JP6843870B2 - セパレータの超音波溶着方法 - Google Patents
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Description
線状に延びる超音波印加部材では、エネルギーが分散しやすい。
線状に延びる超音波印加部材を用いる場合、エネルギーを可能な限り集中させるために、超音波印加部材の先端を細くする必要があるため、セパレータ上に形成される溶着幅が狭くなり、十分な接合強度が得られにくい。
線状に延びる超音波印加部材を用いる場合、超音波印加部材で破壊された耐熱層の破片が、セパレータ内で、超音波印加部材が延びる線を境とした両サイドにのみ押し出される。そのため、エネルギー集中のために先端を細くする必要性とあいまって、セパレータ上に形成される溶着幅が狭くなり、十分な接合強度が得られにくい。
本発明の一実施形態に係るセパレータの超音波溶着方法は、図1に示すように、樹脂層1とこの樹脂層1上に形成された耐熱層2とを有する少なくとも2枚のセパレータSを耐熱層2同士を対向させて支持部材(アンビル)Aで支持することと、図2に示すように、超音波振動する振動部材(ホーン)Hを前記少なくとも2枚のセパレータSに押し当てながらセパレータSに対して相対移動することとを備える。
セパレータSは、長尺のシートを巻き取ったリールから供給され、当該超音波溶着方法によって溶着後に切断されてもよい。また、1枚の大判のシートを2つ折りにすることで、2枚のセパレータSを構成してもよい。
樹脂層1は、多孔質樹脂フィルムから形成される。
耐熱層2は、多数の無機粒子と、この無機粒子間を接続するバインダとを含む構成とされる。
電極板Pとしては、金属箔の表面に活物質層を積層したものが使用される。
支持部材Aとしては、セパレータSが載置される天面が平坦で、十分な表面硬度を有し、強度を有するものであればよい。
振動部材Hとしては、セパレータSに点状に当接するものであればよく、例えば丸棒状かつ先端が半球状に成形されたものとすることができる。
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
超音波溶着するセパレータとして、ポリプロピレンを主成分として形成される平均厚さ16μmの多孔質フィルムを樹脂層とし、この樹脂層の表面にアルミナ粉末をポリフッ化ビニリデンをバインダとして塗工して形成した平均厚さ5μmの耐熱層を有するセパレータを用意した。2枚のセパレータを、以下に説明する要領で、耐熱層同士を対向させて超音波溶着する試験を行った。また、比較のために、耐熱層を積層しておらず、前記樹脂層のみからなるセパレータを用意した。
試験No.1として、先端が半径3.25mmの球形状の棒状の振動部材を用い、この振動部材を軸方向がセパレータの表面に対して20°傾斜するよう支持してセパレータに圧接した。この振動部材を軸方向に周波数39.5kHzで振動させて平面視で振動方向と垂直な方向に移動させることで、2枚のセパレータを溶着した。この試験No.1では、セパレータに対する圧接荷重を16N、振動部材の振幅を最大振幅(67.7μm)の80%に設定し、振動部材の移動速度を500mm/secとした。
試験No.2として、振動部材の振幅を最大振幅の100%に設定した以外は、試験No.1と同様の試験をした。この試験No.2では、溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均厚さは32.6μm、剥離強度は4.9Nであった。また、剥離試験後の試験片の剥離面を確認したところ、溶着部で剥離していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果は良好であった。
試験No.3として、樹脂層のみからなるセパレータを用いた以外は、試験No.2と同様の試験をした。この試験No.3では、溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均厚さは37.1μm、剥離強度は14.5Nであった。また、剥離試験後の試験片は溶着部で剥離していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果は良好であった。
試験No.4として、振動部材の移動速度を250mm/secとした以外は、試験No.2と同様の試験をした。この試験No.4では、溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均厚さは17.1μm、剥離強度は10.5Nであった。また、剥離試験後の試験片は溶着部で剥離していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果は良好であった。
試験No.5として、振動部材の圧接荷重を18Nとした以外は、試験No.2と同様の試験をした。この試験No.5では、溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均厚さは28.2μm、剥離強度は5.9Nであった。また、剥離試験後の試験片は溶着部で剥離していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果は良好であった。
試験No.6として、振動部材の圧接荷重を24Nとした以外は、試験No.2と同様の試験をした。この試験No.6では、2枚のセパレータが溶着されると共に溶着部において切断された。こうして溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均幅(切断された両側の合計)は23.7μm、剥離強度(切断された一方側のみ)は2.0Nであった。また、剥離試験後の試験片は樹脂層が破断していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果は良好であった。
試験No.7として、振動部材の移動速度を250mm/secとした以外は、試験No.1と同様の試験をした。この試験No.7では、溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均幅は23.7μm、剥離強度は5.6Nであった。また、剥離試験後の試験片は樹脂層が破断していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果は良好であった。
試験No.8として、振動部材の振幅を最大振幅の60%に設定し、振動部材の移動速度を250mm/secとした以外は、試験No.1と同様の試験をした。この試験No.8では、2枚のセパレータを溶着することができた。こうして溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均厚さは20.0μm、剥離強度は5.7Nであった。また、剥離試験後の試験片は樹脂層が破断していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果は良好であった。
試験No.9として、振動部材の振幅を最大振幅の90%に設定し、振動部材の移動速度を250mm/secとした以外は、試験No.1と同様の試験をした。この試験No.9では、2枚のセパレータを溶着することができた。こうして溶着された2枚のセパレータの溶着部の平均厚さは25.2μmm、剥離強度は18.2Nであった。
試験No.10として、セパレータに線状に当接する振動部材を用い、振動部材の圧接荷重を200Nとし、周波数30kHzで、振動部材の振幅を最大振幅(49μm)の90%に設定して溶着を試みた。この試験No.10では、2枚のセパレータをかろうじて溶着することができた。しかしながら、こうして溶着された2枚のセパレータの剥離強度は測定時のハンドリングにて剥離したため測定できなかった。また、剥離試験後の試験片は樹脂層が破断していた。また、浸透探傷剤を用いたシール性の検査結果はシール不良であった。
2 耐熱層
A,A1 支持部材
B 基部
C 溶着部
D1 第1の方向
D2 第2の方向
E 凸部
H,H1 振動部材
P 電極板
S セパレータ
Claims (11)
- 樹脂層と前記樹脂層上に形成された耐熱層とを有する少なくとも2枚のセパレータを前記耐熱層同士を対向させて支持部材で支持すること、及び
前記セパレータに点状に当接して超音波振動する振動部材を前記少なくとも2枚のセパレータに押し当てながらセパレータに対して相対移動すること
を備えるセパレータの超音波溶着方法。 - 前記振動部材の相対移動を前記振動部材の絶対位置の移動により行う請求項1に記載のセパレータの超音波溶着方法。
- 前記振動部材の絶対位置の移動を前記セパレータを搬送しながら行う請求項2に記載の超音波溶着方法。
- 前記振動部材の前記セパレータへの当接部分の曲率半径が0.5mm以上である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の超音波溶着方法。
- 前記振動部材の相対移動が、
前記振動部材を前記セパレータに対して第1の方向に相対移動すること、及び
前記振動部材を前記セパレータに対して前記第1の方向と交差する第2の方向に相対移動することを含む請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超音波溶着方法。 - 前記振動部材を前記セパレータに対して前記第1の方向に相対移動した時に形成されたセパレータ溶着部を避けて、前記振動部材を前記セパレータに対して前記第2の方向に相対移動する請求項5に記載の超音波溶着方法。
- 前記少なくとも2枚のセパレータの間に電極板を配置することをさらに備え、
前記振動部材の相対移動により前記電極板の輪郭に沿って線状の溶着部を形成する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の超音波溶着方法。 - 前記振動部材の相対移動により前記少なくとも2枚のセパレータを切断する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の超音波溶着方法。
- 樹脂層と前記樹脂層上に形成された耐熱層とを有する少なくとも2枚のセパレータを前記耐熱層同士を対向させること、
超音波振動する振動部材と、前記セパレータを点状に支持する支持部材との間に前記少なくとも2枚のセパレータを挟むこと、並びに
前記振動部材及び支持部材に対して前記少なくとも2枚のセパレータを相対移動すること
を備えるセパレータの超音波溶着方法。 - 前記振動部材に対して前記少なくとも2枚のセパレータを相対移動することにより前記少なくとも2枚のセパレータを切断する請求項9に記載の超音波溶着方法。
- 前記振動部材の当接面が平面状であり、前記セパレータの相対移動方向に垂直な側面視において前記支持部材の支持面が円弧状である請求項9又は請求項10に記載の超音波溶着方法。
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