JPWO2017131181A1 - フィルム製造装置、フィルム捲回体製造装置、フィルム製造方法、及びフィルム捲回体製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<リチウムイオン二次電池の構成>
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く、それゆえ、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、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。
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。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などが用いられる。
図3は、他の構成のリチウムイオン二次電池1の各状態における様子を示す模式図である。図3の(a)は通常の様子を示し、(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。
次に、本実施形態のセパレータ製造装置を用いた耐熱セパレータの製造方法について説明する。
耐熱セパレータの基材である多孔質フィルム(フィルム原反)を、ロールから巻き出す工程である。そして、巻き出した多孔質フィルムについて、次工程の塗工に先立ち、多孔質フィルムの検査を行う工程である。
(a)で巻き出した多孔質フィルムに、機能材料としての塗材を塗工する工程である。ここでは、多孔質フィルムに耐熱層を積層する方法について説明する。具体的には、多孔質フィルムに、耐熱層用の塗材として、アラミドの(N−メチル−ピロリドン)溶液を塗工する。なお、耐熱層は上記のアラミド耐熱層に限定されない。例えば、耐熱層用の塗材として、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。塗材を多孔質フィルムに塗工する方法は、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、種々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、ローラコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、グラビアコーター法、バーコーター法、ダイコーター法などを採用することができる。また、耐熱層4の厚さは塗工される塗材の厚み、塗材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。
析出工程は、(b)において塗工した塗材を固化させる工程である。塗材がアラミドのNMP溶液である場合には、例えば、塗工面に水蒸気を与え、湿度析出によりアラミドを固化させる。
洗浄工程は、(c)において析出した塗材を洗浄して溶剤を除去する工程である。溶剤を除去することで、基材上にアラミド耐熱層が形成される。耐熱層がアラミド耐熱層である場合には、洗浄液として、例えば、水、水系溶液、アルコール系溶液が好適に用いられる。
(d)で洗浄した耐熱セパレータを乾燥させる工程である。乾燥の方法は、特には限定されず、例えば、加熱されたロールに耐熱セパレータを接触させる方法や、耐熱セパレータに熱風を吹き付ける方法等、種々の方法を用いることができる。なお、主成分として無機フィラーを含有する耐熱層を形成する場合、無機フィラーを含む懸濁液(塗材)の塗工後に乾燥工程を行い、溶剤を除去することで多孔質フィルム上に耐熱層が形成される。
乾燥した耐熱セパレータを検査する工程である。この検査を行う際、欠陥箇所を除去し易いよう、適宜欠陥をマーキングしてもよい。
検査を経た耐熱セパレータを巻き取って耐熱セパレータ捲回体とする工程である。この巻き取りには、適宜、円筒形状のロールなどを用いることができる。なお、必要に応じて、巻き取り前に耐熱セパレータを製品幅等の狭幅にスリットした後、スリットされた耐熱セパレータを巻き取って耐熱セパレータ捲回体としてもよい。
上記のように、耐熱セパレータの製造工程は、巻出工程、塗工工程、析出工程、洗浄工程、乾燥工程、検査工程、スリット工程などの処理工程を含んでいる。
図5に示すように、巻出装置20は、多孔質フィルム22A(第1フィルム原反)が巻かれたロール21Aと、多孔質フィルム22B(第2フィルム原反)が巻かれたロール21Bと、多孔質フィルム22A・22B同士を接合する接合部24とを備えている。
図5に示すように、ロールRは、巻出装置20から巻き出された多孔質フィルム原反23を、塗工装置40、析出装置50、乾燥装置60、及び検査装置70へ順に搬送する。
継目検知部30は、継目部分25が処理装置に到達して処理が開始されるタイミングを処理装置に送信する。当該タイミングは、各処理装置(塗工装置40、析出装置50、乾燥装置60、検査装置70)の前(好ましくは直前)に設置された継目部分25を検出する各検出器31〜34によって、継目部分25が検出されたタイミングでもよいし、接合部24によって多孔質フィルム22Aと多孔質フィルム22Bとが接合された位置から各処理装置(塗工装置40、析出装置50、乾燥装置60、検査装置70)までの搬送距離と、ロールRによる搬送速度とに基づいて算出されたタイミングでもよい。
本実施形態の耐熱セパレータ製造装置100は、バー塗工方式の塗工装置40を備えている。以下、塗工装置40による塗工処理について説明する。
図10は、析出装置による析出処理を示す概略図である。
なお、析出処理と同様に、乾燥処理においても、継目部分25に行った塗工処理にしたがって、継目部分25に対する処理能力を変更することが好ましい。以下、乾燥処理について、図10を援用して説明する。
継目部分25を含む多孔質フィルム原反23から得られる耐熱セパレータ12aにおいて、一般的に継目部分25は切除される。この場合、検査工程において、継目部分25に対して良否判定を行う必要はない。
本発明の他の実施形態について、図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前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、その説明を省略する。
本発明の他の実施形態について、図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前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、その説明を省略する。
なお、上記の説明では、実施形態1〜2で説明した耐熱セパレータ製造装置100と、得られた耐熱セパレータ12aを捲回処理する巻取装置80と、を備えた耐熱セパレータ捲回体製造装置101を例示した。
本発明の他の実施形態について、図13に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前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、その説明を省略する。
なお、上記の説明では、実施形態1〜2で説明した耐熱セパレータ製造装置100と、得られた耐熱セパレータ12aを捲回処理する巻取装置180と、を備えた耐熱セパレータ捲回体製造装置201を例示した。
例えば、ポリオレフィンを圧延することによって得られたフィルム22Cに対して塩酸洗浄を施した後、フィルム22Cを巻き取る工程においても、上記捲回処理を用いることができる。
本発明の他の実施形態について、図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前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、その説明を省略する。
本発明の一実施態様に係るフィルム製造装置は、フィルム原反に対して所定の処理を施すことによりフィルムを製造するフィルム製造装置であって、第1フィルム原反と第2フィルム原反とが接合されてなる上記フィルム原反に対して処理を施す処理装置を備えており、上記処理装置は、上記第1フィルム原反と上記第2フィルム原反との継目部分に対して、上記継目部分以外の他の部分に対する処理とは異なる処理を施すことを特徴とする。
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。
12a 耐熱セパレータ(フィルム)
15 耐熱セパレータ捲回体(フィルム捲回体)
20 巻出装置
22A 多孔質フィルム(第1フィルム原反)
22B 多孔質フィルム(第2フィルム原反)
23 多孔質フィルム原反(フィルム原反)
25 継目部分
26 接着剤
30 継目検知部
40、140 塗工装置
42 塗料
43 塗工バー(塗工部)
50 析出装置
60 乾燥装置
70 検査装置
80、180 巻取装置
82 巻取ロール(第1のロール)
83 巻取ロール(第2のロール)
100 耐熱セパレータ製造装置(フィルム製造装置)
101、201 耐熱セパレータ捲回体製造装置(フィルム捲回体製造装置)
R ロール(搬送装置)
Claims (14)
- フィルム原反に対して所定の処理を施すことによりフィルムを製造するフィルム製造装置であって、
第1フィルム原反と第2フィルム原反とが接合されてなる上記フィルム原反に対して処理を施す処理装置を備えており、
上記処理装置は、上記第1フィルム原反と上記第2フィルム原反との継目部分に対して、上記継目部分以外の他の部分に対する処理とは異なる処理を施すことを特徴とするフィルム製造装置。 - 上記第1フィルム原反と上記第2フィルム原反とを接合して上記フィルム原反を供給する供給装置と、
供給される上記フィルム原反を所定の搬送速度で搬送する搬送装置と、を備えており、
上記処理装置は、上記第1フィルム原反と上記第2フィルム原反とが接合された位置から上記処理装置までの搬送距離と搬送速度とに基づいて算出される、上記継目部分が上記処理装置に到達するタイミングに応じて、処理を切り替えることを特徴とする請求項1に記載のフィルム製造装置。 - 上記処理装置として、搬送される上記フィルム原反に塗工処理を施す塗工装置を備えており、
上記塗工装置は、上記フィルム原反に近接または接触して表面に塗料を塗布する塗工部を備えており、
上記塗工装置は、上記継目部分を塗工するときの上記継目部分と上記塗工部との間の距離が、上記他の部分を塗工するときの上記他の部分と上記塗工部との間の距離よりも大きくなるように、塗工処理を施すことを特徴とする請求項1または2に記載のフィルム製造装置。 - 上記処理装置として、上記塗工処理の後に析出処理を施す析出装置を備えており、
上記析出装置は、上記継目部分を析出処理するときの析出能力を、上記他の部分を析出処理するときの析出能力よりも高めることを特徴とする請求項3に記載のフィルム製造装置。 - 上記処理装置として、上記塗工処理の後に乾燥処理を施す乾燥装置を備えており、
上記乾燥装置は、上記継目部分を乾燥処理するときの乾燥能力を、上記他の部分を乾燥処理するときの乾燥能力よりも高めることを特徴とする請求項3または4に記載のフィルム製造装置。 - 上記処理装置として、搬送される上記フィルム原反に塗工処理を施す塗工装置を備えており、
上記塗工装置は、上記フィルム原反に近接または接触して表面に塗料を塗布する塗工部を備えており、
上記塗工装置は、上記他の部分を塗工するときには先行する上記第1フィルム原反および後行する上記第2フィルム原反の全面に塗工処理を施し、上記継目部分を塗工するときには上記塗工部からみて奥側に配置された上記第2フィルム原反には塗工処理を施すことなく手前側に配置された上記第1フィルム原反のみに塗工処理を施すことを特徴とする請求項1または2に記載のフィルム製造装置。 - 第1フィルム原反と第2フィルム原反とは、上記継目部分においてオレフィンを含む接着剤により接合されており、
上記塗料は、溶媒として極性溶媒を含んでいることを特徴とする請求項3〜6の何れか1項に記載のフィルム製造装置。 - 上記処理装置として、搬送される上記フィルム原反を検査する検査装置を備えており、
上記検査装置は、上記継目部分に対しては検査を行わないことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載のフィルム製造装置。 - 上記処理装置として、上記フィルム原反に捲回処理を施して捲回体を生成する巻取装置を備えており、
上記巻取装置は、上記継目部分を除く上記フィルム原反をロールに巻き取ることにより上記捲回体を生成することを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載のフィルム製造装置。 - 上記巻取装置は、上記フィルム原反を巻き取るロールと、上記フィルム原反を他のロールに巻き換えるときに上記フィルム原反を切断する切断部と、を備えており、
上記継目部分を第1のロールに巻き取ったとき、上記切断部は上記継目部分の下流側で上記フィルム原反を切断するとともに、切断部から下流側を第2のロールに巻き取ることを特徴とする請求項9に記載のフィルム製造装置。 - 第1フィルムと第2フィルムとが接合されたフィルムを捲回してなるフィルム捲回体を製造するフィルム捲回体製造装置であって、
上記第1フィルムと上記第2フィルムとの継目部分を除く上記フィルムをロールに巻き取った上記フィルム捲回体を生成する巻取装置を備えていることを特徴とするフィルム捲回体製造装置。 - 上記巻取装置は、上記フィルムを巻き取るロールと、上記フィルムを他のロールに巻き換えるときに上記フィルムを切断する切断部と、を備えており、
上記継目部分を第1のロールに巻き取ったとき、上記切断部は上記継目部分の下流側で上記フィルムを切断するとともに、切断部から下流側を第2のロールに巻き取ることを特徴とする請求項11に記載のフィルム捲回体製造装置。 - フィルム原反に対して所定の処理を施すことによりフィルムを製造するフィルム製造方法であって、
第1フィルム原反と第2フィルム原反とが接合されてなる上記フィルム原反に対して処理を施す処理工程を含んでおり、
上記処理工程では、上記第1フィルム原反と上記第2フィルム原反との継目部分に対して、上記継目部分以外の他の部分に対する処理とは異なる処理を施すことを特徴とするフィルム製造方法。 - 第1フィルムと第2フィルムとが接合されたフィルムを捲回してなるフィルム捲回体を製造するフィルム捲回体製造方法であって、
上記第1フィルムと上記第2フィルムとの継目部分を除く上記フィルムをロールに巻き取った上記フィルム捲回体を生成することを特徴とするフィルム捲回体製造方法。
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