JP4856884B2 - 電池用セパレータ巻物 - Google Patents

Description

本発明は、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻いてなる電池用セパレータ巻物に関する。

従来、例えば、ガラスマットのような補助材を使用せず単体で使用可能な鉛蓄電池用セパレータとして、耐短絡性確保のため、セパレータ貫通短絡を防止すべく孔径が小さく、また、極板を包むべく袋加工性が良好な、熱可塑性樹脂製微多孔質フィルムからなるセパレータが使用されている。また、このような熱可塑性樹脂製微多孔質フィルムからなるセパレータは、通常、電池内で発生するガスを排出し易くすること、自由に流動可能な電解液を多く確保すること、セパレータ面が直接正極板と接し正極板からの強い酸化力によって早期に劣化・損耗するのを防止すること等を目的として、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブを長手方向に沿って突設させたリブ付きセパレータとして使用されている。
また、このようなセパレータは、通常、その連続シートをロール状に巻いた電池用セパレータ巻物として取り扱われ、出荷されている。

ところが、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻いてなる従来の電池用セパレータ巻物は、次のような問題点を有する。
直線状の主リブが長手方向に沿って形成されているために、このようなシートをロール状に巻くと、厚さ方向に重なったシート間で隣接する上下のリブの直線同士がぴったりと重なり合う現象が起きる。このため、電池用セパレータ巻物の巻き状態が常に不安定となり、電池用セパレータ巻物の巻取工程で巻き崩れを生じたり、電池用セパレータ巻物の取り扱い時や搬送時等に巻き崩れを生じ易くなるという問題が起きる。特に、前記主リブ高さがより高い場合に、巻き状態が不安定になり易く、巻き崩れも発生し易い。

尚、ここで、前記のような巻き状態が不安定で巻き崩れを生じ易いことの対策として、前記直線状の主リブに代えて、波線状やジグザグ線状の主リブを設けるという方法も考えられるが、波線状やジグザグ線状の主リブに形成すると、ガスの排出性が低下するという問題があり採用できない。

そこで、本発明は、前記従来の問題点に鑑み、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻いてなる電池用セパレータ巻物において、巻き径を大きくしても巻き状態が安定で、巻き崩れが生じにくい電池用セパレータ巻物を提供することを目的とする。

本発明の電池用セパレータ巻物は、前記目的を達成するべく、請求項１に記載の通り、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻いてなる電池用セパレータ巻物において、前記連続シートが蛇行状態に巻かれ、何れの巻回層においても、前記蛇行の周期（波長）が巻回周長よりも長いことを特徴とする。
つまり、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻くと、厚さ方向に重なったシート間で隣接する上下のリブの直線同士がぴったりと重なり合う（内側のシートのリブ位置に、すぐ外側のシートのリブ位置がちょうど乗り重なる）現象が起き、電池用セパレータ巻物の巻き状態が常に不安定となるという従来の問題点に対処するため、前記連続シートを巻き取る際に、前記シートを強制的に巻取軸方向に一定幅で往復運動させながら巻き取るようにして、蛇行状態となるように巻き取ることで、内側のシートの主リブ（のライン）の上を、すぐ外側のシートの主リブ（のライン）が、シート幅方向の一方向に向かって乗り越えて行っては、また戻って来て逆方向に向かって乗り越えて行くという動作を繰り返しながら巻かれるようにする。これにより、内側のシートのリブ位置に、すぐ外側のシートのリブ位置がちょうど乗り重なることを防止できるので、巻き状態が安定化したセパレータ巻物となり、巻き径を大きくしても、巻き取り時や、巻物の取り扱い時、搬送時等に巻き崩れが起こりにくくできる。

また、リブ付き電池用セパレータの連続シートを蛇行状態に巻くことによって、内側のシートのリブ位置に、すぐ外側のシートのリブ位置がちょうど乗り重なる現象を防ぐことができるが、前記現象を確実に防ぐこと、つまり、何れの巻回層においても前記現象が確実に起こり得ないようにしておくには、何れの巻回層においても、前記蛇行の周期（波長）が必ず巻回周長よりも短いかあるいは長くなるようにすることが有効である。ただし、何れの巻回層においても、前記蛇行の周期（波長）が必ず巻回周長よりも短くなるように設定するとなると、前記蛇行の周期（波長）は、巻き取り初期（第１層目）の巻回周長よりも短い周期に設定しなければならなくなり、周期が短くなりすぎ好ましくない。
よって、請求項１記載の電池用セパレータ巻物は、前記連続シートが蛇行状態に巻かれており、かつ、何れの巻回層においても、前記蛇行の周期（波長）が巻回周長よりも長いことを特徴とする。
尚、巻回周長とは、各巻回層の巻回周長をいうものとする。また、前記蛇行の周期（波長）の上限については、前記蛇行の振幅の３０００倍以下とすることが好ましい。なぜならば、前記蛇行の周期（波長）が前記蛇行の振幅の３０００倍よりも長いと、前記従来の問題点である内側のシートのリブ位置にすぐ外側のシートのリブ位置がちょうど乗り重なる現象を防止する効果が発揮しづらくなるため好ましくないからである。
よって、請求項３記載の電池用セパレータ巻物は、請求項１または２記載（後述する）の電池用セパレータ巻物において、前記蛇行の周期（波長）は、前記蛇行の振幅（前記蛇行の蛇行幅の１／２）の３０００倍以下であることを特徴とする。

また、請求項２記載の電池用セパレータ巻物は、請求項１記載の電池用セパレータ巻物において、前記蛇行の蛇行幅（前記蛇行の振幅の２倍）が２〜８ｍｍであることを特徴とする。
なぜならば、前記蛇行の蛇行幅が２ｍｍ未満の場合は、前記従来の問題点である内側のシートのリブ位置にすぐ外側のシートのリブ位置がちょうど乗り重なる現象を防止する効果が発揮しづらくなるため好ましくなく、また、前記蛇行の蛇行幅が８ｍｍを超える場合は、電池用セパレータ巻物の製品外観が悪くなったり、電池用セパレータ巻物の円形状の側面部に圧力がかかった場合に該側面部のシートを変形あるいは損傷させたりするため好ましくないからである。尚、前記蛇行幅とは、電池用セパレータの一方の端の変位量と同義である。

また、請求項４記載の電池用セパレータ巻物は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の電池用セパレータ巻物において、前記リブ付き電池用セパレータは、ベース厚さが０．１〜０．３ｍｍ、前記主リブ高さが０．５ｍｍ以上、前記ベース厚さに対する前記主リブ高さの比（主リブ高さをベース厚さで除した値）が２．５以上であることを特徴とする。尚、前記ベース厚さ及び前記主リブ高さ（リブ高さ）とは、例えば特開２００１−９３５００号公報にて定義されるものと同義である。

本発明によれば、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻いてなる電池用セパレータ巻物において、前記連続シートが蛇行状態に巻かれているように構成したので、前記巻物の巻き径が大きい場合にも、巻き状態が安定し、巻き取り時、巻き戻し時、搬送時、輸送時、その他の取り扱い時において巻き崩れが生じにくい。

本発明の電池用セパレータ巻物は、平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻いてなり、前記連続シートが蛇行状態に巻かれたものである。
前記連続シートを蛇行状態に巻くと、前記直線状主リブが波状の曲線を描いた状態に巻かれるため、厚さ方向に重なったシート間で隣接する上下のリブの直線同士がぴったりと重なり合うことがなくなる。つまり、前記直線状主リブが巻取方向（巻取軸に対して直角方向）と平行ではなく、ほぼ一貫して斜めに配向される形になるため、厚さ方向に重なったシート間で隣接する上下のリブの直線同士が交差して重なるようになる。よって、電池用セパレータ巻物の巻き状態が安定し、巻き崩れを生じにくくなる。
尚、前記電池用セパレータ巻物のシート幅（幅方向の寸法）は、１００〜３００ｍｍ程度である。

また、前記電池用セパレータ巻物は、何れの巻回層においても、前記蛇行の周期（波長）が巻回周長よりも長い。このようにすることで、巻物の厚さ方向に重なったシート間で隣接する上下のリブの直線同士がぴったりと重なり合うことをより確実に防止できる。

前記リブ付き電池用セパレータは、前述のような主リブを有したものであるが、該主リブ以外に、該主リブよりも高さの低いミニリブを有していてもよい。
また、前記直線状主リブは、必ずしも連続線である必要はなく、非連続線であってもよい。

次に、本発明の実施例について比較例と共に詳細に説明する。
（実施例）
ポリエチレン樹脂と無機粉体（シリカ）と可塑剤（鉱物油）を主な原料として溶融混練しながらシート状に押し出し後、一方のロール表面に所定のリブ形成用溝を刻設した一対の成形ロール間を通して、所定のリブ付きシートに形成し、更に、前記可塑剤を適当な溶剤（例えば、ｎ−ヘキサン）中に浸漬して前記可塑剤の所定量を抽出除去し、乾燥して、前記ポリエチレン樹脂と前記無機粉体（シリカ）を主体構成とし、平板状シートの片面に複数条の連続直線状主リブが長手方向に沿って突設された、ベース厚さ０．２ｍｍ、主リブ高さ０．８ｍｍ、総厚さ１．０ｍｍの微多孔質フィルムからなるリブ付き電池用セパレータとし、該セパレータの連続シートを１１０ｍｍ幅にスリット後、リブ形成面を内側にして、巻取方向（巻取軸に対して直角方向）に対して、振幅約２ｍｍ（蛇行幅約４ｍｍ）、周期（波長）約４２００ｍｍ（振幅の約２１００倍）の条件に蛇行させながら、１０インチの円筒状の巻芯（内径２５４ｍｍ、外径２７２ｍｍ）にロール状に巻いて、巻き長さ約９００ｍ、巻き直径約８５０ｍｍの所定の蛇行状態に巻かれた電池用セパレータ巻物を得た。前記電池用セパレータ巻物は、巻き取り時の巻き崩れがなく、巻き状態が安定していた。また、その後の搬送時（トラック輸送時を含む）や取り扱い時においても巻き崩れは生じなかった。

尚、平均巻取速度は約４０ｍ／分、また、巻取張力は、巻取初期で約９０Ｎ、巻取終期で約６０Ｎであった。また、前記直線状主リブの配列間隔（隣接する主リブの中心間の距離）は１０ｍｍであり、前記直線状主リブの断面形状は、リブ底幅０．９ｍｍ、リブ頂幅０．４５ｍｍの略台形状であった。
また、前記蛇行の周期は、約４２００ｍｍで終始一貫しほぼ一定であり、また、巻物の最終巻き直径は約８５０ｍｍで巻回周長の最大値は約２６７０ｍｍとなることから、前記電池用セパレータ巻物は、何れの巻回層においても、蛇行の周期が巻回周長よりも長い。

（比較例）
実施例において、巻取時の蛇行操作を行わなかったこと以外は実施例と同様にして、巻き長さ約９００ｍ、巻き直径約８５０ｍｍの電池用セパレータ巻物を得たが、巻き状態が不安定で、巻き取り時に巻き崩れを生じた。
尚、参考として、前記比較例において、巻き直径を約６００ｍｍに落として再度電池用セパレータ巻物を製造してみたが、この場合も巻き崩れを生じた。

Claims (4)

1. 平板状シートの少なくとも片面に複数条の直線状主リブが長手方向に沿って突設されたリブ付き電池用セパレータの帯状の連続シートをロール状に巻いてなる電池用セパレータ巻物において、前記連続シートが蛇行状態に巻かれ、何れの巻回層においても、前記蛇行の周期（波長）が巻回周長よりも長いことを特徴とする電池用セパレータ巻物。
2. 前記蛇行の蛇行幅（前記蛇行の振幅の２倍）が２〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の電池用セパレータ巻物。
3. 前記蛇行の周期（波長）は、前記蛇行の振幅（前記蛇行の蛇行幅の１／２）の３０００倍以下であることを特徴とする請求項１または２記載の電池用セパレータ巻物。
4. 前記リブ付き電池用セパレータは、ベース厚さが０．１〜０．３ｍｍ、前記主リブ高さが０．５ｍｍ以上、前記ベース厚さに対する前記主リブ高さの比（主リブ高さをベース厚さで除した値）が２．５以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電池用セパレータ巻物。