JP2016219100A - Gravure coating machine for heat resistant material coating on separator for lithium ion battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a member film such as a separator highly functional in order to improve the characteristics of applications of lithium ion batteries.SOLUTION: In a gravure coating machine for coating a heat resistant material on the separator for a lithium ion battery according to the present invention, an angle θ at which a line (7) connecting the center (1A, 1B) of a gravure roll (1) and a nip roll (2) intersects the horizontal line (8) passing through the center (1A) of the gravure roll (1) can be changed at -60°≤θ≤60°, and by passing a base material (6) twice or more into a drying furnace (11), it is possible to uniformly apply an organic or inorganic various kinds of heat resistant at once without winding up to both surfaces of base material (6) having a thickness of 50 μm or less, in order to improve productivity, so that a high-quality and inexpensive heat-resistant separator film and the like can be produced.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、リチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機に関し、特に、信頼性及び安全性の高い塗工膜を得るための新規な改良に関する。   The present invention relates to a gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a separator for a lithium ion battery, and more particularly to a novel improvement for obtaining a coating film having high reliability and safety.

一般的に、二次電池のセパレータとしてポリオレフィンを原料とした微多孔性膜が使用されている。これは、原料にポリエチレン(以下、PEと云う)やポリプロピレン(以下、PPと云う)が使用され、実用化されている製造方法は湿式法と乾式法の2つに大別される。前者はPEをパラフィンなどの相溶化剤と共に押出機内で溶融混練し、シート成形時の冷却過程で発現する相分離現象でみられる海島構造のうち、相溶化剤が占有する部分を塩化メチレンなどの脱脂溶剤で除去することで微多孔を得る方法である。一方、乾式法はラメラ開孔法やβ晶法が知られるが、例えばラメラ開孔法は、PPを押出機で溶融混練後、Tダイからシート状に押出しながらロールで引取る際、押出速度に対するロールの回転速度(ドロー比)を大きくし、PP分子の配向性を挙げて結晶化させた後、最適条件で延伸することで、結晶間に亀裂を入れて微多孔を形成する方法である。しかし、これらの原料で製造したセパレータは分子量や結晶化度にもよるが、100℃を超えると熱収縮する。そのため、一般的にはリチウムイオン電池(以下、LIBと云う)のような非水系の二次電池で用いられる電解液が何らかの状態で気化・分解・発熱した場合に、セパレータが熱収縮し破膜(以下ショートと云う)することで、正負極間で短絡を起こし、燃焼から爆発に到る、いわゆる熱暴走を止めることができず、現状では安全性に問題がある。   In general, a microporous membrane made of polyolefin is used as a separator for a secondary battery. In this method, polyethylene (hereinafter referred to as PE) or polypropylene (hereinafter referred to as PP) is used as a raw material, and the production methods put into practical use are roughly classified into a wet method and a dry method. In the former, PE is melt-kneaded in a extruder together with a compatibilizing agent such as paraffin, and the part occupied by the compatibilizing agent is methylene chloride in the sea-island structure observed in the phase separation phenomenon that occurs in the cooling process during sheet forming. It is a method of obtaining microporosity by removing with a degreasing solvent. On the other hand, the lamellar hole opening method and the β crystal method are known as the dry method. For example, in the case of the lamellar hole opening method, after PP is melt-kneaded with an extruder, the extrusion speed is increased when the sheet is pulled out from a T die with a roll. This is a method of forming micropores by increasing the rotation speed (draw ratio) of the roll with respect to the crystal, crystallizing by raising the orientation of the PP molecules, and then stretching under the optimum conditions to create cracks between the crystals. . However, although the separator manufactured with these raw materials depends on the molecular weight and the degree of crystallinity, it heat shrinks when it exceeds 100 ° C. Therefore, in general, when an electrolyte used in a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion battery (hereinafter referred to as LIB) vaporizes, decomposes, or generates heat in some state, the separator is thermally contracted and the film is broken. (Hereinafter referred to as short-circuit) causes a short-circuit between the positive and negative electrodes, so that the so-called thermal runaway from combustion to explosion cannot be stopped, and there is a safety problem at present.

前述の非水系二次電池用セパレータは、電池温度の上昇があっても、セパレータが高温までショートせず、絶縁を維持し、安全に電池を終息させることが求められている。これらの要求を満たすため、耐熱層のコートや複層構造化など、様々な方法が試みられている。しかし、製造方法が複雑であり、また薄膜化が困難で、かつコストアップとなるため、電気自動車用や定置用などへの適用及び普及への障害となっている。   The separator for a non-aqueous secondary battery described above is required to safely end the battery by maintaining insulation without causing the separator to short-circuit even when the battery temperature rises. In order to satisfy these requirements, various methods such as coating of a heat-resistant layer and a multilayer structure have been attempted. However, since the manufacturing method is complicated, thinning is difficult, and the cost is increased, it is an obstacle to the application and popularization for electric vehicles and stationary applications.

一般的には、ポリオレフィン系材料を用いたセパレータの耐熱性向上策としては、有機材料や無機材料を表面に塗工する技術が知られている。   In general, as a measure for improving the heat resistance of a separator using a polyolefin-based material, a technique of coating an organic or inorganic material on the surface is known.

前述の無機材料としては、主にアルミナ、シリカなどのセラミックスの微粒子を接着用の有機物と混合したスラリー状の液を、セパレータ表面に塗工することで耐熱性向上が図られている(特許文献1、特許文献2)。   As the above-mentioned inorganic material, heat resistance is improved by applying a slurry-like liquid in which ceramic fine particles such as alumina and silica are mixed with an organic material for adhesion to the separator surface (Patent Documents). 1, Patent Document 2).

また、有機材料としてはポリアミドやポリイミドなどを単独で、または無機材料と混合された状態でバインダーとしての役割も担いながら、セパレータ上へ塗工し耐熱性の向上を図っている。(特許文献3、特許文献4)。   In addition, as an organic material, polyamide, polyimide, or the like is used alone or mixed with an inorganic material while serving as a binder, and is applied onto a separator to improve heat resistance. (Patent Literature 3, Patent Literature 4).

これらの塗工液は、いわゆる塗工機を用いてセパレータへ塗工されており(特許文献5)スリットダイ塗工機やグラビア塗工機などが一般的に用いられている。   These coating liquids are applied to the separator using a so-called coating machine (Patent Document 5), and a slit die coating machine, a gravure coating machine, and the like are generally used.

また、両面にコートしたい場合、LIB(リチウムイオンバッテリーを示し、以降LIBと称す)の電極などのある程度強度を持った材料であれば(特許文献6)、フローティング式で対応している。   In addition, when it is desired to coat both surfaces, a material having a certain degree of strength such as a LIB (lithium ion battery, hereinafter referred to as LIB) electrode or the like (Patent Document 6) corresponds to the floating type.

特願2011−256862号公報Japanese Patent Application No. 2011-256862 特願2013−79308号公報Japanese Patent Application No. 2013-79308 特願2008−275533号公報Japanese Patent Application No. 2008-275533 特願2009−517884号公報Japanese Patent Application No. 2009-517884 特願2009−163266号公報Japanese Patent Application No. 2009-163266 特願2010−197462号公報Japanese Patent Application No. 2010-197462

従来の塗工方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。例えば、前述の特許文献5の場合、これらの塗工液は、いわゆるコータを用いてセパレータへ塗工されており、スリットダイコータやグラビアコータなどが一般的に用いられる。しかし、塗工液は有機バインダーの種類や無機微粒子のサイズや種類が様々で、そのため液の粘度が異なることから、セパレータ上へ薄く均一な厚みで且つ高速で塗工することが困難であった。   Since the conventional coating method is configured as described above, the following problems exist. For example, in the case of Patent Document 5 described above, these coating liquids are applied to the separator using a so-called coater, and a slit die coater, a gravure coater, or the like is generally used. However, there are various kinds of organic binders and inorganic fine particles, and the viscosity of the liquids is different. Therefore, it is difficult to apply thin and uniform thickness on the separator at high speed. .

また、特許文献5の場合、両面にコートしたい場合には、LIBの電極などのある程度強度を持った材料であれば、フローティング式で対応できるが、セパレータの場合は薄くて強度が無いため、一度に両面に塗工するのが難しく、一般的には片側ずつ塗工されている。両面に塗工する場合は、表側に塗工した後一旦巻き取ってからバッチ裏面を塗工するため、生産性が悪くコストアップに繋がっていた。   In the case of Patent Document 5, if it is desired to coat both surfaces, a material having a certain level of strength, such as a LIB electrode, can be handled by a floating type. However, in the case of a separator, since it is thin and lacks strength, It is difficult to apply to both sides, and it is generally applied one side at a time. In the case of coating on both sides, after coating on the front side and winding up once, then the back side of the batch was applied, resulting in poor productivity and increased costs.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、LIBなどの二次電池の安全性を向上するために、有機または無期の様々な種類の耐熱剤をセパレータ上へ均一に、且つ生産性を上げるために両面を巻き取ることなく一度に両面に塗工することで、高品質で安価な耐熱性セパレータを、簡単に提供できる塗工機を得ることにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In particular, in order to improve the safety of a secondary battery such as LIB, various kinds of organic or permanent heat-resistant agents are applied onto the separator. An object of the present invention is to obtain a coating machine that can easily provide a high-quality and inexpensive heat-resistant separator by coating both surfaces at once without winding both surfaces in order to increase productivity uniformly.

本発明によるリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機は、耐熱性の有機または無機材料をグラビアヘッドを介して基材に塗工するためのグラビアロールとニップロールを有するリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機において、前記グラビアロールに対する前記ニップロールの位置を、前記グラビアロールと前記ニップロールの中心間を結ぶ線が、前記グラビアロールの前記中心を通る水平線と交差した角度θが−60°≦θ≦60°で変更可能であるようにした構成であり、また、前記グラビアロールの径Dと前記ニップールの径dの径比が1≦D/d≦5の範囲で変更可能であるようにした構成であり、また、前記基材の乾燥状態を変更するために、前記基材を2回以上乾燥炉内に折り返して通過させ、滞留時間の変更による前記基材の乾燥状態を変えるようにした構成であり、また、前記グラビアヘッドを2つ持ち、前記基材の両面を塗工するようにした構成であり、また、前記乾燥炉は熱風を噴出するスリットが前記乾燥炉内で上下2箇所以上に配置され、前記乾燥炉は上下1段または2段に仕切られている構成であり、また、前記基材の巻取り速度が5m/min〜200m/minである構成であり、また、前記乾燥炉の入口と出口の2台の前記グラビアヘッドのグラビアロールとニップロールの角度をそれぞれ変えることで、同じ塗工液を同じ速度で塗工した時でも、厚みや接着性を塗工液と基材の状態により変えることができる構成であり、また、前記塗工液中の無機微粒子材料が30%以上で、無機微粒子の平均サイズが10μm以上100μm以下に入るようにした構成であり、また、請求項1又は2記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機を用い、前記グラビアヘッドを2台向かい合わせて配置し、一方のグラビアヘッドを前記ニップロールの機能を持たせた構成であり、また、前記乾燥炉が基材を支えるロールを持たずに、前記乾燥炉内でフロートした状態で前記基材の両面を乾燥する構成である。   A gravure coating machine for applying a heat resistant material to a separator for a lithium ion battery according to the present invention is a lithium ion having a gravure roll and a nip roll for applying a heat resistant organic or inorganic material to a substrate via a gravure head. In the gravure coating machine for heat-resistant material application to the battery separator, the line connecting the gravure roll and the center of the nip roll with respect to the position of the nip roll with respect to the gravure roll is a horizontal line passing through the center of the gravure roll; The intersecting angle θ can be changed in a range of −60 ° ≦ θ ≦ 60 °, and the ratio of the diameter D of the gravure roll and the diameter d of the nipple is 1 ≦ D / d ≦ 5. In order to change the drying state of the base material, the base material is placed in a drying furnace two or more times. It is configured to pass back and change the dry state of the base material by changing the residence time, and has two gravure heads and is configured to coat both sides of the base material. The drying furnace has a structure in which slits for ejecting hot air are arranged at two or more locations in the drying furnace, and the drying furnace is partitioned in one or two stages. The winding speed of the material is 5 m / min to 200 m / min, and the same coating is achieved by changing the gravure roll and nip roll angles of the two gravure heads at the inlet and outlet of the drying furnace. Even when the coating liquid is applied at the same speed, the thickness and adhesiveness can be changed depending on the state of the coating liquid and the substrate, and the inorganic fine particle material in the coating liquid is 30% or more. Of inorganic fine particles An average size is 10 μm or more and 100 μm or less, and two gravure heads are used by using a gravure coating machine for applying a heat resistant material to a lithium ion battery separator according to claim 1 or 2. The gravure head is disposed so as to face each other, and the gravure head has the function of the nip roll, and the drying furnace does not have a roll for supporting the substrate, and the substrate is floated in the drying furnace. It is the structure which dries both surfaces of a material.

本発明によるリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、簡便な手段で各種と固液を物性に合わせて均一な厚さに最適な状態で塗工できることで、LIBなどのセパレータとして用いた場合、安全性・信頼性の高い塗工膜が得られる。
また、同じ装置を用いて、フィルムを巻き取ることなく、一度に裏表両面塗工できるため、生産性が向上し製造コストを大幅に低減できる。
Since the gravure coating machine for coating a heat-resistant material on a lithium ion battery separator according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
In other words, it is possible to apply various types and solid-liquids to a uniform thickness in an optimal state according to physical properties by simple means, and when used as a separator such as LIB, a highly safe and reliable coating film is obtained. It is done.
In addition, since the same apparatus can be used to coat both front and back surfaces without winding up the film, productivity can be improved and manufacturing costs can be greatly reduced.

本発明の塗工機におけるニップロールとグラビアロールの中心部を結んだ線を、X線と平行とした場合の基材の状態とメニスカスの状態を示した構成図である。It is the block diagram which showed the state of the base material, and the state of the meniscus when the line | wire which tied the center part of the nip roll and the gravure roll in the coating machine of this invention was made parallel to X-ray | X_line. 本発明の塗工機におけるニップロールをグラビアロール上部でグラビアロール側に押込むことで、X方向に押さえつけて塗工液の基材への接着圧を上げた状態を示した構成図である。It is the block diagram which showed the state which pressed down the nip roll in the coating machine of this invention to the gravure roll side at the upper part of the gravure roll, and pressed down to the X direction and raised the adhesive pressure to the base material of a coating liquid. 本発明の塗工機において、基材片面に耐熱材を塗工後に、基材を炉内で折り返して再度炉内を通過させた場合の構成図である。In the coating machine of this invention, it is a block diagram at the time of making a base material bend | fold back in a furnace and let the inside of a furnace pass again after coating a heat-resistant material to one side of a base material. 本発明の塗工機における両面塗工機の1例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the double-sided coating machine in the coating machine of this invention. 本発明における両面塗工機の各乾燥炉を上下2段に分けた例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example which divided each drying furnace of the double-sided coating machine in this invention into the upper and lower two steps. 本発明における両面塗工機でフローティング乾燥炉の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of a floating drying furnace with the double-sided coating machine in this invention. 本発明の実施例1の基材幅方向の塗工厚み分布を示した例である。It is the example which showed the coating thickness distribution of the base-material width direction of Example 1 of this invention. 実施例4の基材幅方向の塗工厚み分布を示した例である。It is the example which showed the coating thickness distribution of the base-material width direction of Example 4. FIG. 比較例2の基材幅方向の塗工厚み分布を示した例である。It is the example which showed the coating thickness distribution of the base-material width direction of the comparative example 2. 本発明による実施例での耐熱性セパレータと未塗工サンプルの安全性評価試験結果である。It is a safety | security evaluation test result of the heat resistant separator and uncoated sample in the Example by this invention.

本発明によるリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機は、有機・無機各種の耐熱性材料を各物性に合わせて最適な塗工を可能にし、さらに、裏表を1台の装置で一度に塗工できる構成を実現可能とするものである。   The gravure coating machine for applying heat-resistant materials to lithium ion battery separators according to the present invention enables optimum coating of various organic and inorganic heat-resistant materials according to their physical properties. It is possible to realize a configuration in which coating can be performed at a time with an apparatus.

以下、図面と共に本発明によるリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機の好適な実施の形態について説明する。
尚、実施については、表1の仕様を持つグラビア塗工機(暁機械工業株式会社製)を用いて、市販のセパレータ(CS−TECH社製:Selion P1610H)を基材として行なった。尚、基材概要は表2に示した。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a gravure coating machine for applying a heat resistant material to a lithium ion battery separator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, about implementation, it carried out using the commercially available separator (CS-TECH company_made: Selion P1610H) using the gravure coating machine (made by Sakai machine industry Co., Ltd.) with the specification of Table 1 as a base material. The outline of the base material is shown in Table 2.

Figure 2016219100
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Figure 2016219100
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一般的にはグラビア塗工機のグラビアヘッド3の構成は図1で示したように、グラビアロール1の中心とニップロール2の中心1A,2Aを結んだ線7は、X軸と水平となるように配置されている。この状態で、基材6を上部に引き上げながら、グラビアロール1は時計回りに回転させる。このとき、回転速度と基材6の引き上げ速度を最適にすると基材6に上手く塗工液4が塗れる状態にメニスカス5が形成される。しかし、塗工液4の物性と塗工機10の状態によっては基材6への接着状態が異なることから、無機微粒子の接着の場合はそれらがはがれ易くなったり、表面が粗い状態となったりする。通常、この状態を制御するためにはグラビアロール1の速度と基材6の速度の比を変更することで、塗工状態をある程度は制御できる。しかし、メニスカス5の状態は一定であり、微粒子を含んだ塗工液の場合は、表面の密着性を改善することは難しい。   In general, the configuration of the gravure head 3 of the gravure coating machine is as shown in FIG. 1, and the line 7 connecting the center of the gravure roll 1 and the centers 1A and 2A of the nip roll 2 is horizontal to the X axis. Is arranged. In this state, the gravure roll 1 is rotated clockwise while pulling the substrate 6 upward. At this time, when the rotation speed and the pulling speed of the base material 6 are optimized, the meniscus 5 is formed in a state in which the coating liquid 4 can be successfully applied to the base material 6. However, since the adhesion state to the base material 6 differs depending on the physical properties of the coating liquid 4 and the state of the coating machine 10, in the case of adhesion of inorganic fine particles, they are easily peeled off or the surface becomes rough. To do. Usually, in order to control this state, the coating state can be controlled to some extent by changing the ratio of the speed of the gravure roll 1 and the speed of the substrate 6. However, the state of the meniscus 5 is constant, and in the case of a coating liquid containing fine particles, it is difficult to improve surface adhesion.

一方、図2に示したように、前記ニップロール2の接点をグラビアロール1の上方に移動させ、接線をX軸に対して−60°〜60°の範囲で傾けていくことによって、ニップロール2からグラビアロール1側へ向けたX軸方向の圧力を増減することができ、基材6上の微粒子をグラビアロール1上に押し付けて接着性を増す効果を与えることができる。また、この圧力は基材6を引き上げる力Fを強くすることでも効果がある。尚、基材6を引き上げる力は巻取り速度に比例すると考えられるため、生産性を上げた状態で表面状態を改善できると考えられ、効果的である。   On the other hand, as shown in FIG. 2, by moving the contact point of the nip roll 2 above the gravure roll 1 and tilting the tangent line in the range of −60 ° to 60 ° with respect to the X axis, The pressure in the X-axis direction toward the gravure roll 1 side can be increased or decreased, and the effect of increasing adhesion by pressing the fine particles on the substrate 6 onto the gravure roll 1 can be provided. This pressure is also effective by increasing the force F for pulling up the substrate 6. In addition, since it is thought that the force which pulls up the base material 6 is proportional to winding-up speed, it is thought that a surface state can be improved in the state which raised productivity, and is effective.

本発明において、前記グラビアロール1とニップロール2間の位置と基材6のシート面への塗工液4の接着圧Fxの関係は、図2の位置関係から、各中心1A,2A間とx軸との角度をθとし、y軸方向にフィルムを引き上げる張力をFとすると、以下のように表され、巻取り速度に比例する。
Fx=F’sinθ=(ρdlvt・dv/dt)sinθ
(F’:巻取り張力、d:フィルム厚、1:フィルム幅、v:巻取り速度、t:単位時間、ρ:密度、dl/dt:単位時間当たりの長さ)、dv/dt:巻取り加速度、尚、θ>0の場合に、接着圧が前述のように増加する。
In the present invention, the relationship between the position between the gravure roll 1 and the nip roll 2 and the adhesive pressure Fx of the coating liquid 4 to the sheet surface of the substrate 6 is based on the positional relationship in FIG. If the angle with the axis is θ and the tension for pulling up the film in the y-axis direction is F, it is expressed as follows and is proportional to the winding speed.
Fx = F'sinθ = (ρdlvt · dv / dt) sinθ
(F ′: winding tension, d: film thickness, 1: film width, v: winding speed, t: unit time, ρ: density, dl / dt: length per unit time), dv / dt: winding When the take-off acceleration, θ> 0, the adhesion pressure increases as described above.

このとき、前記基材6上への耐熱材料の塗工状態によっては図3の乾燥炉11内での乾燥状態が変化する。厚めに塗工する場合や、圧着して密度を上げた場合などは、乾燥状態が悪くなる。しかし、乾燥炉11を延ばすと装置の専有スペースが広くなり、且つコストアップに繋がる。   At this time, the drying state in the drying furnace 11 of FIG. 3 changes depending on the coating state of the heat-resistant material on the substrate 6. When it is applied thickly or when the density is increased by pressure bonding, the dry state becomes worse. However, if the drying furnace 11 is extended, the space occupied by the apparatus becomes wide and the cost increases.

本発明においては、図3のように、乾燥状態が悪い場合でも乾燥炉11内での滞留時間が稼げるように、塗工後のフィルムを乾燥炉内出口12で折り返して、再度乾燥炉11内を通せるシステムにすることで、多種の耐熱材料を塗工できるようにしている。   In the present invention, as shown in FIG. 3, the coated film is folded back at the outlet 12 in the drying furnace so that the residence time in the drying furnace 11 can be earned even when the drying state is bad, and again in the drying furnace 11. By making it a system that can pass through, various heat-resistant materials can be applied.

また、本発明では、前記乾燥炉11の出口12から折り返して、再度乾燥炉11内に通す構造にすることで、再度乾燥炉11内に入る前に2台目のグラビアヘッド3Aを乾燥状態に応じて配置することで、逐次的に連続して裏表連続塗工することができる構造となる。   In the present invention, the second gravure head 3A is brought into a dry state before entering the drying furnace 11 again by turning back from the outlet 12 of the drying furnace 11 and passing through the drying furnace 11 again. By arranging them accordingly, it becomes a structure that can be continuously applied continuously on both sides.

尚、乾燥状態によって、図4に示されるように、2台目のグラビアヘッド3Aの運転を止め、パスして乾燥状態を上げることもできる。また、同じ構造でありながら、ニップロール2の位置調整により厚みを制御することができるため、1台目で厚めに一方の面(表とする)を塗工したあと、2台目で1台目より薄く反対面(裏とする)を塗工すれば、表面は2回乾燥炉を通過できるため、表裏とも充分な乾燥状態にすることが可能となる。   Depending on the dry state, as shown in FIG. 4, the operation of the second gravure head 3A can be stopped and the dry state can be raised. In addition, since the thickness can be controlled by adjusting the position of the nip roll 2 even though the structure is the same, after coating one surface (referred to as a table) thickly in the first unit, the first unit in the second unit If the opposite surface (back) is coated thinner, the surface can pass through the drying furnace twice, so that both the front and back surfaces can be sufficiently dried.

図5の構成は、図4の変形で、乾燥炉11の中を二段式として基材6の乾燥を行い、基材6に塗工された塗面の反対面に他の第2グラビアヘッド3Aによって両面塗工する構成である。図6は、乾燥炉11内に基材6を支えるロールを持たずに、乾燥炉11内でフロートした状態で基材6の両面を乾燥させる構成である。
また、図4の構成においては、基材6の一方の面に二層積層(有機物と無機物の層)の塗膜を形成することができ、有機物はアミラド、PVdf等が好適で、無機物はセラミック等を用いることができる。
The configuration of FIG. 5 is a modification of FIG. 4, in which the substrate 6 is dried in a two-stage type in the drying furnace 11, and another second gravure head is formed on the opposite surface of the coated surface coated on the substrate 6. In this configuration, both sides are coated with 3A. FIG. 6 shows a configuration in which both surfaces of the base material 6 are dried in a state of being floated in the drying furnace 11 without having a roll for supporting the base material 6 in the drying furnace 11.
In the configuration of FIG. 4, a coating of two layers (organic and inorganic layers) can be formed on one surface of the substrate 6, and the organic substance is preferably amyrad, PVdf, etc., and the inorganic substance is ceramic. Etc. can be used.

本発明で用いる基材6としてのフィルムは5μm〜50μmの厚みで、幅は200mm〜3000mm程度のフィルムを用いることが好ましい。また、用いるフィルムが微多孔フィルムの場合は、微多孔の細孔分布は10nm〜10μm程度であり、平均細孔分布は数100nmであるものを用いることが好ましい。また、その引張強度は縦(MD)/横(TD)どちらもまたは一方が約100MPa以上で、ガーレ値が数100s/100cc空気、突刺強度が300gf以上、空孔率が40%以上のものを用いるのが好ましい。   The film as the substrate 6 used in the present invention is preferably a film having a thickness of 5 μm to 50 μm and a width of about 200 mm to 3000 mm. Moreover, when the film to be used is a microporous film, it is preferable to use a film having a microporous pore distribution of about 10 nm to 10 μm and an average pore distribution of several hundred nm. In addition, the tensile strength (MD) / width (TD) or one of them is about 100 MPa or more, the Gurley value is several hundred s / 100 cc air, the puncture strength is 300 gf or more, and the porosity is 40% or more. It is preferable to use it.

この基材6としての微多孔フィルムを巻取り速度が5m/min〜150m/minで巻取られる条件で塗工し、炉内温度は60℃以上130℃以下とすることが好ましい。また、フィルムは数ニュートン程度の張力がかけられた状態が好ましい。   It is preferable that the microporous film as the substrate 6 is applied under a condition that the winding speed is 5 m / min to 150 m / min, and the furnace temperature is 60 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. The film is preferably in a state where a tension of about several Newtons is applied.

本発明で使用する塗工液4は、フィルムに耐熱性を与える。粒径が数10μm〜数100μmのアルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、ベーマイトなどの無機物を含み、その固形分比が40wt%以下であるものが好ましい。また、バインダーとしては側鎖状または環状ポリマー樹脂やアクリル系樹脂やその化合物が上げられる。さらに、分散液として水系や有機系のどちらでも目的により選択可能となる。   The coating liquid 4 used in the present invention imparts heat resistance to the film. It preferably contains an inorganic substance such as alumina, silica, aluminum hydroxide, boehmite and the like having a particle size of several tens to several hundreds of μm and a solid content ratio of 40 wt% or less. Examples of the binder include side chain or cyclic polymer resins, acrylic resins, and compounds thereof. Furthermore, either aqueous or organic dispersion can be selected depending on the purpose.

次いで、本発明では、グラビア塗工機10により塗工するが、前記グラビアロール1には液をロール表面全体に均一に輸送するために螺旋状態に溝を付けた形状に彫刻される。この彫刻の溝幅や深さなどは限定されない。また、彫刻の文様に関しても螺旋形状のほか、最適に塗工液を輸送できるように、限定されるものではない。   Next, in the present invention, the coating is performed by the gravure coating machine 10, and the gravure roll 1 is engraved in a spiral grooved shape in order to transport the liquid uniformly to the entire roll surface. The groove width and depth of this engraving are not limited. In addition, the engraving pattern is not limited to a spiral shape, so that the coating liquid can be transported optimally.

また、前記グラビアロール1はニップロール2と接触する必要があるが、オフセット方式でもよい。しかし、ニップロール2はある程度、表面硬度が必要で、フレキソ方式は適さない。   Moreover, although the gravure roll 1 needs to contact the nip roll 2, an offset method may be used. However, the nip roll 2 requires a certain degree of surface hardness, and the flexo method is not suitable.

次に、前記グラビアロール1へ塗工液4を輸送するために、塗工液4が貯蔵された状態になるチャンバーは、グラビアロール1に接触するが、この形状や接触状態も限定されるものではない。さらに、この塗工液4の輸送用ポンプは液貯蔵チャンバーがバッファーとなるため、脈動を抑えた特殊なものを用いる必要はない。場合によっては装置上部に容器と貯蔵チャンバーを結合する配管と、その中間にコックを配置し、コックを開放することで重力により塗工液が貯蔵チャンバーへ一定量落下する方式にすれば、輸送用ポンプ自体を必要としない。   Next, in order to transport the coating liquid 4 to the gravure roll 1, the chamber in which the coating liquid 4 is stored comes into contact with the gravure roll 1, but its shape and contact state are also limited. is not. Furthermore, since the liquid storage chamber serves as a buffer, the pump for transporting the coating liquid 4 does not need to use a special pump that suppresses pulsation. In some cases, a pipe that connects the container and the storage chamber at the top of the device, and a cock placed between them, and by opening the cock, a certain amount of coating liquid drops into the storage chamber due to gravity can be used for transportation. Does not require the pump itself.

前記グラビア塗工機10の構成は、大きく分けて、フィルムの繰出し部9、塗工部20、熱風スリット8を有する乾燥炉11、巻取り部13で構成されるが、張力の制御や巻取り状態を制御する装置などは必要に応じて付属される。一般的に使用されるその他の装置の使用も限定されるものではない。また、各ロール1,2の支持は片側のみでも両端支持でもよく、機材フィルムの幅により適宜選定される。   The configuration of the gravure coating machine 10 is roughly divided into a film feeding unit 9, a coating unit 20, a drying furnace 11 having a hot air slit 8, and a winding unit 13. However, tension control and winding are performed. A device for controlling the state is attached as necessary. The use of other commonly used devices is not limited. The rolls 1 and 2 may be supported only on one side or on both ends, and are appropriately selected depending on the width of the equipment film.

尚、本発明において、基材6となる微多孔膜は、単層だけでなく、樹脂組成物において組成の異なるものや、他の微多孔膜が積層された複層構造などのものであっても良い。   In the present invention, the microporous film serving as the substrate 6 is not only a single layer but also a resin composition having a different composition or a multilayer structure in which other microporous films are laminated. Also good.

実施例
以下、本発明を更に具体的に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例に示す微多孔膜の物性は下記の方法により測定した。
Examples Hereinafter, examples will be shown to describe the present invention more specifically, but the present invention is not limited to these examples.
In addition, the physical property of the microporous film shown in an Example and a comparative example was measured with the following method.

(1)力学性はオートグラフ((株)島津製作所製)を用いて測定した。
(2)突刺強度は、自動突刺強度計(カトーテック社製:KES−FB3−AUTO)を用いて、針が貫通したときの最大の荷重を測定した。なお、同一シートで10点測定を行い、平均値を算出した。
(3)ガーレ値は、作成したシートを50mm×50mm角に切出し、ガーレ式自動計測機(TESTING MACHINES INC 社製)を用いて、測定を行った。本測定ではJISP8177で規定されている100ccの空気がシートを通過するまでの時間をガーレ値とした。
(4)空孔率と膜厚はサンプルを50×50mm角に切出し、マイクロメータを用いてシートの各部10点を計測し、平均値を膜厚とした。空孔率は、シートの実測重量と、密度と体積より算出した理論重量より、算出した。
(5)FE−SEM観察は、真空蒸着装置(日立ハイテク社製E−1045)で0.3nmの厚みの白金蒸着を施したシートFE−SEM(カールツァイス社製SUPRA55VP)を使用して表面観察を行った。
(6)表面粗度観察は、走査型プローブ顕微鏡(島津製作所製SPM−9700)を用いて観察した。
(7)電池評価は正負極:LI(Ni,Mn,Co)02/Graphite系、電解液:1M LiPF6/EC:DEC=1:1vol,+VCの3Ah級積層ラミネート型電池を製作し、釘径φ3mm、速度:1mm/sec、恒温槽25℃、大気雰囲気にて釘刺し試験を行い、時間経過による釘の温度と周辺温度を測定した。
(1) Mechanical properties were measured using an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation).
(2) The puncture strength was measured by using an automatic puncture strength meter (manufactured by Kato Tech Co., Ltd .: KES-FB3-AUTO) to measure the maximum load when the needle penetrated. In addition, 10 points | pieces were measured with the same sheet | seat, and the average value was computed.
(3) The Gurley value was measured using a Gurley type automatic measuring machine (manufactured by TESTING MACHINES INC) by cutting out the prepared sheet into a 50 mm × 50 mm square. In this measurement, the time required for 100 cc of air defined by JISP8177 to pass through the sheet was taken as the Gurley value.
(4) The porosity and film thickness were cut into 50 × 50 mm square samples, 10 points on each part of the sheet were measured using a micrometer, and the average value was taken as the film thickness. The porosity was calculated from the actual weight of the sheet and the theoretical weight calculated from the density and volume.
(5) For FE-SEM observation, surface observation was performed using a sheet FE-SEM (SUPRA55VP manufactured by Carl Zeiss Co., Ltd.) on which platinum deposition with a thickness of 0.3 nm was performed using a vacuum deposition apparatus (E-1045 manufactured by Hitachi High-Tech). Went.
(6) Surface roughness was observed using a scanning probe microscope (SPM-9700, manufactured by Shimadzu Corporation).
(7) Battery evaluation is positive and negative electrode: LI (Ni, Mn, Co) 02 / Graphite system, electrolyte: 1M LiPF6 / EC: DEC = 1: 1 vol, + VC 3Ah class laminated laminate type battery, manufactured with nail diameter A nail penetration test was performed in φ3 mm, speed: 1 mm / sec, thermostatic chamber 25 ° C., and air atmosphere, and the nail temperature and ambient temperature were measured over time.

実施例1
前述の表1のグラビア塗工機10を用い、前述の表2の基材フィルムに、アルミナの平均粒径が0.8〜1.2μmで固形分比が40wt%で溶媒は水系である塗工液を乾燥後の塗工厚が2μmとなるように片面のみにグラビアコートした。このとき、フィルム速度は7〜10m/minで、グラビアロールの速度とフィルム速度の比は110%となるように条件が設定された。このとき、グラビアロールとニップロールの中心間を結んだ線とX軸との角度が0〜10°程度の状態で、乾燥炉内の温度は85℃に設定された。また、巻出し張力と巻取り張力はそれぞれ2.5kg,3.5kgとした。尚、図8は実施例1の幅方向の厚み分布を示している。
Example 1
Using the gravure coating machine 10 shown in Table 1, the base film shown in Table 2 is coated with an average particle size of alumina of 0.8 to 1.2 μm, a solid content ratio of 40 wt%, and a solvent based on water. The coating solution was gravure coated only on one side so that the coating thickness after drying was 2 μm. At this time, the film speed was 7 to 10 m / min, and the conditions were set so that the ratio of the gravure roll speed to the film speed was 110%. At this time, the temperature in the drying furnace was set to 85 ° C. with the angle between the line connecting the centers of the gravure roll and the nip roll and the X axis being about 0 to 10 °. The unwinding tension and winding tension were 2.5 kg and 3.5 kg, respectively. FIG. 8 shows the thickness distribution in the width direction of Example 1.

実施例2
実施例1の方法で、基材6の両面にグラビアコートした。それ以外については、実施例1と同様である。
実施例3
実施例1の方法で、グラビアロール1とニップロール2の中心1A,2A間を結んだ線7とX軸との角度が10〜20°になるように設定した。また、フィルム速度を5m/minとした。このとき乾燥炉11内温度を70℃に設定した。それ以外については、実施例1と同様である。
実施例4
実施例3の方法で、フィルム速度を10m/minとした。それ以外については、実施例3と同様である。
実施例5
実施例4の方法で、乾燥炉11内温度85℃に設定した。それ以外については、実施例1と同様である。
実施例6
実施例5の方法で、乾燥炉11内温度を95℃に設定した。それ以外は実施例1と同様である。
Example 2
By the method of Example 1, gravure coating was performed on both surfaces of the substrate 6. The rest is the same as in the first embodiment.
Example 3
In the method of Example 1, the angle between the line 7 connecting the gravure roll 1 and the centers 1A and 2A of the nip roll 2 and the X axis was set to 10 to 20 °. The film speed was 5 m / min. At this time, the temperature in the drying furnace 11 was set to 70 ° C. The rest is the same as in the first embodiment.
Example 4
The film speed was set to 10 m / min by the method of Example 3. The rest is the same as in Example 3.
Example 5
The temperature in the drying furnace 11 was set to 85 ° C. by the method of Example 4. The rest is the same as in the first embodiment.
Example 6
In the method of Example 5, the temperature in the drying furnace 11 was set to 95 ° C. The rest is the same as in the first embodiment.

比較例1
基材6はP1610Hを用いて、他社の装置で塗工した場合の例である。尚、塗工液も異なるものが使用されており、塗工条件も異なる。
比較例2
実施例1の条件で、ヘッドをスリットダイ方式にした場合の例である。尚、図10は比較例2の幅方向の厚み分布を示している。
Comparative Example 1
The base material 6 is an example at the time of coating with the apparatus of another company using P1610H. Different coating liquids are used, and the coating conditions are also different.
Comparative Example 2
This is an example in which the head is a slit die system under the conditions of the first embodiment. FIG. 10 shows the thickness distribution in the width direction of Comparative Example 2.

結果比較
表3,4に実施例1〜6および比比較例1,2の条件で耐熱材を塗工したセパレータシートの特性を示す。SEM写真〜比較例1は10000万倍で中心部に一部アルミナの付着状態が悪い箇所が見られる。比較例1以外、概観上はほぼ同様の傾向がみられる。
Results Comparison Tables 3 and 4 show the characteristics of separator sheets coated with a heat-resistant material under the conditions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. The SEM photograph to Comparative Example 1 have a magnification of 100,000,000, and a portion where the state of adhesion of alumina is partially poor is seen at the center. Except for Comparative Example 1, almost the same tendency is seen in the overview.

Figure 2016219100
Figure 2016219100

Figure 2016219100
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次に、表3に示された各例でのガーレ値、空孔率、突刺強度、100℃,120℃,140℃,160℃における熱収縮率を比較する。実施例2、比較例1,2を除いて、厚みは16.5〜17μm程度であり、基材の厚みのバラつき程度と考えられるため、どのサンプルもほぼ目標とする片側2μmの厚みに塗工されている。その地、実施例1が多少大きめだが、概してガーレ値は210sec/100cc程度であることから基材と比較して表面塗工によるガス通過の抵抗が大きくなっている。また、対応する空孔率は42%程度でそれほど変化は見られない。突刺強度は320gf程度で多少下がる傾向が見られる。熱収縮は、120℃でMDが5%程度であったが、塗工後はどれも2%以下となっており、特に実施例3、4は0%と全く収縮が見られなかった。   Next, the Gurley value, the porosity, the puncture strength, and the thermal shrinkage rate at 100 ° C., 120 ° C., 140 ° C., and 160 ° C. in each example shown in Table 3 are compared. Except for Example 2 and Comparative Examples 1 and 2, the thickness is about 16.5 to 17 μm, and since it is considered that the thickness of the base material varies, all samples are coated to a target thickness of 2 μm on one side. Has been. In that case, Example 1 is somewhat larger, but generally the Gurley value is about 210 sec / 100 cc, so the resistance of gas passage by surface coating is larger than that of the base material. Further, the corresponding porosity is about 42%, and there is not much change. The puncture strength tends to decrease somewhat at about 320 gf. The thermal shrinkage was about 5% at 120 ° C. MD, but after application, the shrinkage was 2% or less. In particular, Examples 3 and 4 showed no shrinkage at 0%.

前述の表4の比較例1のガーレ値は基材に近いが、140℃以上の耐熱性が悪いことから、基材への接着性が悪いと推定される。基材への接着性は、120℃程度ではそれほど差はないが、それ以上の高温になると耐熱性に大きな差が生じることが分かる。   Although the Gurley value of Comparative Example 1 in Table 4 described above is close to that of the base material, it is estimated that the adhesiveness to the base material is poor because the heat resistance at 140 ° C. or higher is poor. The adhesiveness to the substrate is not so different at about 120 ° C., but it can be seen that a large difference in heat resistance occurs at higher temperatures.

前述の表4の比較例4のセパレータ特性を見ると、比較例の厚みが他に比べて厚い。表1に示した基材厚みから計算して、塗工厚は約7μm程度と考えられるが、今回の条件では、スリットダイでは希望する厚みにアルミナを塗工できなかったことが分かる。その他の物性はグラビアコータを用いた実施例と大差ないと考えられる。   Looking at the separator characteristics of Comparative Example 4 in Table 4 above, the thickness of the Comparative Example is thicker than the others. The coating thickness is considered to be about 7 μm, calculated from the substrate thickness shown in Table 1, but it can be seen that under the present conditions, the slit die could not apply alumina to the desired thickness. Other physical properties are considered to be not significantly different from the examples using the gravure coater.

図7〜9に実施例1と実施例4、比較例2の基材幅方向の厚み分布を示した。図8では2μm厚にほぼ均一に塗工されているが、図9は0.5μm程度の塗工厚になっている。一方、図10は2μmの予定で塗工したにもかかわらず、7μm〜9μmの厚みに塗工されており、かつ幅方向で2μm程度の差が生じている。   The thickness distribution of the base material width direction of Example 1, Example 4, and Comparative Example 2 was shown in FIGS. In FIG. 8, the coating is almost uniformly applied to a thickness of 2 μm, but in FIG. 9, the coating thickness is about 0.5 μm. On the other hand, FIG. 10 is applied to a thickness of 7 μm to 9 μm despite a coating of 2 μm, and there is a difference of about 2 μm in the width direction.

塗工状態をさらに詳しく比較するために、表5に実施例1,3,4と比較例1の走査型プローブ顕微鏡の写真を示した。高さ像にそれほど違いがないことは、SEM写真と同様であるが、実施例1から条件を変えて、グラビアロールとニップロールの位置をずらして、塗工圧を強めた実施例2の方が表面粗度が明らかに向上している。さらに、塗工スピードを上げて実施例1と同速度にした場合は基材のグラビアロールへの押し付け圧力が大きくなったことで立体像も表面の凹凸が改善されており、粗度も25%程度改善されていることが分かる。
これに対して、比較例1は耐熱性が悪い状態であったが、粗度も実施例と比較して荒く、基材への接着性が悪く塗工状態はよくないと考えられる。
In order to compare the coating states in more detail, Table 5 shows photographs of scanning probe microscopes of Examples 1, 3, and 4 and Comparative Example 1. The fact that the height image is not so different is the same as in the SEM photograph, but in Example 2 where the coating pressure was increased by changing the conditions from Example 1 and shifting the positions of the gravure roll and nip roll. The surface roughness is clearly improved. Furthermore, when the coating speed was increased to the same speed as in Example 1, the pressing force against the gravure roll of the base material was increased so that the three-dimensional image and the surface unevenness were improved, and the roughness was 25%. It can be seen that the degree is improved.
On the other hand, Comparative Example 1 was in a state with poor heat resistance, but the roughness was also rough as compared with the Examples, and the adhesion to the substrate was poor and the coating state was not good.

Figure 2016219100
Figure 2016219100

図10に本実施例1のセパレータを用いてラミネート式電池を作成した場合の釘指し電池評価試験結果を示した。左側の図は基材のみの場合であるが、釘を刺した直後の40sec付近から釘の温度と雰囲気温度がどちらも大きく上昇し、特に釘の表面温度が250℃を超えている。この状態では、熱収縮による正負極の短絡が起こり、電解液の気化・分解により可燃性ガスが発生し、発火点に達することから燃焼および爆発暴走現象が発生する。一方、右側の塗工サンプルでは釘の温度は120℃程度までしか上がらず、この場合は熱収縮率も2%以下であり短絡も起こらないことから、安全であると考えられる。   FIG. 10 shows the results of the nail pointing battery evaluation test in the case where a laminated battery was prepared using the separator of Example 1. The figure on the left is the case of only the base material, but both the nail temperature and the ambient temperature rise greatly from around 40 seconds immediately after the nail is stabbed, and the surface temperature of the nail particularly exceeds 250 ° C. In this state, the positive and negative electrodes are short-circuited due to thermal contraction, flammable gas is generated due to the evaporation and decomposition of the electrolyte, and the combustion and explosion runaway phenomenon occurs because the ignition point is reached. On the other hand, in the right-hand coated sample, the nail temperature only rises to about 120 ° C. In this case, the heat shrinkage rate is 2% or less and no short circuit occurs, so it is considered safe.

尚、前述の本発明によるリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機の要旨とするところは、次の通りである。
すなわち、本発明による基材はLIBなどの二次電池に使用されるPEまたはPPを原料とした微多孔膜を用いる。この基材6にグラビア塗工機10を用いて各種耐熱材料を塗工するとき、グラビアロール1と基材6を抑えるニップロール2の接点を側面から見て、グラビアロール1の周上で移動可能にする。具体的には、両中心1A,2A間を結ぶ線7とグラビアロール1中心1Aから水平に延ばした線(X軸)に対する角度を−60°〜60°の範囲に調節できるようにすることで、基材6のグラビアロール1への抱き込みを調整すると共に、基材6シートをグラビアロール1側に角度に対応した力で押込むことで、塗工液4の種類によって変化するメニスカスの状態と塗工圧を制御し、目的の物性に対して最適な状態で基材6にコートすることである。
また、この調節機能を持ったグラビアヘッド3を2台持つことで、一旦巻き取ることなく、連続的に両面に耐熱性材料を塗工できる両面塗工機を提供することができる。
The gist of the gravure coating machine for heat-resistant material coating on the lithium ion battery separator according to the present invention is as follows.
That is, the substrate according to the present invention uses a microporous film made of PE or PP used as a raw material for a secondary battery such as LIB. When various heat-resistant materials are applied to the base material 6 using the gravure coating machine 10, the contact point between the gravure roll 1 and the nip roll 2 that holds the base material 6 is viewed from the side, and can be moved on the circumference of the gravure roll 1. To. Specifically, the angle between the line 7 connecting the centers 1A and 2A and the line (X axis) extending horizontally from the center 1A of the gravure roll 1 can be adjusted in a range of −60 ° to 60 °. The state of the meniscus that changes depending on the type of the coating liquid 4 by adjusting the holding of the substrate 6 to the gravure roll 1 and pressing the substrate 6 sheet into the gravure roll 1 with a force corresponding to the angle. The coating pressure is controlled, and the substrate 6 is coated in an optimum state for the target physical properties.
Further, by having two gravure heads 3 having this adjustment function, it is possible to provide a double-side coating machine capable of continuously coating a heat-resistant material on both sides without winding up once.

さらに詳細に述べると、次の通りである。
すなわち、耐熱性の有機または無機材料をグラビアヘッド3を介して基材6に塗工するためのグラビアロール1とニップロール2を有するリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機において、前記グラビアロール1に対する前記ニップロール2の位置を、前記グラビアロール1と前記ニップロール2の中心1A,1B間を結ぶ線7が、前記グラビアロール1の前記中心1Aを通る水平線8と交差した角度θが−60°≦θ≦60°で変更可能であるように構成したことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記グラビアロール1の径Dと前記ニップール2の径dの径比が1≦D/d≦5の範囲で変更可能であるように構成したことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記基材6の乾燥状態を変更するために、前記基材6を2回以上乾燥炉11内に折り返して通過させ、滞留時間の変更による前記基材6の乾燥状態を変えるように構成したことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記グラビアヘッド3を2つ持ち、前記基材6の両面を塗工するように構成したことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記乾燥炉11は熱風を噴出するスリット8が前記乾燥炉11内で上下2箇所以上に配置され、前記乾燥炉11は上下1段または2段に仕切られていることを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記基材6の巻取り速度が5m/min〜200m/minであることを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記乾燥炉11の入口と出口の2台の前記グラビアヘッド3,3Aのグラビアロール1とニップロール2の角度をそれぞれ変えることで、同じ塗工液4を同じ速度で塗工した時でも、厚みや接着性を塗工液4と基材6の状態により変えるように構成したことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記塗工液4中の無機微粒子材料が30%以上で、無機微粒子の平均サイズが10μm以上100μm以下に入ることを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機であり、また、請求項1又は2記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機を用い、前記グラビアヘッド3を2台向かい合わせて配置し、一方のグラビアヘッド3を前記ニップロール2の機能を持たせたことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機であり、また、前記乾燥炉11が基材6を支えるロールを持たずに、前記乾燥炉11内でフロートした状態で前記基材6の両面を乾燥することを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機である。
More specifically, it is as follows.
That is, in a gravure coating machine for applying a heat resistant material to a lithium ion battery separator having a gravure roll 1 and a nip roll 2 for applying a heat resistant organic or inorganic material to a substrate 6 via a gravure head 3. The angle θ at which the line 7 connecting the position of the nip roll 2 with respect to the gravure roll 1 between the center 1A, 1B of the gravure roll 1 and the nip roll 2 intersects the horizontal line 8 passing through the center 1A of the gravure roll 1 Is a gravure coating machine for applying a heat resistant material to a separator for a lithium ion battery, wherein the gravure roll 1 of the gravure roll 1 is configured to be capable of changing at −60 ° ≦ θ ≦ 60 °. Lithium ion characterized in that the diameter ratio of the diameter D and the diameter d of the nipple 2 can be changed within a range of 1 ≦ D / d ≦ 5. It is a gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a battery separator, and in order to change the drying state of the substrate 6, the substrate 6 is folded and passed through the drying furnace 11 twice or more. A gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a separator for a lithium ion battery, wherein the drying state of the base material 6 is changed by changing the residence time, and the gravure head 3 Is a gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a separator for a lithium ion battery, characterized in that both surfaces of the substrate 6 are coated, and the drying furnace 11 In the separator for a lithium ion battery, slits 8 for ejecting hot air are arranged in two or more places in the upper and lower parts in the drying furnace 11, and the drying furnace 11 is partitioned in one or two stages. Gravure for heat-resistant material application to a separator for a lithium ion battery, characterized in that it is a gravure coating machine for thermal material coating, and the winding speed of the substrate 6 is 5 m / min to 200 m / min It is a coating machine, and the same coating liquid 4 is made at the same speed by changing the angles of the gravure roll 1 and the nip roll 2 of the two gravure heads 3 and 3A at the entrance and exit of the drying furnace 11, respectively. A gravure coating machine for coating a heat-resistant material to a separator for a lithium ion battery, characterized in that the thickness and adhesiveness are changed depending on the state of the coating liquid 4 and the substrate 6 even when coated. Further, the heat resistance to the separator for a lithium ion battery, wherein the inorganic fine particle material in the coating liquid 4 is 30% or more and the average size of the inorganic fine particles is 10 μm or more and 100 μm or less. A gravure coating machine for coating materials, and using the gravure coating machine for coating a heat-resistant material to a lithium ion battery separator according to claim 1 or 2, the two gravure heads 3 are arranged facing each other. And a gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a separator for a lithium ion battery, wherein one of the gravure heads 3 has the function of the nip roll 2, and the drying furnace 11 is a base material. A gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a separator for a lithium ion battery, wherein both surfaces of the base material 6 are dried in a state of being floated in the drying furnace 11 without having a roll supporting 6. is there.

本発明によるリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機は、耐熱性をあげた安全性の高いフィルムを安価に提供することができる。   The gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a lithium ion battery separator according to the present invention can provide a highly safe film with improved heat resistance at a low cost.

1 グラビアロール
2 ニップロール
3.3A 第1、第2グラビアヘッド
4 塗工液
5 メニスカス
6 基材
7 線
8 水平線
9 繰出し部
10 グラビア塗工機
11 乾燥炉
12 乾燥炉内出口
13 巻取り部
14 熱風スリット
20 塗工部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gravure roll 2 Nip roll 3.3A 1st, 2nd gravure head 4 Coating liquid 5 Meniscus 6 Base material 7 Line 8 Horizontal line 9 Feeding part 10 Gravure coating machine 11 Drying furnace 12 Outlet in drying furnace 13 Winding part 14 Hot air Slit 20 coating part

Claims (10)

耐熱性の有機または無機材料をグラビアヘッド(3)を介して基材(6)に塗工するためのグラビアロール(1)とニップロール(2)を有するリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機において、前記グラビアロール(1)に対する前記ニップロール(2)の位置を、前記グラビアロール(1)と前記ニップロール(2)の中心(1A,1B)間を結ぶ線(7)が、前記グラビアロール(1)の前記中心(1A)を通る水平線(8)と交差した角度θが−60°≦θ≦60°で変更可能であるように構成したことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機。   Application of heat-resistant materials to lithium ion battery separators with gravure roll (1) and nip roll (2) for applying heat-resistant organic or inorganic materials to substrate (6) via gravure head (3) In the gravure coating machine, for the gravure roll (1), the position of the nip roll (2) is a line (7) connecting the gravure roll (1) and the center (1A, 1B) of the nip roll (2). The lithium ion battery is characterized in that the angle θ intersecting the horizontal line (8) passing through the center (1A) of the gravure roll (1) can be changed within the range of −60 ° ≦ θ ≦ 60 °. Gravure coating machine for heat-resistant material coating on separators for automobiles. 前記グラビアロール(1)の径(D)と前記ニップール(2)の径(d)の径比が1≦D/d≦5の範囲で変更可能であるように構成したことを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機。   The diameter ratio of the diameter (D) of the gravure roll (1) and the diameter (d) of the nipple (2) can be changed within a range of 1 ≦ D / d ≦ 5. Item 2. A gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a lithium ion battery separator according to Item 1. 前記基材(6)の乾燥状態を変更するために、前記基材(6)を2回以上乾燥炉(11)内に折り返して通過させ、滞留時間の変更による前記基材(6)の乾燥状態を変えるように構成したことを特徴とする請求項1又は2記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機。   In order to change the drying state of the base material (6), the base material (6) is passed through the drying furnace (11) twice or more times, and the base material (6) is dried by changing the residence time. 3. A gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a lithium ion battery separator according to claim 1, wherein the gravure coating machine is configured to change the state. 前記グラビアヘッド(3)を2つ持ち、前記基材(6)の両面を塗工するように構成したことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱性材料塗工用グラビア塗工機。   The separator for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the gravure head (3) is provided and two surfaces of the base material (6) are coated. Gravure coating machine for heat-resistant material coating. 前記乾燥炉(11)は熱風を噴出するスリット(8)が前記乾燥炉(11)内で上下2箇所以上に配置され、前記乾燥炉(11)は上下1段または2段に仕切られていることを特徴とする請求項3記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機。   In the drying furnace (11), slits (8) for blowing hot air are arranged in two or more places in the drying furnace (11), and the drying furnace (11) is divided into one or two stages. The gravure coating machine for heat-resistant material coating to the separator for lithium ion batteries according to claim 3. 前記基材(6)の巻取り速度が5m/min〜200m/minであることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機。   2. The gravure coating machine for coating a heat-resistant material on a separator for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the winding speed of the substrate (6) is 5 m / min to 200 m / min. 前記乾燥炉(11)の入口と出口の2台の前記グラビアヘッド(3,3A)のグラビアロール(1)とニップロール(2)の角度をそれぞれ変えることで、同じ塗工液(4)を同じ速度で塗工した時でも、厚みや接着性を塗工液(4)と基材(6)の状態により変えるように構成したことを特徴とする請求項6記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機。   By changing the angle of the gravure roll (1) and nip roll (2) of the two gravure heads (3, 3A) at the inlet and outlet of the drying furnace (11), the same coating liquid (4) can be used. The separator for a lithium ion battery according to claim 6, wherein the thickness and adhesiveness are changed depending on the state of the coating liquid (4) and the base material (6) even when the coating is performed at a speed. Gravure coating machine for heat-resistant material coating. 前記塗工液(4)中の無機微粒子材料が30%以上で、無機微粒子の平均サイズが10μm以上100μm以下に入ることを特徴とする請求項6又は7記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機。   The heat resistance of the separator for lithium ion batteries according to claim 6 or 7, wherein the inorganic fine particle material in the coating liquid (4) is 30% or more and the average size of the inorganic fine particles is in the range of 10 µm to 100 µm. Gravure coating machine for material coating. 請求項1又は2記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機を用い、前記グラビアヘッド(3)を2台向かい合わせて配置し、一方のグラビアヘッド(3)を前記ニップロール(2)の機能を持たせたことを特徴とするリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機。   Using the gravure coating machine for heat-resistant material coating to the lithium ion battery separator according to claim 1 or 2, the two gravure heads (3) are arranged facing each other, and one gravure head (3) is A gravure coating machine for applying a heat-resistant material to a separator for a lithium ion battery, which has the function of a nip roll (2). 前記乾燥炉(11)が基材(6)を支えるロールを持たずに、前記乾燥炉(11)内でフロートした状態で前記基材(6)の両面を乾燥することを特徴とする請求項9記載のリチウムイオン電池用セパレータへの耐熱材料塗工用グラビア塗工機。   The drying furnace (11) does not have a roll for supporting the base material (6), and dries both surfaces of the base material (6) in a state of being floated in the drying furnace (11). A gravure coating machine for applying a heat-resistant material to the lithium ion battery separator according to 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109569969A (en) * 2018-12-24 2019-04-05 中山松德新材料装备有限公司 A kind of high-speed broad-width lithium battery pole piece coating machine
WO2023159982A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 上海福赛特智能设备有限公司 Dispensing and coating device for separator of lithium battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002177836A (en) * 2000-12-11 2002-06-25 Sony Corp Paint coating apparatus and method
JP2014191947A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Nippon Zeon Co Ltd Manufacturing method of separator for secondary battery, separator for secondary battery, and battery
JP2015037066A (en) * 2013-08-16 2015-02-23 三菱製紙株式会社 Manufacturing device for separator for lithium ion secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002177836A (en) * 2000-12-11 2002-06-25 Sony Corp Paint coating apparatus and method
JP2014191947A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Nippon Zeon Co Ltd Manufacturing method of separator for secondary battery, separator for secondary battery, and battery
JP2015037066A (en) * 2013-08-16 2015-02-23 三菱製紙株式会社 Manufacturing device for separator for lithium ion secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109569969A (en) * 2018-12-24 2019-04-05 中山松德新材料装备有限公司 A kind of high-speed broad-width lithium battery pole piece coating machine
WO2023159982A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 上海福赛特智能设备有限公司 Dispensing and coating device for separator of lithium battery

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