JP7014512B2 - 電池用セパレータの製造方法及び電池用セパレータ製造装置 - Google Patents

電池用セパレータの製造方法及び電池用セパレータ製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、電池用セパレータの製造方法及び電池用セパレータ製造装置に関する。
帯状の多孔質フィルムを複数の搬送ローラーを含む搬送系で搬送し、搬送の過程で多孔質フィルムに塗液を塗工する塗工型セパレータ（積層多孔質フィルム）の製造方法が知られている（特許文献１）。
電池用セパレータの搬送方向に隣り合う２本の搬送ローラー間の距離（以下「ロールスパン」ともいう）が長くなると、電池用セパレータの搬送方向の下流側の搬送ローラーで電池用セパレータに皺が発生しやすくなるため、搬送系を構成する隣り合う搬送ローラー間のロールスパンはいずれも１ｍ以下であることが好ましいとの知見が特許文献１に示されている。
特開2011-181459号公報（2011年09月15日公開）
しかしながら、上述のような従来技術は、搬送系を構成する隣り合う搬送ローラー間のロールスパンが短いため、積層多孔質フィルムを製造するために必要な作業を実施する作業スペースを確保することが困難であるという問題がある。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池用セパレータにおける皺の発生を防止しながら電池用セパレータを製造するために必要な作業を実施する作業スペースを確保することができる電池用セパレータの製造方法及び電池用セパレータ製造装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法は、複数の搬送ローラーを含む搬送系により搬送して電池用セパレータを製造する電池用セパレータの製造方法であって、前記搬送系が、少なくとも一つの前記電池用セパレータの皺を除去するエキスパンダロールをさらに含み、前記少なくとも一つのエキスパンダロールと、前記少なくとも一つのエキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下であることを特徴とする。
本明細書において「エキスパンダロール」とは、電池用セパレータを拡張・拡幅する機能を有し、皺の発生を防止するために用いる搬送ローラーを意味する。
エキスパンダロールは、図１２（ａ）のような湾曲ロール（バナナロールとも呼ばれる、長手方向に湾曲した形状のロール）であってもよいし、図１２（ｂ）のような非湾曲の（長手方向に湾曲していない）直線状ロールであってもよいし、図１２（ｃ）のようならせん状の溝を有するロールであってもよい。なお、軸Ｘは回転せずに軸Ｘに被せられた筒（例えば、ゴム筒）が回転してもよいし、軸Ｘが回転してもよい。図１２（ａ）（ｂ）のいずれのエキスパンダロールによっても、被搬送物（フィルムや塗工フィルム）が搬送方向に展開拡布されることで被搬送物の拡張（皺の発生の防止）が行われる。
なお、湾曲ロールは摩擦カスが発生し難いというメリットがあり、非湾曲の直線状ロールは、中央部での過剰伸びや耳（幅方向の端部）付近でのたるみが発生し難いというメリットがある。
エキスパンダロールの表面には、ゴム（例えば、エチレンプロピレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム）やシリコン等の軟質材、あるいは金属等の硬質材が用いられる。
エキスパンダロールの表面は、好ましくは凹凸のない曲面状である。こうすれば、摩擦カス等がロールに溜まり難くなり、ロールに溜まった摩擦カスがフィルムや塗工フィルムＦに付着するという現象を抑えることができる。また、本発明の一態様におけるエキスパンダロールは、好ましくは、フィルムの幅方向に延在するロールである。
ここで、フィルムの幅方向に延在するロールとは、長手方向がフィルムの幅方向と略平行となるように配置されているロールをいうものとする。
この特徴によれば、エキスパンダロールを配置し、また、当該エキスパンダロールと、当該エキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１ｍ以上あるので、エキスパンダロールにより電池用セパレータの皺の発生を防止しながら、電池用セパレータを製造するための作業スペースを確保することができる。
また、エキスパンダロールと、エキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１０ｍ以下であるので、エキスパンダロールでも防止しきれない皺が電池用セパレータに生じるおそれが低い。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記複数の搬送ローラーのうちの互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離がいずれも１ｍ未満であることが好ましい。
上記構成によれば、隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離をいずれも１ｍ未満に設定するので、搬送系により搬送される電池用セパレータの皺の発生を搬送系の各箇所で抑制することができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータが、ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液を塗工する工程と、前記塗工液が塗工されたポリオレフィン多孔質フィルムに前記塗工液の貧溶媒を接触させる工程とを包含し、前記貧溶媒を接触させる工程において前記積層多孔質フィルムを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離が０．８ｍ以下であることが好ましい。
上記構成によれば、積層多孔質フィルムに皺が生じやすい貧溶媒を接触させる工程において、ロール間距離を特に短くすることにより積層多孔質フィルムの皺の発生を防止することができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータが、ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液が塗工されて多孔質層が形成された積層多孔質フィルムを洗浄する洗浄工程を包含し、前記洗浄工程の洗浄槽に収容された溶液内において前記積層多孔質フィルムを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離が０．８ｍ以下であることが好ましい。
上記構成によれば、洗浄槽に収容された溶液の抵抗により積層多孔質フィルムに皺が生じやすい洗浄工程において、ロール間距離を特に短くすることにより積層多孔質フィルムの皺の発生を防止することができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータが、ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、前記積層多孔質フィルムを乾燥する乾燥工程を包含し、前記乾燥工程において、前記積層多孔質フィルムを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離が０．８ｍ以下であることが好ましい。
上記構成によれば、積層多孔質フィルムに、乾燥に伴う収縮等により顕著な皺が発生しやすい乾燥工程を搬送される積層多孔質フィルムの皺の発生を防止することができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータを検査する検査工程を包含し、前記搬送系に前記エキスパンダロールが配置されることが好ましい。
上記構成によれば、エキスパンダロールと、エキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１ｍ以上あるので、電池用セパレータを検査するための搬送長を確保することができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記検査工程は、検査により検出された電池用セパレータの欠陥を特定するためのマークを前記電池用セパレータに付与することが好ましい。
上記構成によれば、前記検査工程で検査された電池用セパレータを拡張し皺の発生を防止するエキスパンダロールと、エキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１ｍ以上あるので、検査結果に基づくマーキングのために電池用セパレータに付したインクを、電池用セパレータが搬送ローラーに搬送されるまでの間に乾かすことができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータが、ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液が塗工されて多孔質層が形成された積層多孔質フィルムを洗浄する洗浄工程を包含し、前記洗浄工程の洗浄槽から出てきた積層多孔質フィルムが最初に接する搬送ローラーの下流側に前記エキスパンダロールが配置されることが好ましい。
上記構成によれば、洗浄槽から出てきた積層多孔質フィルムが最初に接する搬送ローラーを、エキスパンダロールの直前に配置された搬送ローラーとすることにより、汚れやすい傾向がある上記搬送ローラーを清掃するためのスペースを確保することができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータが、ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工された塗工液を固化させる析出工程を包含し、前記析出工程の析出槽から出てきた積層多孔質フィルムが最初に接する搬送ローラーの下流側に前記エキスパンダロールが配置されることが好ましい。
上記構成によれば、析出槽から出てきた積層多孔質フィルムが最初に接する搬送ローラーを、エキスパンダロールの直前に配置された搬送ローラーとすることにより、析出槽で積層多孔質フィルムに付着した残留成分によって汚れやすい傾向がある上記搬送ローラーを清掃するためのスペースを確保することができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータが、ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液を塗工する塗工工程を包含し、前記塗工工程の塗工部の上方で搬送される積層多孔質フィルムの下流側に前記エキスパンダロールが配置されることが好ましい。
塗工工程においては塗工部の上方で搬送される積層多孔質フィルムの搬送ローラーが塗工部の真上に配置されると、当該搬送ローラーから塗工部にゴミ（異物）が落下し、塗工液中にゴミが含まれるおそれがある。塗工液中に含まれるゴミは、多孔質層中に取り込まれるため除去するのが困難である。そこで、塗工部の上方で搬送される積層多孔質フィルムの下流側にエキスパンダロールを配置し、上流側に、エキスパンダロールの直前の搬送ローラーをエキスパンダロールから１ｍ以上離して配置すると、塗工部の真上の搬送ローラーを無くすことができる。このため、搬送ローラーから塗工部にゴミ（異物）が落下してくるおそれを無くすことができる。
本発明の一態様に係る電池用セパレータの製造方法では、前記電池用セパレータが、ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液が塗工されて多孔質層が形成された積層多孔質フィルムを乾燥する乾燥工程を包含し、前記エキスパンダロールは前記乾燥工程の乾燥炉で乾燥した積層多孔質フィルムを拡張することが好ましい。
上記構成によれば、皺の発生を防止しながら、乾燥炉で乾燥した積層多孔質フィルムを目視で確認するための搬送長を確保することができる。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電池用セパレータ製造装置は、複数の搬送ローラーを含み、電池用セパレータを搬送する搬送系を備える電池用セパレータ製造装置であって、前記搬送系が、少なくとも１つのエキスパンダロールをさらに含み、前記少なくとも１つのエキスパンダロールと、前記少なくとも１つのエキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下であることを特徴とする。
本発明の一態様は、電池用セパレータの皺の発生を防止しながら電池用セパレータを製造するために必要な作業を実施する作業スペースを確保することができる電池用セパレータの製造方法及び電池用セパレータ製造装置を提供することができるという効果を奏する。
実施形態１に係るリチウムイオン二次電池の断面構成を示す模式図である。 図１に示されるリチウムイオン二次電池の詳細構成を示す模式図である。 図１に示されるリチウムイオン二次電池の他の構成を示す模式図である。 上記他の構成の耐熱層が積層されたセパレータ原反である耐熱セパレータ原反を示す図である。 上記リチウムイオン二次電池のセパレータ原反を製造するセパレータ原反製造システムの構成を示す模式図である。 上記セパレータ原反製造システムに設けられた塗工装置及び湿度析出装置の構成を示す模式図である。 上記セパレータ原反製造システムに設けられた洗浄装置の構成を示す模式図である。 上記セパレータ原反製造システムに設けられた乾燥装置の構成を示す模式図である。 上記セパレータ原反製造システムに設けられた検査装置の構成を示す模式図である。 （ａ）（ｂ）は上記セパレータ原反製造システムに設けられた捲取装置の構成を示す模式図である。 実施形態２に係るセパレータ原反製造システムの構成を示す模式図である。 （ａ）は湾曲状エキスパンダロールを示す図であり、（ｂ）は直線状エキスパンダロールを示す図であり、（ｃ）は螺旋状の溝を有するエキスパンダロールを示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
〔実施形態１〕
以下、実施形態１に係るリチウムイオン二次電池、電池用のセパレータ、耐熱セパレータについて順に説明する。
＜リチウムイオン二次電池＞
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高い。それゆえ、上記非水電解液二次電池は、現在、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の機器、自動車、航空機等の移動体に用いる電池として、広く使用されている。そして、上記非水電解液二次電池は、また、電力の安定供給に資する定置用電池として広く使用されている。
図１は、リチウムイオン二次電池１の断面構成を示す模式図である。図１に示されるように、リチウムイオン二次電池１は、カソード１１と、セパレータ１２と、アノード１３とを備える。リチウムイオン二次電池１の外部において、カソード１１とアノード１３との間に、外部機器２が接続される。そして、リチウムイオン二次電池１の充電時には方向Ａへ、放電時には方向Ｂへ、電子が移動する。
＜セパレータ＞
セパレータ１２は、リチウムイオン二次電池１の正極であるカソード１１と、その負極であるアノード１３との間に、これらに挟持されるように配置される。セパレータ１２は、カソード１１とアノード１３との間を分離しつつ、これらの間におけるリチウムイオンの移動を可能にする多孔質フィルムである。セパレータ１２は、その材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを含む。
図２は、図１に示されるリチウムイオン二次電池１の詳細構成を示す模式図であって、（ａ）は通常の構成を示し、（ｂ）はリチウムイオン二次電池１が昇温したときの様子を示し、（ｃ）はリチウムイオン二次電池１が急激に昇温したときの様子を示す。
図２の（ａ）に示されるように、セパレータ１２には、多数の孔Ｐが設けられている。通常、リチウムイオン二次電池１のリチウムイオン３は、孔Ｐを介し往来できる。
ここで、例えば、リチウムイオン二次電池１の過充電、又は、外部機器の短絡に起因する大電流等により、リチウムイオン二次電池１は、昇温することがある。この場合、図２の（ｂ）に示されるように、セパレータ１２が融解又は柔軟化し、孔Ｐが閉塞する。そして、セパレータ１２は収縮する。これにより、リチウムイオン３の往来が停止するため、上述の昇温も停止する。
しかし、リチウムイオン二次電池１が急激に昇温する場合、セパレータ１２は、急激に収縮する。この場合、図２の（ｃ）に示されるように、セパレータ１２は、破壊されることがある。そして、リチウムイオン３が、破壊されたセパレータ１２から漏れ出すため、リチウムイオン３の往来は停止しない。ゆえに、昇温は継続する。
＜耐熱セパレータ＞
図３は、図１に示されるリチウムイオン二次電池１の他の構成を示す模式図であって、（ａ）は通常の構成を示し、（ｂ）はリチウムイオン二次電池１が急激に昇温したときの様子を示す。
図３の（ａ）に示されるように、リチウムイオン二次電池１は、耐熱層４をさらに備えてよい。耐熱層４と、セパレータ１２とは、耐熱セパレータ１２ａ（セパレータ）を形成している。耐熱層４は、セパレータ１２のカソード１１側の片面に積層されている。なお、耐熱層４は、セパレータ１２のアノード１３側の片面に積層されてもよいし、セパレータ１２の両面に積層されてもよい。そして、耐熱層４にも、孔Ｐと同様の孔が設けられている。通常、リチウムイオン３は、孔Ｐと耐熱層４の孔とを介し往来する。耐熱層４は、その材料として、例えば全芳香族ポリアミド（アラミド樹脂）を含む。
図３の（ｂ）に示されるように、リチウムイオン二次電池１が急激に昇温し、セパレータ１２が融解又は柔軟化しても、耐熱層４がセパレータ１２を補助しているため、セパレータ１２の形状は維持される。ゆえに、セパレータ１２が融解又は柔軟化し、孔Ｐが閉塞するにとどまる。これにより、リチウムイオン３の往来が停止するため、上述の過放電又は過充電も停止する。このように、セパレータ１２の破壊が抑制される。
＜耐熱セパレータ原反（セパレータ原反）の製造工程＞
リチウムイオン二次電池１の耐熱セパレータ１２ａの製造は特に限定されるものではなく、公知の方法を利用して行うことができる。以下では、セパレータ１２がその材料として主にポリエチレンを含む場合を仮定して説明する。しかし、セパレータ１２が他の材料を含む場合でも、同様の製造工程により、耐熱セパレータ１２ａを製造できる。
例えば、熱可塑性樹脂に無機充填剤又は可塑剤を加えてフィルム成形した後、該無機充填剤及び該可塑剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。例えば、セパレータ１２が、超高分子量ポリエチレンを含むポリエチレン樹脂から形成されてなるポリオレフィンセパレータである場合には、以下に示すような方法により製造することができる。
この方法は、（１）超高分子量ポリエチレンと、無機充填剤（例えば、炭酸カルシウム、シリカ）、又は可塑剤（例えば、低分子量ポリオレフィン、流動パラフィン）とを混練してポリエチレン樹脂組成物を得る混練工程、（２）ポリエチレン樹脂組成物を用いてフィルムを成形する圧延工程、（３）工程（２）で得られたフィルム中から無機充填剤又は可塑剤を除去する除去工程、及び、（４）工程（３）で得られたフィルムを延伸してセパレータ１２を得る延伸工程を含む。なお、前記工程（４）を、前記工程（２）と（３）との間で行なうこともできる。
除去工程によって、フィルム中に多数の微細孔が設けられる。延伸工程によって延伸されたフィルムの微細孔は、上述の孔Ｐとなる。これにより、所定の厚さと透気度とを有するポリエチレン微多孔膜であるセパレータ１２が形成される。
なお、混練工程において、超高分子量ポリエチレン１００重量部と、重量平均分子量１万以下の低分子量ポリオレフィン５～２００重量部と、無機充填剤１００～４００重量部とを混練してもよい。
その後、塗工工程において、セパレータ１２の表面に耐熱層４を形成する。例えば、セパレータ１２に、アラミド／ＮＭＰ（Ｎ－メチル－ピロリドン）溶液（塗工液）を塗工し、アラミド耐熱層である耐熱層４を形成する。耐熱層４は、セパレータ１２の片面だけに設けられても、両面に設けられてもよい。また、耐熱層４として、無機フィラーを含む懸濁液（アルミナとカルボキシメチルセルロースと水とを含む懸濁液など）を塗工してもよい。
また、塗工工程において、セパレータ１２の表面に、ポリフッ化ビニリデン／ジメチルアセトアミド溶液（塗工液）を塗工（塗工工程）し、それを固化（析出工程）させることによりセパレータ１２の表面に接着層を形成することもできる。接着層は、セパレータ１２の片面だけに設けられても、両面に設けられてもよい。
塗工液をセパレータ１２に塗工する方法は、均一にウェットコーティングできる方法であれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。例えば、キャピラリーコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、バーコーター法、グラビアコーター法、ダイコーター法などを採用することができる。耐熱層４の厚さは塗工される塗工液の厚み、又は、塗工液中の固形分濃度を調節することによって制御することができる。
＜耐熱セパレータ原反の構成＞
図４は、セパレータ原反１２ｃ（ポリオレフィン多孔質フィルム）に耐熱層４（多孔質層）が積層された耐熱セパレータ原反１２ｂ（電池用セパレータ、積層多孔質フィルム）を示す図である。図４（ａ）は耐熱セパレータ原反１２ｂが捲き取られる態様を示しており、図４（ｂ）は耐熱セパレータ原反１２ｂの平面図を示し、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示される面ＣＣに沿った断面図を示す。「セパレータ原反」とはスリットされる前の幅広のセパレータをいう。「原反」とは一般には加工前のフィルムや紙をいう。特にセパレータの原反を指す場合は「セパレータ原反」という。
上述した製造方法により、セパレータ原反１２ｃに耐熱層４が積層された耐熱セパレータ原反（積層多孔質フィルム、以下、単に「セパレータ原反」という）１２ｂを製造できる。製造されたセパレータ原反１２ｂは、矢印Ａに示される方向に搬送されて円筒形状のコア５３に捲き取られる（図４（ａ）（ｂ））。なお、以上の製造方法で製造される対象は、セパレータ原反１２ｂに限定されない。この製造方法は、塗工工程を含まなくてもよい。この場合、製造される対象は、耐熱層４が積層されないセパレータ原反１２ｃである。以下では、主に機能層として耐熱層４を有するセパレータ１２ｂ（フィルム）を例に挙げて説明するが、機能層を有しないセパレータ（フィルム）およびセパレータ原反（フィルム原反）についても、同様の処理（工程）を行うことができる。
＜セパレータ原反製造システム２１の構成＞
図５は、リチウムイオン二次電池のセパレータ原反１２ｂを製造するセパレータ原反製造システム２１（電池用セパレータ製造装置）の構成を示す模式図である。
セパレータ原反製造システム２１は、搬送系２２により搬送されるセパレータ原反１２ｃに耐熱層４（図４（ｃ））を形成したセパレータ原反１２ｂを製造する。セパレータ原反製造システム２１には、塗工装置２３と析出装置２４と洗浄装置２５と乾燥装置２６と検査装置２７と捲取装置３２とが設けられている。なお、セパレータ原反製造システム２１は、上記のすべての装置を備えるものに限定されるわけではない。セパレータ原反製造システム２１は、必要に応じて塗工装置２３、析出装置２４、洗浄装置２５、乾燥装置２６、検査装置２７、及び捲取装置３２から選ばれる一つ以上の装置を省略してもよく、その他の装置を含んでもよい。
塗工装置２３は、前述した延伸工程により延伸されて搬送系２２により搬送されるセパレータ原反１２ｃに塗工液を塗工する（塗工工程）。析出装置２４は、塗工装置２３によりセパレータ原反１２ｃに塗工された塗工液を固化させる（析出工程）。洗浄装置２５は、析出装置２４により塗工液が固化して耐熱層４が形成されたセパレータ原反１２ｂを洗浄する（洗浄工程）。乾燥装置２６は、洗浄装置２５により洗浄されたセパレータ原反１２ｂを乾燥させる。検査装置２７は、乾燥装置２６により乾燥したセパレータ原反１２ｂを検査する（検査工程）。捲取装置３２は、検査装置２７により検査されたセパレータ原反１２ｂを捲き取る。
積層多孔質フィルムであるセパレータ原反１２ｂは、例えば、その膜厚が１８μｍであり、単位面積当たりの重量を表す重量目付けが７ｇ／ｍ２であり、透気度が８９秒／１００ｍｌである。セパレータ原反１２ｂは、前述した延伸工程により延伸されて薄膜となっているため、搬送時に高い張力を作用させることが困難で皺が生じやすくなっている。また、セパレータには、より膜厚を薄くしたいという要求や、より生産性を向上させるために製造時の搬送速度をより速くしたいという要求がある。膜厚をより薄くしたとき、または、搬送速度をより速くしたときには皺がより生じやすくなる。
搬送系２２に含まれる複数の搬送ローラーのうちの互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離がいずれも１ｍ未満であり、好ましくは０．６ｍ以下である。これにより、搬送系２２により搬送されるセパレータ原反１２ｂの皺の発生を搬送系２２の各箇所で抑制することができる。
本明細書において、互いに隣り合う一対の搬送ローラー（エキスパンダロールを含む）の間の距離とは、前の搬送ローラーから電池用セパレータが離れる位置から、後の搬送ローラーに電池用セパレータが接するまでの距離を意味する。
＜塗工装置及び析出装置＞
図６は、セパレータ原反製造システム２１に設けられた塗工装置２３及び析出装置２４の構成を示す模式図である。塗工装置２３は、搬送系２２に含まれる複数の搬送ローラーＲ３により搬送されるセパレータ原反１２ｃに塗工液を塗工する塗工部３０を備える。塗工部３０は、塗工ローラーによりセパレータ原反１２ｃに塗工液を塗工する。
塗工部３０の上方を水平に搬送されるセパレータ原反１２ｃに接する搬送ローラーＲ３のうちの１つが塗工部３０の真上に配置されると、当該搬送ローラーＲ３のうちの１つから塗工部３０にゴミ（異物）が落下してくるおそれがある。そこで、塗工部３０の上方を水平に搬送されるセパレータ原反１２ｃの下流側にエキスパンダロールＥ３を配置し、上流側に、エキスパンダロールＥ３の直前の搬送ローラーＨ３をエキスパンダロールＥ３から１ｍ以上離して配置する。そうすると、塗工部３０の真上の搬送ローラーＲ３を無くすことができる。このため、搬送ローラーＲ３から塗工部３０にゴミ（異物）が落下してくるおそれを無くすことができる。
塗工部３０の上流側に隣接してエキスパンダロールＥ３ａが配置される。エキスパンダロールＥ３ａが塗工前にセパレータ原反１２ｃの皺を伸ばすことによって、セパレータ原反１２ｂの塗工ムラの発生を抑制することができる。塗工部３０の塗工ローラーにより塗工液が塗工されたセパレータ原反１２ｂは搬送ローラーＲ３により搬送されて塗工装置２３から排出される。
セパレータ原反１２ｃに塗工液を塗工すると、セパレータ原反１２ｃの幅方向の端の方に、セパレータ原反１２ｃの表面と、塗工された塗工液の端との間の段差が生じる。このセパレータ原反１２ｃの幅方向の端に生じる段差を起点にして皺が生じやすい。
塗工装置２３に配置された複数の搬送ローラーＲ３のうちの互いに隣り合う一対の搬送ローラーＲ３の間の距離が１ｍ未満であることが好ましく、０．６ｍ以下であることがより好ましい。また、０．４ｍ以上１ｍ未満であることが好ましく、０．４ｍ以上０．６ｍ以下であることがより好ましい。上記構成によれば、搬送系２２により搬送されるセパレータ原反１２ｃ・１２ｂの皺の発生を搬送系２２の各箇所で抑制することができる。
析出装置２４は、セパレータ原反１２ｂに塗工された塗工液を固化させるための析出槽３５と、析出槽３５内を搬送されるセパレータ原反１２ｂのための複数の搬送ローラーＲ４と、セパレータ原反１２ｂを拡張するエキスパンダロールＥ４と、当該エキスパンダロールＥ４の直前に配置され、析出槽３５から出てきたセパレータ原反１２ｂが最初に捲きつく搬送ローラーＨ４とを備える。析出槽３５には、塗工液を固化させるために水蒸気などの貧溶媒が供給される。
当該エキスパンダロールＥ４と、当該エキスパンダロールＥ４の直前に配置された搬送ローラーＨ４との間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下である。これにより、析出槽３５から出てきたセパレータ原反１２ｂが最初に捲きつく搬送ローラーＨ４を、エキスパンダロールの直前に配置された搬送ローラーとすることができる。従って、析出槽３５でセパレータ原反１２ｂに付着した残留成分によって汚れやすい傾向がある搬送ローラーＨ４を清掃するためのスペースを確保することができる。また、エキスパンダロールＥ４は、塗工液が塗工されて耐熱層４が形成された面とは反対側の面に接するのが好ましい。これによれば、形成された耐熱層４がエキスパンダロールＥ４に接することによって損傷することを防止することができる。析出装置２４においてセパレータ原反１２ｂを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーＲ４の間の距離が０．８ｍ以下であることが好ましく、０．４ｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、セパレータ原反１２ｂに皺が生じやすい析出装置２４において、ロール間距離を特に短くすることによりセパレータ原反１２ｂの皺の発生を防止することができる。析出装置２４においてはセパレータ原反１２ｂが貧溶媒と接するため、その抵抗などによってセパレータ原反１２ｂに皺が生じやすい傾向がある。特に当該貧溶媒が水や水蒸気の場合に皺が生じやすい傾向がある。
＜洗浄装置＞
図７は、セパレータ原反製造システム２１に設けられた洗浄装置２５の構成を示す模式図である。洗浄装置２５は、セパレータ原反１２ｃに塗工液が塗工されて耐熱層４が形成されたセパレータ原反１２ｂを洗浄する。洗浄装置２５には、洗浄槽３７ａが設けられている。セパレータ原反１２ｂは、搬送系２２に含まれる複数の搬送ローラーＲ５により搬送されて、洗浄槽３７ａの中を通過して洗浄される。
搬送系２２は洗浄装置２５の洗浄槽３７ａから出てきたセパレータ原反１２ｂが最初に接する搬送ローラーＨ５の下流側に設けられるエキスパンダロールＥ５をさらに含む。エキスパンダロールＥ５と、エキスパンダロールＥ５の直前に配置された搬送ローラーＨ５との間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下である。このように、洗浄槽３７ａの最後の搬送ローラーＨ５を、エキスパンダロールＥ５の直前に配置された搬送ローラーとする。これにより、セパレータ原反１２ｂに付着している残留成分により汚れやすい傾向がある最後の搬送ローラーＨ５を清掃するためのスペースを確保することができる。また、エキスパンダロールＥ５は、耐熱層４が形成された面とは反対側の面に接するのが好ましい。これによれば、形成された耐熱層４がエキスパンダロールＥ５に接することによって損傷することを防止することができる。
洗浄装置２５においてセパレータ原反１２ｂを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーＲ５であって、洗浄装置２５の洗浄槽３７ａに収容された液体内に配置された一対の搬送ローラーＲ５の間の距離が０．８ｍ以下であることが好ましく、０．４ｍ以下であることがより好ましい。これにより、洗浄槽３７ａに収容された液体の抵抗によりセパレータ原反１２ｂに皺が生じやすい洗浄工程において、ロール間距離を特に短くすることによりセパレータ原反１２ｂの皺の発生を防止することができる。洗浄槽３７ａに収容された液体は、通常、前記塗工装置２３で塗工された塗工液の貧溶媒である。当該液体が水であり、セパレータ原反１２ｂが水中を通るときには特に皺が生じやすい傾向がある。
＜乾燥装置＞
図８は、セパレータ原反製造システム２１に設けられた乾燥装置２６の構成を示す模式図である。乾燥装置２６は、セパレータ原反１２ｃに塗工液が塗工されて耐熱層４が形成されたセパレータ原反１２ｂを乾燥させる。複数の搬送ローラーＲ６ａ・Ｒ６はセパレータ原反１２ｂを搬送する。複数の搬送ローラーＲ６は、内部に熱媒が供給されることにより、表面に捲き付けられて搬送されるセパレータ原反１２ｂを乾燥させる。
乾燥装置２６においてセパレータ原反１２ｂを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーＲ６であって、内部に熱媒が供給されることにより、表面に接して搬送されるセパレータ原反１２ｂを乾燥させる一対の搬送ローラーＲ６が設けられる。当該搬送ローラーＲ６の間の距離が０．８ｍ以下であることが好ましく、０．４ｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍであることがさらに好ましい。これにより、セパレータ原反１２ｂに顕著な皺が発生しやすい乾燥装置２６内を搬送されるセパレータ原反１２ｂの皺の発生を防止することができる。
搬送系２２は、複数の搬送ローラーＲ６の下流側に配置される搬送ローラーＨ６と、搬送ローラーＨ６の下流側に配置されるエキスパンダロールＥ６とを含む。エキスパンダロールＥ６と、エキスパンダロールＥ６の直前に配置された搬送ローラーＨ６との間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下である。
＜検査装置＞
図９は、セパレータ原反製造システム２１に設けられた検査装置２７の構成を示す模式図である。
検査装置２７は、セパレータ原反１２ｃに塗工液が塗工されて耐熱層４が形成されたセパレータ原反１２ｂを検査する。搬送系２２に含まれる複数の搬送ローラーＲ７により搬送されるセパレータ原反１２ｂは、検査部３８において、ピンホール検査又は塗工検査等の検査が行われる。また、セパレータ原反１２ｂはマーキング部４０によりマーキングされる。搬送系２２は、検査部３８で検査されたセパレータ原反１２ｂの皺の発生を防止するために設けられるエキスパンダロールＥ７をさらに含む。
エキスパンダロールＥ７と、エキスパンダロールＥ７の直前に配置された搬送ローラーＨ７との間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下である。これにより、検査部３８の検査結果に基づくマーキング部４０によるセパレータ原反１２ｂへのマーキングのためにセパレータ原反１２ｂに付したインクを、セパレータ原反１２ｂがエキスパンダロールＥ７に搬送されるまでの間に乾かすことができる。
検査装置２７に設けられる複数の搬送ローラーＲ７のうちの互いに隣り合う一対の搬送ローラーＲ７の間の距離が１ｍ未満であることが好ましく、０．６ｍ以下であることがより好ましい。また、０．３ｍ以上１ｍ未満であることが好ましく、０．３ｍ以上０．６ｍ以下であることがより好ましい。これにより、搬送系２２により搬送されるセパレータ原反１２ｂの皺の発生を検査装置２７の各箇所で抑制することができる。
＜捲取装置＞
図１０（ａ）（ｂ）は、セパレータ原反製造システム２１に設けられた捲取装置３２の構成を示す模式図である。捲取装置３２に配置された搬送系２２は、エキスパンダロールＥ１０と、エキスパンダロールＥ１０の下流側に配置された複数の搬送ローラーＲ８と、複数の搬送ローラーＲ８の下流側に配置されたエキスパンダロールＥ１０ａと、エキスパンダロールＥ１０ａの下流側に配置された捲取ロール３４とを備える。検査装置２７で検査されたセパレータ原反１２ｂは、エキスパンダロールＥ１０、複数の搬送ローラーＲ８、及びエキスパンダロールＥ１０ａにより搬送され、捲取ロール３４により捲き取られる。
複数の搬送ローラーＲ８は、フィルム捲き替え時に発生する製造装置と捲取装置との間のフィルム搬送速度差を吸収するフィルムアキュムレーター４２を構成する。図１０（ａ）（ｂ）に示すように搬送ローラーＲ８が上下に動作するフィルムアキュムレーター４２の前後においては、セパレータ原反１２ｂの皺が発生し易い。フィルムアキュムレーター４２の前後にエキスパンダロールＥ１０及びＥ１０ａを備えることによってセパレータ原反１２ｂの皺の発生を防止することができる。本明細書において、フィルムアキュムレーター４２における搬送ローラーＲ８間の距離とは、搬送ローラーＲ８の間隔が最短の距離になる図１０（ａ）に示す位置に、搬送ローラーＲ８が移動した際の搬送ローラーＲ８間の距離のことをいう。
＜エキスパンダロール、搬送ロールのロール間距離の実施形態１の効果＞
以上のように、互いの距離が１ｍ以上１０ｍ以下のエキスパンダロールＥ３及び搬送ローラーＨ３を塗工装置２３に設ける。そして、互いの距離が１ｍ以上１０ｍ以下のエキスパンダロールＥ４及び搬送ローラーＨ４を析出装置２４に設ける。また、互いの距離が１ｍ以上１０ｍ以下のエキスパンダロールＥ５及び搬送ローラーＨ５を洗浄装置２５に設ける。そして、互いの距離が１ｍ以上１０ｍ以下のエキスパンダロールＥ６及び搬送ローラーＨ６を洗浄装置２５に設ける。さらに、互いの距離が１ｍ以上１０ｍ以下のエキスパンダロールＥ７及び搬送ローラーＨ７を検査装置２７に設ける。そして、特にセパレータ原反１２ｂに顕著に皺が出やすい析出装置２４の搬送ローラーＲ４・Ｈ４のロール間距離、及び、乾燥装置２６の搬送ローラーＲ６のロール間距離を０．３ｍに設定し、その他の搬送ローラ間のロール間距離を０．４ｍ以上０．６ｍ以下に設定する。このように設定したセパレータ原反製造システム２１によりセパレータ原反１２ｂを製造した処、全工程において皺を生じずにセパレータ原反１２ｂを製造することができた。
＜ネックイン＞
セパレータ原反１２ｂに対して長手方向に張力を作用させると、セパレータ原反１２ｂは長手方向に伸びると同時に幅方向に縮む（ネックイン）。幅方向に均等に縮むのであれば、セパレータ原反１２ｂに皺は発生しにくいと考えられる。しかしながら、セパレータ原反１２ｂの幅方向の端が中央よりも縮みやすいため、この幅方向の端の幅方向への縮み量が所定の限界値を超えるとセパレータ原反１２ｂに皺が発生しやすくなると考えられる。
なお、エキスパンダロールの直前の搬送ローラーをエキスパンダロールから１ｍ以上１０ｍ以下に離して配置する例を示したが、本発明はこれに限定されない。エキスパンダロールの直後の搬送ローラーをエキスパンダロールから１ｍ以上１０ｍ以下に離して配置してもよい。
〔実施形態２〕
＜乾燥装置２１ａの構成＞
図１１は、乾燥装置２１ａの構成を示す模式図である。乾燥装置２１ａは、セパレータ原反１２ｃに塗工液が塗工されて耐熱層４が形成されたセパレータ原反１２ｂ、又は、セパレータ原反１２ｃに塗工液が塗工され、析出工程を経ていない湿潤状態のセパレータ原反１２ｂを乾燥させる。
乾燥装置２１ａは、乾燥炉４１をその内部に備え、一方の表面に塗工液が塗工されたセパレータ原反１２ｂの他方の面に接してセパレータ原反１２ｂを搬送する複数の搬送ローラーＲ８と、乾燥炉４１内で乾燥したセパレータ原反１２ｂを拡張し皺の発生を防止するエキスパンダロールＥ８と、エキスパンダロールＥ８の直前に配置された搬送ローラーＨ８とを有する。エキスパンダロールＥ８と搬送ローラーＨ８との間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下である。これにより、一方の表面に塗工された塗工液が乾燥したセパレータ原反１２ｂを目視で確認するための作業スペースを確保することができる。
＜エキスパンダロール、搬送ロールのロール間距離の実施形態２の効果＞
以上のように、ロール間距離が０．６ｍを超え、１０ｍ以下の箇所の下流側にエキスパンダロールＥ８を設ける。そして、その他の搬送ローラーＲ８間のロール間距離を０．４ｍ以上０．６ｍ以下に設定する。このように構成されたセパレータ原反製造システムによりセパレータ原反１２ｂを製造した処、全工程において皺を生じずにセパレータ原反１２ｂを製造することができた。
本発明は上述した各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、異なる実施形態にそれぞれ開示された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。
４ 耐熱層（多孔質層）
１２ｂ セパレータ原反（電池用セパレータ、積層多孔質フィルム）
１２ｃ セパレータ原反（ポリオレフィン多孔質フィルム）
２１ セパレータ原反製造システム（電池用セパレータ製造装置）
２１ａ 乾燥装置
２２ 搬送系
２３ 塗工装置
２４ 析出装置
２５ 洗浄装置
２６ 乾燥装置
２７ 検査装置
３０ 塗工部
４０ マーキング部
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９ 搬送ローラー
Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ 搬送ローラー
Ｅ３、Ｅ５、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９ エキスパンダロール
Ｈ３、Ｈ５、Ｈ７、Ｈ８、Ｈ９ 搬送ローラー

Claims (12)

  1. セパレータ原反を複数の搬送ローラーを含む搬送系により搬送して電池用セパレータを製造する電池用セパレータの製造方法であって、
    前記搬送系が、少なくとも１つのエキスパンダロールをさらに含み、
    前記少なくとも１つのエキスパンダロールと、前記少なくとも１つのエキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下であり、
    前記セパレータ原反に塗工液を塗工する塗工工程を包含し、
    前記塗工工程の塗工部の上方で搬送されるセパレータ原反の下流側に前記エキスパンダロールが配置され、
    前記エキスパンダロールの直前に配置された搬送ローラーが、前記塗工部の上方で搬送されるセパレータ原反の上流側に、前記エキスパンダロールから１ｍ以上離して配置されることを特徴とする電池用セパレータの製造方法。
  2. 前記複数の搬送ローラーのうちの互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離がいずれも１ｍ未満である請求項１に記載の電池用セパレータの製造方法。
  3. 前記セパレータ原反が、ポリオレフィン多孔質フィルムであり、
    前記電池用セパレータが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、
    前記塗工液が塗工されたポリオレフィン多孔質フィルムに前記塗工液の貧溶媒を接触させる工程とを包含し、
    前記貧溶媒を接触させる工程において前記積層多孔質フィルムを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離が０．８ｍ以下である請求項１又は２に記載の電池用セパレータの製造方法。
  4. 前記セパレータ原反が、ポリオレフィン多孔質フィルムであり、
    前記電池用セパレータが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、
    前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液が塗工されて多孔質層が形成された積層多孔質フィルムを洗浄する洗浄工程を包含し、
    前記洗浄工程の洗浄槽に収容された溶液内において前記積層多孔質フィルムを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離が０．８ｍ以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法。
  5. 前記セパレータ原反が、ポリオレフィン多孔質フィルムであり、
    前記電池用セパレータが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、
    前記積層多孔質フィルムを乾燥する乾燥工程を包含し、
    前記乾燥工程において、前記積層多孔質フィルムを搬送する互いに隣り合う一対の搬送ローラーの間の距離が０．８ｍ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法。
  6. 前記電池用セパレータを検査する検査工程を包含し、
    前記搬送系に前記エキスパンダロールが配置される請求項１から５のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法。
  7. 前記検査工程は、検査により検出された電池用セパレータの欠陥を特定するためのマークを前記電池用セパレータに付与する請求項６に記載の電池用セパレータの製造方法。
  8. 前記セパレータ原反が、ポリオレフィン多孔質フィルムであり、
    前記電池用セパレータが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、
    前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液が塗工されて多孔質層が形成された積層多孔質フィルムを洗浄する洗浄工程を包含し、
    前記洗浄工程の洗浄槽から出てきた電池用セパレータが最初に接する搬送ローラーの下流側に前記エキスパンダロールが配置される請求項１から７のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法。
  9. 前記セパレータ原反が、ポリオレフィン多孔質フィルムであり、
    前記電池用セパレータが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、
    前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工された塗工液を固化させる析出工程を包含し、
    前記析出工程の析出槽から出てきた積層多孔質フィルムが最初に接する搬送ローラーの下流側にエキスパンダロールが配置される請求項１から８のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法。
  10. 前記セパレータ原反が、ポリオレフィン多孔質フィルムであり、
    前記電池用セパレータが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムである請求項１から９のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法。
  11. 前記セパレータ原反が、ポリオレフィン多孔質フィルムであり、
    前記電池用セパレータが、前記ポリオレフィン多孔質フィルムに多孔質層を形成した積層多孔質フィルムであり、
    前記ポリオレフィン多孔質フィルムに塗工液が塗工されて多孔質層が形成された積層多孔質フィルムを乾燥する乾燥工程を包含し、
    前記エキスパンダロールは前記乾燥工程の乾燥炉で乾燥した積層多孔質フィルムを拡張する請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池用セパレータの製造方法。
  12. 複数の搬送ローラーを含み、セパレータ原反を搬送する搬送系を備える電池用セパレータ製造装置であって、
    前記搬送系が、少なくとも１つのエキスパンダロールをさらに含み、
    前記少なくとも１つのエキスパンダロールと、前記少なくとも１つのエキスパンダロールの直前又は直後に配置された搬送ローラーとの間の距離が１ｍ以上１０ｍ以下であり、
    前記セパレータ原反に塗工液を塗工する塗工部をさらに備え、
    前記塗工部の上方で搬送されるセパレータ原反の下流側に前記エキスパンダロールが配置され、
    前記エキスパンダロールの直前に配置された搬送ローラーが、前記塗工部の上方で搬送されるセパレータ原反の上流側に、前記エキスパンダロールから１ｍ以上離して配置されることを特徴とする電池用セパレータ製造装置。
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