „Hauptkomponente“ versteht man hier die Komponente mit dem größten Massengehalt.As the main component of the resin layer 1 For example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, a polyolefin derivative such as chlorinated polyethylene, polyolefin such as ethylene-propylene copolymer or polyester such as polyethylene terephthalate and Copolyester can be used. Among these components, as the main component of the resin layer 1 Polyethylene and polypropylene with excellent electrolyte resistance, durability and weldability used. By "main component" is meant the component with the largest mass content.

Bevorzugt kann eine Untergrenze mittlerer Dicke der Harzschicht von 1 bis 5 µm und besonders bevorzugt bis 10 µm festgelegt werden. Andererseits soll eine Obergrenze der mittleren Dicke der Harzschicht bevorzugt zwischen 1 bis 50 µm, vorzugsweise bis 30 µm, festgelegt sein. Durch Einstellen der mittleren Dicke der Harzschicht 1 auf die oben genannte untere oder obere Grenze kann die Menge des Harzes, das sich auf eine Separator-Schneidfläche bewegt, leicht gewährleistet und damit die Schweißfestigkeit erhöht werden. Durch Einstellen der mittleren Dicke der Harzschicht 1 auf die oben genannte Obergrenze oder darunter kann die Dicke des Separators S gehemmt werden, wodurch die Kapazität pro Volumeneinheit der Energiespeichervorrichtung erhöht wird.Preferably, a lower limit average thickness of the resin layer of 1 to 5 microns and more preferably be set to 10 microns. On the other hand, an upper limit of the average thickness of the resin layer should preferably be set to be from 1 to 50 μm, preferably to 30 μm. By adjusting the average thickness of the resin layer 1 to the above-mentioned lower or upper limit, the amount of the resin moving on a separator cutting surface can be easily ensured and thus the welding strength can be increased. By adjusting the average thickness of the resin layer 1 to the above upper limit or below may be the thickness of the separator S be inhibited, whereby the capacity per unit volume of the energy storage device is increased.

Die hitzebeständige Schicht 2 enthält eine große Anzahl anorganischer Partikel und ein Bindemittel zur Verbindung der anorganischen Partikel.The heat-resistant layer 2 contains a large number of inorganic particles and a binder for bonding the inorganic particles.

Als Hauptbestandteil der anorganischen Partikel können etwa Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Zirkondioxid, Titanoxid, Magnesiumoxid, Ceroxid, Yttriumdioxid, Zinkoxid, Oxide wie Eisenoxid, Siliziumnitrid, Titannitrid, Nitride wie Bornitrid, Siliziumkarbid, Calciumcarbonat, Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxid, Kaliumtitanat, Talkum, Kaolinton, Kaolinit, Halloysit, Pyrophyllit, Montmorillonit, Serizit, Glimmer, Amesit, Bentonit, Asbest, Zeolith, Kalziumsilikat, Magnesiumsilikat oder dergleichen genannt werden. Unter diesen Komponenten sind Aluminiumoxid, Siliziumdioxid und Titanoxid als Hauptkomponente der anorganischen Partikel der hitzebeständigen Schicht 2 besonders bevorzugt.As the main component of the inorganic particles, there may be mentioned, for example, alumina, silica, zirconia, titania, magnesia, yttria, zinc oxide, oxides such as iron oxide, silicon nitride, titanium nitride, nitrides such as boron nitride, silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite , Halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate, magnesium silicate or the like. Among these components, alumina, silica and titania are the main component of the inorganic particles of the heat-resistant layer 2 particularly preferred.

Die Untergrenze der mittleren Partikelgröße der in der hitzebeständigen Schicht 2 enthaltenen anorganischen Partikel wird bevorzugt auf 1 nm und besonders bevorzugt auf 7 nm festgelegt. Andererseits wird eine Obergrenze der mittleren Partikelgröße der anorganischen Partikel bevorzugt auf 5 µm und besonders bevorzugt auf 1 µm festgelegt. Durch Einstellen der mittleren Partikelgröße der anorganischen Partikel auf die oben genannte untere oder obere Grenze wird das Verhältnis des in der hitzebeständigen Schicht 2 enthaltenen Bindemittels verringert, wodurch die Hitzebeständigkeit der hitzebeständigen Schicht 2 erhöht wird. Durch Einstellen der mittleren Partikelgröße der anorganischen Partikel auf die oben genannte Obergrenze oder darunter kann die hitzebeständige Schicht 2 leicht homogenisiert werden. Unter „mittlerer Partikelgröße“ versteht man hier einen Wert, der nach JIS-R1670 mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) oder einem Rasterelektronenmikroskop (REM) gemessen wird.The lower limit of the mean particle size of the heat-resistant layer 2 contained inorganic particles is preferably set to 1 nm and more preferably to 7 nm. On the other hand, an upper limit of the average particle size of the inorganic particles is preferably set to 5 μm, and more preferably 1 μm. By adjusting the average particle size of the inorganic particles to the above-mentioned lower or upper limit, the ratio of that in the heat-resistant layer becomes 2 reduced binder, thereby reducing the heat resistance of the heat-resistant layer 2 is increased. By adjusting the average particle size of the inorganic particles to the above upper limit or below, the heat-resistant layer 2 be easily homogenized. By "average particle size" is meant a value measured according to JIS-R1670 with a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM).

Als Hauptbestandteil des Bindemittels in der hitzebeständigen Schicht 2 können etwa Polyvinylidenfluorid (PVDF), ein Fluorharz wie Polytetrafluorethylen (PTFE), Fluorkautschuk wie Vinylidenfluorid-Hexafluoropropylen-Tetrafluorethylen-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, und Hydrid aus Styrol-Butadien-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Copolymer und Hydrid aus Acrylnitril-Butadien-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer und Hydrid aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, synthetischem Gummi wie Methacrylester-Acrylester-Copolymer, Styrol-Acrylester-Copolymer, und Acrylnitril-Acrylsäureester-Copolymer, Cellulosederivat wie Carboxymethylcellulose (CMC), Hydroxyethylcellulose (HEC) und Ammoniumsalz von Carboxymethylcellulose, Polyetherimid, Polyamidimid, Polyamid, ein Polyimidharz wie Precursor von Polyamid (Polyamidsäure oder dergleichen), Ethylen-Acrylsäure-Copolymer wie Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer, Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylbutylal (PVB), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyvinylacetat, Polyurethan, Polyphenylenether, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylensulfid, Polyester oder dergleichen genannt werden.As a main component of the binder in the heat-resistant layer 2 For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, and styrene-butadiene copolymer hydride, acrylonitrile-butadiene copolymer, and acrylonitrile hydride. Butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer hydride, synthetic rubber such as methacrylic ester-acrylic ester copolymer, styrene-acrylic ester copolymer, and acrylonitrile-acrylic ester copolymer, cellulose derivative such as carboxymethyl cellulose (CMC) Hydroxyethylcellulose (HEC) and ammonium salt of carboxymethylcellulose, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, a polyimide resin such as precursor of polyamide (polyamic acid or the like), ethylene-acrylic acid copolymer such as ethylene-ethylacrylate copolymer, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylbutylal (PVB), Polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinyl acetate, polyurethane, polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyester or the like.

Eine Untergrenze der mittleren Dicke der hitzebeständigen Schicht 2 wird vorzugsweise auf 0,5 µm und besonders bevorzugt auf 1 µm festgelegt. Andererseits wird eine Obergrenze der mittleren Dicke der hitzebeständigen Schicht 2 vorzugsweise auf 10 µm und besonders bevorzugt auf 6 µm festgelegt. Durch Einstellen der mittleren Dicke der hitzebeständigen Schicht 2 auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann die Wärmeformbeständigkeit des Separators S erhöht werden. Durch Einstellen der mittleren Dicke der hitzebeständigen Schicht 2 auf die oben genannte Obergrenze oder darunter kann die Dicke des Separators S gehemmt werden, wodurch die Kapazität pro Volumeneinheit der Energiespeichervorrichtung erhöht wird.A lower limit of the average thickness of the heat-resistant layer 2 is preferably set to 0.5 microns and more preferably to 1 micron. On the other hand, an upper limit of the average thickness of the heat-resistant layer becomes 2 preferably set to 10 microns and more preferably to 6 microns. By adjusting the average thickness of the heat-resistant layer 2 to the above lower limit or above, the heat resistance of the separator S increase. By adjusting the average thickness of the heat-resistant layer 2 to the above upper limit or below may be the thickness of the separator S be inhibited, whereby the capacity per unit volume of the energy storage device is increased.

Als Platte P wird eine Platte verwendet, die durch das Stapeln einer aktiven Materialschicht auf einer Oberfläche einer Metallfolie gebildet wird.As a plate P For example, a plate formed by stacking an active material layer on a surface of a metal foil is used.

Als Material einer Metallfolie zur Bildung der Platte P kann beispielsweise bei einer positiven Elektrode Aluminium und bei der negativen Elektrode Kupfer, Eisen, Edelstahl oder dergleichen verwendet werden.As a material of a metal foil to form the plate P For example, aluminum may be used for a positive electrode and copper, iron, stainless steel or the like for the negative electrode.

Als aktives Material zur Bildung der Platte P kann bei der positiven Elektrode ein Material verwendet werden, das ein Oxidmaterial als Hauptkomponente wie LiCoO₂, LiNi0₂, LiMn₂0₄ und bei der negativen Elektrode beispielsweise ein Material, das Graphit oder dergleichen als Hauptkomponente enthält. As an active material to form the plate P For example, in the positive electrode, a material containing an oxide material as the main component such as LiCoO ₂ , LiNiO ₂ , LiMn ₂ O _4, and the negative electrode may include, for example, a material containing graphite or the like as a main component.

Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst das Stützelement A einen Basisabschnitt B, der zu einer konvexen Form geformt ist, die in Richtung des Separators S vorsteht und Festigkeit gewährleistet, und einen vorstehenden Abschnitt E, der aus dem Basisabschnitt B in linearer Form vorsteht und sich in einer Relativbewegungsrichtung des Separators S (Richtung senkrecht zur Papieroberfläche in der 1 gezeichnet ist, Querrichtung in 2) erstreckt und eine Kontaktfläche mit dem Separator S bildet. Das heißt, in seitlicher Ansicht senkrecht zur Relativbewegungsrichtung gesehen, wird eine Kontaktfläche des Trägerelements A mit dem Separator S in konvex gekrümmter Form gebildet. Aufgrund einer solchen konvexen gekrümmten Form wird, während der vorstehende Abschnitt E die Harzschichten 1 und die hitzebeständigen Schichten 2 der Separatoren S allmählich in Keilform schiebt und bricht, durch Ultraschallerwärmung erzeugte Energie auf die Separatoren S aufgebracht. Bei einem solchen Vorgang werden die Harzschichten 1 geschmolzen und die hitzebeständigen Schichten 2 geschnitten. Im Gegensatz zu dem Fall, dass die Separatoren S durch die Verwendung eines Schneidmessers oder dergleichen sofort geschnitten werden, werden beim Separator-Ultraschallschweißverfahren das Schweißen und Schneiden schrittweise vorangetrieben, so dass während dieser Zeit die durch die Ultraschallerwärmung zugeführte Energie ausreichend genutzt werden kann, um die Schweißfestigkeit zu erhöhen.As in 1 and 2 illustrated, comprises the support element A a base section B which is shaped into a convex shape, which in the direction of the separator S protrudes and ensures strength, and a protruding section e that is from the base section B protrudes in a linear shape and in a direction of relative movement of the separator S (Direction perpendicular to the paper surface in the 1 is drawn, transverse direction in 2 ) and a contact surface with the separator S forms. That is, seen in a lateral view perpendicular to the direction of relative movement, a contact surface of the support element A with the separator S formed in a convex curved shape. Due to such a convex curved shape, while the protruding section e the resin layers 1 and the heat-resistant layers 2 the separators S gradually wedge-shaped pushes and breaks, generated by ultrasonic heating energy to the separators S applied. In such a process, the resin layers become 1 melted and the heat-resistant layers 2 cut. Unlike the case that the separators S by the use of a cutting knife or the like, in the separator ultrasonic welding process, the welding and cutting are progressively advanced, so that during this time, the energy supplied by the ultrasonic heating can be sufficiently utilized to increase the welding strength.

Eine Untergrenze der mittleren Breite (eine wesentliche Kontaktbreite mit dem Separator S) des vorstehenden Abschnitts E wird vorzugsweise auf 0,1 mm und besonders bevorzugt auf 0,2 mm eingestellt. Andererseits wird eine Obergrenze der mittleren Breite des vorstehenden Abschnitts E vorzugsweise auf 1 mm und besonders bevorzugt auf 0,8 mm festgelegt. Durch Einstellen der mittleren Breite des vorstehenden Abschnitts E auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann die Breite des gebildeten Schweißabschnitts gewährleistet werden, wodurch die Schweißfestigkeit erhöht wird. Durch Einstellen der mittleren Breite des vorstehenden Abschnitts E auf die oben genannte Obergrenze oder darunter kann die Dispersion der Schwingungsenergie und der Druckkraft verhindert werden und somit das Schweißen und Schneiden des Separators S mit Sicherheit durchgeführt werden.A lower limit of the mean width (a substantial contact width with the separator S ) of the previous section e is preferably set to 0.1 mm, and more preferably 0.2 mm. On the other hand, an upper limit becomes the average width of the protruding portion e preferably set to 1 mm and more preferably to 0.8 mm. By adjusting the average width of the protruding portion e to the above lower limit or above, the width of the formed welding portion can be ensured, whereby the welding strength is increased. By adjusting the average width of the protruding portion e to the above upper limit or below, the dispersion of the vibration energy and the pressing force can be prevented and thus the welding and cutting of the separator S be carried out with certainty.

Bevorzugt können beide Endabschnitte des vorstehenden Abschnitts E bei Betrachtung des in 1 dargestellten Querschnitts (in einer Querschnittsansicht entlang einer Ebene senkrecht zur Relativbewegungsrichtung) angefast werden. Auf diese Weise kann durch Anfasen der beiden Enden des vorstehenden Abschnitts E eine Kontaktfläche des vorstehenden Abschnitts E mit dem Separator S klein gemacht werden, wodurch die Schweißfestigkeit erhöht wird. Obwohl die mittlere Breite des abgeschrägten Abschnitts des vorstehenden Abschnitts E nicht besonders begrenzt ist, kann die mittlere Breite auf einen Wert eingestellt werden, der in einem Bereich zwischen 0,05 mm und einschließlich 0,15 mm liegt.Preferably, both end portions of the projecting portion e looking at the in 1 shown cross-section (in a cross-sectional view along a plane perpendicular to the direction of relative movement) be chamfered. In this way, by chamfering the two ends of the projecting portion e a contact surface of the protruding portion e with the separator S made small, whereby the welding strength is increased. Although the average width of the chamfered portion of the projecting portion e is not particularly limited, the average width can be set to a value ranging from 0.05 mm to 0.15 mm inclusive.

Vorzugsweise wird die äußere Gestalt des vorstehenden Abschnitts E in einer Richtung senkrecht zur Relativbewegungsrichtung des Separators S in eine bogenförmige Form oder eine elliptische Form gebracht. Eine Untergrenze des Krümmungsradius des vorstehenden Abschnitts E an einer Kontaktposition mit dem Separator S in einer Richtung senkrecht zur Relativbewegungsrichtung des Separators S wird bevorzugt auf 1 cm und besonders bevorzugt auf 2 cm eingestellt. Andererseits wird eine Obergrenze des Krümmungsradius an der Kontaktposition des vorstehenden Abschnitts E vorzugsweise auf 10 cm und besonders bevorzugt auf 8 cm eingestellt. Durch Einstellen des Krümmungsradius des vorstehenden Abschnitts E an der Kontaktposition auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann die Relativbewegung des Separators S weiter einfach durchgeführt werden. Durch Einstellen des Krümmungsradius des vorstehenden Abschnitts E an der Kontaktposition bis zur oben genannten Obergrenze oder darunter wird eine Druckkraft des Stützelements A an den Separator S minimal verteilt und somit das Schweißen und Schneiden des Separators S mit größerer Sicherheit durchgeführt.Preferably, the outer shape of the protruding portion e in a direction perpendicular to the direction of relative movement of the separator S brought into an arcuate shape or an elliptical shape. A lower limit of the radius of curvature of the protruding portion e at a contact position with the separator S in a direction perpendicular to the direction of relative movement of the separator S is preferably set to 1 cm and more preferably to 2 cm. On the other hand, an upper limit of the radius of curvature becomes at the contact position of the protruding portion e preferably adjusted to 10 cm and more preferably to 8 cm. By adjusting the radius of curvature of the protruding portion e at the contact position to the above lower limit or above, the relative movement of the separator S continue to be carried out easily. By adjusting the radius of curvature of the protruding portion e at the contact position to the above upper limit or below, a pressing force of the support member A to the separator S minimally distributed and thus the welding and cutting of the separator S carried out with greater certainty.

Das Stützelement A erstreckt sich, betrachtet in seitlicher Ansicht senkrecht zur Relativbewegungsrichtung des Separators S, in einer bogenförmigen Form und die Breite des Stützelements A in einer Richtung senkrecht zur Relativbewegungsrichtung des Separators S ist ausreichend klein, so dass das Stützelement A punktuell mit dem Separator S in Kontakt gebracht wird.The support element A extends, viewed in a lateral view perpendicular to the relative direction of movement of the separator S in an arcuate shape and the width of the support element A in a direction perpendicular to the direction of relative movement of the separator S is sufficiently small, so that the support element A punctually with the separator S is brought into contact.

Das Schwingungselement H, das Ultraschallschwingungen erzeugt, weist eine Kontaktfläche mit dem in ebener Form ausgebildeten Separator S auf. Auf diese Weise kann der Separator S durch Bilden der Kontaktfläche des Schwingelements H mit dem Separator S in ebener Form, mit eben dieser Form abgestützt werden. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, die genaue Ausrichtung zwischen dem Separator S und der Kontaktfläche des Trägerelements A durchzuführen, so dass die Kontaktfläche des Trägerelements A in einfacher Weise punktuell mit dem Separator S in Kontakt gebracht werden kann. Darüber hinaus wird in diesem Fall eine erhöhte Verschleißfestigkeit gegenüber einem Fall erreicht, in dem sowohl das Schwingungselement H als auch das Stützelement A punktuell mit den Separatoren S in Kontakt gebracht werden.The vibration element H , which generates ultrasonic vibrations, has a contact surface with the separator formed in planar form S on. In this way, the separator S by forming the contact surface of the vibrating element H with the separator S in a flat form, supported with just this shape. Accordingly, it is not necessary to know the exact alignment between the separator S and the Contact surface of the support element A perform, so that the contact surface of the support element A in a simple way punctually with the separator S can be brought into contact. In addition, in this case, increased wear resistance is achieved over a case where both the vibrating element H as well as the support element A punctually with the separators S be brought into contact.

Eine Schwingungsrichtung des Schwingelements H wird vorzugsweise auf eine Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung (ebene Richtung) des Separators S eingestellt. Mit einer solchen Konfiguration kann eine Vorrichtung eine relativ einfache Konfiguration aufweisen und gleichzeitig kann der Separator S relativ leicht bewegt werden. Durch Einstellen der Schwingungsrichtung des Schwingelements H in eine Richtung senkrecht zur Ebenenrichtung des Separators S kann der Separator S in der Mitte des gebildeten Schweißabschnitts geschnitten werden.A vibration direction of the vibrating element H is preferably in a direction perpendicular to the direction of movement (planar direction) of the separator S set. With such a configuration, a device can have a relatively simple configuration, and at the same time, the separator S be moved relatively easily. By adjusting the vibration direction of the vibrating element H in a direction perpendicular to the plane direction of the separator S can the separator S be cut in the middle of the formed welding section.

Eine Untergrenze einer Amplitude des Schwingelements H wird vorzugsweise auf 8 µm und besonders bevorzugt auf 15 µm eingestellt. Andererseits wird eine Obergrenze der Amplitude des Schwingelements H vorzugsweise auf 50 mm und besonders bevorzugt auf 40 mm eingestellt. Durch Einstellen der Amplitude des Schwingelements H auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann die hitzebeständige Schicht 2 sicher gebrochen werden. Durch die Einstellung der Amplitude des Schwingelements H auf die oben genannte Obergrenze oder darunter ist es möglich zu verhindern, dass die Energieeffizienz unnötig abgesenkt wird. „Amplitude des Schwingungselements“ bezeichnet einen Wert, der der Hälfte der Bewegungsgröße eines distalen Endes des Schwingungselements entspricht, das der Ultraschallschwingung zugeordnet ist.A lower limit of an amplitude of the vibrating element H is preferably adjusted to 8 microns and more preferably to 15 microns. On the other hand, an upper limit of the amplitude of the vibrating element H preferably set to 50 mm and more preferably to 40 mm. By adjusting the amplitude of the vibrating element H to the above lower limit or above, the heat-resistant layer 2 sure to be broken. By adjusting the amplitude of the vibrating element H to the above upper limit or below, it is possible to prevent the energy efficiency from being unnecessarily lowered. "Amplitude of the vibrator" means a value corresponding to half the amount of movement of a distal end of the vibrator associated with the ultrasonic vibration.

Die Frequenz der Ultraschallschwingung des Schwingelements H wird vorzugsweise auf 10 kHz und besonders bevorzugt auf 20 kHz eingestellt. Andererseits wird eine Obergrenze der Frequenz der Ultraschallschwingung des Schwingelements H vorzugsweise auf 80 kHz und besonders bevorzugt auf 40 kHz eingestellt. Durch Einstellen der Frequenz der Ultraschallschwingung des Schwingelements H auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann verhindert werden, dass die Harzschicht 1 beschädigt wird, womit die Fügefestigkeit des Separators S erhöht wird. Durch Einstellen der Frequenz der Ultraschallschwingung des Schwingelements H auf die oben genannte Obergrenze oder darunter ist es möglich, zu verhindern, dass das Gerät unnötig teuer wird.The frequency of the ultrasonic vibration of the vibrating element H is preferably set to 10 kHz and more preferably 20 kHz. On the other hand, an upper limit of the frequency of the ultrasonic vibration of the vibrating element H preferably set to 80 kHz and more preferably to 40 kHz. By adjusting the frequency of the ultrasonic vibration of the vibrating element H to the above lower limit or above can be prevented that the resin layer 1 is damaged, bringing the joint strength of the separator S is increased. By adjusting the frequency of the ultrasonic vibration of the vibrating element H to the above upper limit or below, it is possible to prevent the device from becoming unnecessarily expensive.

Bevorzugt ist das Schneiden des Separators S mit einer Druckkraft durchzuführen, die das Schwingungselement H gegen den Separator S drückt (eine Druckkontaktbelastung des Schwingungselements H gegen den Separator S). Auf diese Weise werden durch das Schneiden des Separators S mit einer Druckkraft Bruchstücke der hitzebeständigen Schicht 2 in ebener Richtung nach außen geschoben und gleichzeitig kann ein Harz in der Harzschicht 1 zu einer Separatorschnittfläche bewegt und damit die Verbindungsfestigkeit der Separatoren S erhöht werden.Preference is given to cutting the separator S to perform with a compressive force that the vibration element H against the separator S pushes (a pressure contact load of the vibration element H against the separator S ). This is done by cutting the separator S with a compressive force fragments of the heat-resistant layer 2 pushed in a flat direction to the outside and at the same time, a resin in the resin layer 1 moved to a Separatorschnittfläche and thus the connection strength of the separators S increase.

Eine Untergrenze einer Druckkontaktbelastung (mit Ausnahme einer Kraft, die durch Ultraschallschwingungen auf den Abscheider S wirkt) des Schwingelements H mit dem Abscheider S wird vorzugsweise auf 70 N und besonders bevorzugt auf 90 N eingestellt. Andererseits wird eine Obergrenze der Druckkontaktbelastung des Schwingelements H mit dem Abscheider S vorzugsweise auf 500 N und stärker auf 400 N festgelegt. Durch Einstellen der Druckkontaktbelastung des Schwingungselements H mit dem Abscheider S auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann der Abscheider S sicherer geschnitten werden. Durch Einstellen der Druckkontaktbelastung des Schwingelements H auf den Separator S auf die oben genannte Obergrenze oder darunter kann verhindert werden, dass das Gerät unnötig teuer wird.A lower limit of a pressure contact load (with the exception of a force caused by ultrasonic vibrations on the separator S acts) of the vibrating element H with the separator S is preferably set to 70 N and more preferably to 90 N. On the other hand, an upper limit of the pressure contact load of the vibrating element H with the separator S preferably set to 500 N and more to 400 N. By adjusting the pressure contact load of the vibration element H with the separator S to the above lower limit or above, the separator S be cut more safely. By adjusting the pressure contact load of the vibrating element H on the separator S to the above upper limit or below can prevent the device from becoming unnecessarily expensive.

Beim Separator-Ultraschallschweißverfahren sind mindestens zwei Separatoren S zwischen der Kontaktfläche des Schwingungselements H und der Auflagefläche des Trägerelements A eingezwängt, und die Separatoren S werden relativ zum Schwingungselement H und dem Trägerelement A beweglich gemacht, so dass zwei Separatoren S miteinander verschweißt werden können, während sie entlang der relativen Bewegungsrichtung geschnitten werden. Beim Separator-Ultraschallschweißverfahren wird berücksichtigt, dass Bruchstücke der durch das Brechen der hitzebeständigen Schicht 2 im punktförmigen Kontaktbereich erzeugten hitzebeständigen Schicht 2 nach außen in ebener Richtung geschoben werden und gleichzeitig ein Harz in der Harzschicht 1 zu der Separator-Schneidfläche bewegt wird, so dass die Separatoren miteinander verschweißt werden, wodurch eine ausreichende Schweißfestigkeit erreicht werden kann.Separator ultrasonic welding requires at least two separators S between the contact surface of the vibration element H and the bearing surface of the support element A squeezed, and the separators S become relative to the vibration element H and the carrier element A made movable, so that two separators S can be welded together while being cut along the relative direction of movement. In the separator ultrasonic welding process, it is considered that fragments are formed by breaking the heat-resistant layer 2 heat-resistant layer produced in the punctiform contact area 2 pushed outward in a plane direction and at the same time a resin in the resin layer 1 is moved to the separator cutting surface, so that the separators are welded together, whereby a sufficient welding strength can be achieved.

Ein Teil des geschweißten Abschnitts des Separators S, der durch die Relativbewegung gebildet wird, kann in einen ungeschnittenen Zustand gebracht werden. Wie in 3 dargestellt, wird in Bezug auf den Separator S, der von der Rolle zugeführt wird, die das langgestreckte Blech aufrollt, an einem Schweißabschnitt C1, der sich in Breitenrichtung des langgestreckten Blechs erstreckt, das Schweißen der Separatoren S während des Schneidens der Separatoren S durchgeführt. Nach dem Vorgang am Schweißabschnitt C1, an einem Schweißabschnitt C2, der sich in Längsrichtung des länglichen Blechs erstreckt, wird nur das Schweißen der Separatoren S durchgeführt, so dass die Separatoren S in einen ungeschnittenen Zustand gebracht werden, und ferner nach dem Vorgang am Schweißabschnitt C2 an einem Schweißabschnitt C3, der sich in Breitenrichtung des länglichen Blechs erstreckt, kann das Schweißen der Separatoren S durchgeführt werden, während die Separatoren S geschnitten werden. Durch das Separator-Ultraschallschweißverfahren können die Separatoren beim Schneiden miteinander verschweißt werden und darüber hinaus können auch die Harzschichten miteinander verschweißt werden, wobei Teile der Separatoren S in einen ungeschnittenen Zustand gebracht werden. Dementsprechend kann die taschenverpackte Platte effizient hergestellt werden. 3 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, nachdem die Separatoren miteinander verschweißt und von der in 1 gezeigten Ultraschallschweißvorrichtung geschnitten wurden, und zwar in einer Richtung, die durch einen Pfeil II in 1 in Bezug auf den gesamten Separator angezeigt wird.Part of the welded section of the separator S which is formed by the relative movement, can be brought into an uncut state. As in 3 is shown with respect to the separator S supplied by the roller rolling up the elongated sheet at a welding portion C1 extending in the width direction of the elongated sheet, the welding of the separators S while cutting the separators S carried out. After the process at the welding section C1 , at a welding section C2 extending in the longitudinal direction of the elongated sheet becomes only the welding of the separators S performed so that the separators S be brought into an uncut state, and also after the operation at the welding section C2 at a welding section C3 which extends in the width direction of the elongated sheet, may be the welding of the separators S be carried out while the separators S get cut. By the separator ultrasonic welding method, the separators can be welded together at the time of cutting, and moreover, the resin layers can also be welded together with parts of the separators S be brought into an uncut state. Accordingly, the bag-packed plate can be manufactured efficiently. 3 FIG. 16 is a view showing a state after the separators are welded together and separated from the one in FIG 1 ultrasonic welding device shown were cut, in a direction indicated by an arrow II in 1 with respect to the entire separator.

Alternativ können sich eine Einrichtung, die das Schneiden und Schweißen an dem Schweißabschnitt C1 und dem Schweißabschnitt C3 durchführt, und eine Einrichtung, die das Schweißen an dem Schweißabschnitt C2 durchführt, voneinander unterscheiden.Alternatively, a device that performs the cutting and welding on the welding section C1 and the welding section C3 performs, and a device, the welding at the welding section C2 perform, differ from each other.

Bevorzugt wird der ungeschnittene Abschnitt durch Erhöhen der Vibrationsintensität des Schwingungselements H (eine Amplitude des Schwingungselements H) im Vergleich zu einem Fall, in dem der Separator S in einen ungeschnittenen Zustand gebracht wird, und durch Verringern einer Druckkraft gebildet, die das Schwingungselement H gegen den Separator S drückt (eine Druckkontaktbelastung des Schwingungselements H gegen den Abstandhalter S). Durch diese Art der Bildung des ungeschnittenen Abschnitts ist es möglich, das Schneiden und Nichtschneiden einfach und sicher kontinuierlich zu kontrollieren.Preferably, the uncut portion is obtained by increasing the vibration intensity of the vibration member H (An amplitude of the vibration element H ) compared to a case where the separator S is brought into an uncut state, and formed by reducing a compressive force, which the vibration element H against the separator S pushes (a pressure contact load of the vibration element H against the spacer S ). By this way of forming the uncut portion, it is possible to easily and surely continuously control the cutting and non-cutting.

Eine Untergrenze einer Amplitude des Schwingelements H beim Bilden des ungeschnittenen Abschnitts wird vorzugsweise auf 10 µm und besonders bevorzugt auf 27 µm eingestellt. Andererseits wird eine Obergrenze der Amplitude des Schwingelements H vorzugsweise auf 80 µm und besser auf 68 µm eingestellt. Durch Einstellen der Amplitude des Schwingelements H auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann die hitzebeständige Schicht 2 mit größerer Sicherheit gebrochen werden. Durch Einstellen der Amplitude des Schwingelements H auf die oben genannte Obergrenze oder darunter ist es möglich, eine unnötige Energieerhöhung zu vermeiden.A lower limit of an amplitude of the vibrating element H in forming the uncut portion, it is preferable to set to 10 μm, and more preferably 27 μm. On the other hand, an upper limit of the amplitude of the vibrating element H preferably set to 80 microns and better to 68 microns. By adjusting the amplitude of the vibrating element H to the above lower limit or above, the heat-resistant layer 2 to be broken with greater certainty. By adjusting the amplitude of the vibrating element H to the above upper limit or below, it is possible to avoid an unnecessary increase in energy.

Eine Untergrenze der Druckkontaktbelastung des Schwingelements H mit dem Separator S (mit Ausnahme einer Kraft, die durch Ultraschallschwingungen auf den Separator S wirkt) wird vorzugsweise auf 5 N und besonders bevorzugt auf 10 N eingestellt. Andererseits wird eine Obergrenze der Druckkontaktbelastung des Schwingelements H zum Abscheider S vorzugsweise auf 50 N und vorzugsweise auf 30 N eingestellt. Durch Einstellen der Druckkontaktbelastung des Schwingelements H zum Abscheider S auf die oben genannte Untergrenze oder darüber kann die hitzebeständige Schicht 2 effizient gebrochen werden. Durch Einstellen der Druckkontaktbelastung des Schwingelements H auf den Abscheider S auf die oben genannte Obergrenze oder darunter kann eine Dicke des Schweißabschnitts und damit eine Erhöhung der Druckhaftfestigkeit erreicht werden. Weiterhin ist es möglich, das Brechen des Separators S zum Zeitpunkt des Schweißens zu verhindern.A lower limit of the pressure contact load of the vibrating element H with the separator S (except for a force caused by ultrasonic vibrations on the separator S is preferably set to 5 N and more preferably to 10 N. On the other hand, an upper limit of the pressure contact load of the vibrating element H to the separator S preferably set to 50 N and preferably to 30 N. By adjusting the pressure contact load of the vibrating element H to the separator S to the above lower limit or above, the heat-resistant layer 2 be broken efficiently. By adjusting the pressure contact load of the vibrating element H on the separator S to the above upper limit or below, a thickness of the welding portion and thus an increase in the pressure adhesion strength can be achieved. Furthermore, it is possible to break the separator S at the time of welding.

Die oben genannte Ausführungsform soll die Konfiguration der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Dementsprechend ist sie dahingehend auszulegen, dass die vorgenannte Ausführungsform durch Weglassen, Ersetzen oder Hinzufügen von Verfassungselementen der jeweiligen Teile der Ausführungsform auf der Grundlage der Beschreibung in dieser Anmeldung und des allgemeinen technischen Wissens geändert werden kann, wobei alle diese Änderungen auch in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen sollen.The above embodiment is not intended to limit the configuration of the present invention. Accordingly, it is to be construed that the foregoing embodiment may be changed by omitting, replacing or adding constitutional elements of the respective parts of the embodiment based on the description in this application and the general technical knowledge, all of which are within the scope of the present invention Invention to fall.

Beim Separator-Ultraschallschweißverfahren können drei oder mehr Separatoren miteinander verschweißt werden. So können beispielsweise eine Mehrzahl von positiven Elektrodenplatten und eine Mehrzahl von negativen Elektrodenplatten abwechselnd übereinander gestapelt werden, wobei dazwischen Separatoren angeordnet sind, und alle Separatoren können außerhalb der positiven Elektrodenplatten und der negativen Elektrodenplatten kollektiv miteinander verschweißt werden, wodurch ein Elektroden-Stapelkörper gebildet wird.In the separator ultrasonic welding process, three or more separators can be welded together. For example, a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates may be alternately stacked with separators therebetween, and all separators may be collectively welded together outside the positive electrode plates and the negative electrode plates, thereby forming an electrode stacked body.

Die Positionsbeziehung zwischen dem Schwingungselement H und dem Trägerelement A kann beliebig verändert werden. So kann beispielsweise das Schwingungselement H mit einer Unterseite des Separators S in Kontakt gebracht werden, und das Stützelement A kann mit einer Oberseite des Separators S in Kontakt gebracht werden.The positional relationship between the vibrating element H and the carrier element A can be changed arbitrarily. For example, the vibration element H with a bottom of the separator S be brought into contact, and the support element A Can with a top of the separator S be brought into contact.

Beim Separator-Ultraschallschweißverfahren ist eine Relativbewegung nicht auf die Relativbewegung der oben genannten Ausführungsform beschränkt. So kann beispielsweise durch Fixieren des Schwingungselements in einem Zustand, in dem das Schwingungselement in Druckkontakt mit dem Separator gebracht wird, und durch Bewegen des Stützelements, auf dem der Separator gestapelt ist, das Schwingungselement relativ zum Separator bewegt werden. In the separator ultrasonic welding method, a relative movement is not limited to the relative movement of the above-mentioned embodiment. For example, by fixing the vibration member in a state where the vibration member is brought into pressure contact with the separator, and by moving the support member on which the separator is stacked, the vibration member can be moved relative to the separator.

Bei dieser Ausführungsform wurde die Beschreibung bezüglich des Falles gemacht, dass das Stützelement punktuell mit dem Separator in Kontakt gebracht wird und die Kontaktfläche des Schwingelements zum Separator zu einer ebenen Form ausgebildet wird. Das Schwingungselement kann jedoch punktuell mit dem Separator in Kontakt gebracht werden und die Kontaktfläche des Stützelements zum Separator kann in eine planare Form gebracht werden, oder sowohl das Stützelement als auch das Schwingungselement können punktuell mit dem Separator in Kontakt gebracht werden. Weiterhin können sowohl die Kontaktflächen des Trägerelements als auch des Schwingungselements, betrachtet in seitlicher Ansicht senkrecht zur Relativbewegungsrichtung in einer konvexen gekrümmten Form ausgebildet werden.In this embodiment, description has been made as to the case that the support member is selectively brought into contact with the separator and the contact surface of the vibrating member to the separator is formed into a planar shape. However, the vibration member may be selectively contacted with the separator, and the contact surface of the support member with the separator may be formed into a planar shape, or both the support member and the vibration member may be selectively contacted with the separator. Furthermore, both the contact surfaces of the support member and the vibration element, viewed in a lateral view perpendicular to the direction of relative movement can be formed in a convex curved shape.

[Beispiele][Examples]

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung zwar anhand von Beispielen ausführlich erläutert, jedoch soll die vorliegende Erfindung nicht als durch die Beschreibung der Beispiele eingeschränkt ausgelegt werden.While the present invention will be described below in detail by way of examples, the present invention should not be construed as being limited by the description of the examples.

Als Separator, der durch Ultraschallschweißen zu schweißen ist, wurde ein Separator vorbereitet, bei dem ein poröser Film, der Polypropylen als Hauptkomponente enthält und eine mittlere Dicke von 16 µm aufweist, als Harzschicht verwendet wurde, und eine hitzebeständige Schicht mit einer mittleren Dicke von 5 µm gebildet wurde, indem Aluminiumoxidpulver auf eine Oberfläche der Harzschicht unter Verwendung von Polyvinylidenfluorid als Bindemittel durch Beschichtung aufgebracht wurde. Eine Prüfung, bei der zwei Separatoren durch Ultraschallschweißen in einem Zustand, in dem hitzebeständige Schichten der Separatoren einander gegenüberliegend angeordnet sind, miteinander verschweißt werden, wurde wie folgt durchgeführt.As a separator to be welded by ultrasonic welding, a separator was prepared in which a porous film containing polypropylene as a main component and having an average thickness of 16 μm was used as a resin layer, and a heat-resistant layer having an average thickness of 5 μm was formed by coating alumina powder on a surface of the resin layer using polyvinylidene fluoride as a binder. A test in which two separators are welded together by ultrasonic welding in a state where heat-resistant layers of the separators are opposed to each other was performed as follows.

(Prüfung Nr. 1)(Exam no. 1)

Als Prüfung Nr. 1 wurden zwei Separatoren, während sie unter Verwendung eines Trägerelements mit einem vorstehenden Abschnitt zum Bilden einer Kontaktfläche zum Separator, wie in 1 und 2 dargestellt, und eines Schwingungselements (Frequenz von 39,5 kHz) mit einer Kontaktfläche zum in einer ebenen Form ausgebildeten Separator geschnitten wurden, miteinander verschweißt. In diesem Test wurde die Breite des vorstehenden Abschnitts (eine Kontaktbreite des vorstehenden Abschnitts zum Separator) auf 0,6 mm eingestellt und das Schwingungselement rechtwinklig mit dem Separator in Kontakt gebracht. Das Schweißen und Schneiden erfolgte durch das Einzwängen von zwei Separatoren zwischen dem Schwingungselement und dem Stützelement und durch Bewegen der Separatoren relativ zum Schwingungselement.As test No. 1, two separators were formed while using a support member having a protruding portion for forming a contact surface with the separator, as shown in FIG 1 and 2 and a vibrating element (frequency of 39.5 kHz) having a contact surface with the separator formed in a planar shape are welded together. In this test, the width of the protruding portion (a contact width of the protruding portion to the separator) was set to 0.6 mm, and the vibrating member was perpendicularly brought into contact with the separator. Welding and cutting were accomplished by constraining two separators between the vibrating element and the supporting element and moving the separators relative to the vibrating element.

In der Prüfung Nr. 1 wurde eine Druckkontaktbelastung des Separators auf 300 N (ein linearer Druck 500 N/mm), eine Amplitude des Schwingelements auf 41 % einer maximalen Amplitude (67,7 µm) und eine Bewegungsgeschwindigkeit des Separators auf 500 mm/s eingestellt.In the test No. 1, a pressure contact load of the separator was set to 300 N (a linear pressure of 500 N / mm), an amplitude of the vibrating member to 41% of a maximum amplitude (67.7 μm), and a moving speed of the separator to 500 mm / s set.

Zwei Separatoren, die miteinander verschweißt und wie oben beschrieben geschnitten wurden, wurden unter einem Mikroskop betrachtet und eine mittlere Dicke des geschweißten Abschnitts gemessen. Gemäß der Messung betrug die mittlere Dicke des Schweißabschnitts 10,2 µm. Darüber hinaus wurde als Index für die Fügekraft von zwei Separatoren unter Verwendung einer Probe, die durch Schneiden von zwei miteinander verschweißten Separatoren mit einer Breite von 3 cm gewonnen wurde, ein T-Schälversuch gemäß JIS K6854-3(1999) durchgeführt. Infolgedessen betrug die Schälfestigkeit bei der Prüfung Nr. 1 13 N.Two separators, which were welded together and cut as described above, were observed under a microscope and an average thickness of the welded portion was measured. According to the measurement, the average thickness of the welding section was 10.2 μm. Moreover, as an index of the joining force of two separators using a sample obtained by cutting two separators welded together with a width of 3 cm, a T-peeling test was carried out according to JIS K6854-3 (1999). As a result, the peel strength in the test No. 1 was 13 N.

(Prüfung Nr. 2)(Exam no. 2)

Als Prüfung Nr. 2 wurde eine Prüfung durchgeführt, die im Wesentlichen der Prüfung Nr. 1 entspricht, mit Ausnahme des Umstandes, dass die Druckkontaktbelastung des Separators auf 100 N (ein linearer Druck von 167 N/mm) eingestellt wurde. Im Versuch Nr. 2 betrug die mittlere Dicke von zwei miteinander verschweißten Separatoren 10,2 µm und die Schälfestigkeit 12 N.As Test No. 2, a test substantially equivalent to Test No. 1 was conducted except for the fact that the pressure contact load of the separator was set to 100 N (a linear pressure of 167 N / mm). In Experiment No. 2, the average thickness of two separators welded together was 10.2 μm and the peel strength was 12 N.

(Prüfung Nr. 3) (Exam no. 3)

Als Prüfung Nr. 3 wurde eine Prüfung durchgeführt, die im Wesentlichen der Prüfung Nr. 1 entspricht, mit Ausnahme des Umstandes, dass die Druckkontaktbelastung des Separators auf 50 N (ein linearer Druck 33 N/mm) eingestellt wurde. Im Versuch Nr. 3 betrug die mittlere Dicke von zwei miteinander verschweißten Separatoren 15 µm und die Schälfestigkeit 0,4 N.As Test No. 3, a test substantially equivalent to Test No. 1 was conducted except for the fact that the pressure contact load of the separator was set to 50 N (a linear pressure of 33 N / mm). In Experiment No. 3, the average thickness of two separators welded together was 15 μm and the peel strength was 0.4 N.

Die oben genannten Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
[Table 1] Prüfung Nr. 1 2 3 Last (N) 300 100 50 Amplitude (%) 41 41 41 Bewegungsgeschwindigkeit (mm/sec) 500 500 500 Schweißdicke (µm) 10,2 10,2 15,0 Schälfestigkeit (N) 13,0 12,0 0,4 The above results are summarized in Table 1.
[Table 1] Exam No 1 2 3 Load (N) 300 100 50 Amplitude (%) 41 41 41 Movement speed (mm / sec) 500 500 500 Welding thickness (μm) 10.2 10.2 15.0 Peel strength (N) 13.0 12.0 0.4

Wie bereits beschrieben, wird bestätigt, dass die Separatoren, von denen jeder die hitzebeständige Schicht aufweist, zwischen dem Schwingungselement und dem Stützelement in einem Zustand eingezwängt werden, in dem die hitzebeständigen Schichten einander gegenüberliegend angeordnet sind, und die Separatoren relativ zum Stützelement bewegt werden, während das Stützelement punktuell mit den Separatoren in Kontakt gebracht wird, so dass das Schweißen und Schneiden der Separatoren gleichzeitig erfolgen kann. Weiter wird bestätigt, dass durch die Einstellung der Belastung des Schwingungselements eine verbesserte Fügekraft beim Schweißen erreicht werden kann.As already described, it is confirmed that the separators each having the heat-resistant layer are sandwiched between the vibration member and the support member in a state where the heat-resistant layers are opposed to each other, and the separators are moved relative to the support member, while the support member is selectively brought into contact with the separators, so that the welding and cutting of the separators can take place simultaneously. It is further confirmed that by adjusting the load of the vibration member, an improved welding joining force can be achieved.

Um den Grund für die Änderung der Fügefestigkeit durch Einstellen der Belastung der Schwingungselemente zu bestätigen, wurden Zustände der Proben der Prüfung Nr. 1 und der Prüfung Nr. 3 nach dem Schweißen und Schneiden unter dem Mikroskop betrachtet. 4 und 5 zeigen die jeweiligen Mikrofotografien.In order to confirm the reason for the change of the joining strength by adjusting the load of the vibrators, states of the samples of the test No. 1 and the test No. 3 after the welding and cutting under the microscope were considered. 4 and 5 show the respective photomicrographs.

In der Prüfung Nr. 1 waren auf dem Separator keine Anzeichen eines punktuellen Drückens des Separators festzustellen. Es wird davon ausgegangen, dass, da dem Separator während einer Zeit, in der der Separator allmählich entlang der konvexen gekrümmten Form des Stützelements gedrückt wurde, genügend Energie zugeführt wurde, beim Schneiden des Separators Bruchstücke der hitzebeständigen Schicht nach außen in ebener Richtung geschoben wurden und gleichzeitig ein Harz in der Harzschicht zu einem Separator-Schneidquerschnitt bewegt wurde, so dass die Harzmenge am geschweißten Abschnitt des Separators erhöht wurde, wodurch die Schweißfestigkeit erhöht wird. Demgegenüber gab es bei der Prüfung Nr. 3, bei der die Belastung des Schwingungselements gering war, eine Markierung an dem Separator, die darauf hindeutet, dass der Separator punktuell gedrückt wurde. Das wird dahingehend interpretiert, dass bei geringer Belastung des Schwingelements Bruchstücke der hitzebeständigen Schicht nicht ausreichend in ebener Richtung nach außen gedrückt wurden, so dass dem Separatorquerschnitt das Harz nicht ausreichend zugeführt wurde und somit die Haftfestigkeit gegenüber der Prüfung Nr. 1 abgesenkt wurde.In test # 1, there were no signs of selective pressure on the separator on the separator. It is considered that since the separator has been sufficiently energized during a time in which the separator has been gradually pushed along the convex curved shape of the support member, fragments of the heat resistant layer have been pushed outwardly in a planar direction upon cutting of the separator simultaneously, a resin in the resin layer was moved to a separator cutting area, so that the amount of resin at the welded portion of the separator was increased, thereby increasing the welding strength. On the other hand, in the test No. 3 in which the load of the vibration member was small, there was a mark on the separator, which indicates that the separator was pressed at one point. This is interpreted as meaning that under low stress of the vibrating element, fragments of the heat-resistant layer were not sufficiently pressed outwardly in the planar direction, so that the resin was not sufficiently supplied to the separator cross-section, and thus the adhesiveness to the test No. 1 was lowered.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Das erfindungsgemäße Separator-Ultraschallschweißverfahren ist vorzugsweise für die Herstellung einer taschenverpackten Platte anwendbar.The separator ultrasonic welding method according to the invention is preferably applicable for the production of a pocket-packed plate.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1:1:: Harzschichtresin layer
2:2:: hitzebeständige Schichtheat-resistant layer
A:A:: Stützelementsupport element
B:B:: Basisabschnittbase section
C1, C2, C3:C1, C2, C3:: Schweißabschnittwelding portion
E: e:: vorstehender Abschnittprevious section
H:H:: Schwingungselementvibrator
P:P:: Platteplate
S:S:: Separatorseparator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2015188905 A [0006, 0007, 0008]
JP 2015185372 A [0007, 0009]

Claims

Separator ultrasonic welding process, comprising: Preparing heat-resistant layers of at least two separators, each of which has a resin layer and the heat-resistant layers respectively formed on the resin layer face each other; Constraining the at least two separators between a vibration element that generates ultrasonic vibrations and a support element that supports the separators; and Moving the vibration element and the at least two separators relative to each other, wherein a contact surface of one of the vibration elements and of the support element with the separator is formed in a convexly curved shape when seen in a lateral view perpendicular to the direction of relative movement, and wherein the vibration member or the support member is selectively brought into contact with the separator, and wherein the at least two separators are welded together during cutting due to the relative movement.

Separator ultrasonic welding process according to Claim 1 wherein the at least two separators are cut by a pressing force that presses the vibration element or the support element against the separators.

Separator ultrasonic welding process according to Claim 1 or 2 wherein the contact surface of the other vibration member and the support member is formed with a planar shape.

Separator ultrasonic welding process according to Claim 1 . 2 or 3 wherein a portion of the separator welding portion formed by the relative movement is not cut.

Separator ultrasonic welding process according to Claim 4 wherein the uncut portion is formed by increasing the vibration intensity of the vibration member and decreasing a pressing force that presses the vibration member or the support member against the separator.