JP7495266B2 - 電池用セパレータの製造システムおよび製造方法 - Google Patents
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Description
機能層付セパレータの製造フローについて説明する。
(a)で巻き出した基材(フィルム)に塗工液を塗工し、該基材表面に塗工膜を形成する工程である。この工程によって、塗工フィルムを得る。
固化工程は、(b)において形成した塗工膜を固化させる工程である。塗工液がアラミド樹脂のNMP溶液である場合には、例えば、塗工膜に水蒸気を与えることによって、塗工膜中の水の割合を増やすことができる。この結果、塗工膜のアラミド樹脂に対する貧溶媒化が進行するので、塗工膜からアラミド樹脂が析出し、塗工膜が固化する。
以下、本発明の一実施形態について、図2~図3を参照して説明する。
図2の(a)に示すように、固化部30は、スリット状の入口31aおよび出口31bが設けられたハウジング31と、ハウジング31内の空気を排出する排気口32が形成された排気部と、ハウジング31内に貧溶媒物質を供給する開口33a(供給口)が形成されたノズル33(貧溶媒物質供給部)と、を備える。
図3は、図2に示した製造システム1における駆動ローラーD1,D2の駆動制御の一例を示すブロック図である。
加えてまたは代わりに、駆動制御部16は、第1駆動ローラーD1の直径と第1モータM1の回転速度とに基づいて第1駆動ローラーD1の周速を算出し、同様に第2駆動ローラーD2の周速を算出し、第1駆動ローラーD1に対する第2駆動ローラーD2の周速比を算出してもよい。そして、駆動制御部16は、この周速比とフィルムfの膜厚とに基づきモータM1,M2の回転速度をフィードバック制御することによって、駆動ローラーD1,D2の周速比を制御して、固化部30における塗工フィルムFの搬送方向の張力および延伸率を制御できる。
表1に示す「基材膜厚(μm)」は、各例に用いた基材(塗工膜を含まない)の膜厚を、張力が印加されていない未搬送状態で、端部以外の複数個所で測定し平均した値である。表1に示す張力(N/mm)は、第2張力計測部14で計測される張力であり、基材膜厚を考慮した張力(N/mm2)は、前記張力を基材膜厚で除した値である。表1に示す延伸率(%)は、第2駆動ローラーD2の周速を第1駆動ローラーの周速で割った値である。表1に示す透気度(s/100ml)は、製造された積層セパレータの透気度である。
攪拌翼、温度計、窒素流入管および粉体添加口を有する、3リットルのセパラブルフラスコに、N-メチル-2-ピロリドン2200g、塩化カルシウム粉末151gを加えた。次いで、当該セパラブルフラスコの内容物を摂氏100度に昇温して、当該塩化カルシウム粉末を完全に溶解させた。次いで、当該セパラブルフラスコの内容物を室温に冷却した後に、パラフェニレンジアミン68.23gを加え完全に溶解させた。次いで、テレフタル酸ジクロライド124.97gをセパラブルフラスコに加え、摂氏20度において1時間撹拌した。これにより、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の6重量パーセント溶液を得た。
搬送ローラーによって搬送されるポリエチレン多孔質フィルムの、前記搬送ローラーが接触する面とは反対側の表面に、バーコーターを用いて、比較例1と同一の塗工液を塗工することによって、前記ポリエチレン多孔質フィルムの表面に塗工膜が形成された塗工フィルムを得た。搬送ローラーによって搬送される膜塗工フィルムの、前記搬送ローラーが接触する面とは反対側の表面である、塗工膜が形成された面側に、50℃、相対湿度70%の多湿空気を吹き付けながら、塗工フィルムを搬送することで、PPTAを析出させ、塗工膜を固化させた。固化時のポリエチレン多孔質フィルム膜の延伸率は1.1%とし、前記多湿空気で満たされた固化雰囲気の通過時間は4.5秒とした。PPTAが固化することで塗布膜が固化した塗工フィルムを、イオン交換水に浸漬することで洗浄した後、乾燥して、積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、294s/100mlだった。
固化時のポリエチレン多孔質フィルムの延伸率を2.4%に調整し、固化雰囲気の通過時間を5.0秒とした以外は、実施例1と同様の手順で積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、265s/100mlだった。
ポリエチレン多孔質フィルムの膜厚を12μmとし、固化時のポリエチレン多孔質フィルムの延伸率を6.0%に調整した以外は、実施例1と同様な手順で積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、272s/100mlだった。
固化時のポリエチレン多孔質フィルムの延伸率を7.0%に調整した以外は、実施例3と同様な手順で積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、273s/100mlだった。
ポリエチレン多孔質フィルムの膜厚を10μmとし、固化時のポリエチレン多孔質フィルムの延伸率を2.7%に調整した以外は、実施例1と同様の手順で積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、237s/100mlだった。
固化時のポリエチレン多孔質フィルムの延伸率を0.9%に調整した以外は、実施例5と同様の手順で積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、244s/100mlだった。
固化時のポリエチレン多孔質フィルムの延伸率を4.5%に調整した以外は、実施例5と同様の手順で積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、234s/100mlだった。
固化時のポリエチレン多孔質フィルムの延伸率を4.7%に調整した以外は、実施例5と同様の手順で積層セパレータを製造した。製造された積層セパレータの透気度は、255s/100mlだった。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図5は本発明の幾つかの実施形態に係る固化部の一変形例の概略構成を示す模式図である。前述した構成要素と同様の構成要素には同様の参照符号を付し、その詳細な説明は繰り返さない。図5の固化部30Bは、ハウジング31内に液体の貧溶媒物質を含む液体34が満たされており、その液体34中を塗工フィルムFが塗工膜と共に通過することで、塗工膜が固化する点において、前述した固化部30,30Aと異なる。この時、ハウジング31内にある搬送ローラーR2~R7は、少なくとも1つの搬送ローラーの一部が貧溶媒物質を含む液体34に浸かっていればよく、すべての搬送ローラーが液体34に浸かっていても良い。また、液体の貧溶媒物質は、1種類でもよく、複数の溶媒を組み合わせてもよい。
図6は本発明の幾つかの実施形態に係る固化部の別の一変形例の概略構成を示す模式図である。固化部30Cは、内部に熱風が供給される熱風部36および熱風部37を備え、かつ貧溶媒物質を使用しない点において、固化部30,30A,30Bと異なる。固化部30Cには塗工フィルムFが、搬送ローラーR10~R13によって熱風部36をこの順に通り抜けるように搬送され、搬送ローラーR14によって方向転換されて、搬送ローラーR15~R18によって別の熱風部37をこの順に通り抜けるように搬送される。このため、塗工フィルムFの塗工膜は、熱風部36および熱風部37の内部に供給された熱風により乾燥し、固化する。
12 空調装置(調湿装置,調湿工程)
13 第1張力計測部(張力計測部,張力計測工程)
14 第2張力計測部(張力計測部,張力計測工程)
16 駆動制御部
20 塗工部(塗工工程)
30、30A、30B、30C 固化部(固化工程)
32 排気口
33 ノズル(貧溶媒物質供給部)
33a 開口
40 搬送装置(搬送工程)
50 制御部(制御工程)
D1 第1駆動ローラー(駆動ローラー)
D2 第2駆動ローラー(駆動ローラー)
f フィルム(基材)
F 塗工フィルム
R1,R8,R9 搬送ローラー
R2~R7 搬送ローラー(加圧ローラー)
Claims (14)
- 基材に塗工液を塗工し、前記基材表面に塗工膜を形成する塗工部と、
上記塗工膜を固化する固化部と、
少なくとも上記固化部において上記基材を搬送する搬送装置と、
上記固化部における上記基材の搬送方向の延伸率を制御する制御部とを備えている電池用セパレータの製造システム。 - 上記固化部において搬送中の上記基材は、搬送方向の長さが、未搬送状態に比べて0.5%を超えて延伸されている請求項1に記載の電池用セパレータの製造システム。
- 上記制御部は、
上記搬送装置により搬送される上記基材の張力を計測する張力計測部と、
上記張力計測部の計測結果に基づき上記搬送装置の駆動を制御する駆動制御部とを備えている請求項1または2に記載の電池用セパレータの製造システム。 - 上記駆動制御部は、上記張力計測部の計測結果と、上記基材の膜厚と、に基づき上記搬送装置の駆動を制御する請求項3に記載の電池用セパレータの製造システム。
- 上記搬送装置は、上記固化部の上流側及び下流側にそれぞれ駆動ローラーを備えており、
上記制御部は、各駆動ローラーの周速比を調整すべく、上記各駆動ローラーのうちの少なくとも一方の回転速度を制御する請求項1から4のいずれか1項に記載の電池用セパレータの製造システム。 - 上記搬送装置は、上記塗工部においても上記基材を搬送し、
上記塗工部における上記基材も、上記延伸率の制御下にある請求項1から5のいずれか1項に記載の電池用セパレータの製造システム。 - 基材に塗工液を塗工し、前記基材表面に塗工膜を形成する塗工部と、
上記塗工膜を固化する固化部と、
少なくとも上記固化部において上記基材を搬送する搬送装置とを備えており、
上記固化部において搬送中の上記基材は、搬送方向の長さが、未搬送状態に比べて0.5%を超えて延伸されている電池用セパレータの製造システム。 - 基材に塗工液を塗工し、前記基材表面に塗工膜を形成する塗工工程と、
上記塗工膜を固化する固化工程と、
少なくとも上記固化工程において上記基材を搬送する搬送工程と、
上記固化工程における上記基材の搬送方向の延伸率を制御する制御工程とを含んでいる電池用セパレータの製造方法。 - 上記固化工程において搬送中の上記基材は、搬送方向の長さが、未搬送状態に比べて0.5%を超えて延伸されている請求項8に記載の電池用セパレータの製造方法。
- 上記制御工程は、
上記搬送工程にて搬送される上記基材の張力を計測する張力計測工程と、
上記張力計測工程による計測結果に基づき上記搬送工程による駆動を制御する駆動制御工程とを含んでいる請求項8または9に記載の電池用セパレータの製造方法。 - 上記駆動制御工程は、上記張力計測工程による計測結果と、上記基材の膜厚と、に基づき上記搬送工程による駆動を制御する請求項10に記載の電池用セパレータの製造方法。
- 上記固化工程の上流側及び下流側にそれぞれ駆動ローラーを設け、
上記制御工程にて、各駆動ローラーの周速比を調整すべく、上記各駆動ローラーのうちの少なくとも一方の回転速度を制御する請求項8から11のいずれか1項に記載の電池用セパレータの製造方法。 - 上記搬送工程にて、上記塗工工程においても上記基材を搬送し、
上記塗工工程における上記基材も、上記延伸率の制御下にある請求項8から12のいずれか1項に記載の電池用セパレータの製造方法。 - 基材に塗工液を塗工し、前記基材表面に塗工膜を形成する塗工工程と、
上記塗工膜を固化する固化工程と、
少なくとも上記固化工程において上記基材を搬送する搬送工程とを含んでおり、
上記固化工程において搬送中の上記基材は、搬送方向の長さが、未搬送状態に比べて0.5%を超えて延伸されている電池用セパレータの製造方法。
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