JP2018129198A - Method for manufacturing separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,電池において正極板および負極板とともに積層され,正極板と負極板との直接の接触を防ぐセパレータを製造する方法に関する。さらに詳細には,表面に粒子堆積層を有しつつ電池内では低抵抗なセパレータが得られる,セパレータの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a separator that is laminated together with a positive electrode plate and a negative electrode plate in a battery and prevents direct contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate. More specifically, the present invention relates to a separator manufacturing method in which a low resistance separator is obtained in a battery while having a particle deposition layer on the surface.
従来,この種のセパレータの製造において,セパレータの表面上に樹脂の微粒子層を形成することが行われている。特許文献1もそのような技術を開示している一例である。同文献の技術では,基材における樹脂の微粒子層を形成する面に対して,樹脂微粒子のスラリー(塗工材)を塗布するのに先立ち,コロナ処理を行うこととしている。これにより,基材の表面を親水化している。親水化により塗工材の塗布性を向上させるためである。また,コロナ処理では,当該処理による基材の変質を表面のみにとどめることができるとしている(特許文献1の[0064])。 Conventionally, in the manufacture of this type of separator, a resin fine particle layer is formed on the surface of the separator. Patent document 1 is also an example which discloses such a technique. In the technique of this document, corona treatment is performed on the surface of the base material on which the resin fine particle layer is formed prior to applying the resin fine particle slurry (coating material). Thereby, the surface of the base material is hydrophilized. It is for improving the applicability | paintability of a coating material by hydrophilization. In the corona treatment, the alteration of the base material by the treatment can be limited only to the surface ([0064] of Patent Document 1).
しかしながら前記した従来の技術には,次のような問題点があった。すなわち,微粒子層を形成したセパレータは,電池に組み込んだ状態での抵抗が高い傾向があることである。微粒子層が存在する分,電池内において正極板と負極板との間でのイオンの移動距離が長いためである。この抵抗の問題点については,微粒子層を薄くすれば緩和できると考えられる。そのためには,基材上に塗工材を薄く塗工しなければならない。しかし単に塗工材の量を減らすだけでは,塗工層にムラができてしまい均一な層厚が得られない。これを解消するためには基材の濡れ性(親水性)をさらに上げる必要がある。しかしそのためにコロナ処理のパワーを上げると,基材自体に孔が開いてしまうおそれがある。これでは電池において正負の極板間の直接接触を許容してしまうおそれがある。このように,低抵抗と短絡防止との両立が難しかったのである。 However, the conventional techniques described above have the following problems. That is, a separator having a fine particle layer tends to have a high resistance in a state where it is incorporated in a battery. This is because the movement distance of ions between the positive electrode plate and the negative electrode plate is longer in the battery due to the presence of the fine particle layer. This resistance problem can be alleviated by making the particle layer thinner. For this purpose, the coating material must be applied thinly on the substrate. However, by simply reducing the amount of coating material, the coating layer becomes uneven and a uniform layer thickness cannot be obtained. In order to eliminate this, it is necessary to further improve the wettability (hydrophilicity) of the base material. However, if the power of the corona treatment is increased for that purpose, there is a possibility that a hole is formed in the base material itself. This may allow direct contact between the positive and negative electrode plates in the battery. Thus, it was difficult to achieve both low resistance and short circuit prevention.
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,基材に微粒子層を積層した構造であるとともに,電池に組み込んだ状態での抵抗の低さと短絡防止とを両立したセパレータの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the problem is to provide a method for manufacturing a separator that has a structure in which a fine particle layer is laminated on a base material and that has both low resistance and prevention of short circuit when incorporated in a battery.
本発明の一態様におけるセパレータの製造方法では,フィルム状のセパレータ基材の表面にコロナ処理を施すコロナ処理工程と,コロナ処理後のセパレータ基材の表面上に,ポリエチレン粒子層を形成するための粒子分散液を塗工する塗工工程と,塗工後のセパレータ基材の表面上の塗工層を乾燥させる乾燥工程とを行う。ここでコロナ処理工程におけるアンプ出力P[W]を,搬送速度V[m/min]と電極長L[m]とセパレータ基材の膜厚T[μm]とで除した値(P/(V・L・T))[W・min/(m2 ・μm)]が,7.5以上16.7以下の範囲内にあり,塗工工程で使用する粒子分散液に含まれるポリエチレン粒子のうち少なくとも90重量%以上のものが粒子径にして3μm以上である。 In the method for producing a separator according to one embodiment of the present invention, a corona treatment step for corona treatment on the surface of a film-like separator substrate, and a polyethylene particle layer on the surface of the separator substrate after the corona treatment are performed. A coating process for coating the particle dispersion and a drying process for drying the coating layer on the surface of the separator substrate after coating are performed. Here, the value (P / (V) obtained by dividing the amplifier output P [W] in the corona treatment step by the conveyance speed V [m / min], the electrode length L [m], and the film thickness T [μm] of the separator substrate. · L · T)) [W · min / (m 2 · μm)] is in the range of 7.5 to 16.7, among the polyethylene particles contained in the particle dispersion used in the coating process At least 90% by weight or more is 3 μm or more in particle size.
上記態様におけるセパレータの製造方法では,コロナ処理工程を行うことにより,セパレータ基材に貫通孔が形成される。この貫通孔は,電池反応時のイオンの移動経路となる。そして塗工工程を行うことにより,貫通孔がポリエチレン粒子層で覆われ,微小短絡が防止される。また,ポリエチレン粒子自体は貫通孔に進入しないので,イオンの移動経路は損なわれない。また,コロナ処理が強めに施されているので,ポリエチレン粒子層のムラは生じない。 In the separator manufacturing method in the above aspect, through-holes are formed in the separator substrate by performing a corona treatment step. This through-hole becomes an ion movement path during the battery reaction. And by performing a coating process, a through-hole is covered with a polyethylene particle layer, and a micro short circuit is prevented. In addition, since the polyethylene particles themselves do not enter the through holes, the ion movement path is not impaired. Moreover, since the corona treatment is applied strongly, the polyethylene particle layer is not uneven.
本構成によれば,基材に微粒子層を積層した構造であるとともに,電池に組み込んだ状態での抵抗の低さと短絡防止とを両立したセパレータの製造方法が提供されている。 According to this configuration, there is provided a method of manufacturing a separator that has a structure in which a fine particle layer is laminated on a base material, and that has both low resistance and prevention of short-circuiting when incorporated in a battery.
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず,本形態の製造方法を実施する設備の構成を図1に示す。図1の製造設備は,基材供給部1と,コロナ処理部2と,塗工部3と,乾燥部4と,検査部5と,回収部6とを有している。これにより,基材供給部1からセパレータ基材7を供給し,上記各工程部を経て回収部6に回収するようになっている。なお,セパレータ基材7は,ポリエチレン製の多孔質フィルムである。本形態におけるセパレータ基材7の膜厚T,搬送速度V,回収部6での巻き取り張力Dは,以下の通りとする。
膜厚T:12〜20μm(詳細は後述)
搬送速度V:5〜40m/min(標準は20m/min)
巻き取り張力D:30N
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, the structure of the equipment which implements the manufacturing method of this form is shown in FIG. 1 includes a base material supply unit 1, a
Film thickness T: 12 to 20 μm (details will be described later)
Conveying speed V: 5 to 40 m / min (standard is 20 m / min)
Winding tension D: 30N
コロナ処理部2では,セパレータ基材7の表面の濡れ性の向上が行われる。塗工部3では,コロナ処理部2を通過してきたセパレータ基材7の表面への塗工材の塗工が行われる。乾燥部4では,塗工部3で形成された塗工層の乾燥が行われる。検査部5では,乾燥後の塗工層における欠陥箇所の有無の検査およびあった場合の場所の記録が行われる。かかる図1の製造設備のうち,本発明としての特徴部分は,コロナ処理部2および塗工部3における処理の内容にある。以下,これらの箇所での処理内容について順次説明する。
In the
(コロナ処理)
コロナ処理部2で行われる濡れ性向上処理は,セパレータ基材7の表面をコロナ放電に曝すコロナ処理である。本形態のコロナ処理部2では,放電電極の電極長L,すなわち搬送方向に対する処理幅を1.35mとしている。本形態では,コロナ処理部2でのコロナ処理について,処理力Fという概念を考える。処理力Fは,処理されるセパレータ基材7の面積当たりの投入エネルギー値で規定される。したがって処理力Fは次式で与えられる。
F = P/(V・L) [W・min/m2]
P:コロナ処理部2のアンプ出力[W]
(Corona treatment)
The wettability improving process performed in the
F = P / (V · L) [W · min / m 2 ]
P: Amplifier output of corona treatment unit 2 [W]
例えばアンプ出力Pが675Wで搬送速度Vが20m/minとした場合,処理力Fは,25.0[W・min/m2 ]となる。処理力Fの調節は,アンプ出力Pまたは搬送速度Vを調節することでなされる。 For example, when the amplifier output P is 675 W and the conveyance speed V is 20 m / min, the processing force F is 25.0 [W · min / m 2 ]. The processing force F is adjusted by adjusting the amplifier output P or the conveyance speed V.
本形態ではさらに,コロナ処理の処理強度Sという概念を考える。処理強度Sは,前述の処理力Fをセパレータ基材7の膜厚T[μm]で除した値である。したがって処理強度Sは次式で与えられる。
S = P/(V・L・T) [W・min/(m2・μm)]
In this embodiment, a concept of processing intensity S of corona processing is further considered. The processing strength S is a value obtained by dividing the processing force F described above by the film thickness T [μm] of the separator substrate 7. Accordingly, the processing intensity S is given by the following equation.
S = P / (V · L · T) [W · min / (m 2 · μm)]
本形態ではこの処理強度Sが7.5以上16.7以下の範囲内となる条件を主として用いる。この条件は,セパレータ基材7の濡れ性向上目的で通常使用されているコロナ処理の条件よりもかなり強い条件である。このため,本形態の条件でのコロナ処理を行うことにより,セパレータ基材7はところどころ局所的に溶融して,多数の貫通孔が形成される。このため,電池内において正極板と負極板との間でのイオンの移動に対する抵抗が低い。 In the present embodiment, the condition that the processing intensity S is in the range of 7.5 to 16.7 is mainly used. This condition is considerably stronger than the corona treatment condition that is normally used for the purpose of improving the wettability of the separator substrate 7. For this reason, by performing the corona treatment under the conditions of this embodiment, the separator base material 7 is locally melted in some places and a large number of through holes are formed. For this reason, the resistance to the movement of ions between the positive electrode plate and the negative electrode plate in the battery is low.
(塗工)
コロナ処理が施されたセパレータ基材7は次に,塗工部3での塗工を受ける。ここで塗工される塗工材は,ポリエチレン粒子を溶媒で混練したスラリーである。ここでの特徴は,ポリエチレン粒子として,直径3μm以上のものを用いることである。この粒子径は,通常のセパレータの塗工に用いられるものよりかなり大径である。このように大径のポリエチレン粒子を用いる理由は,セパレータ基材7に前述のコロナ処理で開けられた貫通孔の中にポリエチレン粒子が進入して,貫通孔が塞がれてしまうことを防止するためである。貫通孔が塞がれると,セパレータを電池に組み込んだ状態での電池抵抗が高い,ということになり,好ましくないためである。なお,スラリー中のポリエチレン粒子全体のうち90重量%以上のものが3μm以上の粒子径を有していればよい。また,粒子径の測定方法としては例えば,コールカウンター法を用いることができる。
(Coating)
Next, the separator base material 7 subjected to the corona treatment is subjected to coating in the
塗工するスラリーのうちポリエチレン粒子以外の成分に関しては,通常用いられているものと同じでよい。混練溶媒としては水またはNMP(N−メチル−2−ピロリドン)等が使用できる。また,CMC(カルボキシメチルセルロース,増粘剤)やPVDF(ポリフッ化ビニリデン,結着剤)等の添加剤を含んでもよい。ここでは,固形成分比率を30重量%とし,固形分の配合比を次のようにした。
ポリエチレン粒子:96.6重量部
増粘剤 :0.4重量部
結着剤 :3.0重量部
Among the slurry to be coated, the components other than polyethylene particles may be the same as those usually used. As the kneading solvent, water, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) or the like can be used. Further, additives such as CMC (carboxymethylcellulose, thickener) and PVDF (polyvinylidene fluoride, binder) may be included. Here, the solid component ratio was 30% by weight, and the blending ratio of the solid content was as follows.
Polyethylene particles: 96.6 parts by weight Thickener: 0.4 parts by weight Binder: 3.0 parts by weight
塗工部3の形式については特段の限定はないが,例えばグラビア塗工機を使用することができる。上記のような塗工材を塗工部3で塗工することで,セパレータ基材7の前述の貫通孔が塗工層で覆われることになる。このため,コロナ処理でセパレータ基材7に貫通孔が形成されても,その貫通孔が電池において微小短絡の原因となることはない。また,本形態では塗工層の厚さは比較的薄めにすることができる。前述のコロナ処理が強めに施されており,セパレータ基材7の濡れ性が非常によい状態で塗工が行われるからである。
Although there is no special limitation about the format of the
なお,乾燥部4の構成については別段限定はないが,例えば,45℃→50℃→60℃→60℃の4ゾーン構成が好適である。乾燥部4を出たセパレータでは,塗工層から混練溶媒が除去され,ポリエチレン粒子の堆積層となっている。すなわち,セパレータ基材7にポリエチレン粒子層を積層した構造のセパレータが得られている。
The configuration of the
このように本形態の方法で製造されたセパレータでは,電池内での抵抗の低さと短絡防止とが両立されている。短絡防止は前述のように,セパレータ基材7の前述の貫通孔がポリエチレン粒子層で覆われていることによる。抵抗の低さは,次の4つの要因により電池反応におけるイオンの移動抵抗が低いことによる。
1.セパレータ基材7に形成した前述の貫通孔が多孔質フィルムにもともとある細孔より大径であること。
2.大径のポリエチレン粒子がセパレータ基材7の前述の貫通孔に進入できないこと。
3.ポリエチレン粒子層は薄いもので十分であること。
4.ポリエチレン粒子層が大径のポリエチレン粒子でできているため,粒子間の隙間が広いこと。
Thus, the separator manufactured by the method of the present embodiment achieves both low resistance in the battery and prevention of short circuit. As described above, short circuit prevention is due to the fact that the above-mentioned through-holes of the separator base material 7 are covered with the polyethylene particle layer. The low resistance is due to the low resistance of ion migration in the battery reaction due to the following four factors.
1. The above-mentioned through-hole formed in the separator base material 7 has a larger diameter than the original pore in the porous film.
2. The large diameter polyethylene particles cannot enter the aforementioned through-holes of the separator substrate 7.
3. The polyethylene particle layer should be thin.
4). Because the polyethylene particle layer is made of large-diameter polyethylene particles, there must be a wide gap between the particles.
(ケース1)
以下,実験例(実施例および比較例)を説明する。ケース1は,コロナ処理の処理強度Sの影響を見るために,塗工を行わずに種々の特性を評価したものである。ケース1の各実験例の内容を,表1に示す。表1における「T」,「F」,「S」はいずれも,単位を含めて前出のものと同じ意味である。「E」はポリエチレン粒子層の層厚[μm]であり,「R」はポリエチレン粒子のコールカウンター法による粒径[μm]である。「短絡」の欄は,コロナ処理後のセパレータ基材7および正負の電極板を用いて作製した3Ah(アンペアアワー)級の電極積層体における,スパイクリーク試験による微小短絡の有無を示す。なお「無処理」のサンプルは,コロナ処理すらしなかったものである。
(Case 1)
Hereinafter, experimental examples (Examples and Comparative Examples) will be described. Case 1 is an evaluation of various characteristics without performing coating in order to see the influence of the treatment intensity S of the corona treatment. Table 1 shows the contents of each experimental example of Case 1. In Table 1, “T”, “F”, and “S” all have the same meaning as described above, including the unit. “E” is the layer thickness [μm] of the polyethylene particle layer, and “R” is the particle size [μm] of the polyethylene particles by the coal counter method. The “short circuit” column indicates the presence or absence of a micro short circuit by a spike leak test in a 3 Ah (ampere hour) class electrode laminate produced using the separator substrate 7 and the positive and negative electrode plates after corona treatment. The “untreated” sample was not treated with corona.
表1の「短絡」欄に見られるように,処理強度Sが7.5未満の3つのサンプルでは,微小短絡はなかったが,処理強度Sが7.5以上の4つのサンプルではいずれも,微小短絡が認められた。図2のグラフに,表1の各セパレータについて測定したガーレー値(気密度)[sec/100cc]を示す。図2から,微小短絡のなかった3つのサンプルと比較して,微小短絡があった4つのサンプルはガーレー値が低い傾向が認められる。これより,処理強度Sが7.5以上の4つのサンプルでは,コロナ処理によりセパレータ基材7に貫通孔が形成されたものと解される。ただし,コロナ処理によりセパレータ基材7に貫通孔が形成されたこと自体は,必ずしも悪いことではない。表1および図2の結果から,コロナ処理によりセパレータ基材7に貫通孔を形成するためには,7.5以上の処理強度Sが必要であることが分かる。 As can be seen in the “Short-Circuit” column of Table 1, there were no micro-shorts in the three samples with a processing strength S of less than 7.5, but in all four samples with a processing strength S of 7.5 or more, A minute short circuit was observed. The graph of FIG. 2 shows the Gurley value (air density) [sec / 100 cc] measured for each separator in Table 1. From FIG. 2, it can be seen that the Gurley value tends to be lower in the four samples with the micro short circuit as compared with the three samples without the micro short circuit. From this, it is understood that in the four samples having the treatment strength S of 7.5 or more, the through holes are formed in the separator base material 7 by the corona treatment. However, it is not necessarily bad that the through holes are formed in the separator base material 7 by the corona treatment. From the results shown in Table 1 and FIG. 2, it can be seen that a treatment strength S of 7.5 or more is required in order to form through holes in the separator substrate 7 by corona treatment.
上記で微小短絡がなかった3つのサンプルについて,膜抵抗[mΩ]を測定した結果を図3に示す。図3に示すように,68〜73mΩと,いずれもやや高めの抵抗値となった。これは,セパレータ基材7に貫通孔が形成されていないため,セパレータ基材7の厚さ方向についてのイオンの移動抵抗が高いためと解される。なお,図3の膜抵抗値は,セパレータの枚数を1枚から3枚まで変えてそれぞれのコインセルを作製し,そのインピーダンスを測定した結果から算出したものである。微小短絡があった4つのサンプルについては,正しく測定できないおそれがあるため測定しなかった。 FIG. 3 shows the results of measuring the membrane resistance [mΩ] for the three samples that did not have a micro short circuit. As shown in FIG. 3, the resistance values were 68 to 73 mΩ, which were slightly higher. This is understood because the through-holes are not formed in the separator base material 7 and the ion movement resistance in the thickness direction of the separator base material 7 is high. Note that the membrane resistance values in FIG. 3 are calculated from the result of measuring the impedance of each coin cell manufactured by changing the number of separators from 1 to 3. The four samples with micro shorts were not measured because they may not be measured correctly.
(ケース2)
次いで,塗工により厚さ8μmのポリエチレン粒子層を形成した場合の実験例であるケース2について説明する。ケース2の各実験例の内容を,表2に示す。ケース2では,塗工を行うので,コロナ処理を必ず行った。すなわち,ケース1の「無処理」に相当するサンプルはケース2には存在しない。
(Case 2)
Next,
表2の「短絡」欄に見られるように,ケース2で微小短絡が見られたのは,処理強度Sが22.5のサンプルだけであった。つまり,7.5以上のコロナ処理強度Sによりセパレータ基材7に貫通孔が形成された場合であっても,処理強度Sが22.5未満であれば,その貫通孔はポリエチレン粒子層で覆われるので,微小短絡にならないのである。図4のガーレー値のグラフに示されるように,ケース2における「2−3」〜「2−5」のサンプルは,ケース1の「1−3」〜「1−5」のサンプルに比して,機密度がやや高くなっている。これは,貫通孔がポリエチレン粒子層で覆われていることによる効果と考えられる。
As seen in the “Short-Circuit” column of Table 2, only a sample with a treatment strength S of 22.5 showed a minute short-circuit in
ケース2においても,微小短絡がなかったサンプルについて膜抵抗[mΩ]を測定した。その結果を図5に示す。図5によれば,「2−3」〜「2−5」のサンプルの膜抵抗値は61〜66mΩ程度である。これは,「2−1」,「2−2」の膜抵抗値である78〜79mΩよりかなり低い値である。ケース1の膜抵抗値である68〜72mΩと比べても低い値となっている。これより,ケース2の「2−3」〜「2−5」のサンプルでは,微小短絡を防止しつつセパレータ抵抗を軽減させることができていることがわかる。
In
(ケース3)
セパレータ基材7の膜厚Tを20μmから16μmに変更したのがケース3である。ケース3の各実験例の内容を,表3に示す。ケース3では,処理力Fに関してはケース2の場合と変えていない(「3−2」を除く)が,膜厚Tが薄くなった分,ケース2と比較して処理強度Sが上がっている。これによりケース3では,処理強度Sが18.8以上の2つのサンプルで微小短絡が認められた。したがってケース3によれば,処理強度Sの値として18.8以上は,その好適な範囲から除かれることとなる。
(Case 3)
In
ケース3の各サンプルについてのガーレー値を図6のグラフに示す。また,ケース3の各サンプルのうち微小短絡がなかったものについての膜抵抗[mΩ]を図7のグラフに示す。これらより,ケース3のうち「3−3」および「3−4」のサンプルについてはいずれも,機密度に特に問題はなく,かつ膜抵抗値が十分に低いことが分かる。
The Gurley value for each sample of
(ケース4)
セパレータ基材7の膜厚Tをさらに12μmまで下げたのがケース4である。ケース4の各実験例の内容を,表4に示す。ケース4では,膜厚Tがさらに薄くなった分,ケース3における同等の処理力Fのサンプルと比較して処理強度Sが上がっている。これによりケース4では,処理強度Sが20.8以上の2つのサンプルで微小短絡が認められた。一方,処理強度Sが16.7である「4−4」については,微小短絡が認められなかった。したがってケース4によれば,処理強度Sの値として16.7までは,その好適な範囲に含まれることが分かる。
(Case 4)
ケース4の各サンプルについてのガーレー値を図8のグラフに示す。また,ケース4の各サンプルのうち微小短絡がなかったものについての膜抵抗[mΩ]を図9のグラフに示す。これらより,ケース4のうち「4−3」および「4−4」のサンプルについてはいずれも,機密度に特に問題はなく,かつ膜抵抗値が十分に低いことが分かる。
The Gurley value for each sample of
ケース2〜4についての微小短絡の有無を,図10のグラフに示す。図10のグラフでは,横軸をコロナ処理の処理力Fとし,縦軸をセパレータ基材7の膜厚Tとしている。さらにグラフ中に,処理強度Sにして16.7に相当する直線を引いている。図10では,この直線上およびこれより左上側(16.7以下)のサンプルはすべて微小短絡無しであり,直線より右下側(16.7超)のサンプルはすべて微小短絡ありとなっている。これよりコロナ処理の程度の上限は,処理強度Sにして16.7である(16.7を含む)ことが分かる。なお図10は,塗工後の状態での微小短絡の有無から,コロナ処理の程度の上限を示しているに過ぎない。コロナ処理の程度の下限については前述の通り,塗工前の状態での貫通孔の形成状況により定められる。
The presence or absence of a micro short circuit for
さらに,ケース2〜4についての膜抵抗値を,図11のグラフに示す。図11のグラフでは,横軸をコロナ処理の処理強度Sとし,縦軸を膜抵抗値としている。図11のグラフ中のプロット点は,処理強度Sが5.0以下で膜抵抗が70[mΩ]以上のグループと,処理強度Sが7.5以上で膜抵抗が66[mΩ]以下のグループとに2分される。ケース1の図3との対比から,前者のグループは膜抵抗の低減効果がないグループであり,後者のグループは膜抵抗の低減効果があるグループであるといえる。これは,コロナ処理の処理強度Sが7.5以上あることでセパレータ基材7に貫通孔を形成して膜抵抗が下がる,というメカニズムによるものと考えられる。よってコロナ処理の程度の下限は,処理強度Sにして7.5である(7.5を含む)ことが分かる。
Furthermore, the film resistance values for
図12は,ポリエチレン粒子層の有無による膜抵抗の違いを示すグラフである。図12では,ケース1の「無処理」(ポリエチレン粒子層なし)と,ケース4の「4−3」および「4−4」(いずれもポリエチレン粒子層あり)についての膜抵抗値を示している。これら3つのサンプルについては,表1および表4の「T」欄および「E」欄から分かるように,いずれも,セパレータ基材7の膜厚Tとポリエチレン粒子層の層厚Eとの合計が20μmである。図12を見ると,「無処理」よりも「4−3」,「4−4」の方が低抵抗であることは明らかである。また,ポリエチレン粒子層は当然,そのもともとの目的であるタック性(接着性)を有している。これより本形態では,ポリエチレン粒子層を適切に形成することにより,タック性を得つつ膜抵抗を低減させているといえる。
FIG. 12 is a graph showing the difference in film resistance depending on the presence or absence of a polyethylene particle layer. FIG. 12 shows the film resistance values for case 1 “no treatment” (no polyethylene particle layer) and
(ケース5)
次に,ポリエチレン粒子の大きさの影響についての実験例であるケース5を説明する。ケース5では,ケース2の「2−1」および「2−4」を基準とし,ポリエチレン粒子の粒径Rのみを変更した。すなわち,「5−1」,「5−2」のサンプルでは,「2−1」の条件を基準としつつ,粒径Rを6μm(5−1),1μm(5−2)に変更した。同様に「5−3」,「5−4」のサンプルでは,「2−4」の条件を基準としつつ,粒径Rを6μm(5−3),1μm(5−4)に変更した。ケース5の各実験例(「2−1」,「2−4」を含む)の内容を,表5に示す。表5の「短絡」欄ではいずれのサンプルも,微小短絡は無しとなっている。ただし上の3つは前述のようにコロナ処理の処理強度Sが不足するサンプルである。
(Case 5)
Next,
図13に,表5の各サンプルのガーレー値を示す。「5−3」,「5−4」のサンプルでは「2−4」のサンプルに対してやや低いガーレー値となっている。図14に,表5の各サンプルの膜抵抗値を示す。「5−3」のサンプルでは「2−4」のサンプルに対してやや低い膜抵抗値となっているが,「5−4」のサンプルでは「2−4」のサンプルよりも明らかに高く,「2−1」のサンプルに匹敵する膜抵抗値となっている。 FIG. 13 shows the Gurley value of each sample in Table 5. The samples “5-3” and “5-4” have slightly lower Gurley values than the samples “2-4”. FIG. 14 shows the film resistance value of each sample in Table 5. The “5-3” sample has a slightly lower membrane resistance than the “2-4” sample, but the “5-4” sample is clearly higher than the “2-4” sample, The film resistance value is comparable to the sample of “2-1”.
これよりポリエチレン粒子層による膜抵抗の低減効果は,粒径Rが小さすぎる(1μm)のサンプル(5−4)では得られない一方,粒径Rが3μmを超えるほど大きくても(6μm,5−3)得られることが分かる。これより,塗工工程で塗工するポリエチレン粒子の粒子径は3μm以上である必要があることが分かる。なお,粒径Rが小さすぎる場合に膜抵抗が大きくなってしまう理由は,セパレータ基材7の貫通孔にポリエチレン粒子が入り込んで塞いでしまうことで,電池反応時のイオンの移動経路が閉じられてしまうことにあると推察される。 From this, the effect of reducing the film resistance by the polyethylene particle layer is not obtained in the sample (5-4) having a particle size R that is too small (1 μm), but even if the particle size R exceeds 3 μm (6 μm, 5 -3) It turns out that it is obtained. This shows that the particle diameter of the polyethylene particles to be applied in the coating process needs to be 3 μm or more. The reason why the membrane resistance increases when the particle size R is too small is that polyethylene particles enter and close the through-holes of the separator substrate 7, thereby closing the ion movement path during the battery reaction. It is presumed that
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,セパレータ基材7に所定の処理強度Sのコロナ処理を施すことでセパレータ基材7に貫通孔が形成されるようにしている。そしてその上に塗工処理を行うことで,貫通孔が塞がれることなくポリエチレン粒子層で覆われるようにしている。これにより,ポリエチレン粒子層を設けることによるタック性を得つつ,微小短絡の防止および膜抵抗の低減をも達成できる,セパレータの製造方法が実現されている。 As described above in detail, according to the present embodiment, the separator substrate 7 is subjected to corona treatment with a predetermined treatment strength S so that a through hole is formed in the separator substrate 7. Then, a coating process is performed thereon so that the through hole is covered with the polyethylene particle layer without being blocked. As a result, a separator manufacturing method has been realized that can achieve tackiness by providing a polyethylene particle layer, and also achieve prevention of minute short-circuiting and reduction of film resistance.
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,前述の各種数値類のうち処理強度Sおよび粒径R以外のものは,一例であり,その通りでなくてもよい。また,粒径Rについても,ポリエチレン粒子全体のうち少なくとも90重量%以上のものが該当していればよい。 Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, the above-described various numerical values other than the processing strength S and the particle size R are examples, and may not be exactly the same. Further, the particle size R may be at least 90% by weight or more of the entire polyethylene particles.
2 コロナ処理部
3 塗工部
4 乾燥部
7 セパレータ基材
2
Claims (1)
コロナ処理後のセパレータ基材の表面上に,ポリエチレン粒子層を形成するための粒子分散液を塗工する塗工工程と,
塗工後のセパレータ基材の表面上の塗工層を乾燥させる乾燥工程とを有し,
前記コロナ処理工程におけるアンプ出力P[W]を,搬送速度V[m/min]と電極長L[m]とセパレータ基材の膜厚T[μm]とで除した値(P/(V・L・T))[W・min/(m2・μm)]が,7.5以上16.7以下の範囲内にあり,
前記塗工工程で使用する粒子分散液に含まれるポリエチレン粒子のうち少なくとも90重量%以上のものが粒子径にして3μm以上であることを特徴とするセパレータの製造方法。 A corona treatment step for corona treatment on the surface of the film separator substrate;
A coating step of coating a particle dispersion for forming a polyethylene particle layer on the surface of the separator substrate after the corona treatment;
A drying process for drying the coating layer on the surface of the separator substrate after coating,
The value obtained by dividing the amplifier output P [W] in the corona treatment step by the conveying speed V [m / min], the electrode length L [m], and the film thickness T [μm] of the separator substrate (P / (V · L · T)) [W · min / (m 2 · μm)] is in the range of 7.5 to 16.7,
A method for producing a separator, wherein at least 90% by weight or more of the polyethylene particles contained in the particle dispersion used in the coating step are 3 μm or more in particle size.
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