JP2021182533A - セパレータ製造方法、セパレータ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータに対する塗工膜の成膜性を向上させる。【解決手段】非水電解液二次電池用のセパレータ製造方法は、塗工工程と、該塗工工程に次ぐ固化工程とを備える。塗工工程において、非水電解液二次電池用のセパレータ（３２）を搬送しつつ、塗工部（８）において、前記セパレータの被塗工面（３４Ｓ、３６Ｓ）に塗材（３８）を塗工する。固化工程において、前記セパレータに塗工された前記塗材を固化させる。また、前記塗工工程における、前記セパレータへの前記塗材の塗工の完了から、前記固化工程における、前記塗材の固化の開始までが１０秒以内である。【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解液二次電池用のセパレータを製造する方法、および、当該セパレータを製造するための装置に関する。

特許文献１には、耐熱性の塗工液を、リチウムイオン二次電池用のセパレータに、塗工装置を用いて塗工し、その後、当該セパレータを乾燥器に通すことにより、セパレータ上の塗工液を乾燥させることが記載されている。

特開２０１５−１３０２７０号公報（２０１５年７月１６日公開）

セパレータの被塗工面に対する塗工液の接触角によっては、セパレータへの塗工液の塗工から、セパレータ上の塗工液の固化までの間に、セパレータ上の塗工液が弾かれてしまい、セパレータに塗工膜を形成することが困難である場合がある。また、塗工液に含まれる溶質が水溶性を有する場合、当該塗工液はセパレータ上ではじきやすい。この場合、塗工前にセパレータに対し、コロナ処理等、成膜性を高めるための処理を実施する必要があり、生産性の観点からも改良の余地がある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセパレータ製造方法は、非水電解液二次電池用のセパレータを搬送しつつ、塗工部において、前記セパレータの被塗工面に塗材を塗工する塗工工程と、前記塗工工程に次いで、前記セパレータに塗工された前記塗材を固化させる固化工程とを備え、前記塗工工程における、前記セパレータへの前記塗材の塗工の完了から、前記固化工程における、前記塗材の固化の開始までが１０秒以内である。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセパレータ製造装置は、非水電解液二次電池用のセパレータを搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送される前記セパレータの被塗工面に塗材を塗工する塗工部と、前記塗工部によって前記セパレータに塗工された前記塗材を固化させる固化装置とを備え、前記塗工部から、前記固化装置までの、前記セパレータに搬送に要する時間が１０秒以内である。

本発明の一態様によれば、セパレータに対する塗工膜の成膜性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るセパレータ製造装置の概略側面図、および、当該セパレータ製造装置を使用してセパレータを製造する様子を示す工程側面図である。 本発明の実施形態に係るセパレータ製造方法を説明するためのフローチャートである。

〔実施形態〕
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、非水電解液二次電池用のセパレータの両面に、α−オレフィン重合体を含む塗工膜を形成するための製造装置を例に挙げて説明を行う。なお、以下の説明において用いられる図は模式図であり、図面上の各部材の寸法比率を厳密に示すものではない。

＜製造装置の構成＞
図１は、本実施形態に係るセパレータ製造装置２の概略側面図である。本実施形態において、セパレータ製造装置２は、セパレータを搬送しつつ、当該セパレータへの塗材の塗工と、当該塗材の固化とを行い、セパレータ上に塗工膜を形成するための装置である。ここで、本実施形態においては、セパレータ製造装置２として、セパレータ上に塗工された塗材を、乾燥炉において乾燥させることにより固化させる装置を例に挙げて説明する。

セパレータ製造装置２は、搬送部としての捲出装置４および捲回装置６と、塗工部８と、乾燥炉１０とを備える。

捲出装置４は、捲出軸１２を備える。捲出軸１２をセパレータが捲回された巻芯に挿入して、エアチャック等により捲出軸１２に巻芯を固定することにより、当該巻芯にセパレータが捲回された捲回体を、捲出軸１２に装着することができる。この状態において、図示しない駆動部により、捲出軸１２を、例えば、図１に示す矢印Ｒ１の方向に回転駆動させることにより、捲出装置４は、捲回体からセパレータを捲き出す。

捲回装置６は、捲回軸１４を備える。捲回軸１４は、図示しない駆動部により、例えば、図１に示す矢印Ｒ２の方向に回転駆動する。捲回軸１４に、上述の巻芯とは異なる他の巻芯を挿入して、固定し、捲回軸１４を回転させることにより、捲回装置６は、捲出装置４によって捲き出されたセパレータを、捲回軸１４に固定された巻芯に捲回する。

したがって、捲出装置４によって、巻芯から捲き出されたセパレータは、捲回装置６によって再び巻芯に捲回されるまで、捲出装置４から捲回装置６まで搬送される。セパレータの捲出装置４から捲回装置６までの搬送の間に、当該セパレータは、塗工部８と乾燥炉１０とを経由する。

塗工部８は、搬送されるセパレータのうち、塗工部８を通過する部分の、被塗工面に対し、塗材の塗工を行う装置である。塗工部８は、セパレータの表面のうちの、双方の面に塗材を塗工する。すなわち、本実施形態において、塗材を塗工される、セパレータの被塗工面は、当該セパレータの両面である。

本実施形態において、塗工部８は、グラビアコータ１６とドクターブレードコータ１８とを備える。塗工部８は、グラビアコータ１６によって、通過するセパレータの被塗工面のうち、一方の被塗工面に、塗材の塗工を行い、ドクターブレードコータ１８によって、他方の被塗工面に、塗材の塗工を行う。

グラビアコータ１６は、グラビア法により、通過するセパレータの一方の被塗工面に塗材の塗工を行う装置である。例えば、グラビアコータ１６は、通過するセパレータの被塗工面うち、セパレータ製造装置２の下方側に位置する被塗工面に対し、塗材の塗工を行う。

グラビアコータ１６は、塗材液槽２０とグラビアロール２２とを備える。塗材液槽２０は、グラビアコータ１６によってセパレータに塗工される塗材を保持する。グラビアロール２２は、一部が塗材液槽２０中の塗材に浸漬される。グラビアロール２２が回転することにより、グラビアロール２２は、塗材液槽２０中の塗材をグラビアロール２２の外周面に付着させる。これにより、グラビアコータ１６は、グラビアロール２２に接触する、あるいは、グラビアロール２２の近傍を通過するセパレータの被塗工面に塗材を塗工する。

ドクターブレードコータ１８は、ドクターブレード法により、通過するセパレータの一方の被塗工面に塗材の塗工を行う装置である。例えば、ドクターブレードコータ１８は、通過するセパレータの被塗工面うち、セパレータ製造装置２の上方側に位置する被塗工面に対し、塗材の塗工を行う。

ドクターブレードコータ１８は、塗材供給部２４と、ドクターブレード２６とを備える。塗材供給部２４は、当該塗材供給部２４の下方を通過するセパレータに、塗材を吐出することにより、セパレータ上に塗材を供給する。ドクターブレード２６は、セパレータに対し、規定の大きさを有する間隙をあけて配置される。セパレータ上の塗材は、搬送されるセパレータに随伴して搬送され、ドクターブレード２６とセパレータとの間の間隙を通過する。この際、セパレータ上の塗材は、ドクターブレード２６によって、ドクターブレード２６とセパレータとの間の間隙の大きさに応じて、略均一の厚みに均される。これにより、ドクターブレードコータ１８は、ドクターブレード２６を使用して、セパレータの被塗工面に塗材を塗工する。

乾燥炉１０は、内部を通過するセパレータを加熱することにより、セパレータの被塗工面に塗工された塗材を乾燥させる装置である。乾燥炉１０によるセパレータ上の塗材の乾燥は、規定温度まで加熱された乾燥炉１０中をセパレータに通過させることにより行ってもよく、温風をセパレータに吹き付けることにより行ってもよい。

なお、本実施形態において、セパレータ製造装置２は、セパレータ上に塗工された塗材を固化する固化装置として、上述したように、セパレータ上に塗工された塗材を乾燥させる乾燥炉１０を備えているが、これに限られない。例えば、セパレータ製造装置２は、固化装置として、乾燥炉１０に代えて、通過するセパレータ上に塗工された塗材を析出させることにより、当該塗材を固化する、析出装置を備えていてもよい。

＜製造方法の概略＞
以下、図１および図２を参照して、本実施形態に係るセパレータ製造装置２を使用したセパレータ製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係るセパレータ製造方法を説明するためのフローチャートである。

本実施形態に係るセパレータ製造方法においては、先立って、図１に示すように、セパレータ捲回体２８が製造されている。セパレータ捲回体２８は、巻芯３０の外周面に、別工程において製造され、塗工膜が形成される前のセパレータ３２を捲回して備える。

セパレータ捲回体２８は、巻芯３０が捲出軸１２に固定されることにより、捲出装置４に装着されている。この状態において、捲出装置４は、捲出軸１２を矢印Ｒ１の方向に回転させることにより、セパレータ捲回体２８から、セパレータ３２を捲き出す（ステップＳ２）。

なお、図１に示すように、本実施形態に係るセパレータ３２は、基材３４と耐熱層３６とを積層して備える積層セパレータである。基材３４は、例えば、ポレオレフィンを含む多孔質フィルムからなる。耐熱層３６は、例えば、アラミド等の耐熱性樹脂を含む層である。

本実施形態において、セパレータ捲回体２８から捲き出されたセパレータ３２は、例えば、図１に示すように、基材３４を、セパレータ製造装置２の下方側、耐熱層３６を、セパレータ製造装置２の上方側とするように搬送される。

次いで、塗工部８は、セパレータ捲回体２８から捲き出されたセパレータ３２に塗材の塗工を行う、塗工工程を実施する（ステップＳ４）。本実施形態において、塗工部８のグラビアコータ１６とドクターブレードコータ１８とによって塗工される塗材は、何れも、図１に示す塗材３８である。塗材３８は、例えば、α−オレフィン重合体を含む接着樹脂（ＥＶＡ）を含んでいてもよい。

ここで、セパレータ３２は、基材３４を、セパレータ製造装置２の下方側として搬送されるため、グラビアコータ１６は、セパレータ３２の被塗工面のうち、基材３４の表面３４Ｓに対し、塗材３８を塗工する。また、セパレータ３２は、耐熱層３６を、セパレータ製造装置２の上方側として搬送されるため、ドクターブレードコータ１８は、セパレータ３２の被塗工面のうち、耐熱層３６の表面３６Ｓに対し、塗材３８を塗工する。

次いで、塗材３８を両面に塗工されたセパレータ３２が、搬送方向Ｔ１に沿って搬送され、乾燥炉１０を通過する。これにより、塗材３８を固化する固化工程として、セパレータ３２に塗工された塗材３８の乾燥を行う、乾燥工程を実施する（ステップＳ６）。

上記乾燥工程により、基材３４の表面３４Ｓと耐熱層３６の表面３６Ｓとのそれぞれに、塗工膜４０が形成される。これにより、両面に塗工膜４０を備えた、塗工後のセパレータ４２が製造される。なお、塗材３８が、α−オレフィン重合体を含む接着樹脂を含む場合、塗工膜４０は接着剤層であってもよい。また、塗工膜４０が両面に形成される場合、当該２つの塗工膜４０は、互いに膜厚が異なっていてもよい。

なお、本実施形態において、セパレータ製造装置２が、乾燥炉１０に代えて、析出装置を備える場合、塗材３８を固化する固化工程として、上述した乾燥工程に代えて、塗材３８を析出する、析出工程を実施してもよい。

例えば、セパレータ製造装置２が、乾燥炉１０に代えて、析出装置を備え、塗工部８において、塗材３８として、アラミドのＮＭＰ溶液が塗布されたとする。この場合、析出装置は、固化工程である析出工程において、通過する塗材３８に対し、水蒸気を与えてもよい。析出工程においては、析出装置を通過する塗材３８中の水分量が増加し、当該塗材３８の、アラミドに対する貧溶媒化が進行する。これにより、析出工程によって、塗材３８のアラミドが析出し、塗材３８が固化することにより、塗工膜４０が形成される。

最後に、セパレータ４２は、捲回装置６によって、捲回軸１４に固定された巻芯４４の外周面に捲回される（ステップＳ８）。これにより、巻芯４４の外周面に塗工後のセパレータ４２を捲回して備える、セパレータ捲回体４６が得られる。

＜塗工工程の完了から乾燥工程の開始までの時間＞
ここで、本実施形態において、表面３４Ｓ、および、表面３６Ｓそれぞれにおける塗材３８が、おおよそ規定の厚みに塗工された時点において、塗工部８による、表面３４Ｓ、および、表面３６Ｓに対する塗材３８のそれぞれの塗工は完了したと見なしてもよい。例えば、表面３４Ｓに対する塗材３８の塗工は、グラビアコータ１６によって、塗材３８が塗工された時点において、完了したと見なしてもよい。また、表面３６Ｓに対する塗材３８の塗工は、ドクターブレード２６によって、表面３６Ｓ上の塗材３８が均された時点において、完了したと見なしてもよい。また、乾燥工程は、セパレータ３２が乾燥炉１０に進入した時点から開始したと見なしてもよい。

以上より、塗工工程の完了から乾燥工程の開始までの時間は、セパレータ３２のそれぞれの被塗工面に、塗材３８がおおよそ規定の厚みに塗工された時点から、当該塗材３８が乾燥炉１０に進入するまでの時間とみなしてもよい。

ここで、グラビアコータ１６によって、塗材３８が表面３４Ｓに塗工される位置から、塗材３８が乾燥炉１０に進入するまでの、搬送方向Ｔ１に沿った距離を、距離Ｌ１とする。距離Ｌ１は、例えば、グラビアロール２２と表面３６Ｓとが最も近接する位置から、乾燥炉１０の、搬送方向Ｔ１における上流側の端部との、搬送方向Ｔ１に沿った距離であってもよい。

この場合、距離Ｌ１は、グラビアコータ１６による、表面３４Ｓ上の塗材３８の塗工が完了する位置から、乾燥炉１０による、表面３４Ｓ上の塗材３８の乾燥が開始する位置までに、セパレータ３２が搬送される距離に相当する。したがって、グラビアコータ１６による、表面３４Ｓ上の塗材３８の塗工の完了から、乾燥炉１０による、表面３４Ｓ上の塗材３８の乾燥の開始までの時間は、セパレータ３２が、距離Ｌ１だけ搬送される時間とみなしてもよい。

また、ドクターブレード２６によって、表面３６Ｓ上の塗材３８が均される位置から、塗材３８が乾燥炉１０に進入するまでの、搬送方向Ｔ１に沿った距離を、距離Ｌ２とする。距離Ｌ２は、例えば、ドクターブレード２６の、搬送方向Ｔ１における下流側の端部位置から、乾燥炉１０の、搬送方向Ｔ１における上流側の端部との、搬送方向Ｔ１に沿った距離であってもよい。

この場合、距離Ｌ２は、ドクターブレードコータ１８による、表面３６Ｓ上の塗材３８の塗工が完了する位置から、乾燥炉１０による、表面３６Ｓ上の塗材３８の乾燥が開始する位置までに、セパレータ３２が搬送される距離に相当する。したがって、ドクターブレードコータ１８による、表面３６Ｓ上の塗材３８の塗工の完了から、乾燥炉１０による、表面３６Ｓ上の塗材３８の乾燥の開始までの時間は、セパレータ３２が、距離Ｌ２だけ搬送される時間とみなしてもよい。

＜塗工工程の完了から固化工程の開始までの時間の制限＞
一般に、セパレータに塗工された塗材の溶媒は、常温下等、加熱をしていない状態、あるいは、塗材の析出をしていない状態等、塗材の固化を実施していない状態においても、セパレータ上からの揮発が生じる。ここで、一般に、セパレータは多孔質層を含み、当該多孔質層は表面に微小な凹凸部を有する。このために、当該凹凸部のうち、凸部上に形成された塗材は、周囲の塗材よりも薄く形成されるため、揮発による乾燥ムラが生じやすく、結果としてセパレータ上に塗材の弾きが生じる。このため、セパレータに塗材が塗工されてから、当該塗材の固化までの間に時間がある場合、セパレータ上の塗材の弾きが生じ、均一に塗工膜が形成できない場合がある。

一方、乾燥炉による加熱によって塗材を乾燥させる場合、セパレータ上の塗材が略均一に加熱され、かつ急速に乾燥されるため、セパレータ上の塗材の溶媒についても、略均一に蒸発する。また、析出装置により塗材を析出させる場合においても、析出装置により、セパレータ上の塗材が略均一に、かつ急速に析出される。したがって、セパレータ上の塗材に弾きが生じる前に、当該塗材の固化を開始すれば、塗工膜の成膜性が向上する。

本実施形態に係るセパレータ製造方法において、塗工工程の完了から、固化工程の開始までの時間は、１０秒以内である。換言すれば、塗工部８による、セパレータ３２の被塗工面に対する塗材３８の塗工の完了から、乾燥炉１０を含む固化装置による、セパレータ３２の被塗工面上の塗材３８の固化の開始までの時間は、１０秒以内である。さらに換言すれば、セパレータ３２の、塗工部８から乾燥炉１０を含む固化装置までの搬送に要する時間は、１０秒以内である。

特に、本実施形態において、表面３４Ｓおよび表面３６Ｓのそれぞれに対する塗材３８の塗工の完了から、固化装置による、当該塗材３８の固化の開始までの、それぞれの時間のうち、より長い方の時間が、１０秒以内である。換言すれば、距離Ｌ１と距離Ｌ２とのうち、より長い方の距離だけ、セパレータ３２が搬送される時間が、１０秒以内である。

本実施形態に係るセパレータ製造方法により、セパレータ３２に塗材３８が塗工されてから、当該塗材３８の固化までの間に、セパレータ３２から揮発する塗材３８の溶媒の量を低減することができる。したがって、本実施形態に係るセパレータ製造方法によれば、セパレータ３２上の塗材３８に弾きが生じる前に、塗材３８の固化を開始でき、塗工膜４０の成膜性が改善する。

ここで、セパレータ３２への塗材３８の塗工完了から、セパレータ３２上の塗材３８に弾きが生じるまでの時間は、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角に依存する。特に、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が高い程、セパレータ３２への塗材３８の塗工完了から、セパレータ３２上の塗材３８に弾きが生じるまでの時間は短くなる。これは、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が高い程、セパレータ３２の塗材３８に対する濡れ性が低く、セパレータ３２上の塗材３８の塗工ムラが大きくなることによる。

このため、本実施形態に係るセパレータ製造方法により、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角がより高い場合であっても、塗工膜４０の成膜性が改善する。また、本実施形態に係るセパレータ製造方法において、塗工工程から固化工程までの時間をより短縮することにより、略均一に塗工膜４０が形成できる、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角の限界値を向上させることができる。

また、本実施形態に係るセパレータ製造装置は、塗工部８における、セパレータ３２の被塗工膜への塗材３８の塗工から、固化装置における、セパレータ３２上の塗材の固化までの時間を、１０秒以内とするように、セパレータ３２を搬送する。ここで、塗工部８から、固化装置までの、セパレータ３２の搬送距離、換言すれば、距離Ｌ１と距離Ｌ２とのうち、より長い方の距離は、１０ｍ以下であることが好ましい。上記構成により、塗工部８から固化装置へのセパレータ３２の搬送時間を、より効率的に短縮することができる。

＜実施例および比較例＞
本実施形態に係るセパレータ製造方法にしたがって、各実施例に係るセパレータ４２を製造し、物性を測定した。各実施例においては、固化工程として、乾燥炉１０により塗材３８を乾燥させて、塗材３８を固化し、塗工膜４０を形成する、乾燥工程を実施した。ここで、セパレータ３２に塗工する塗材３８の組成、および、塗工工程から乾燥工程までの時間を、実施例ごとに変更し、各実施例に係るセパレータ４２の物性を比較した。また、上記実施例に対し、塗工工程から乾燥工程までの時間を１０秒超として製造した、比較例に係るセパレータ４２についても物性を測定した。

各実施例および各比較例において、セパレータ３２は、ポリオレフィンを含む基材３４と、アラミドを含む耐熱層３６との積層構造とした。また、各実施例および各比較例において、塗工部８において塗工する塗材３８は、乾燥後の重量目付が０．１０ｇ／ｍ^２となるように塗工を行った。さらに、各実施例および各比較例において、乾燥炉１０における塗材３８の乾燥は、摂氏８０度の環境において、塗材３８を加熱することにより実施した。

上記に従い、実施例１から実施例８、比較例１、および、比較例２のそれぞれに係るセパレータ４２を製造し、物性を測定して、以下の表１に記載した。

表１において、「塗材組成」の欄は、各実施例および各比較例において、セパレータ３２に塗工された塗材３８に含まれる材料の組成を、単位をｗｔ％として示す。「ＥＶＡ」の欄は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を含む接着樹脂の、塗材３８における濃度を示す。「界面活性剤」の欄は、塗材３８に界面活性剤として添加されるポリオキシエチレンアルキルエーテル（商品名：サンモリン）の、塗材３８における濃度を示す。「ＩＰＡ」および「１−ＢｕＯＨ」の欄は、それぞれ、塗材３８にアルコールとして添加されるイソプロピルアルコールおよびブタノールの、塗材３８における濃度を示す。「水」の欄は、塗材３８に極性溶媒として添加される水の、塗材３８における濃度を示す。

表１において、「接触角」の欄は、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を、単位を度として示す。なお、各実施例および各比較例において、セパレータ３２の表面に塗材３８の液滴が着滴してから１秒後の、セパレータ３２および塗材３８の側方からの画像を取得し、当該画像における塗材３８の液滴とセパレータ３２の表面との成す角度を、接触角に採用した。「塗工から乾燥までの時間」の欄は、塗工部８における、セパレータ３２の被塗工膜への塗材３８の塗工から、乾燥炉１０における、セパレータ３２上の塗材の乾燥までの時間を、単位を秒として示す。換言すれば、「塗工から乾燥までの時間」の欄は、塗工工程から乾燥工程までの時間を示す。

「成膜性」の欄は、セパレータ４２における塗工膜４０の成膜性について示す。「成膜性」の欄において、「良」とは、セパレータ３２上における塗材３８の弾きが生じることなく、塗工膜４０が良好に成膜されたことを示す。一方、「成膜性」の欄において、「不良」とは、セパレータ３２上における塗材３８の弾きが生じ、塗工膜４０が良好に成膜されなかったことを示す。

表１に示すように、実施例１においては、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を１０．９度、塗工工程から乾燥工程までの時間を８．１秒として、セパレータ４２を製造した。実施例１に係るセパレータ４２には、良好に塗工膜４０が成膜された。

また、表１に示すように、実施例２から実施例４においては、実施例１と比較して、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を変えず、塗工工程から乾燥工程までの時間をさらに短縮して、セパレータ４２を製造した。実施例２から実施例４に係るセパレータ４２には、実施例１に係るセパレータ４２と同様に、良好に塗工膜４０が成膜された。

表１に示すように、実施例５および実施例６においては、実施例１と比較して、塗材３８に添加する界面活性剤の濃度を減らし、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を増大させた。このため、実施例５および実施例６においては、実施例１と比較して、塗工工程から乾燥工程までの間に、塗材３８の弾きが生じやすくなったと考えられる。この場合においても、塗工工程から乾燥工程までの時間を、実施例５においては１．６秒、実施例６においては１．４秒とすることにより、実施例５および実施例６に係るセパレータ４２には、良好に塗工膜４０が成膜された。

表１に示すように、実施例７および実施例８においては、実施例１と比較して、塗材３８に添加するアルコールの濃度を増やし、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を低減させた。この場合においても、塗工工程から乾燥工程までの時間を、実施例７および実施例８において８．１秒とすることにより、実施例７および実施例８に係るセパレータ４２には、良好に塗工膜４０が成膜された。

表１に示すように、比較例１においては、実施例１と比較して、塗工工程から乾燥工程までの時間を、１０秒よりも長く、具体的には、２６．１秒とした。比較例１に係るセパレータ４２には、良好に塗工膜４０を成膜することができなかった。これは、塗工工程から乾燥工程までの時間が長いために、セパレータ３２上の塗材３８に弾きが生じたためである。

表１に示すように、比較例２においては、比較例１と比較して、塗材３８に添加するアルコールの濃度を増やし、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を低減させた。このため、比較例２においては、比較例１と比較して、塗工工程から乾燥工程までの間に、塗材３８の弾きが生じにくくなったと考えられる。しかしながら、塗工工程から乾燥工程までの時間を、１０秒よりも長く、具体的には、２６．１秒としたことにより、比較例２に係るセパレータ４２には、良好に塗工膜４０を成膜することができなかった。

表１に示す、各実施例および各比較例に係るセパレータ４２における塗工膜４０の成膜性の測定結果から、塗工工程から乾燥工程までの時間を１０秒以内とすることにより、セパレータ４２における塗工膜４０の成膜性を効率的に改善できることがわかる。特に、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を、１０度以下とした場合には、塗工工程から乾燥工程までの時間を１０秒以内とする限り、より確実にセパレータ４２に塗工膜４０を成膜することができる。さらに、表１から、塗工工程から乾燥工程までの時間を短縮することにより、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が増大した場合においても、より確実にセパレータ４２に塗工膜４０を成膜することができる。

＜接触角の限度＞
次に、本実施形態に係るセパレータ製造方法において、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角と、塗工工程から固化工程までの時間とを変更し、セパレータ４２を製造した。なお、当該セパレータ４２の製造工程においても、固化工程として、乾燥炉１０により塗材３８を乾燥させて、塗材３８を固化し、塗工膜４０を形成する、乾燥工程を実施した。加えて、当該セパレータ４２における塗工膜４０の成膜性を検証し、以下の表２に記載した。

表２において、「接触角」の欄は、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を、単位を度として示す。「塗工から乾燥までの時間」の欄は、塗工部８における、セパレータ３２の被塗工膜への塗材３８の塗工から、乾燥炉１０における、セパレータ３２上の塗材の乾燥までの時間を、単位を秒として示す。換言すれば、「塗工から乾燥までの時間」の欄は、塗工工程から乾燥工程までの時間を示す。

表２において、「良」とは、セパレータ３２上における塗材３８の弾きが生じることなく、塗工膜４０が良好に成膜されたことを示す。一方、表２において、「不良」とは、セパレータ３２上における塗材３８の弾きが生じ、塗工膜４０が良好に成膜されなかったことを示す。

表２に示すように、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が２３度である場合、塗工工程から乾燥工程までの時間を１．９秒以上とすると、セパレータ４２に塗工膜４０を良好に塗工できなかった。しかしながら、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が２３度である場合、塗工工程から乾燥工程までの時間を１．６秒以内とすると、セパレータ４２に塗工膜４０を良好に塗工できた。

表２に示すように、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が３０度である場合、塗工工程から乾燥工程までの時間を１．９秒以上とすると、セパレータ４２に塗工膜４０を良好に塗工できなかった。さらに、塗工工程から乾燥工程までの時間を１．６秒とした場合においても、セパレータ４２に塗工膜４０を良好に塗工できなかった。しかしながら、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が３０度である場合においても、塗工工程から乾燥工程までの時間を１．４秒以内とすると、セパレータ４２に塗工膜４０を良好に塗工できた。

表２に示すように、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角が３５度である場合、塗工工程から乾燥工程までの時間を１秒未満、具体的には、０．９６秒とした場合においても、セパレータ４２に塗工膜４０を良好に塗工できなかった。

表２に示す結果から、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角によっては、塗工工程から乾燥工程までの時間の調節のみでは、セパレータ４２への塗工膜４０の確実な塗工が困難である場合があることが分かる。一方、表２に示す結果から、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を３３度以下とすることにより、塗工工程から乾燥工程までの時間の調節によって、セパレータ４２への塗工膜４０の塗工をより確実に行うことができることもわかる。したがって、本実施形態に係るセパレータ製造方法においては、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を３３度以下とすることが好ましい。

なお、用いるセパレータの孔形状およびセパレータに対する塗材の濡れ性の程度によっては、塗材がセパレータの細孔内に速やかに染み込み、接触角の測定が困難である場合がある。しかしながら、この状態は換言すれば、セパレータに対する塗材の濡れ性が極めて良好であることを示しているため、上述の状態は、セパレータに対する塗材の接触角が３３度以下である蓋然性が高いと言える。

＜補記＞
本実施形態に係るセパレータ製造方法によって製造されたセパレータ４２を、二次電池の正極材と負極材との間に配置し、互いに積層することにより、二次電池を製造してもよい。この場合、塗工膜４０は、セパレータ４２、正極材、および、負極材のそれぞれの位置のずれを低減するための接着剤層として機能してもよい。

本実施形態においては、セパレータ製造方法として、塗工工程および固化工程を経て製造されたセパレータ４２を、捲回装置６によって巻芯４４に捲回し、セパレータ捲回体４６を製造する手法を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態においては、これに限られず、セパレータ４２の製造後、セパレータ４２を巻芯４４に捲回することなく、上述した二次電池の正極材と負極材との積層工程に移行してもよい。

本実施形態に係るセパレータ製造方法においては、塗材３８を、セパレータ３２の被塗工面のうち、表面３４Ｓと表面３６Ｓとの両面に塗工する例を挙げた。しかしながら、本実施形態においては、これに限られず、塗材３８を、セパレータ３２の被塗工面のうち、表面３４Ｓと表面３６Ｓとの何れか一方に塗工してもよい。この場合、表面３４Ｓと表面３６Ｓとの何れか一方への塗工は、グラビアコータ１６とドクターブレードコータ１８との何れか一方によって実施してもよい。

また、本実施形態に係るセパレータ製造方法においては、グラビアコータ１６とドクターブレードコータ１８とによって、塗材３８を、セパレータ３２の被塗工面である、表面３４Ｓと表面３６Ｓとの双方に塗工する例を挙げた。しかしながら、本実施形態においては、これに限られず、例えば、ディップコータ、または、２組のグラビアコータを用いて、セパレータ３２の両面に塗材３８を塗工してもよい。

さらに、本実施形態に係るセパレータ製造方法においては、セパレータ３２の被塗工面のうち、表面３４Ｓと表面３６Ｓとの一方に塗材３８を塗工し、塗材３８の固化を行った後、表面３４Ｓと表面３６Ｓとの他方に塗材３８を塗工してもよい。この場合、セパレータ３２への塗材３８の塗工は、上述した塗工工程と固化工程とを繰り返し実施することにより実現してもよい。

本実施形態において、塗材３８が、α−オレフィン重合体を含む例を挙げて説明を行ったが、これに限られない。上述したように、セパレータ３２に対する塗材３８の接触角を３３度以下とする限り、本実施形態に係るセパレータ製造方法によって、塗材３８に含まれる材料を問わず、セパレータ４２への塗工膜４０の成膜性を改善することができる。

本実施形態において、塗材３８に含まれる界面活性剤の濃度は、０．５ｗｔ％以下であることが好ましい。上記構成により、塗材３８の製造のためのコストを低減することができる。なお、塗材３８に含まれる界面活性剤の濃度が、０．５ｗｔ％以下である場合、上述した実施例１、比較例１、および、比較例２の比較から明らかであるように、本実施形態に係るセパレータ製造方法によって、より確実に塗工膜４０を成膜することができる。

本実施形態において、塗材３８に含まれるアルコールの濃度は、７．５ｗｔ％以下であることが好ましい。上記構成により、セパレータ４２の製造工程における、塗材３８の防爆のための装置を簡素化できる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された異なる技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

２ セパレータ製造装置
４ 捲出装置
６ 捲回装置
８ 塗工部
１０ 乾燥炉（固化装置）
３２、４２ セパレータ
３４ 基材
３６ 耐熱層
３８ 塗材
４０ 塗工膜

Claims (10)

1. 非水電解液二次電池用のセパレータを搬送しつつ、塗工部において、前記セパレータの被塗工面に塗材を塗工する塗工工程と、
   前記塗工工程に次いで、前記セパレータに塗工された前記塗材を固化させる固化工程とを備え、
   前記塗工工程における、前記セパレータへの前記塗材の塗工の完了から、前記固化工程における、前記塗材の固化の開始までが１０秒以内であるセパレータ製造方法。
2. 前記塗材の前記被塗工面に対する接触角が、３３度以下である請求項１に記載のセパレータ製造方法。
3. 前記塗材が、α−オレフィン重合体を含む請求項１または２に記載のセパレータ製造方法。
4. 前記被塗工面が、ポリオレフィンを含む前記セパレータの表面を含む請求項１から３の何れか１項に記載のセパレータ製造方法。
5. 前記被塗工面が、耐熱性樹脂を含む前記セパレータの表面を含む請求項１から４の何れか１項に記載のセパレータ製造方法。
6. 前記被塗工面が、前記セパレータの両面を含み、
   前記塗工工程において、前記セパレータの両面に前記塗材を塗工し、
   前記固化工程において、前記セパレータの両面に塗工された前記塗材を固化する請求項１から５の何れか１項に記載のセパレータ製造方法。
7. 前記塗材が、界面活性剤を含み、前記塗材における前記界面活性剤の濃度が、０．５ｗｔ％以下である請求項１から６の何れか１項に記載のセパレータ製造方法。
8. 前記塗材が、アルコールを含み、前記塗材における前記アルコールの濃度が、７．５ｗｔ％以下である請求項１から７の何れか１項に記載のセパレータ製造方法。
9. 非水電解液二次電池用のセパレータを搬送する搬送部と、
   前記搬送部によって搬送される前記セパレータの被塗工面に塗材を塗工する塗工部と、
   前記塗工部によって前記セパレータに塗工された前記塗材を固化させる固化装置とを備え、
   前記塗工部から、前記固化装置までの、前記セパレータに搬送に要する時間が１０秒以内であるセパレータ製造装置。
10. 前記塗工部から、前記固化装置までの、前記セパレータの搬送距離が１０ｍ以下である請求項９に記載のセパレータ製造装置。

Images