JP2016072139A - 無機多孔質薄膜の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価なコストで無機多孔質薄膜を製造する。【解決手段】蓄電デバイス用のセパレータ（無機多孔質薄膜）の製造装置１１は、基材１９を搬送する搬送機構と、基材１９の表面にセパレータ材２０を塗布する塗布部１３と、基材１９の表面に塗布されたセパレータ材２０を固化させる固化部１４と、を有している。さらに、セパレータ製造装置１１は、基材１９と固化部１４で固化されたセパレータ材２０とを剥離する剥離部１５と、剥離部１５で基材１９から剥離されたセパレータ材２０を乾燥してセパレータＳＰ１を形成する乾燥部１６と、を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、無機多孔質薄膜の製造装置および製造方法に関するものである。上記無機多孔質薄膜は蓄電デバイス用のセパレータ、浄化用フィルター、人工皮膚の基材等の分野に応用することができる。

今回、無機多孔質薄膜の一例として、蓄電デバイス用のセパレータについてその内容を説明する。

リチウムイオン電池に代表される蓄電デバイスは、正極活物質を塗布した正極板と、負極活物質を塗布した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するセパレータと、を捲回した電極捲回体を備えている。そして、リチウムイオン電池では、この電極捲回体が外装缶に挿入されるとともに、外装缶内に電解液が注入されている。つまり、リチウムイオン電池では、集電用金属箔（集電箔）に正極活物質を塗布した正極板と、集電箔に負極活物質を塗布した負極板とが所定の帯状の大きさに切断され、この帯状に形成された正極板と負極板とが直接接触しないように、セパレータを介して断面渦巻状に捲回されて電極捲回体が形成される。

なお、上記では、電極捲回体を形成するタイプのリチウムイオン電池の場合を説明したが、構造として、正極活物質を塗布した正極板と、負極活物質を塗布した負極板と、正極板と負極板との接触を防止するセパレータと、からなるリチウムイオン電池であれば、電極捲回体を形成しないラミネートタイプのリチウムイオン電池もある。

何れのタイプのリチウムイオン電池であっても、正極板と負極板との間には接触を防止する為のセパレータと呼ばれる絶縁膜を挟み込む必要がある。

そして、セパレータ（絶縁膜）は、正極と負極との接触を防止するだけなく、リチウムイオンの移動のしやすさ、あるいは電解液の浸透性等の機能を待ち合わせていることが必要である。

ここで、非水電解質電池セパレータおよびその製造方法の一例が、特許文献１（特開２０１０−５６０３６号公報）に記載されている。

特開２０１０−５６０３６号公報

上記した何れのタイプのリチウムイオン電池であっても、電池構造に合わせたセパレータの形状や製造方法上の課題が発生する。

塗工技術を用いて電極板とセパレータとを形成するラミネートタイプのリチウムイオン電池の場合においては、電池や電極板の形状に合わせて塗工するセパレータ用の材料の塗工サイズを決める必要があり、その精度を高めるための塗工設備に費やすコストが大きくなる。

本発明の目的は、安価なコストで無機多孔質薄膜を製造することができる無機多孔質薄膜の製造装置および無機多孔質薄膜の製造方法を提供することにある。

本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

一実施の形態である無機多孔質薄膜の製造装置は、基材を搬送する搬送機構と、基材の表面に無機多孔質薄膜用の材料を塗布する塗布部と、基材の表面に塗布された無機多孔質薄膜用の材料を固化させる固化部と、基材と固化部で固化された無機多孔質薄膜用の材料とを剥離する剥離部と、剥離部で剥離された無機多孔質薄膜用の材料を乾燥して無機多孔質薄膜を形成する乾燥部と、を有するものである。

また、一実施の形態である無機多孔質薄膜の製造方法は、（ａ）基材の表面に無機多孔質薄膜用の材料を塗布する工程、（ｂ）上記（ａ）工程の後、基材の表面に塗布された無機多孔質薄膜用の材料を固化する工程、（ｃ）上記（ｂ）工程の後、基材と無機多孔質薄膜用の材料とを剥離する工程、を有するものである。さらに、（ｄ）上記（ｃ）工程の後、無機多孔質薄膜用の材料を乾燥させて無機多孔質薄膜を形成する工程、を有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、安価なコストで無機多孔質薄膜を製造することができる。

本発明の実施の形態の蓄電デバイスであるリチウムイオン電池の構造の一例を示す断面図である。 図１に示すリチウムイオン電池の製造方法の一例を模式的に示すフロー図である。 本発明の実施の形態のセパレータの製造装置の構成の一例を示す概略図である。 図３に示すＡ部の構造を示す部分拡大断面図である。 図３に示すＢ部の構造を示す部分拡大断面図である。 図３に示すセパレータの製造装置の剥離部の構造の一例を示す斜視図である。 図３に示すセパレータの製造装置の結合部における結合方法の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態のセパレータの製造装置の変形例を示す拡大概略図である。

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではない。さらに、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

（実施の形態）
本実施の形態では、無機多孔質薄膜の一例として、蓄電デバイス用のセパレータを取り上げて説明する。

また、以下で説明する技術は、帯状に形成された基材に対して、連続的にペースト材料を塗布し、塗布膜の厚さを高精度で制御する必要がある製品に広く適用可能であるが、本実施の形態では、本発明者が具体的に検討した電池やコンデンサ等の蓄電デバイスのうち、リチウムイオン電池の製造工程に適用した実施態様を取り上げて説明する。

＜リチウムイオン電池の構成＞
まず、リチウムイオン電池の構成例について説明する。図１は、本発明の実施の形態の蓄電デバイスであるリチウムイオン電池（ＬＩＢ）の構造の一例を示す断面図である。

図１に示すように、底部を有する円筒形の外装缶ＣＳの内部には、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１と負極ＮＥＬとからなる電極捲回体ＷＲＦが形成されている。電極捲回体ＷＲＦは、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの間にセパレータＳＰ１を挟むように積層され、外装缶ＣＳの中心部にある軸芯ＣＲの回りに捲回されている。そして、負極ＮＥＬは外装缶ＣＳの底部に設けられている負極リード板ＮＴと電気的に接続されており、正極ＰＥＬは外装缶ＣＳの上部に設けられている正極リード板ＰＴと電気的に接続されている。外装缶ＣＳの内部に形成されている電極捲回体ＷＲＦの内部には電解液が注入されている。そして、外装缶ＣＳは、電池蓋ＣＡＰにより密閉されている。

正極ＰＥＬは、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を正極用の基材である正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この正極ＰＥＬの上端部には複数の矩形状の正極集電タブＰＴＡＢが形成されており、この複数の正極集電タブＰＴＡＢが正極集電リングＰＲと接続されている。そして、この正極集電リングＰＲが正極リード板ＰＴと電気的に接続されている。したがって、正極ＰＥＬは、正極集電タブＰＴＡＢおよび正極集電リングＰＲを介して正極リード板ＰＴと電気的に接続されていることになる。複数の正極集電タブＰＴＡＢは、正極ＰＥＬの低抵抗化および電流の取り出しを迅速にするために設けられている。

正極ＰＥＬを構成する正極活物質ＰＡＳは、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等に代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することができる。さらに、正極ＰＥＬの基材である正極板ＰＥＰには、例えば、アルミニウム等の導電性金属からなる金属箔や網状金属等が使用される。

負極ＮＥＬは、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を負極用の基材である負極板（負極集電体）ＮＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この負極ＮＥＬの下端部には複数の矩形状の負極集電タブＮＴＡＢが形成されており、この複数の負極集電タブＮＴＡＢが負極集電リングＮＲと接続されている。そして、この負極集電リングＮＲが負極リード板ＮＴと電気的に接続されている。したがって、負極ＮＥＬは、負極集電タブＮＴＡＢおよび負極集電リングＮＲを介して負極リード板ＮＴと電気的に接続されていることになる。

負極ＮＥＬを構成する負極活物質ＮＡＳは、例えば、炭素材料等に代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することができる。さらに、基材である負極板ＮＥＰには、例えば、銅等の導電性金属からなる金属箔や網状金属等が使用される。

なお、図１は、リチウムイオン電池の一例として示したもので、種々の変形例がある。例えば、図示は省略するが、正極シート（図１に示す正極ＰＥＬに相当し、捲回されていないシート）と負極シート（図１に示す負極ＮＥＬに相当し、捲回されていないシート）の間にセパレータを挟むように積層された積層体が、アルミニウム箔等の基材に固定されるフィルム状構造のリチウムイオン電池もある。

図１に示すような円筒形のリチウムイオン電池ＬＩＢとフィルム状のリチウムイオン電池とでは、外観形状や製造工程に差異はあるが、いずれの構造体の場合でも電池を動作させるための基本的な部分の構造や製造方法は共通である。すなわち、正極ＰＥＬは、正極活物質ＰＡＳと結着剤を含有する塗液を正極用の基材である正極板ＰＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成される。また、負極ＮＥＬは、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を負極用の基材である負極板ＮＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成される。また、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの短絡を防止するため、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬは、セパレータＳＰ１を介して積層される。

＜リチウムイオン電池の製造工程＞
次に、リチウムイオン電池ＬＩＢの製造工程について説明する。図２は、図１に示すリチウムイオン電池の製造方法の一例を模式的に示すフロー図である。

図２に示すように、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造工程には、図１に示す正極ＰＥＬに相当する正極シートを形成する、正極シート形成工程が含まれる。また、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造工程には、図１に示す負極ＮＥＬに相当する負極シートを形成する、負極シート形成工程が含まれる。また、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造工程には、正極シートおよび負極シートを用いて電池セルを組み立てる、電池セル組立工程が含まれる。なお、電池セルとは、図１に示すリチウムイオン電池ＬＩＢに相当する単電池を指す。

図２に示す正極シート形成工程、および負極シート形成工程では、それぞれ以下の工程が含まれる。

まず、調製工程では、塗布工程で使用する基材および塗液を準備する。本工程で準備する基材は、正極シートおよび負極シートのそれぞれの電極を構成する基材であって、例えば、金属箔をロールに巻きつけたものを準備する。また、本工程では、塗布工程において基材に塗布されるスラリ状の塗液を調製する。この塗液は、リチウムイオン電池の電極材料を含む液体であって、正極および負極のうち、いずれか一方の極性用の活物質、導電材料、結着剤、および有機溶剤等を含んでいる。電極材料調製工程では、活物質の粉末、導電材料の粉末、および結着剤等の材料を、有機溶剤とともに混練して、塗液を調製する。この塗液は、液体と固体の混合組成物であって、少なくとも水（Ｈ₂ Ｏ）よりは高い粘性を有する。

次に、塗布工程では、正極用の基材および負極用の基材に、それぞれの極性用の電極材料を含む塗液を塗布する。本工程では、帯状に形成された基材の一方の面に塗液を塗布する。なお、図１に示すように、基材となる正極板ＰＥＰまたは負極板ＮＥＰの両方の面に活物質を形成する場合には、例えば基材に塗布された塗液を乾燥させた後、基材を反転させて、再び塗布工程を行う。

次に、加工工程では正極用の基材および負極用の基材のそれぞれについて塗布工程後の加工処理を施す。加工工程には、例えば以下のような処理が含まれる。すなわち、加工工程には、基材に塗布された塗液を乾燥させて、電極材料を固化させる乾燥処理工程が含まれる。また、加工工程には、基材に形成された電極材料を加圧して、電極材料の膜厚を安定化させる加圧処理工程が含まれる。

なお、加工工程に含まれる上記工程は一例であり、上記以外の工程が含まれることを排除するものではない。また、上記したように、基材となる正極板ＰＥＰまたは負極板ＮＥＰの両方の面に活物質を形成する場合には、例えば基材に塗布された塗液を乾燥させた後、基材を反転させて、再び塗布工程を行う。したがって、塗布工程と加工工程を繰り返し行う場合もある。

また、図２に示す電池セル組立工程には、以下の工程が含まれる。

まず、捲回工程では、上記正極シート形成工程で形成した正極シート、および上記負極シート形成工程で形成した負極シートのそれぞれを、電池セルに必要な大きさになるように切断し、分割する。分割された各シートは、図１を用いて説明した、正極ＰＥＬ、および負極ＮＥＬに相当する。

また、本工程では、図１を用いて説明したセパレータＳＰ１を準備する。そして、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間にセパレータＳＰ１を挟んで捲き合わせる。詳しくは、セパレータＳＰ１は２枚準備して、１枚は、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの間に、もう１枚は１枚目のセパレータＳＰ１との間に正極ＰＥＬまたは負極ＮＥＬを挟むように積層して捲き合わせる。

なお、本実施の形態の蓄電デバイス用のセパレータの製造装置は、このセパレータＳＰ１をセパレータ単体として形成するものであって、詳細は後述する。

次に、組立工程では、捲き合わせた正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、および負極ＮＥＬの電極対の群を組み立てて溶接する。

次に、注液工程では、溶接された電極対の群を外装缶ＣＳの内部に配置した後、電解液を注入する。

次に、封口工程では、外装缶ＣＳが、電池蓋ＣＡＰにより密閉され、図１に示すリチウムイオン電池ＬＩＢの組立体が形成される。

次に、検査工程では、リチウムイオン電池ＬＩＢの組立体の性能や信頼性に関する検査を行う。この検査工程には、例えば、リチウムイオン電池ＬＩＢの組立体の容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査が含まれる。本検査工程で良品と判定された組立体がリチウムイオン電池ＬＩＢの製品として取得され、電池セル組立工程が終了する。

＜蓄電デバイス用のセパレータの製造装置および製造方法＞
図３は、本発明の実施の形態のセパレータの製造装置の構成の一例を示す概略図、図４は、図３に示すＡ部の構造を示す部分拡大断面図、図５は、図３に示すＢ部の構造を示す部分拡大断面図である。

図３に示す本実施の形態の蓄電デバイス用のセパレータの製造装置の構成について説明する。本実施の形態のセパレータＳＰ１の製造装置は、図２に示すリチウムイオン電池ＬＩＢの製造方法における電池セル組立の捲回工程で用いられ、かつリチウムイオン電池ＬＩＢ内に組み込まれるセパレータＳＰ１を製造するものである。

セパレータＳＰ１の製造装置（以降、セパレータ製造装置１１とも言う）は、基材１９を搬送する搬送機構と、上記搬送機構によって搬送された基材１９の表面に、図１に示すリチウムイオン電池ＬＩＢに組み込まれるセパレータ用の材料（以降、セパレータ材２０とも言う）を塗布する塗布部１３とを備えている。さらに、セパレータ製造装置１１は、基材１９の表面に塗布されたセパレータ材２０を固化させる固化部１４と、基材１９とセパレータ材２０とを剥離する剥離部１５と、剥離されたセパレータ材２０を乾燥してセパレータＳＰ１を形成する乾燥部１６と、を備えている。

また、セパレータ製造装置１１は、乾燥部１６の後段に、乾燥部１６での乾燥によって形成されたセパレータＳＰ１の先端部ＳＰ１ａと、セパレータＳＰ１の搬送を案内する案内シート２５とを結合する結合部１７を備えている。

さらに、結合部１７の後段には、形成されたセパレータＳＰ１を案内シート２５から順に巻き取る巻き取り部１８が設けられている。

したがって、セパレータ製造装置１１は、塗布部１３で基材１９の表面にセパレータ材２０を塗布し、さらに、固化部１４でセパレータ材２０を固化し、次に、剥離部１５で基材１９とセパレータ材２０とを剥離し、さらに、乾燥部１６でセパレータＳＰ１を形成する。そして、結合部１７でセパレータＳＰ１と案内シート２５とを結合し、最後に、巻き取り部１８で案内シート２５・セパレータＳＰ１の順番に巻き取る。

ここで、基材１９の搬送は、それぞれ搬送機構である第１ローラ１２ａと第２ローラ１２ｂとによって行われる。つまり、基材１９は、第１ローラ１２ａと第２ローラ１２ｂとに係合してこれらのローラの回転により、第１ローラ１２ａと第２ローラ１２ｂとの間を周回搬送される。

次に、セパレータ製造装置１１における各部での処理、すなわちセパレータＳＰ１の製造方法について説明する。

まず、塗布部１３では、搬送された基材１９の表面に対して塗工ヘッド１３ａからセパレータ材２０を塗布する。基材１９は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはアルミニウム等からなり、その厚さは、例えば、２０μｍ程度であるが、これらの材料や厚さに限定されるものではない。

ここで、セパレータＳＰ１を形成するために用いる材料（セパレータ用の材料、セパレータ材２０）は、セラミック粉体（セラミックの粉体）を含んでいるものであり、このセラミック粉体を結着させるためのバインダ（結着剤）や溶剤等を混練・分散したスラリ状の液体である。

また、セパレータ材２０（セラミック粉体を含むスラリ状の液体）を吐出する塗工ヘッド（塗工機）１３ａは、一例として、スリットダイコーターである。本実施の形態では、スリットダイコーターを用いた塗工部１３は、バックアップロール（回転）と塗工ヘッド１３ａ（固定）と塗工ヘッド１３ａに液を供給する図示しない液供給部とから構成されており、上記液供給部から基材１９上に供給する液を塗工ヘッド１３ａに供給し、バックアップロールと塗工ヘッド１３ａとの隙間の間隔や、液の供給量や、塗工ヘッド１３ａのスリット幅などにより塗工膜厚を決定する装置である。

ただし、成膜可能な塗工方法であれば、スリットダイコーターを用いた方法に限定されるものではない。

本実施の形態では、塗布部１３で、セパレータ材２０であるスラリ状の液体をスリットダイコーターを用いて基材１９に塗工（塗布）する。この時、セパレータ材２０の膜厚や塗工幅、あるいは連続塗工か間欠塗工かを予め決めておく。例えば、セパレータ材２０の膜厚は、２０〜１００μｍ程度である。

第１ローラ１２ａ付近で基材１９上にセパレータ材２０が塗布されると、図４に示すように、基材１９の表面にセパレータ材２０が配置されて２層状態となり、この状態でセパレータ材２０は固化部１４に搬送される。

次に、固化部１４では、基材１９の表面に塗布された液体であるセパレータ材２０を固化する。

固化部１４には、セパレータ材２０を固化させる固化液１４ｂを噴霧する固化ヘッド（ノズル）１４ａが設けられており、セパレータ材２０を基材１９に塗布した直後に、固化ヘッド１４ａから固化液１４ｂを噴霧してセパレータ材２０に供給する。すなわち、セパレータ材２０を基材１９に塗布した直後、固化部１４においてセパレータ材２０に対して霧状の固化液１４ｂを供給し、これによってスラリ状の液体であるセパレータ材２０を固化させる。

なお、固化液１４ｂは、一例として、水、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸等に代表されるプロトン性溶剤もしくはこれらの混合液である。

また、固化部１４では、セパレータ材２０を固化するために必要な所定量の固化液１４ｂより多い量の固化液１４ｂをセパレータ材２０に供給する方が好ましい。これは、固化に必要な量の固化液１４ｂを塗布しただけでは、剥離工程におけるセパレータ材２０と基材１９との剥離が容易ではなくなってしまい、固化に必要な所定量より多い量の固化液１４ｂを塗布し、基材１９との剥離を容易にするためである。

つまり、固化に必要な所定量を超える量の固化液１４ｂをセパレータ材２０に塗布することで、後段の剥離工程におけるセパレータ材２０の基材１９からの剥離を容易に行うことができる。ただし、セパレータ材２０に対して、固化に必要な所定量より多い量の固化液１４ｂを噴霧できれば良いため、噴霧による固化液１４ｂの分布の精度は必要としない。

なお、本実施の形態では、セパレータ材２０に対して固化ヘッド１４ａを用いて固化液１４ｂを塗布する場合を説明したが、浸漬方法、あるいは固化液１４ｂをスラリ状に流す方法であってもセパレータ材２０の固化は可能である。ただし、固化液１４ｂを噴霧する方が固化液１４ｂの分布の均一性をより高めることができる。

次に、セパレータ材２０を剥離部１５に搬送し、基材１９とセパレータ材２０とを剥離する。すなわち、剥離部１５において、固化したセパレータ材２０を基材１９から剥離する。この時、剥離部１５における第２ローラ１２ｂと剥離ナイフ１５ａの先端とによって基材１９からセパレータ材２０を剥離する。ここで、図６は、図３に示すセパレータの製造装置の剥離部の構造の一例を示す斜視図である。

図６に示すように、剥離ナイフ１５ａは、その先端１５ｂが鋭角を成すものであり、この剥離ナイフ１５ａの鋭角を成す先端１５ｂを案内として基材１９からセパレータ材２０を剥離する。この時、固化工程において、固化するための所定量の固化液１４ｂより多い量の固化液１４ｂをセパレータ材２０に塗布しているため、基材１９とセパレータ材２０との間に固化液１４ｂが十分に浸透しており、その結果、固化したセパレータ材２０を基材１９から容易に剥離することができる。

剥離後の基材１９は、第２ローラ１２ｂの案内により再度塗布部１３に向かって走行する。一方、剥離後のセパレータ材２０は、セパレータ材２０のみが図６に示す剥離ナイフ１５ａの上面１５ｃおよび第３ローラ１２ｃの案内により乾燥部１６に向かって搬送される。

なお、第３ローラ１２ｃと第４ローラ１２ｄとの間では、これらのローラのガイドにより搬送コンベア２１が周回している。したがって、セパレータ材２０が第３ローラ１２ｃ上に到達した際には、搬送コンベア２１上にセパレータ材２０は配置される。そして、搬送コンベア２１の案内によってセパレータ材２０は乾燥部１６に搬送される。

また、剥離部１５においては、第３ローラ１２ｃは、第２ローラ１２ｂより低い位置（下方）に設置されている。そのため、剥離されたセパレータ材２０は、図６に示す剥離ナイフ１５ａの上面１５ｃの案内で第３ローラ１２ｃ上まで搬送される。

次に、搬送コンベア２１上に配置されたセパレータ材２０は、第３ローラ１２ｃと第４ローラ１２ｄの案内により乾燥部１６に搬送される。

乾燥部１６では、セパレータ材２０を乾燥させて、図５に示すセパレータＳＰ１を形成する。その際、セパレータ材２０を乾燥部１６の乾燥炉で乾燥ヘッド１６ａによって加熱して乾燥させる。つまり、加熱により、セパレータ材２０の液体成分が除去され、これによって、セパレータ材２０が乾燥し、搬送コンベア２１上でセパレータＳＰ１が形成される。なお、乾燥ヘッド１６ａによる加熱温度は、例えば１２０℃程度である。

また、固化工程で、固化液１４ｂを噴霧してセパレータ材２０を固化しているため、バインダは均一に分布されている。そして、耐熱性が高い材料であるセラミック粉体を用いたセパレータＳＰ１であるため、高温による高速乾燥を行うことができる。これにより、セパレータＳＰ１の製造時間の短縮化を図ることができる。

次に、乾燥後のセパレータＳＰ１を図３に示す第４ローラ１２ｄの案内によって結合部１７に搬送する。

ここで、図７は、図３に示すセパレータの製造装置の結合部における結合方法の一例を示す概略図である。

結合部１７では、図７に示すように、乾燥工程で形成されたセパレータＳＰ１の先端部ＳＰ１ａと、セパレータＳＰ１の搬送を案内する案内シート２５とを結合する。なお、結合部１７において、セパレータＳＰ１の先端部ＳＰ１ａと案内シート２５とを結合する際のセパレータＳＰ１の先端部ＳＰ１ａの検出は、例えば、センサ（透過型や反射型）を用いて検出することができる。

あるいは、カメラ等の撮像部材によって画像認識しても良いし、他の検出可能な手段で検出してもよい。

まず、図７の検出に示すように、剥離ナイフ１７ｂの鋭角を成す先端１７ｃによってセパレータＳＰ１と図３に示す搬送コンベア２１とを剥離する。すなわち、剥離ナイフ１７ｂの先端１７ｃを用いて搬送コンベア２１からセパレータＳＰ１を剥離する。

剥離後、搬送コンベア２１は、第４ローラ１２ｄの案内により再度第３ローラ１２ｃに向かって走行する。一方、剥離後のセパレータＳＰ１は、第４ローラ１２ｄの案内によって剥離ナイフ１７ｂの上面１７ｄに配置される。

この状態でセパレータＳＰ１の先端部ＳＰ１ａの検出を行う。そして、上記検出に基づいてセパレータＳＰ１の先端部ＳＰ１ａの上方に結合ヘッド１７ａを配置する。この時、結合ヘッド１７ａは、案内シート２５の一端を保持しており、さらに、図３に示すように、案内シート２５の他端は、送りローラ２２、ガイドローラ２３を経て巻き取り部１８の巻き取りローラ１８ａに繋がっており、テンションコントローラ２４によって所定のテンションが掛けられている。

この状態で、図７に示す結合を行う。すなわち、剥離ナイフ１７ｂの上面１７ｄ上において、例えばセパレータＳＰ１の先端部ＳＰ１ａと案内シート２５とを結合ヘッド１７ａによって熱圧着する。

結合後、図７に示すヘッド退避を行う。つまり、結合ヘッド１７ａをセパレータＳＰ１から離れるように（上方）に退避させる。

次に、図３に示す巻き取り部１８において、巻き取りローラ１８ａによって案内シート２５を巻き取り、さらに、案内シート２５に繋がるセパレータＳＰ１を巻き取る。ここでは、２つの送りローラ２２によって挟まれた案内シート２５をこれら送りローラ２２の回転によりガイドローラ２３の方向に送り出し、その後、２つのガイドローラ２３の案内を経て巻き取りローラ１８ａによって巻き取る。

なお、ガイドローラ２３と巻き取りローラ１８ａとの間には、蛇行修正部材２６が設けられ、この蛇行修正部材２６によって案内シート２５およびセパレータＳＰ１は蛇行することなく巻き取りローラ１８ａに巻き取られる。

以上により、セパレータＳＰ１は巻き取りローラ１８ａに巻き取られて製造完了となる。

本実施の形態の蓄電デバイス用のセパレータＳＰ１の製造装置および製造方法によれば、セパレータＳＰ１を単体で容易に製造することができる。すなわち、本実施の形態のセパレータＳＰ１の製造方法によれば、セパレータ材２０を固化した後、剥離部１５で基材１９からセパレータ材２０を剥離し、剥離後、セパレータ材２０を乾燥部１６で乾燥させてセパレータＳＰ１を形成している。

このようにセパレータ材２０を乾燥する前に基材１９から剥離することで、基材１９からの剥離を容易に行うことができる。

特に、セパレータ材２０としてセラミック粉体を含む材料を使用した場合、基材１９からセパレータ材２０を剥離する前にセパレータ材２０を乾燥させると、基材１９からのセパレータ材２０の剥離が非常に困難である。

これに対して本実施の形態のように、セパレータ材２０としてセラミック粉体を含む材料を使用した場合であっても、セパレータ材２０を基材１９から剥離した後に乾燥させてセパレータＳＰ１を形成することで、基材１９からのセパレータ材２０の剥離を容易に行うことができる。これにより、セパレータＳＰ１を容易に製造することができる。

したがって、電極板（電極シート）を切断した後にセパレータＳＰ１を電極板間に配置してリチウムイオン電池ＬＩＢ等の蓄電デバイスを形成することができるため、電極板より大きいサイズのセパレータＳＰ１を配置することが可能になる。

これにより、リチウムイオン電池ＬＩＢ組み立て時の電極間での電気的ショートの発生を低減することができ、その結果、蓄電デバイスの信頼性を向上することができる。

具体的には、本実施の形態のセパレータ製造装置１１およびセパレータＳＰ１の製造方法によれば、膜厚の異なるセパレータＳＰ１や幅の異なるセパレータＳＰ１を容易に製造することが可能になる。したがって、リチウムイオン電池ＬＩＢの外観構造に合わせたセパレータＳＰ１をセパレータ単体で製造することができる。

また、セラミック粉体のように安価なセパレータ材２０を使用することにより、安価なコストでセパレータＳＰ１を製造することができ、リチウムイオン電池ＬＩＢ等の蓄電デバイスのコストの低減化を図ることができる。

さらに、セパレータ製造装置１１において、塗布部１３でスリットダイコーターを使用し、かつ固化部１４で固化液１４ｂの噴霧等を行うことで、蓄電デバイス用の一括塗工装置を応用してセパレータ製造装置１１を形成することも可能である。

この場合、始めから新規にセパレータ製造装置１１を形成する必要はなく、低コストでセパレータ製造装置１１を形成することも可能である。すなわち、セパレータＳＰ１の製造コストの低減化を図ることができる。

（変形例）
図８は、本発明の実施の形態のセパレータの製造装置の変形例を示す拡大概略図である。

本変形例では、図８に示すように、基材１９の表面に微細な凹凸パターン１９ａが形成されており、これにより、微細な凹凸パターンＳＰ１ｂが表面に転写されたセパレータＳＰ１を形成するものである。

すなわち、表面に微細な凹凸パターン１９ａが形成された基材１９を用いることで、この微細な凹凸パターン１９ａ（凹凸パターンＳＰ１ｂ）をセパレータ材２０の表面に転写し、この微細な凹凸パターンＳＰ１ｂが形成されたセパレータ材２０を固化する。さらに、基材１９からセパレータ材２０を剥離した後に乾燥することで、セパレータＳＰ１の表面に微細な凹凸パターンＳＰ１ｂを形成するものである。

このようにセパレータＳＰ１の表面に微細な凹凸パターンＳＰ１ｂが形成されていることにより表面積が大きくなり、リチウムイオン電池ＬＩＢ（蓄電デバイス）の注液時、電解液の浸透性が向上し、電解液の含侵時間を短縮することができる。また、気泡等が凹凸パターンの溝を通って抜けやすくなるため、気泡溜まりを軽減することが可能となる。

そのため、正極内のリチウムイオンを効率良く使用することができ、その結果、電池のパワーを向上することもできる。

上述のことから、セパレータに微細な凹凸パターンＳＰ１ｂを形成し、セパレータの表面積を大きくすることで、リチウムイオン電池ＬＩＢの特性を向上させることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、第１ローラ１２ａ、第２ローラ１２ｂ、第３ローラ１２ｃまたは第４ローラ１２ｄを含む搬送機構を備えたセパレータ製造装置１１において、上記ローラの設置箇所と設置数は、図３に示すセパレータ製造装置の構造に限定されるものではない。すなわち、セパレータ製造装置１１は、セパレータ材２０を基材１９から剥離した後に乾燥を行ってセパレータＳＰ１を形成するものであれば、上記ローラの設置箇所や設置数は、種々変更可能である。

（応用例）
上記実施の形態および上記変形例における説明は、蓄電デバイス用のセパレータの製造装置および製造方法に関するものであるが、無機多孔質薄膜は、浄化用フィルター、人工皮膚の基材等の分野に応用することができる。

上記実施の形態の技術を用いた無機多孔質薄膜は、表裏貫通した微細経路を有しており、気体や液体の浄化用フィルターに適している。

なお、上記実施の形態の技術を用いた無機多孔質薄膜によれば、安価に浄化用フィルターや人工皮膚の基材等の無機多孔質薄膜を製造することができる。

さらに、上記実施の形態の技術を用いた無機多孔質薄膜の微細経路は、袋小路が無いことから透気度が高く、人工皮膚における不感蒸泄(水分の蒸発)のコントロールが可能である。本無機多孔質薄膜を人工皮膚として用いた場合に、損傷部からの血液やリンパ液などは損傷部以外の周りに拡散され空気によって固着する。また、微細経路により外部からの細菌侵入の阻止が可能であり、人工皮膚の基材に適している。

１１ セパレータ製造装置（セパレータの製造装置）
１３ 塗布部
１４ 固化部
１４ｂ 固化液
１５ 剥離部
１６ 乾燥部
１７ 結合部
１９ 基材
２０ セパレータ材（セパレータ用の材料）
ＳＰ１ セパレータ

Claims (13)

1. 基材を搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構によって搬送された基材の表面に、無機多孔質薄膜用の材料を塗布する塗布部と、
   前記基材の表面に塗布された前記無機多孔質薄膜用の材料を固化させる固化部と、
   前記基材と前記固化部で固化された前記無機多孔質薄膜用の材料とを剥離する剥離部と、
   前記剥離部で剥離された前記無機多孔質薄膜用の材料を乾燥して無機多孔質薄膜を形成する乾燥部と、
   を有する、無機多孔質薄膜の製造装置。
2. 請求項１に記載の無機多孔質薄膜の製造装置において、
   前記無機多孔質薄膜は、蓄電デバイス用のセパレータである、無機多孔質薄膜の製造装置。
3. 請求項２に記載の無機多孔質薄膜の製造装置において、
   前記乾燥部での前記乾燥によって形成された前記セパレータの先端部と、前記セパレータの搬送を案内する案内シートとを結合する結合部を備える、無機多孔質薄膜の製造装置。
4. 請求項２に記載の無機多孔質薄膜の製造装置において、
   前記基材の表面に凹凸パターンが形成されており、前記凹凸パターンが表面に転写された前記セパレータを形成する、無機多孔質薄膜の製造装置。
5. 請求項２に記載の無機多孔質薄膜の製造装置において、
   前記固化部に、前記セパレータ用の材料を固化させる固化液を噴霧するノズルが設けられている、無機多孔質薄膜の製造装置。
6. 請求項２に記載の無機多孔質薄膜の製造装置において、
   前記塗布部で塗布される前記セパレータ用の材料は、セラミックの粉体を含んでいる、無機多孔質薄膜の製造装置。
7. （ａ）搬送された基材の表面に、無機多孔質薄膜用の材料を塗布する工程、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記基材の表面に塗布された前記無機多孔質薄膜用の材料を固化する工程、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記基材と前記無機多孔質薄膜用の材料とを剥離する工程、
   （ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記無機多孔質薄膜用の材料を乾燥させて無機多孔質薄膜を形成する工程、
   を有する、無機多孔質薄膜の製造方法。
8. 請求項７に記載の無機多孔質薄膜の製造方法において、
   前記無機多孔質薄膜は、蓄電デバイス用のセパレータである、無機多孔質薄膜の製造方法。
9. 請求項８に記載の無機多孔質薄膜の製造方法において、
   前記（ｄ）工程の後、前記乾燥によって形成された前記セパレータの先端部と、前記セパレータの搬送を案内する案内シートとを結合する工程を有する、無機多孔質薄膜の製造方法。
10. 請求項８に記載の無機多孔質薄膜の製造方法において、
    前記（ｂ）工程では、前記セパレータ用の材料を固化するために必要な所定量の固化液より多い量の前記固化液を前記セパレータ用の材料に供給する、無機多孔質薄膜の製造方法。
11. 請求項８に記載の無機多孔質薄膜の製造方法において、
    前記固化液をノズルから噴霧して前記セパレータ用の材料に供給する、無機多孔質薄膜の製造方法。
12. 請求項８に記載の無機多孔質薄膜の製造方法において、
    前記基材の表面に凹凸パターンが形成されており、前記凹凸パターンを前記セパレータの表面に転写して前記セパレータの前記表面に前記凹凸パターンを形成する、無機多孔質薄膜の製造方法。
13. 請求項８に記載の無機多孔質薄膜の製造方法において、
    前記セパレータ用の材料として、セラミックの粉体を含む材料を塗布する、無機多孔質薄膜の製造方法。

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