JP2018164970A - 切断装置および回転刃 - Google Patents

Abstract

【課題】切断不良の発生を低減させること【解決手段】第１回転刃１１と第２回転刃１２とは、それぞれ周縁部１１ｂ，１２ｂの刃先から予め定められた幅に算術平均粗さが０．５よりも大きい粗面部１１ｂ１,１２ｂ１を有しており、かつ、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも内径側には、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも算術平均粗さが小さい滑面部１１ｂ２，１２ｂ２を有している。【選択図】 図２

Description

本発明は、切断装置および回転刃に関する。

特開２０１０−２３８４９０号公報には、２枚の回転刃からなる第１刃および第２刃の刃先に、厚みが０．５μｍ〜２．０μｍのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の被腹膜が形成されたスリッタを使用した、リチウム二次電池用電極板の製造方法が提案されている。かかるダイヤモンドライクカーボン膜からなる被腹膜を有するスリッタ用切断刃によれば、リチウム二次電池用電極板が切断される際に潤滑剤を必要とせず、耐摩耗性を向上するので良好な切断面が得られるとされている。

特開２０１０−２３８４９０号公報

ところで、スリッタの回転刃の寿命を長くするため、スリッタの２枚の回転刃の間にはクリアランスが設けられている。クリアランスが狭すぎると回転刃が接触したり、回転刃に作用する摩擦が大きくなったりする。このため回転刃の寿命を長くするのに、２枚の回転刃の間には適度なクリアランスが確保されていることが望ましい。クリアランスは、電極シートがスムーズに切断可能な程度に設定される。スムーズに切断可能な程度において、設定できるクリアランスが広ければ広いほど、振動などによるクリアランスの変動に対する許容度が高く、ロバスト性が高いと言える。他方で、リチウムイオン二次電池などに用いられる電極シートには、厚さが１０μｍ〜１５μｍ程度である薄い金属箔が用いられ、その両面に活物質粒子の層が形成されている。活物質粒子の層に、さらに樹脂製のセパレータが積層されているものもある。特に、活物質粒子の層に、さらに樹脂製のセパレータが積層されているようなものでは、２枚の回転刃のクリアランスにセパレータが流入しやすい。２枚の回転刃のクリアランスにセパレータが流入すると切断不良が生じる原因となりうる。

ここで提案される切断装置は、第１回転刃と、第２回転刃と、駆動装置と、搬送装置とを備えている。第１回転刃は、円板状であり、中心に回転軸が設けられており、かつ、周縁部に刃が形成されている。第２回転刃は、円板条であり、中心に回転軸が設けられており、かつ、周縁部に刃が形成されている。駆動装置は、第１回転刃の回転軸と第２回転刃の回転軸とを平行とし、かつ、第１回転刃の回転軸の軸方向から見て周縁部が重なるように、第１回転刃と前記第２回転刃とを保持し、かつ、回転させる装置である。搬送装置は、第１回転刃の周縁部と第２回転刃の周縁部とが重なるラップ部分に向けて、被切断部材を送る装置である。
ここで、第１回転刃と第２回転刃とは、それぞれ周縁部の刃先から予め定められた幅に算術平均粗さが０．５よりも大きい粗面部を有しており、かつ、粗面部よりも内径側には、粗面部よりも算術平均粗さが小さい滑面部を有している。この切断装置では、第１回転刃と第２回転刃の周縁部にそれぞれ粗面部が設けられているので、切断不良が起こりにくく、適度なクリアランスが確保できる。

粗面部は、ブラスト処理が施されていてもよい。また、径方向において、粗面部が形成された幅は、第１回転刃の周縁部と第２回転刃の周縁部とが重なるラップ部分の最大幅よりも短くてもよい。また、滑面部の算術平均粗さは、例えば、０．２よりも小さいとよい。滑面部には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されていてもよい。ダイヤモンドカーボンライク被膜が形成されていることによって、切断塵などの異物が滑面部に付着しにくい。

第１回転刃と第２回転刃とは、ラップ部分に被切断部材が送られる方向と同じ方向に回転し、かつ、第１回転刃と第２回転刃との周速は、ラップ部分に被切断部材が送られる速度よりも速くてもよい。

ここで提案される回転刃は、中心に回転軸が設定され、周縁部に刃先が形成された円板状の回転刃であって、周縁部の刃先から予め定められた幅に算術平均粗さが０．５よりも大きい粗面部を有し、かつ、粗面部よりも内径側には、粗面部よりも算術平均粗さが小さい滑面部を有しているとよい。かかる回転刃によれば、切断不良が起こりにくい。

ここで、粗面部は、ブラスト処理が施されていてもよい。滑面部の算術平均粗さは、０．２よりも小さくてもよい。滑面部には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されていてもよい。

図１は、ここで提案される切断装置１０の側面図である。 図２は、第１回転刃１１と第２回転刃１２の配置を示す正面図である。 図３は、第１回転刃１１の周縁部１１ｂ（刃先）を拡大した部分断面図である。 図４は、切断される電極シート２０の平面図である。 図５は、切断される電極シート２０の断面図である。 図６は、電極シート２０が切られ始めた位置の状態を模式的に示す断面図である。 図７は、電極シート２０が切断された位置での状態を示す図である。 図８は、切断不良の典型例を示す断面図である。

以下、ここで提案される切断装置の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。

図１は、ここで提案される切断装置１０の側面図である。図２は、切断装置１０の第１回転刃１１と第２回転刃１２の配置を示す正面図である。図３は、第１回転刃１１の周縁部１１ｂ（刃先）を拡大した部分断面図である。図４は、切断される電極シート２０の平面図である。図５は、切断される電極シート２０の断面図である。

ここで、裁断される電極シート２０は、図４および図５に示されているように、いわゆるセパレータ一体型の電極シートである。この電極シート２０は、集電箔２１と、電極活物質層２２と、セパレータ２３とを有している。集電箔２１は、長尺の薄い金属箔である。集電箔２１の両側の縁には、電極活物質層２２が形成されない未形成部２１ａが設定されている。未形成部２１ａは、集電箔２１の長さ方向に沿って予め定められた幅で設定されている。電極活物質層２２は、未形成部２１ａを除く部分において、集電箔２１の両面にそれぞれ形成されている。電極活物質層２２の表面にはセパレータ２３が貼り付けられている。セパレータ２３は、樹脂製の多孔質シートであり、電極活物質層２２に積層されている。セパレータ２３は、電極活物質層２２の表面を完全に覆っており、電極シート２０の幅方向の縁では、セパレータ２３が電極活物質層２２からはみ出ている。この実施形態では、電極シート２０の幅方向の中間位置に、長さ方向に沿って切断線Ｃ１が設定されている。切断装置１０は、切断線Ｃ１に沿って電極シート２０を切断する。

かかる電極シート２０の具体例として、例えば、リチウムイオン二次電池用の負極シートでは、集電箔２１に銅箔が用いられる。電極活物質層２２には、グラファイトなどの負極活物質粒子、および、バインダーなどが含まれている。セパレータ２３には、ポリエチレン製の多孔質膜が用いられる。セパレータ２３は、例えば、表面に接着剤を塗布して密着性を付与して電極活物質層２２に貼り合せられている。

リチウムイオン二次電池用の正極シートでは、図示は省略するが、集電箔と、集電箔の両面に形成される電極活物質層とを有している。集電箔にはアルミ箔が用いられている。集電箔の両面に形成される電極活物質層には、活物質粒子としてのリチウムを含有する遷移金属の複合酸化物の粒子、アセチレンブラックなどの導電助剤、および、バインダーとしてのスチレン・ブタジエンゴム(ＳＢＲ)などが含まれている。この実施形態では、リチウムイオン二次電池用の負極シートは、正極シートよりも、電極活物質層の幅が広い。そして、この実施形態では、負極シートにセパレータ一体型の電極シートが採用されており、正極シートはセパレータ一体型でない電極シートが採用されている。正極シートがセパレータ一体型の電極シートとされ、負極シートがセパレータ一体型でない電極シートとされてもよい。

切断装置１０は、図１に示すように、第１回転刃１１と、第２回転刃１２と、駆動装置１３と、搬送装置１４とを備えている。図１に示す例では、上述したセパレータ一体型の電極シート２０が被切断部材として例示されている。
第１回転刃１１は、円板状の回転刃である。第１回転刃１１の中心には、回転軸１１ａが設けられている。第１回転刃１１の周縁部１１ｂには、刃が形成されている。
第２回転刃１２は、円板状の回転刃である。第２回転刃１２の中心には、回転軸１２ａが設けられている。第２回転刃１２の周縁部１２ｂには、刃が形成されている。

第１回転刃１１と第２回転刃１２とは、図２および図３に示すように、それぞれ粗面部１１ｂ１,１２ｂ１と、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２とを有している。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘ（図３参照）は、第１回転刃１１と第２回転刃１２のそれぞれ周縁部１１ｂ,１２ｂの刃先から予め定められた幅で設けられている。ここで、「粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅」は、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が形成された部分について、刃の周縁からの径方向の幅である。滑面部１１ｂ２，１２ｂ２は、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも内径側に設けられている。滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の算術平均粗さは、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも小さい。この実施形態では、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１と滑面部１１ｂ２，１２ｂ２は、第１回転刃１１と第２回転刃１２の両面にそれぞれ設けられている。ここで、図３には、第１回転刃１１の刃先が図示されているが、第２回転刃１２の刃先も同じ形状である。

ここで、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の算術平均粗さＲａは、適宜にＲａ１と称される。また、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の算術平均粗さＲａは、適宜にＲａ２と称される。第１回転刃１１と第２回転刃１２の粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の算術平均粗さＲａ１は、それぞれ０．５よりも大きい。この実施形態では、第１回転刃１１と第２回転刃１２の滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の算術平均粗さＲａ２は、０．２よりも小さい。さらに、この実施形態では、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されている。なお、第１回転刃１１と第２回転刃１２には、電極シートを切断するのに適した材料を採用するとよく、種々の材料が採用されうる。ここでは特に限定されないが、この実施形態では、第１回転刃１１と第２回転刃１２は、それぞれハイス鋼（ＳＫＨ）製である。また、刃先の角度αは、４５度に設定されている。刃先の角度αは、４５度に限定されない。刃先の角度αは、例えば、９０度としてもよいし、４０度程度でもよい。

つまり、第１回転刃１１と第２回転刃１２は、周縁部に設けられた刃先から一定の幅に粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が設けられている。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の内径側には、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２が設けられている。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の算術平均粗さＲａ１は、それぞれ０．５よりも大きい。滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の表面は、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも滑らかである。つまり、刃先側では表面が粗く、その内側では、表面が滑らかである。このため、刃先側の摩擦係数が、その内側よりも高い。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の算術平均粗さＲａ１は、例えば、０．５以上１．０以下程度にするとよい。ここで、第１回転刃１１の刃先の算術平均粗さは、例えば、接触式表面粗さ測定器によって測定されうる。ここで、測定条件は、ダイヤモンド材質先端半径２μmの触針を用い、測定力を０．７５ｍＮとし、測定速度を０．１５ｍｍ／ｓとする。

この実施形態では、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の算術平均粗さＲａ２は、０．２よりも小さい。さらに、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されている。このため、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の摩擦係数は、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１に比べて格段に小さい。第１回転刃１１と第２回転刃１２は、刃先に設けられた粗面部１１ｂ１,１２ｂ１を除いて、表面が滑らかなので、切断時に切断塵などの異物が付着しにくい。

第１回転刃１１および第２回転刃１２の径方向における、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘ（図３参照）は、第１回転刃１１の回転軸１１ａの軸方向から見て第１回転刃１１の周縁部１１ｂと第２回転刃１２の周縁部１２ｂとが重なる部位（以下、適宜にラップ部分Ｌという。）の、径方向における最大幅よりも短い。また、発明者の知見では、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘは、被切断材料が上述のようなセパレータ一体型の電極シートである場合、セパレータの厚さ以上の幅であるとよい。ここで、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘは、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が形成された刃先から予め定められた幅（径方向の幅）である。この実施形態では、負極シートに貼り付けられたセパレータの厚さは、大凡２０μｍである。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘは、２０μｍ以上であるとよい。

第１回転刃１１と第２回転刃１２の製造方法は、以下の通りである。まず円板状のハイソ鋼が用意され、周縁部に刃先が形成される。その後、予め定められた滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の表面粗さに合せて表面が研磨される。次に、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が形成される周縁部部分がマスクされて、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成される。その後、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成された滑面部１１ｂ２，１２ｂ２がマスクされて、刃先にブラスト処理が施される。このブラスト処理によって、予め定められた表面粗さを有する粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が形成される。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１は、ブラスト処理が施されているので、表面の基準面に対して１μｍ程度の微細な凹凸を有する処理痕が形成されている。滑面部１１ｂ２，１２ｂ２に形成されるダイヤモンドライクカーボン被膜は、例えば、例えばアークイオンプレーティング法によって形成される。ダイヤモンドライクカーボン被膜の厚みは例えば０．５μｍ以上１０μｍ以下程度であるとよい。

駆動装置１３は、図１に示すように、第１回転刃１１と第２回転刃１２とを回転させる装置である。ここで、駆動装置１３は、第１回転刃１１の回転軸１１ａと第２回転刃１２の回転軸１２ａとを平行とし、かつ、第１回転刃１１の回転軸１１ａの軸方向から見て周縁部１１ｂ，１２ｂが重なるように、第１回転刃１１と第２回転刃１２とを保持する。そして、当該配置で保持した第１回転刃１１と第２回転刃１２を回転させる。また、第１回転刃１１と第２回転刃１２との間には、図２に示すように、クリアランスＣが設定されている。クリアランスＣは、被切断材料がスムーズに切断できる程度に設定されているとよい。

駆動装置１３は、図示は省略するが、上述した配置にて、第１回転刃１１の回転軸１１ａと第２回転刃１２の回転軸１２ａとを保持するホルダーと、当該ホルダーを回転させることによって第１回転刃１１と第２回転刃１２とを回転させる駆動機構とを備えている。駆動装置１３は、図１に示すように、第１回転刃１１と第２回転刃１２とを互いに反対方向に回転させる。第１回転刃１１の周縁部１１ｂと第２回転刃１２の周縁部１２ｂとが重なるラップ部分Ｌの周方向の片側Ｌａでは、軸方向から見て第１回転刃１１と第２回転刃１２との刃先が互いに近づくように回転している。

搬送装置１４は、被切断部材を送る装置である。この実施形態では、搬送装置１４は、第１回転刃１１の周縁部１１ｂと第２回転刃１２の周縁部１２ｂとが重なるラップ部分Ｌ分に向けて、被切断部材としての電極シート２０を送る。より具体的には、被切断部材としての電極シート２０は、第１回転刃１１と第２回転刃１２との刃先が互いに近づくラップ部分Ｌの片側Ｌａに向けて送られる。この実施形態では、被切断部材としての電極シート２０は、帯状の部材である。電極シート２０は、幅方向の中間位置に長さ方向に沿って設定された切断線Ｃ１（図２参照）に沿って切断される。

搬送装置１４は、いわゆるロール・ツー・ロール方式にて、第１回転刃１１の周縁部１１ｂと第２回転刃１２の周縁部１２ｂとが重なる位置に向けて、電極シート２０を案内する。搬送装置１４には、エッジセンサ１４ａや、図示は省略するが、位置調整機構、テンション調整機構などが組み込まれている。搬送装置１４は、図１に示すように、電極シート２０の幅方向の位置を調整しつつ、第１回転刃１１の周縁部１１ｂと第２回転刃１２の周縁部１２ｂとが重なる位置に向けて電極シート２０を供給する。第１回転刃１１と第２回転刃１２とによって切断された電極シート２０ａ、２０ｂは、切断後に互いに搬送される向き（角度）が変えられて分離される。

駆動装置１３は、搬送装置１４によって電極シート２０が送られる方向と同じ方向に、第１回転刃１１と第２回転刃１２とを回転させている。つまり、第１回転刃１１の周縁部１１ｂと第２回転刃１２の周縁部１２ｂとが重なるラップ部分Ｌにおいて、第１回転刃１１および第２回転刃１２の刃先が進む方向が同じである。また、第１回転刃１１および第２回転刃１２の刃先が進む方向は、ラップ部分Ｌに対して、搬送装置１４によって電極シート２０が送られる方向とも同じである。

この実施形態では、第１回転刃１１と第２回転刃１２との回転速度は同じである。ここで、第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度は、それぞれ周速で評価される。第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度は、電極シート２０が送られる搬送速度と同じか、電極シート２０が送られる搬送速度よりも少し速く設定されるとよい。例えば、第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度Ｖ１は、搬送装置１４が電極シート２０を搬送する搬送速度Ｖ２と同じかそれよりも速く、例えば、１０％程度速く設定されうる。つまり、第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度Ｖ１は、Ｖ２≦Ｖ１≦１．１Ｖ２の範囲で設定される。

この切断装置１０は、図２に示すように、第１回転刃１１と第２回転刃１２との間に、被切断材料がスムーズに切断される程度に、クリアランスＣの幅ｈ１およびラップ部分Ｌの幅ｈ２が設定されている。第１回転刃１１と第２回転刃１２は、上記クリアランスＣとラップ部分Ｌを保ちつつ、図１に示すように、駆動装置１３によって予め定められた回転速度で回転している。

被切断材料としての電極シート２０は、搬送装置１４によって、第１回転刃１１と第２回転刃１２とが重なるラップ部分Ｌに送られる。電極シート２０は、軸方向から見て第１回転刃１１と第２回転刃１２との刃先が互いに近づくラップ部分Ｌの片側Ｌａから、ラップ部分Ｌに導入される。この際、電極シート２０の切断線Ｃ１（図４参照）が、第１回転刃１１と第２回転刃１２とのクリアランスＣ（図２参照）に合わされつつ、第１回転刃１１と第２回転刃１２のラップ部分Ｌに向けて電極シート２０が送られる。電極シート２０は、ラップ部分Ｌに対して予め定められた搬送速度で送られる。

図６は、電極シート２０が切られ始めた位置の状態を模式的に示す断面図である。電極シート２０が切られ始めた位置は、ラップ部分Ｌの片側Ｌａであり、例えば、図１でＶＩ−ＶＩで示される位置である。図７は、電極シート２０が切断された位置での状態を示す図である。図７は、ラップ部分Ｌにおいて、図６よりも電極シート２０が搬送方向に進んだ位置である。なお、図６および図７は、電極シート２０がラップ部分Ｌに導入される側とは反対側から見た図である。

本発明者の観察では、図６に示すように、電極シート２０が切られ始めた位置では、電極シート２０の両面のセパレータ２３に、第１回転刃１１と第２回転刃１２の刃先がそれぞれ食い込む。次に、図７に示すように、第１回転刃１１と第２回転刃１２とが、電極シート２０に食い込む量が大きくなっていく。この状態で、第１回転刃１１と第２回転刃１２との微小なクリアランスＣにおいて、電極シート２０が引っ張られて破断する。

図８は、切断不良の典型例を示す断面図である。図８に示された例では、第１回転刃１１Ａと第２回転刃１２Ａは、刃先に粗面部を有していない。図８に示すように、第１回転刃１１Ａと第２回転刃１２Ａの刃先は、セパレータ２３への食いつきが悪い。セパレータ２３への食いつきが悪いと、第１回転刃１１と第２回転刃１２の刃先が滑りやすい。図８の例では、上側の第１回転刃１１Ａの刃先が滑っている。第１回転刃１１Ａと第２回転刃１２Ａのうち何れか一方の刃先が滑ると、図８に示すように、第１回転刃１１Ａと第２回転刃１２ＡとのクリアランスＣにセパレータ２３の一部が入り込み、セパレータ２３が切れずに残るような事象が生じうる。

これに対して、図６および図７に示された形態では、切断装置１０の第１回転刃１１と第２回転刃１２は、図２および図３に示すように、周縁部１１ｂ，１２ｂに粗面部１１ｂ１,１２ｂ１を有している。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１は、周縁部１１ｂ，１２ｂの刃先から予め定められた幅にそれぞれ設けられている。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の算術平均粗さは、０．５よりも大きい。さらに、第１回転刃１１と第２回転刃１２は、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも内径側に滑面部１１ｂ２，１２ｂ２を有している。滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の算術平均粗さは、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも小さい。

粗面部１１ｂ１,１２ｂ１は、算術平均粗さが高く、表面が粗いため、摩擦係数が高い。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１は、セパレータ一体型の電極シート２０を切断する場合、高い摩擦力を発揮する。第１回転刃１１と第２回転刃１２は、刃先に粗面部１１ｂ１,１２ｂ１を有するために、電極シート２０の表面に貼り付けられたセパレータ２３への食いつきが良い。そして、電極シート２０が切られ始めた位置では、電極シート２０の両面のセパレータ２３がスムーズに切断されやすい。さらに、第１回転刃１１と第２回転刃１２の刃先が、電極シート２０にそれぞれ食いつきやすく、電極シート２０からずれにくい。そして、第１回転刃１１と第２回転刃１２との間に設定された微小なクリアランスＣにおいて、電極シート２０が引っ張られる。このため、電極シート２０は、スムーズに破断されやすい。このように切断装置１０は、第１回転刃１１と第２回転刃１２の刃先に粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が形成されているので、セパレータ一体型の電極シート２０でもスムーズに切断される。

この実施形態では、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１にはブラスト処理が施されている。ブラスト処理によって、表面に微細な凹凸がある。このため、第１回転刃１１と第２回転刃１２の刃先は、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１において表面がざらざらしており、電極シート２０への食いつきがよく、電極シート２０がスムーズに切断されている。

本発明者の知見によれば、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘは、第１回転刃１１の周縁部と第２回転刃１２の周縁部とが重なるラップ部分Ｌの、径方向における最大幅よりも短いとよい。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘが長すぎると、切断に伴う塵などが粗面部１１ｂ１,１２ｂ１に入り込み、切断不良が起こる原因となりうる。第１回転刃１１の周縁部と第２回転刃１２の周縁部とは、ラップ部分Ｌよりも内径側は、被切断材料の切断に寄与しない。ラップ部分Ｌの径方向における最大幅は、第１回転刃１１と第２回転刃１２が実質的に切断に寄与する長さである。径方向において、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘは、ラップ部分Ｌの最大幅よりも短いとよい。

また、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘは、セパレータ一体型の電極シート２０を切断する場合には、セパレータ２３の厚さよりも長いとよい。つまり、セパレータ一体型の電極シート２０をスムーズに切断させるためには、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１によってセパレータ２３がスムーズに破断されるとよい。このような観点において、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘは、セパレータ２３の厚さよりも長いとよい。

また、第１回転刃１１と第２回転刃１２は、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも内径側には、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも算術平均粗さが小さい滑面部１１ｂ２，１２ｂ２を有している。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１よりも内径側に設けられた滑面部１１ｂ２，１２ｂ２は、表面粗さが小さいので、切断塵が付きにくい。

この場合、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の算術平均粗さは、例えば、０．２よりも小さいとよい。また、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されているとよい。滑面部１１ｂ２，１２ｂ２にダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されていることによって、切断塵がより一層付きにくい。このため、第１回転刃１１および第２回転刃１２に切断塵が付着し、堆積することに起因する切断不良が起こりにくい。

本発明者は、リチウムイオン二次電池用のセパレータ一体型の負極シートを切断する試験を行った。用意した負極シートの構成は、集電箔２１に銅箔（１０μｍ厚）が用いられている。電極活物質層２２には、活物質粒子としてのグラファイト粒子、および、バインダーとしてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレン・ブタジエンゴム(ＳＢＲ)が含まれている。電極活物質層２２の片面の厚さは６０μｍである。セパレータ２３にはポリエチレン製の多孔質膜が用いられる。セパレータ２３は表面にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を塗布して密着性を付与し、プレスによって圧力が掛けられて電極活物質層２２に貼り合せられている。セパレータ２３の片面の厚さは２０μｍである。

図１に示すように、用意されたセパレータ一体型の負極シートを第１回転刃１１と第２回転刃１２を備えた切断装置１０で切断する。ここで用意された第１回転刃１１と第２回転刃１２は、ハイス鋼で作成されている。刃先の角度は４５度である。図２に示すように、第１回転刃１１と第２回転刃１２のラップ部分Ｌの幅ｈ２は１００μｍに設定した。電極シート２０の搬送速度は３０ｍ／分とした。表１にその余の試験条件を示す。ここで言及されない条件は、各試験において条件は同じ条件である。

ここでは、第１回転刃１１と第２回転刃１２は、ブラスト処理が施された粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の有無、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の算術平均粗さＲａ１が異なるものを用意した。また、第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度を調整した。そして、第１回転刃１１と第２回転刃１２のクリアランスＣの幅ｈ１を徐々に広げていき、電極シート２０が適切に切断されるかを確認した。ここでは、クリアランスＣの幅ｈ１を、クリアランス０μｍから５μｍずつ徐々に広げて電極シート２０がスムーズに切断されるか否かを確認した。そして、セパレータ２３が分断されて電極シート２０が切断された場合を、良（○）とし、セパレータ２３が分断されずに残るような場合を切断不良（×）とした。

試験１では、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が形成されていない。つまり、第１回転刃１１と第２回転刃１２の刃先の表面粗さは、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２と同じとし、算術平均粗さＲａを０．２とした。第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度（周速）は、搬送速度と同じ速度とした。この場合、クリアランスＣの幅ｈ１が０の時は切断されたが、クリアランスＣが５μｍ以上に広くすると切断不良となった。

試験２では、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が形成されている。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の幅Ｘ（図３参照）は、５０μｍとした。粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の表面粗さは、算術平均粗さＲａにて０．５とした。第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度（周速）は、搬送速度と同じ速度とした。この場合、クリアランスＣの幅ｈ１は、０の時からクリアランスＣが２０μｍまでは切断された。クリアランスＣが２５μｍ以上に広くすると切断不良となった。試験１との対比から、第１回転刃１１と第２回転刃１２に粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が設けられることによって、クリアランスＣを設けた場合でも、切断不良が起こりにくくなる。

試験３では、第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度（周速）は、搬送速度よりも１０％程度速くした。その余の試験条件は、試験２と同じである。この場合、クリアランスＣの幅ｈ１は、０の時からクリアランスＣが３０μｍまでは切断された。クリアランスＣが３５μｍ以上に広くすると切断不良となった。試験２との対比から、第１回転刃１１と第２回転刃１２の回転速度を搬送速度よりも速くすることによって、さらにクリアランスＣを広く設けることができる。

試験４では、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１の表面粗さは、算術平均粗さＲａにて１．０とした。その余の試験条件は、試験２と同じである。この場合、クリアランスＣの幅ｈ１は、０の時からクリアランスＣが３０μｍまでは切断された。クリアランスＣが３５μｍ以上に広くすると切断不良となった。試験２との対比から、粗面部１１ｂ１,１２ｂ１を１．０程度に粗くすることによって、さらにクリアランスＣを広く設けることができる。このように、試験３や試験４では、セパレータ２３の厚さが２０μｍであるところ、クリアランスＣを３０μｍ程度に設定できる。このため、振動などでクリアランスＣが変動することに対する許容度が高く、ロバスト性が高い。つまり、セパレータ一体型の電極シート２０を安定してスムーズに切断することができる。

以上のとおりに、切断装置１０の第１回転刃１１と第２回転刃１２は、刃先に粗面部１１ｂ１,１２ｂ１が設けられているとよい。これによって、第１回転刃１１と第２回転刃１２との間にクリアランスＣを設けても、切断不良が生じ難い。

また、第１回転刃１１と第２回転刃１２とは、ラップ部分Ｌに被切断部材としての電極シート２０が送られる方向と同じ方向に回転する。そして、第１回転刃１１と第２回転刃１２との周速は、ラップ部分Ｌに電極シート２０が送られる搬送速度よりも速くてもよい。この場合も、第１回転刃１１と第２回転刃１２との間にクリアランスを設けても、切断不良が生じ難い。また、好ましくは、刃先に設けられる粗面部１１ｂ１,１２ｂ１を除いて滑面部１１ｂ２，１２ｂ２が設けられていると良い。また、滑面部１１ｂ２，１２ｂ２には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されているとよい。

以上、ここで提案される切断装置について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた切断装置の実施形態などは、本発明を限定しない。

１０ 切断装置
１１ 第１回転刃
１１ａ 回転軸
１１ｂ 周縁部
１１ｂ１ 粗面部
１１ｂ２ 滑面部
１２ 第２回転刃
１２Ａ 回転刃
１２ａ 回転軸
１２ｂ 周縁部
１２ｂ１ 粗面部
１２ｂ２ 滑面部
１３ 駆動装置
１４ 搬送装置
１４ａ エッジセンサ
２０ 電極シート
２１ 集電箔
２１ａ 未形成部
２２ 電極活物質層
２３ セパレータ
Ｃ クリアランス
Ｃ１ 切断線
ｈ１ クリアランスＣの幅
ｈ２ ラップ部分Ｌの幅
Ｌ ラップ部分
Ｌａ ラップ部分Ｌの周方向の片側
Ｘ 滑面部１１ｂ２，１２ｂ２の幅

Claims (10)

1. 中心に回転軸が設けられ、かつ、周縁部に刃が形成された円板状の第１回転刃と、
   中心に回転軸が設けられ、かつ、周縁部に刃が形成された円板状の第２回転刃と、
   前記第１回転刃の回転軸と前記第２回転刃の前記回転軸とを平行とし、かつ、前記第１回転刃の回転軸の軸方向から見て周縁部が重なるように、前記第１回転刃と前記第２回転刃とを保持し、かつ、回転させる駆動装置と、
   前記第１回転刃の周縁部と前記第２回転刃の周縁部とが重なるラップ部分に向けて、被切断部材を送る搬送装置と
   を備え、
   前記第１回転刃と前記第２回転刃とは、それぞれ周縁部の刃先から予め定められた幅に算術平均粗さが０．５よりも大きい粗面部を有しており、かつ、前記粗面部よりも内径側には、前記粗面部よりも算術平均粗さが小さい滑面部を有している、
   切断装置。
2. 前記粗面部は、ブラスト処理が施されている、請求項１に記載された切断装置。
3. 径方向において、前記粗面部が形成された幅は、前記第１回転刃の前記周縁部と前記第２回転刃の前記周縁部とが重なるラップ部分の最大幅よりも短い、請求項１または２に記載された切断装置。
4. 前記滑面部の算術平均粗さは、０．２よりも小さい、
   請求項１から３までの何れか一項に記載された切断装置。
5. 前記滑面部には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されている、
   請求項１から４までの何れか一項に記載された切断装置。
6. 前記第１回転刃と前記第２回転刃とは、前記ラップ部分に前記被切断部材が送られる方向と同じ方向に回転し、かつ、
   前記第１回転刃と前記第２回転刃との周速は、前記ラップ部分に前記被切断部材が送られる速度よりも速い、
   請求項１から５までの何れか一項に記載された切断装置。
7. 中心に回転軸が設定され、周縁部に刃先が形成された円板状の回転刃であって、
   周縁部の刃先から予め定められた幅に算術平均粗さが０．５よりも大きい粗面部を有し、かつ、
   前記粗面部よりも内径側には、前記粗面部よりも算術平均粗さが小さい滑面部を有している、
   回転刃。
8. 前記粗面部は、ブラスト処理が施されている、請求項７に記載された回転刃。
9. 前記滑面部の算術平均粗さは、０．２よりも小さい、
   請求項７または８に記載された回転刃。
10. 前記滑面部には、ダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されている、
    請求項７から９までの何れか一項に記載された回転刃。

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