JP6851478B2 - 耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置 - Google Patents
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Description
本発明はリチウムイオン電池の技術分野に属する。具体的に、耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータ、前記耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータを製造するために用いられるコーティング装置、及び前記耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造方法に関する。
電池セパレータのリチウム電池における基本的な働きは、正負極を隔て、かつ電解液を吸着しリチウムイオンを通過させることである。３Ｃ製品は、コンピュータ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、通信（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）及び家電製品（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）を含み、リチウム電池を用いる主な分野である。３Ｃ製品のリチウム電池について、ＰＰセパレータとＰＥセパレータのみを用いれば、その性能をよく満たすことができる。しかし、電気自動車の進展に伴い、リチウム電池の性能はさらに向上しないと、電気自動車の要求を満足できない。例えば、安全性、充放電性能、サイクル性能及び倍率性等において、電気自動車用リチウム電池は３Ｃ製品用リチウム電池よりも厳しく要求されている。現在、リチウム電池セパレータ性能向上に関する発展検討は、主としてセパレータ表面性質の改善とセパレータ基材の調整を行う。セパレータ表面性質改善の点で、主な検討方向はセパレータ塗布処理であり、即ち、セパレータ表面に１層のセラミック材料をコーティングすることである。現状から見れば、セラミック塗布セパレータはリチウム電池の安全性を向上する最も効果的な手段である。セパレータにセラミックを塗布した後、セパレータの耐熱収縮性、安全性、熱安定性を効果的に向上し、及びセパレータの機械的強度を改善して、セパレータの使用寿命を延長することができる。
電池セパレータの性能が動力リチウム電池の要求をさらに満足させるために、新型のリチウム電池セパレータの製造方法、例えば、不織布と塗布膜との複合が注目を集めている。不織布の基材は、ＰＰ不織布、セルロース不織布、ＰＥＴ不織布等を含み、種類が多い。上記の不織布ではＰＥＴ不織布の耐熱性と力学的性能が最も好ましいので、ＰＥＴ不織布について多く検討されている。現状から言えば、セラミック塗布セパレータの耐高温性及び耐熱収縮率は一定の温度条件下で要求を満足できないが、ＰＥＴ不織布とセラミック塗布セパレータとを複合する方式を用いると、リチウム電池セパレータの耐熱安定性、耐熱収縮率を大きく高め、市場競争力を向上することができる。しかし、従来技術には前記複合セパレータを製造する成熟した方法がなかった。
従来技術のデメリットを補うために、本発明は、耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータ、前記耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置、及び前記耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造方法を提供する。
本発明に係る電池セパレータは耐高温性と耐高温収縮率が良く、安全性が大幅に向上し、電気自動車用リチウム電池に適用される。前記コーティング装置はベースフィルムの両側に複合膜を設けることが可能であり、接着、ベーキングされた後、多層複合構造のセパレータを形成でき、複合構造が安定であり、生産効率が高い。前記コーティング装置を用いた本発明の製造方法は、時間も人力も節約でき、生産効率が高く、製品の品質が高く、安定性に優れている。
本発明の第１の局面によれば、本発明は、両端面にコーティングペーストが粘着されているベースフィルムを備える耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータであって、前記ベースフィルムの両端面にコーティングペーストにより複合層が粘着されており、前記複合層に１層、２層又は多層の複合膜を備え、前記複合膜間にコーティングペーストが設けられて粘着固定を行う耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータを提供する。
本発明の第２の局面によれば、本発明は、順番に設けられるベースフィルム繰出リールと、コーティングロールと、加熱乾燥機構と、巻取リールとを備える前記耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置を提供する。前記ベースフィルム繰出リールにベースフィルムが巻き付いており、ベースフィルムの一端がベースフィルム繰出リールから張り出し巻取リールに巻回され、前記コーティングロールの表面にコーティングペーストが設けられている。なかでも、前記コーティングロールと加熱乾燥機構との間に、複合膜が巻き付いている複合膜繰出機構が追設されており、前記コーティングロールと複合膜繰出機構は前記ベースフィルムの同じ側に１対１に対応して前記複合膜の貼り合せユニットが設置形成され、前記貼り合せユニットはベースフィルムの両側に設けられる２組であり、前記複合膜繰出機構は、複合膜繰出リールと押え軸とを備え、前記複合膜が複合膜繰出リールから張り出し、押え軸を通過した後ベースフィルムと貼り合せられ、前記コーティングロールと押え軸が対応する一側のベースフィルムの端面に当接する。
本発明の第３の局面によれば、本発明は、前記コーティング装置により実施され、上記構造のコーティング装置を用いて耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造を行う前記耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造方法であって、次の工程を含む前記耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造方法を提供する。
Ａ．ベースフィルム繰出：ベースフィルム繰出リールがベースフィルムを開放し、ベースフィルムが巻取リールの方向に移動し、ベースフィルム繰出リールのベースフィルムに対する繰出張力は１５〜３０Ｎである。
Ｂ．ベースフィルム塗布：ベースフィルムが両側のコーティングロールを通過し、コーティングロールがベースフィルムにおける対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルムの対応する端面に粘着させ、塗布セパレータを形成する。
Ｃ．多層複合：塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リールが回転し複合膜を開放し、複合膜繰出リールの複合膜に対する繰出張力は１５〜３０Ｎであり、複合膜が押え軸を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。
Ｄ．繰返し複合：塗布セパレータの端面における複合膜が１層増える場合、工程Ｂと工程Ｃを１回繰り返す必要があり、最外層の複合膜が貼り合せられた後、０．２〜０．５ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。
Ｅ．ベーキング成形：多層複合セパレータが加熱乾燥機構に入り、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．６〜１．８ｍｉｎであり、多層複合セパレータの加熱乾燥機構における張力が７〜１５Ｎに保持され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取：巻取リールを介して多層複合リチウムイオン電池セパレータの製品を巻取り、巻取張力は４〜１２Ｎである。
Ａ．ベースフィルム繰出：ベースフィルム繰出リールがベースフィルムを開放し、ベースフィルムが巻取リールの方向に移動し、ベースフィルム繰出リールのベースフィルムに対する繰出張力は１５〜３０Ｎである。
Ｂ．ベースフィルム塗布：ベースフィルムが両側のコーティングロールを通過し、コーティングロールがベースフィルムにおける対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルムの対応する端面に粘着させ、塗布セパレータを形成する。
Ｃ．多層複合：塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リールが回転し複合膜を開放し、複合膜繰出リールの複合膜に対する繰出張力は１５〜３０Ｎであり、複合膜が押え軸を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。
Ｄ．繰返し複合：塗布セパレータの端面における複合膜が１層増える場合、工程Ｂと工程Ｃを１回繰り返す必要があり、最外層の複合膜が貼り合せられた後、０．２〜０．５ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。
Ｅ．ベーキング成形：多層複合セパレータが加熱乾燥機構に入り、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．６〜１．８ｍｉｎであり、多層複合セパレータの加熱乾燥機構における張力が７〜１５Ｎに保持され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取：巻取リールを介して多層複合リチウムイオン電池セパレータの製品を巻取り、巻取張力は４〜１２Ｎである。
本発明はコーティングペーストにより複合膜がベースフィルムに粘着され、多層複合されたリチウムイオン電池セパレータが形成される。前記電池セパレータはセラミックコーティングセパレータから電池に与えられる高い安全性を備えるとともに、高温に耐え、高温条件下でのセパレータの収縮率を低減し、電池全体の寿命を向上させることができる。
本発明は耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータに成熟且つ安定的であるコーティング装置を提供する。前記装置は構造が簡単であり、それぞれの構成ユニットは全て通常の設備であり、コストが安く、接着、ベーキングを経てから成形され、最終的に製造される製品の品質が高く、安定的である。
従来の耐高温多層複合セパレータは、普通のセパレータをベースに酸化アルミニウム等のペーストをコーティングし耐高温セパレータを製造しておくことが必要であり、その後、接着剤で所望の複合膜が複合機により耐高温多層複合セパレータに形成される。本発明に係る前記コーティング装置を用いた製造方法は、ベースフィルムにセラミックペーストをコーティングすると同時に、ペーストの粘着性により、所望の複合されるセパレータがそのまま貼り合わされ、オーブンで乾燥された後、耐高温多層複合リチウムイオンセパレータが直接形成され、一つの工程でコーティング、接着、複合等の工程を同時に完成させるので、生産効率が大幅に向上する。
本発明の製造方法は耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造に成熟且つ効率的なプロセスを提供する。操作時に自動化程度が高く、安定で継続的に電池加工にセパレータ原材料を提供でき、最後に加工された多層複合セパレータ製品の品質が高く、かつ性能が安定である。特に電気自動車に用いられるリチウムイオン電池に応用される場合、電気自動車の運転中に、セパレータは高い温度に耐えられ、セパレータ収縮率が従来のセラミックコーティングセパレータに比べ顕著に低減され、電池全体の寿命が顕著に延長し、安全性が大幅に向上し、それに伴い電気自動車の使用利便性、安全性及び安定性も向上する。
本明細書に開示される範囲の境界値及び任意の値は、何れも当該精確な範囲又は値に限定されるものではない。これらの範囲又は値は、これらの範囲又は値に接近するものを含むと見なされるべきである。数値範囲について、各範囲の境界値、各範囲の境界値と単独の値、及び単独の値は、互いに組合せられて１つ又は複数の新しい数値範囲を得ることができる。これらの数値範囲は本明細書において詳しく開示されていると理解されるべきである。
本発明の第１の局面によれば、本発明は、耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータを提供する。図１に示すように、前記電池セパレータは、両端面にコーティングペーストが粘着されているベースフィルム１２を備える。なかでも、前記ベースフィルム１２の両端面にコーティングペーストにより複合層が粘着されており、複合層に１層、２層又は多層の複合膜１３を備え、前記複合膜１３間にコーティングペーストが設けられて粘着固定を行う。
本発明の第１の局面によれば、前記ベースフィルム１２と複合膜１３は、それぞれ、ＰＰセパレータ、ＰＥセパレータ、不織布又は繊維から選ばれる。
本発明の第１の局面によれば、前記コーティングペーストは、Ａｌ２Ｏ３セラミックペースト、ＰＶＤＦペースト、ＺｒＯ２セラミックペースト又はＳｉＯ２ペーストを含む。なお、前記コーティングペーストには、さらに、接着剤、分散剤、ゲル剤、可塑剤、老化防止剤、架橋剤及び脱イオン水が添加されている。
重量％として、前記コーティングペーストにおいて、前記Ａｌ２Ｏ３セラミックペースト、ＰＶＤＦペースト、ＺｒＯ２セラミックペースト又はＳｉＯ２ペーストの割合は２０〜４０重量％、接着剤は３〜６重量％、分散剤は０．２〜０．５重量％、ゲル化剤は０．２〜０．５重量％、可塑剤は０．０５〜０．２重量％、老化防止剤は０．０５〜０．２重量％、架橋剤は０．０５〜０．２重量％であり、残りは脱イオン水である。
本発明において、前記コーティングペーストには、Ａｌ２Ｏ３セラミックペースト、ＰＶＤＦペースト、ＺｒＯ２セラミックペーストとＳｉＯ２ペースト中の２種類以上の組合せも含まれる。
本発明は前記接着剤、分散剤、ゲル剤、可塑剤、老化防止剤及び架橋剤について、特に限定されず、全て従来技術を参照して選択することができる。一般的に、前記接着剤は、例えば、ポリアクリレート水系接着剤から選ばれる。前記分散剤は、ポリアクリル酸アンモニウム及び／又はポリアミドから選ばれる。前記ゲル剤は、例えば、アガロースである。前記可塑剤は、例えば、フタル酸ジエチルヘキシルである。前記老化防止剤は、例えば、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンである。前記架橋剤は、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレートである。
本発明の多層複合リチウムイオン電池セパレータは耐高温性が高い。普通のウエット又はドライコーティングセパレータは２００℃で大きく変形するが、本発明に係る電池セパレータは２００℃でも完全な形態を保つことができる。２００℃の条件下で１ｈ保持後の収縮率はＭＩＤ＜２．０、ＴＤ＜１．５であり、熱的性能は普通の塗布型セパレータよりも明らかに優れている。厚さが２２μｍ程度（例えば２０〜２４μｍ）の普通の両面コーティングセパレータの通気度は一般的に３８０ｓ／１００ｍＬ以下であり、本発明に係る電池セパレータの通気度は一般的に３００ｓ／１００ｍＬ以下である。通気性の値は、一定の圧力で一定量のガスが一定の面積のセパレータを通過することに所要する時間を意味する。通気度が大きいほどセパレータの内部抵抗が大きいことを示し、通気度が小さいと内部抵抗が小さくなり、充放電速度がより速くなるので、本発明に係る電池セパレータの内部抵抗が普通のコーティングセパレータよりも著しく小さくなる。本発明に係る電池セパレータの吸液率は普通のコーティングセパレータよりも著しく改善される。単位体積当たりに吸収される電解液量が高いことにより、電池のイオン導電率がより高く、電池の充放電性能がよりよくなる。
本発明の第２の局面によれば、本発明は、耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置を提供する。図１に示すように、前記コーティング装置は、順番に設けられるベースフィルム繰出リール１と、コーティングロール２と、加熱乾燥機構と、巻取リール６とを備える。前記ベースフィルム繰出リール１にベースフィルム１２が巻き付いており、ベースフィルム１２の一端がベースフィルム繰出リール１から張り出し巻取リール６に巻回され、前記コーティングロール２の表面に前記コーティングペーストが設けられている。
なかでも、前記コーティングロール２と加熱乾燥機構との間に複合膜１３が巻き付いている複合膜繰出機構が追設されており、前記コーティングロール２と複合膜繰出機構がベースフィルム１２の同じ側に１対１に対応して前記複合膜１３の貼り合せユニットが設置形成され、前記貼り合せユニットはベースフィルム１２の両側に設けられる２組であり、前記複合膜繰出機構は、複合膜繰出リール３と押え軸４とを備え、前記複合膜１３が複合膜繰出リール３から張り出し、押え軸４を通過した後ベースフィルム１２と貼り合せられ、前記コーティングロール２と押え軸４とが対応する一側のベースフィルム１２の端面に当接する。
前記コーティングペーストは本発明の第１の局面に記載のコーティングペーストであってもよい。
好ましくは、前記ベースフィルム１２と前記複合膜１３は、それぞれ、ＰＰセパレータ、ＰＥセパレータ、不織布又は繊維である。
好ましくは、前記ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間に張設軸１１が設けられている。この場合、前記ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放した後、ベースフィルム１２は張設軸１１のテンション作用を経てから、コーティングロール２を通過することができる。
本発明のコーティング装置によれば、異なる場合における安全性と耐熱性に対する要求に応えるために、前記コーティング装置におけるコーティングされたセラミック塗布セパレータの両側にはコーティングロール２と複合膜繰出機構が複数組設けられてもよい。それぞれのコーティングロール２とその対応する複合膜繰出機構は、１層の複合膜のコーティングと貼り合せを実現でき、２面、３面又はそれ以上の面が複合された電池セパレータを形成することができる。
コーティングの厚さと均一性を精確に制御するために、好ましくは、前記コーティングロール２には一定の深さ、線数、形状及び角度の溝が均一に配置されている。なかでも、前記溝の深さは１０〜１２０μｍであり、溝の線数（ＬＰＩ）は一般的に１００〜１４００であり、溝の形状はハニカム状、菱形、湾流状又は斜線型であってもよく、好ましくは斜線型であり、斜線の角度は３０°、４５°又は６０°であってもよい。
好ましい実施形態において、前記複合膜繰出機構には、張力速度制御装置と歪み補正装置が設けられている。前記複合膜繰出リール３の動力は繰出サーボモータに由来する。前記張力速度制御装置は前記複合膜繰出リール３に取り付けられる張力センサであり、前記張力センサの情報入力端が複合膜繰出リール３に接続され、その出力端が前記繰出サーボモータに接続され、前記張力センサは前記複合膜繰出リール３の速度と張力を検出しフィードバックすることができる。検出値と設定値には差異がある場合、前記繰出サーボモータは相応に調整し、モータのトルクと回転数を変え、実際の張力及び速度と設定値とが一致するように確保する。前記歪み補正装置は従来のストリップ型生産ラインにおける通常の歪み補正装置である。前記複合膜１３の搬送過程において、前記張力速度制御装置は、複合膜繰出リール３とベースフィルム１２との搬送線速度が一致にするように確保でき、複合膜繰出リール３の繰出張力を制御できる。前記歪み補正装置は、複合膜１３とセラミック塗布セパレータの端面とが貼り合せられる場合の重なり合いがより多くなるように確保でき、貼り合せられた後、多層複合セパレータが形成される。
本発明のコーティング装置によれば、前記加熱乾燥機構は、順番に接続される複数のオーブンを備えてもよい。オーブンの具体的な数は、生産中のセパレータ搬送速度に応じて選択されてもよい。好ましくは、前記加熱乾燥機構は、順番に接続される３つのオーブン５を備える。前記３つのオーブン５には、それぞれ、吸気ファンと排気ファンが設けられてもよい。
より好ましくは、前記３つのオーブン５は縦方向のコーナー形状に配置され、コーナーにおけるオーブンに中継軸１４が設けられており、前記ベースフィルム１２は前記中継軸１４を通過して、３つのオーブン５を順番に通過する。前記多層複合セパレータの２つの側面は全て複合される必要があり、多層複合セパレータが前記加熱乾燥機構に入る前に、いずれのロール面にも接触せず、乾燥前に宙に浮いており、かつ距離が長い。そのため、多層複合セパレータが自身の重力により大きな影響を受け、多層複合セパレータが２つ目のオーブンを出て、ほとんど乾燥成形された後、中継軸１４を介して方向を変えることで、多層複合セパレータの自身の重力による影響を軽減し、設備をコンパクトにすることが可能である。
本発明のコーティング装置によれば、前記加熱乾燥機構の長さは、前記ベースフィルム繰出リール１の運転時の線速度（即ち搬送速度）に関わるものであり、前記搬送速度と加熱乾燥機構の長さは正相関の関係にあり、即ち、搬送速度が速いほど、加熱乾燥機構の長さが長くなる。前記線速度は、一般的に５〜３０ｍ／ｍｉｎである。好ましい実施形態において、前記ベースフィルム繰出リール１の線速度は５〜１５ｍ／ｍｉｎであり、加熱乾燥機構の長さは９ｍである。別の好ましい実施形態において、前記ベースフィルム繰出リール１の線速度は１５〜３０ｍ／ｍｉｎであり、加熱乾燥機構の長さは１８ｍである。
好ましくは、前記加熱乾燥機構の送り出し端と巻取リール６との間に、さらに、加熱乾燥機構の送り出し端に位置する伸ばしローラ９と、テンションローラ１０とが順番に追設されている。前記伸ばしローラ９は多層複合セパレータを伸ばすことができる。伸ばされた後テンションローラ１０によって張設維持され、平坦な多層セパレータが得られる。
本発明のコーティング装置によれば、コーティングペーストを前記コーティングロール２に供給するために、前記コーティング装置は、図２に示すコーティングペースト供給装置をさらに備える。前記コーティングペースト供給装置は、ペースト供給ポンプ７と、コーティング溝８と、原料タンク１６と、回収タンク１７とを備える。なかでも、前記ペースト供給ポンプ７の送り込み端は原料タンク１６に接続されることで、コーティングペーストを吸引し、その送り出し端を介して前記コーティング溝８にコーティングペーストを輸送する。前記コーティング溝８の開口端には、開口と平行でありコーティングロール２の外面に接触し閉鎖キャビティを形成する２つのブレード１５が設けられている。コーティングロール２が回転しコーティング溝８を通過して前記コーティングペーストを粘着する。この過程で、さらに、２つのブレード１５により掻き取られ、コーティングロール２におけるコーティングペーストの厚さが均一になる。前記コーティング溝８には、さらに、オーバーフロー口１８が設けられている。前記ペースト供給ポンプ７の回転数が大きすぎる場合、提供されるコーティングペーストはオーバーフロー口１８に沿ってはみ出し、はみ出したコーティングペーストは回収タンク１７に貯蔵しリサイクルできる。
本発明において、通常、コーティング量と生産速度に応じてペースト供給ポンプ７の適切な回転数を選択することができる。なかでも、コーティングが厚いほど、生産速度が速くなり、所望のペースト供給量が大きくなる。ペースト供給が十分でないと、コーティング厚さを確保できない。ペースト供給量が多すぎる場合、余分なペーストはオーバーフロー口１８を介して回収・リサイクルできる。従って、操作過程でオーバーフロー口１８のオーバーフロー状況に応じて随時ペースト供給ポンプ７の回転数を調整することができる。一般的に、前記ペースト供給ポンプ７の回転数は、１５〜４５ｒｐｍであってもよく、コーティングロールの速度比は５０〜９０％に設定される。
本発明のコーティング装置の構造が簡単であり、多層複合電池セパレータの製造に成熟した装置を提供し、リチウムイオン電池セパレータの生産効率を大幅に向上することができ、生産したセパレータ製品の品質が安定である。
本発明の第３の局面によれば、本発明は、本発明の第１の局面に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造方法を提供する。前記製造方法は、本発明の第２の局面に記載のコーティング装置により実施され、上記構造のコーティング装置を用いて耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造を行い、次の工程を含む。
Ａ．ベースフィルム繰出：ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力は１５〜３０Ｎである。
Ｂ．ベースフィルム塗布：ベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、前記コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、塗布セパレータを形成する。
Ｃ．多層複合：塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リール３が回転し複合膜１３を開放し、複合膜繰出リール３の複合膜１３に対する繰出張力は１５〜３０Ｎであり、複合膜１３が押え軸４を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸４が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。
Ｄ．繰返し複合：塗布セパレータの端面における複合膜１３が１層増える場合、工程Ｂと工程Ｃを１回繰り返す必要があり、最外層の複合膜が貼り合せられた後、０．２〜０．５ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。
Ｅ．ベーキング成形：多層複合セパレータが加熱乾燥機構に入り、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．６〜１．８ｍｉｎであり、多層複合セパレータの加熱乾燥機構における張力が７〜１５Ｎに保持され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取：巻取リール６を介して多層複合リチウムイオン電池セパレータの製品を巻取り、巻取張力は４〜１２Ｎである。
Ａ．ベースフィルム繰出：ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力は１５〜３０Ｎである。
Ｂ．ベースフィルム塗布：ベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、前記コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、塗布セパレータを形成する。
Ｃ．多層複合：塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リール３が回転し複合膜１３を開放し、複合膜繰出リール３の複合膜１３に対する繰出張力は１５〜３０Ｎであり、複合膜１３が押え軸４を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸４が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。
Ｄ．繰返し複合：塗布セパレータの端面における複合膜１３が１層増える場合、工程Ｂと工程Ｃを１回繰り返す必要があり、最外層の複合膜が貼り合せられた後、０．２〜０．５ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。
Ｅ．ベーキング成形：多層複合セパレータが加熱乾燥機構に入り、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．６〜１．８ｍｉｎであり、多層複合セパレータの加熱乾燥機構における張力が７〜１５Ｎに保持され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取：巻取リール６を介して多層複合リチウムイオン電池セパレータの製品を巻取り、巻取張力は４〜１２Ｎである。
好ましくは、工程Ａにおいて、前記ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間に張設軸１１が設けられている。前記ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放した後、ベースフィルム１２は張設軸１１のテンション作用を経てから、コーティングロールを通過する。
工程Ｃ〜Ｄにおいて、前記複合膜１３が不織布から選ばれる場合、不織布セパレータの吸液性が高いので、複合過程において、コーティング層が不織布に吸収されコーティング層の厚さが示されないことにより、より薄い多層複合リチウムイオン電池セパレータを製造できる。
好ましくは、工程Ｅにおいて、前記加熱乾燥機構は、順番に接続される３つのオーブン５を備える。３つのオーブン５は縦方向のコーナー形状に配置され、コーナーにおけるオーブンに中継軸１４が設けられている。前記多層複合セパレータは中継軸を通過し、順番に３つのオーブン５を通過して乾燥成形を行う。前記３つのオーブン５の温度は順番に５０〜６０℃、６０〜７０℃及び５０〜６０℃に設定される。３つのオーブン５には、何れも吸気ファンと排気ファンが設けられており、３つのオーブン５における吸気排気周波数は１２〜２５Ｈｚに設定される。
好ましくは、工程Ｆにおいて、前記加熱乾燥機構の送り出し端と巻取リール６との間に、伸ばしローラ９とテンションローラ１０とが順番に追設されており、前記伸ばしローラ９は加熱された多層複合セパレータ製品を伸ばし、伸ばされた後テンションローラ１０によって張設維持され、最後に平坦な多層複合セパレータ製品を巻取リール６を介して巻取る。
本発明の製造方法によれば、前記押え軸４とコーティングロール２との間の距離をできる限り近くすることで、搬送時間を縮短できる。前記複合膜１３とベースフィルム１２とが粘着された後、搬送時間が０．２ｓ〜０．５ｓに保持し、その後、加熱乾燥機構に到達することを確保するように、押え軸４と加熱乾燥機構との間の距離を適切に遠くしてもよい。０．２〜０．５ｓの搬送時間により、複合膜１３とコーティングペーストとの接触時間を確保し、複合膜１３、コーティングペースト及びベースフィルム１２が十分に濡れることが可能であり、ベースフィルム１２と複合膜１３との間の接着に寄与する。
また、前記製造方法に用いられる前記コーティング装置は本発明の第２の局面のコーティング装置であるので、本発明の第３の局面中の説明のほかに、前記コーティング装置についての他の説明は本発明の第２の局面に記載されるとおりであり、重複する説明は省略する。
本発明に提供される製造方法は耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの生産に、成熟且つ安定的である生産プロセスを提供し、前記生産プロセスにおいては、高温多層複合リチウムイオン電池セパレータの仕組みに対して各工程を配置し、工程間の間隔時間によって、最終製品の品質が高くかつ安定であることが可能である。
以下の実施例は本発明の特徴をさらに説明するが、本発明の内容は実施例に制限されるものではない。
以下の実施例と比較例において、コーティングペーストに用いられる接着剤はポリアクリレート水系接着剤であり、分散剤はポリアミドであり、ゲル化剤はアガロースであり、可塑剤はフタル酸ジエチルヘキシルであり、老化防止剤は２−ヒドロキシ−４ｎ−オクトキシベンゾフェノンであり、架橋剤はトリメチロールプロパントリアクリレートであり、コーティング厚さは何れも設計上のドライフィルムの厚さを意味する。
以下の実施例は何れも、図１に示すコーティング装置に基づき、図２に示すコーティングペースト供給装置に基づき、前記多層複合電池セパレータを製造するものである。なかでも、前記加熱乾燥機構は縦方向のコーナー形状に配置される３つのオーブン５である。オーブンは縦型の赤外加熱オーブンであり、コーナーにおけるオーブンに中継軸１４が設けられており、各オーブンの長さは３ｍに設定され、３つのオーブン５の全長は９ｍであり、３つのオーブンには、何れも吸気ファンと排気ファンが取り付けられている。複合膜繰出機構には、張力速度制御装置と歪み補正装置が設けられている。張力速度制御装置と歪み補正装置についての具体的な説明は、以上の通りである。
電池セパレータの通気度はＩＳＯ５６３６に準拠し、Ｇｕｒｌｅｙ４３４０型デンソメータで測定を行う。熱収縮率はＩＳＯ１４６１６に準拠し測定を行う。吸液率（ＥＵ）の測定方法は、電池セパレータを秤量し、Ｗ０（ｇ）と記す。水素ガスで満たされているグローブボックスに、秤量した電池セパレータを１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６／ＥＣ：ＤＭＣ：ＤＥＣ＝１：１：１（ｖ／ｖ／ｖ）に１５分間浸漬し、取り出した後、ろ紙でセパレータ表面の余分な電解液を軽く吸い取ってから秤量し、Ｗ１（ｇ）と記す。吸液率の計算式はＥＵ＝（Ｗ０−Ｗ１／Ｗ０）×１００％であり、各組のセパレータについて測定を１０回行い、平均値をとる。
（実施例１）
本実施例に用いられるベースフィルムはＰＥセパレータであり、厚さは６μｍである。複合膜はＰＥＴ不織布セパレータであり、層ごとの厚さは９μｍである。
本実施例に用いられるベースフィルムはＰＥセパレータであり、厚さは６μｍである。複合膜はＰＥＴ不織布セパレータであり、層ごとの厚さは９μｍである。
コーティングペーストの組成は、ＰＶＤＦペースト＋酸化アルミニウム（質量比は３：７）２２％、接着剤５％、分散剤０．４％、ゲル化剤０．３％、可塑剤０．１％、老化防止剤０．１％、架橋剤０．１％であり、残りは脱イオン水である。
多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造は、次の工程を含む。
Ａ．ベースフィルム繰出
ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１、複合膜繰出リール３及び巻取リール６の回転後の線速度が同じであり、線速度が１０ｍ／ｍｉｎを選択する。ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間にさらに張設軸１１が設けられている。張設軸１１は同時に張力検出ロールとして張力を検出する。ベースフィルム１２の厚さ、幅及び移動線速度が共同で繰出張力に影響し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力が２０Ｎであるように、張設軸１１を調整する。
Ｂ．ベースフィルム塗布
張られたベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、それぞれの端面におけるコーティングペーストのコーティング厚さは２．０μｍであり、コーティングロール２に溝が均一に配置されており、溝の深さは５０μｍであり、溝の線数ＬＰＩは１８０であり、溝の形状は斜線型であり、斜線の角度は３０°である。コーティングロール２はペースト供給ポンプ７とコーティング溝８を介してコーティングペーストを供給し続け、ペースト供給ポンプ７の回転数は３０ｒｐｍに設定され、コーティングロールの速度比は７０％に設定される。
Ｃ．多層複合
塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リール３は回転し、複合膜１３を開放し、繰出張力は２５Ｎであり、複合膜１３が押え軸４を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸４が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。複合膜が貼り合せられた後０．４ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。搬送速度は１０ｍ／ｍｉｎであるので、計算した結果、押え軸４から加熱乾燥機構までの距離は１／１５ｍである。
Ｅ．ベーキング成形
多層複合セパレータが加熱乾燥機構に入り、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．９ｍｉｎであり、多層複合セパレータのオーブンにおける張力は１０Ｎであり、３つのオーブン５の温度は順番に５５℃、６５℃及び５５℃に設定され、オーブンの吸気排気周波数は全て２０Ｈｚに設定され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取
オーブン５と巻取リール６との間に、さらに、伸ばしローラ９とテンションローラ１０が順番に追設されている。伸ばしローラ９の方向を変えることで、多層複合セパレータ製品を伸ばし、多層複合セパレータが２つのコーナーを通過し、上がってから下がるという過程を完成させ、最終的にテンションローラ１０と巻取リール６に到達し、伸ばした形状が安定になり、最後に平坦な多層複合リチウムイオン電池セパレータを巻取リール６に回収し、巻取張力は１０Ｎである。
Ａ．ベースフィルム繰出
ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１、複合膜繰出リール３及び巻取リール６の回転後の線速度が同じであり、線速度が１０ｍ／ｍｉｎを選択する。ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間にさらに張設軸１１が設けられている。張設軸１１は同時に張力検出ロールとして張力を検出する。ベースフィルム１２の厚さ、幅及び移動線速度が共同で繰出張力に影響し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力が２０Ｎであるように、張設軸１１を調整する。
Ｂ．ベースフィルム塗布
張られたベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、それぞれの端面におけるコーティングペーストのコーティング厚さは２．０μｍであり、コーティングロール２に溝が均一に配置されており、溝の深さは５０μｍであり、溝の線数ＬＰＩは１８０であり、溝の形状は斜線型であり、斜線の角度は３０°である。コーティングロール２はペースト供給ポンプ７とコーティング溝８を介してコーティングペーストを供給し続け、ペースト供給ポンプ７の回転数は３０ｒｐｍに設定され、コーティングロールの速度比は７０％に設定される。
Ｃ．多層複合
塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リール３は回転し、複合膜１３を開放し、繰出張力は２５Ｎであり、複合膜１３が押え軸４を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸４が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。複合膜が貼り合せられた後０．４ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。搬送速度は１０ｍ／ｍｉｎであるので、計算した結果、押え軸４から加熱乾燥機構までの距離は１／１５ｍである。
Ｅ．ベーキング成形
多層複合セパレータが加熱乾燥機構に入り、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．９ｍｉｎであり、多層複合セパレータのオーブンにおける張力は１０Ｎであり、３つのオーブン５の温度は順番に５５℃、６５℃及び５５℃に設定され、オーブンの吸気排気周波数は全て２０Ｈｚに設定され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取
オーブン５と巻取リール６との間に、さらに、伸ばしローラ９とテンションローラ１０が順番に追設されている。伸ばしローラ９の方向を変えることで、多層複合セパレータ製品を伸ばし、多層複合セパレータが２つのコーナーを通過し、上がってから下がるという過程を完成させ、最終的にテンションローラ１０と巻取リール６に到達し、伸ばした形状が安定になり、最後に平坦な多層複合リチウムイオン電池セパレータを巻取リール６に回収し、巻取張力は１０Ｎである。
製造された多層複合リチウムイオン電池セパレータの性質は表１に示す通りである。
（実施例２）
本実施例に用いられるベースフィルムはＰＥセパレータであり、厚さは６μｍである。複合膜はＰＥＴ不織布セパレータであり、層ごとの厚さは９μｍである。
本実施例に用いられるベースフィルムはＰＥセパレータであり、厚さは６μｍである。複合膜はＰＥＴ不織布セパレータであり、層ごとの厚さは９μｍである。
コーティングペーストの組成は、Ａｌ２Ｏ３セラミックペースト３０％、接着剤５％、分散剤０．３％、ゲル化剤０．４％、可塑剤０．１％、老化防止剤０．１％、架橋剤０．１％であり、残りは脱イオン水である。
多層複合リチウムイオン電池セパレータの製造は、次の工程を含む。
Ａ．ベースフィルム繰出
ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１、複合膜繰出リール３及び巻取リール６の回転後の線速度が同じであり、線速度が１０ｍ／ｍｉｎを選択する。ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間にさらに張設軸１１が設けられている。張設軸１１は同時に張力検出ロールとして張力を検出する。ベースフィルム１２の厚さ、幅及び移動線速度が共同で繰出張力に影響し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力が２２Ｎであるように、張設軸１１を調整する。
Ｂ．ベースフィルム塗布
張られたベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、それぞれの端面におけるコーティングペーストのコーティング厚さは２．０μｍであり、コーティングロール２に溝が均一に配置されており、溝の深さは５５μｍであり、溝の線数ＬＰＩは１７０であり、溝の形状は斜線型であり、斜線の角度は６０°である。コーティングロール２はペースト供給ポンプ７とコーティング溝８を介してコーティングペーストを供給し続け、ペースト供給ポンプの回転数は３０ｒｐｍに設定され、コーティングロールの速度比は７０％に設定される。
Ｃ．多層複合
塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リール３が回転し複合膜１３を開放し、繰出張力は２２Ｎであり、複合膜１３が押え軸４を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸４が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。複合膜が貼り合せられた後０．４ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。搬送速度は１０ｍ／ｍｉｎであるので、計算した結果、押え軸４から加熱乾燥機構までの距離は１／１５ｍである。
Ｅ．ベーキング成形
多層複合セパレータが順番に中継軸１４を通過し、３つのオーブン５を通過し、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．９ｍｉｎであり、多層複合セパレータのオーブンにおける張力は１０Ｎであり、３つのオーブン５の温度は順番に５５℃、６５℃及び５５℃に設定され、オーブンの吸気排気周波数は１８Ｈｚに設定され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取
オーブン５と巻取リール６との間に、さらに、伸ばしローラ９とテンションローラ１０が順番に追設されている。伸ばしローラ９の方向を変えることで、多層複合セパレータ製品を伸ばし、多層複合セパレータが２つのコーナーを通過し、上がってから下がるという過程を完成させ、最終的にテンションローラ１０と巻取リール６に到達し、伸ばした形状が安定になり、最後に平坦な多層複合リチウムイオンセパレータを巻取リール６に回収し、巻取張力は８Ｎである。
Ａ．ベースフィルム繰出
ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１、複合膜繰出リール３及び巻取リール６の回転後の線速度が同じであり、線速度が１０ｍ／ｍｉｎを選択する。ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間にさらに張設軸１１が設けられている。張設軸１１は同時に張力検出ロールとして張力を検出する。ベースフィルム１２の厚さ、幅及び移動線速度が共同で繰出張力に影響し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力が２２Ｎであるように、張設軸１１を調整する。
Ｂ．ベースフィルム塗布
張られたベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、それぞれの端面におけるコーティングペーストのコーティング厚さは２．０μｍであり、コーティングロール２に溝が均一に配置されており、溝の深さは５５μｍであり、溝の線数ＬＰＩは１７０であり、溝の形状は斜線型であり、斜線の角度は６０°である。コーティングロール２はペースト供給ポンプ７とコーティング溝８を介してコーティングペーストを供給し続け、ペースト供給ポンプの回転数は３０ｒｐｍに設定され、コーティングロールの速度比は７０％に設定される。
Ｃ．多層複合
塗布セパレータはその両側に設けられる複合膜繰出機構を通過し、複合膜繰出リール３が回転し複合膜１３を開放し、繰出張力は２２Ｎであり、複合膜１３が押え軸４を通過してから塗布セパレータの対応する端面と貼り合せられ、押え軸４が貼り合せ位置に当接し、多層複合セパレータが形成される。複合膜が貼り合せられた後０．４ｓの搬送時間を経て次の工程に入る。搬送速度は１０ｍ／ｍｉｎであるので、計算した結果、押え軸４から加熱乾燥機構までの距離は１／１５ｍである。
Ｅ．ベーキング成形
多層複合セパレータが順番に中継軸１４を通過し、３つのオーブン５を通過し、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．９ｍｉｎであり、多層複合セパレータのオーブンにおける張力は１０Ｎであり、３つのオーブン５の温度は順番に５５℃、６５℃及び５５℃に設定され、オーブンの吸気排気周波数は１８Ｈｚに設定され、多層複合セパレータがベーキング成形され、多層複合リチウムイオン電池セパレータ製品が得られる。
Ｆ．製品巻取
オーブン５と巻取リール６との間に、さらに、伸ばしローラ９とテンションローラ１０が順番に追設されている。伸ばしローラ９の方向を変えることで、多層複合セパレータ製品を伸ばし、多層複合セパレータが２つのコーナーを通過し、上がってから下がるという過程を完成させ、最終的にテンションローラ１０と巻取リール６に到達し、伸ばした形状が安定になり、最後に平坦な多層複合リチウムイオンセパレータを巻取リール６に回収し、巻取張力は８Ｎである。
製造された多層複合リチウムイオン電池セパレータの性質は表１に示す通りである。
（比較例１）
本比較例は、普通のウエット塗布セパレータの製造方法を提供する。なかでも、ベースフィルムはＰＥセパレータであり、厚さは２０μｍであり、以上の実施例のコーティング装置を用いて前記セパレータを製造する。異なる点としては、コーティング装置には複合膜を巻き取る複合膜繰出機構が設けられていないことである。
Ａ．ベースフィルム繰出
ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１、複合膜繰出リール３及び巻取リール６の回転後の線速度が同じであり、線速度が１０ｍ／ｍｉｎを選択する。ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間にさらに張設軸１１が設けられている。張設軸１１は同時に張力検出ロールとして張力を検出する。ベースフィルム１２の厚さ、幅及び移動線速度が共同で繰出張力に影響し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力が２２Ｎであるように、張設軸１１を調整する。
Ｂ．ベースフィルム塗布
張られたベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、それぞれの端面におけるコーティングペーストのコーティング厚さは２．０μｍであり、コーティングロール２に溝が均一に配置されており、溝の深さは５５μｍであり、溝の線数ＬＰＩは１８０であり、溝の形状は斜線型であり、斜線の角度は６０°である。コーティングロール２はペースト供給ポンプ７とコーティング溝８を介してコーティングペーストを供給し続け、ペースト供給ポンプ７の回転数は３０ｒｐｍに設定され、コーティングロールの速度比は７０％に設定される。
Ｃ．ベーキング成形
単層塗布セパレータが順番に中継軸１４を通過し、３つのオーブン５を通過し、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．９ｍｉｎであり、単層塗布セパレータのオーブンにおける張力は１０Ｎであり、３つのオーブン５の温度は順番に５５℃、６５℃及び５５℃に設定され、オーブンの吸気排気周波数は１８Ｈｚに設定され、コーティングセパレータがベーキング成形され、リチウムイオン電池コーティングセパレータ製品が得られる。
Ｄ．製品巻取
オーブン５と巻取リール６との間に、さらに、伸ばしローラ９とテンションローラ１０が順番に追設されている。伸ばしローラ９の方向を変えることで、コーティングセパレータ製品を伸ばし、コーティングセパレータが２つのコーナーを通過し、上がってから下がるという過程を完成させ、最終的にテンションローラ１０と巻取リール６に到達し、伸ばした形状が安定になり、最後に平坦なリチウムイオンコーティングセパレータを巻取リール６に回収し、巻取張力は８Ｎである。
本比較例は、普通のウエット塗布セパレータの製造方法を提供する。なかでも、ベースフィルムはＰＥセパレータであり、厚さは２０μｍであり、以上の実施例のコーティング装置を用いて前記セパレータを製造する。異なる点としては、コーティング装置には複合膜を巻き取る複合膜繰出機構が設けられていないことである。
Ａ．ベースフィルム繰出
ベースフィルム繰出リール１がベースフィルム１２を開放し、ベースフィルム１２が巻取リール６の方向に移動し、ベースフィルム繰出リール１、複合膜繰出リール３及び巻取リール６の回転後の線速度が同じであり、線速度が１０ｍ／ｍｉｎを選択する。ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間にさらに張設軸１１が設けられている。張設軸１１は同時に張力検出ロールとして張力を検出する。ベースフィルム１２の厚さ、幅及び移動線速度が共同で繰出張力に影響し、ベースフィルム繰出リール１のベースフィルム１２に対する繰出張力が２２Ｎであるように、張設軸１１を調整する。
Ｂ．ベースフィルム塗布
張られたベースフィルム１２が両側のコーティングロール２を通過し、コーティングロール２がベースフィルム１２における対応する一側の端面に当接するとともに、コーティングペーストをベースフィルム１２の対応する端面に粘着させ、それぞれの端面におけるコーティングペーストのコーティング厚さは２．０μｍであり、コーティングロール２に溝が均一に配置されており、溝の深さは５５μｍであり、溝の線数ＬＰＩは１８０であり、溝の形状は斜線型であり、斜線の角度は６０°である。コーティングロール２はペースト供給ポンプ７とコーティング溝８を介してコーティングペーストを供給し続け、ペースト供給ポンプ７の回転数は３０ｒｐｍに設定され、コーティングロールの速度比は７０％に設定される。
Ｃ．ベーキング成形
単層塗布セパレータが順番に中継軸１４を通過し、３つのオーブン５を通過し、搬送され加熱乾燥機構を通過する時間は０．９ｍｉｎであり、単層塗布セパレータのオーブンにおける張力は１０Ｎであり、３つのオーブン５の温度は順番に５５℃、６５℃及び５５℃に設定され、オーブンの吸気排気周波数は１８Ｈｚに設定され、コーティングセパレータがベーキング成形され、リチウムイオン電池コーティングセパレータ製品が得られる。
Ｄ．製品巻取
オーブン５と巻取リール６との間に、さらに、伸ばしローラ９とテンションローラ１０が順番に追設されている。伸ばしローラ９の方向を変えることで、コーティングセパレータ製品を伸ばし、コーティングセパレータが２つのコーナーを通過し、上がってから下がるという過程を完成させ、最終的にテンションローラ１０と巻取リール６に到達し、伸ばした形状が安定になり、最後に平坦なリチウムイオンコーティングセパレータを巻取リール６に回収し、巻取張力は８Ｎである。
製造された多層複合リチウムイオン電池セパレータの性質は表１に示す通りである。
実施例１〜２と比較例１を比較し、表１のデータに基づき、実施例１〜２の多層複合リチウムイオン電池セパレータの耐熱性がより高く、内部抵抗が小さく、単位体積当たりに吸収される電解液量が高いことにより、電池の充放電性能がよりよくなる。
以上、本発明の好ましい実施の態様を詳しく説明したが、本発明はこれに制限されない。本発明の技術的思想の範囲において、本発明の技術方案について、各技術特徴を適切な何らかの方法で組合せることを含み、種々の簡単な変形が可能である。これらの簡単な変形及び組合せは同様に本発明の開示内容と見なされるべきであり、何れも本発明の保護範囲に属するものである。
１ ベースフィルム繰出リール
２ コーティングロール
３ 複合膜繰出リール
４ 押え軸
５ オーブン
６ 巻取リール
７ ペースト供給ポンプ
８ コーティング溝
９ 伸ばしローラ
１０ テンションローラ
１１ 張設軸
１２ ベースフィルム
１３ 複合膜
１４ 中継軸
１５ ブレード
１６ 原料タンク
１７ 回収タンク
１８ オーバーフロー口
２ コーティングロール
３ 複合膜繰出リール
４ 押え軸
５ オーブン
６ 巻取リール
７ ペースト供給ポンプ
８ コーティング溝
９ 伸ばしローラ
１０ テンションローラ
１１ 張設軸
１２ ベースフィルム
１３ 複合膜
１４ 中継軸
１５ ブレード
１６ 原料タンク
１７ 回収タンク
１８ オーバーフロー口
Claims (8)
- 順番に設けられるベースフィルム繰出リール１と、コーティングロール２と、加熱乾燥機構と、巻取リール６とを備え、前記ベースフィルム繰出リール１にベースフィルム１２が巻き付いており、ベースフィルム１２の一端がベースフィルム繰出リール１から張り出し巻取リール６に巻回され、前記コーティングロール２の表面にＡｌ ２ Ｏ ３ 、ＺｒＯ ２ 、又はＳｉＯ ２ を含むセラミックペーストであるコーティングペーストが設けられている耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置であって、前記コーティングロール２と加熱乾燥機構との間に複合膜１３が巻き付いている複合膜繰出機構が追設されており、前記コーティングロール２と複合膜繰出機構がベースフィルム１２の同じ側に１対１に対応して前記複合膜１３の貼り合せユニットが設置形成され、前記貼り合せユニットはベースフィルム１２の両側に設けられる２組であり、前記複合膜繰出機構は、複合膜繰出リール３と押え軸４とを備え、前記複合膜１３が複合膜繰出リール３から張り出し、押え軸４を通過した後ベースフィルム１２と貼り合せられ、前記コーティングロール２と押え軸４とが対応する一側のベースフィルム１２の端面に当接することを特徴とする、耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
- 前記ベースフィルム繰出リール１とコーティングロール２との間に張設軸１１が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
- 前記加熱乾燥機構は、順番に接続される３つのオーブン５を備えることを特徴とする、請求項１に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
- 前記３つのオーブン５は縦方向のコーナー形状に配置され、コーナーにおけるオーブンに中継軸１４が設けられており、前記ベースフィルム１２は中継軸１４を通過し、順番に３つのオーブン５を通過することを特徴とする、請求項３に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
- ３つのオーブン５には、何れも吸気ファンと排気ファンが設けられていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
- 前記加熱乾燥機構の送り出し端と巻取リール６との間に、さらに、加熱乾燥機構の送り出し端に位置する伸ばしローラ９と、テンションローラ１０とが順番に追設されていることを特徴とする、請求項１に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
- 前記ベースフィルム繰出リール１の線速度は５〜１５ｍ／ｍｉｎであり、加熱乾燥機構の長さは９ｍであることを特徴とする、請求項１に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
- 前記ベースフィルム繰出リール１の線速度は１５〜３０ｍ／ｍｉｎであり、加熱乾燥機構の長さは１８ｍであることを特徴とする、請求項１に記載の耐高温多層複合リチウムイオン電池セパレータのコーティング装置。
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