KR101748100B1

KR101748100B1 - 다공질 세퍼레이터 장척, 그의 권회체, 그의 제조 방법 및 리튬 이온 전지

Info

Publication number: KR101748100B1
Application number: KR1020167013978A
Authority: KR
Inventors: 도모아키 오제키; 마사테루 셈바라; 다이자부로 야시키
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2017-06-15
Also published as: JP6122224B1; KR20190009843A; CN109273648A; CN107529344B; US20190027727A1; CN107529344A; WO2017179215A1; KR101943243B1; KR20170126854A; JPWO2017179215A1

Abstract

세퍼레이터 장척(12a'·12b')은, 사다리꼴 형상으로 형성된 우측단부(12c')와 만곡 형상으로 형성된 좌측단부(12d')를 가지므로, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 다공질 세퍼레이터 장척을 실현할 수 있다.

Description

다공질 세퍼레이터 장척, 그의 권회체, 그의 제조 방법 및 리튬 이온 전지{LONG POROUS SEPARATOR, WOUND BODY THEREOF, MANUFACTURING METHOD OF WOUND BODY AND LITHIUM-ION BATTERY}

본 발명은 리튬 이온 전지 등의 전지에 사용되는 슬릿된 다공질 세퍼레이터 장척과, 다공질 세퍼레이터 장척을 코어에 권회한 다공질 세퍼레이터 권회체와, 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법과, 다공질 세퍼레이터 장척을 소정의 길이로 커트한 다공질 세퍼레이터를 구비한 리튬 이온 전지에 관한 것이다.

리튬 이온 전지에 사용되는 세퍼레이터의 원단은, 이 원단의 길이 방향을 따라 슬릿(절단)되어, 상기 길이 방향과 직교하는 방향으로 소정의 슬릿 폭을 갖는 복수의 세퍼레이터 장척을 얻을 수 있다.

이 각각의 세퍼레이터 장척은, 코어에 권회되어 세퍼레이터 권회체로서 전지의 제조 공정에 공급되고, 전지의 제조 공정에 있어서는 상기 슬릿 폭과 직교하는 방향에서 소정의 길이로 잘라져 세퍼레이터로서 사용된다.

따라서, 상기 세퍼레이터 장척에 있어서의 슬릿된 측면은 그대로 전지용 세퍼레이터의 측면이 되므로, 그 형상은 중요하다.

따라서, 특허문헌 1에는 기재층과 무기층을 포함하는 세퍼레이터에 있어서, 세퍼레이터가 구부러진 경우에, 무기층이 기재층으로부터 박리되는 것을 억제하기 위하여, 세퍼레이터의 측면을 테이퍼 형상으로 형성하는 것에 대하여 기재되어 있다.

한편, 특허문헌 2에는 감광 재료를, 샤 커트 방식(시어 커트 방식이라고도 함)을 사용하여, 그 측면을 직각으로 재단하는 것에 대하여 기재되어 있다.

일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2012-199020호」 공보(2012년 10월 18일 공개) 일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2005-66796호」 공보(2005년 3월 17일 공개)

일반적으로, 권회형 전지에 있어서는, 정극 및 부극간에 있어서, 세퍼레이터는, 정극 및 부극과 함께, MD(machine direction: 세퍼레이터 장척의 길이 방향)로 권회되고, 권회된 정극재, 부극재 및 세퍼레이터를 원통상의 용기에 삽입하고 나서, 상기 세퍼레이터 장척에 있어서의 슬릿된 측면에 해당하는 전지용 세퍼레이터의 측면 방향으로부터 전해액을 주입한다.

즉, 전지용 세퍼레이터의 서로 대향하는 2개의 측면 중 일방측의 측면으로부터 전해액의 주입이 행하여지고, 타방측의 측면은 상기 원통상의 용기의 저면과 접하게 된다. 따라서, 전지용 세퍼레이터에 있어서, 전해액의 주입이 행하여지는 측면은 전해액의 주입 특성(흡액성)이 양호한 측면 형상으로 하고, 상기 원통상의 용기의 저면과 접하는 측면은 전해액의 유지 특성(보액성)이 양호한 측면 형상으로 함으로써, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 전지용 세퍼레이터를 실현하는 것이 생각되어진다.

그러나, 특허문헌 1에는 무기층이 기재층으로부터 박리되는 것을 억제하기 위하여, 세퍼레이터의 양측면을 테이퍼 형상으로 형성하는 것에 대하여 기재되어 있으며, 전해액의 주입 특성(흡액성) 또는 전해액의 유지 특성(보액성)을 개선하는 데에는 전혀 주목하지 않았다.

또한, 특허문헌 2에는 감광 재료를 샤 커트 방식을 사용하여, 그의 양측면을 직각으로 재단하는 것에 대하여 기재되어 있으며, 전해액의 주입 특성(흡액성) 또는 전해액의 유지 특성(보액성)을 개선하는 데에는 전혀 주목하지 않았다.

본 발명은, 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 다공질 세퍼레이터 장척과 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 다공질 세퍼레이터의 원단이 상기 원단의 길이 방향을 따라 슬릿된 다공질 세퍼레이터 장척으로서, 서로 상이한 방향으로 회전 가능한 상측날과 하측날을 구비하며, 상기 상측날이, 상기 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 인접하는 상기 하측날 사이에 형성된 공간부에서 상기 인접하는 하측날의 한쪽에 접촉하는, 제1 및 제2 슬릿부에 의해 슬릿된 상기 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비하고 있고, 상기 제1 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 한쪽에서 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 형성되는 측면이고, 상기 제2 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 다른 쪽에서 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 측면인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 한쪽에서 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 형성되는 제1 측면과, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 다른 쪽에서 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 제2 측면을 갖는다.

상기 다공질 세퍼레이터의 원단이, 제1 및 제2 슬릿부에 의해 슬릿될 때에는 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 슬릿되고, 형성되는 제1 측면에서는 슬릿될 때에 상기 구멍은 대미지를 거의 받지 않는다. 한편, 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 슬릿되고, 형성되는 제2 측면에서는 슬릿될 때에 상기 구멍이 대미지를 받는다.

따라서, 상기 다공질 세퍼레이터 장척의 상기 제1 측면과 상기 제2 측면에서는, 상기 구멍이 대미지를 받는 정도가 크게 상이하므로, 상기 제1 측면은 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)을 갖는 측면이 되고, 상기 제2 측면은 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 갖는 측면이 된다.

따라서, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 다공질 세퍼레이터 장척을 실현할 수 있다.

본 발명의 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비한 다공질 세퍼레이터 장척으로서, 상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고, 상기 제2 측면은 만곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 다공질 세퍼레이터 장척은, 경사를 갖는 평면으로 이루어지는 제1 측면과, 만곡면으로 이루어지는 제2 측면을 갖는다.

만곡면으로 이루어지는 제2 측면이 형성될 때에는, 상기 다공질 세퍼레이터 장척의 제2 측면은 잡아늘여지므로, 상기 제2 측면 주변의 구멍은 대미지를 받는다. 한편, 상기 다공질 세퍼레이터 장척에 있어서의 상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지므로, 상기 제1 측면 주변에서 상기 구멍은 대미지를 거의 받지 않는다.

본 발명의 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비한 다공질 세퍼레이터 장척으로서, 상기 제1 측면에서의 상기 구멍의 폐색 비율은 상기 제2 측면에서의 상기 구멍의 폐색 비율보다 작은 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 다공질 세퍼레이터 장척에 있어서는, 상기 제1 측면에서의 상기 구멍의 폐색 비율은 상기 제2 측면에서의 상기 구멍의 폐색 비율보다 작다.

따라서, 상기 다공질 세퍼레이터 장척의 상기 제1 측면은 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)을 갖는 측면이 되고, 상기 제2 측면은 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 갖는 측면이 된다.

본 발명의 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법은, 상기한 과제를 해결하기 위하여, 다공질 세퍼레이터의 원단을, 상기 원단의 길이 방향을 따라 슬릿하는 슬릿 공정을 포함하는 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법으로서, 상기 슬릿 공정에 있어서는, 서로 상이한 방향으로 회전 가능한 상측날과 하측날을 구비하며, 상기 상측날이, 상기 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 인접하는 상기 하측날 사이에 형성된 공간부에서 상기 인접하는 하측날의 한쪽에 접촉하는, 제1 및 제2 슬릿부를 사용하여 상기 다공질 세퍼레이터 장척의 상기 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 형성하고, 상기 제1 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 한쪽에서 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 형성되는 측면이고, 상기 제2 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 다른 쪽에서 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 측면인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 방법에 의하면, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법을 실현할 수 있다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 다공질 세퍼레이터 장척과 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 리튬 이온 이차 전지의 단면 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 리튬 이온 이차 전지의 상세 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3은 도 1에 도시되는 리튬 이온 이차 전지의 다른 구성을 도시하는 모식도이다.
도 4의 (a)는 세퍼레이터의 원단을 슬릿하는 슬릿 장치의 구성을 도시하는 모식도이며, (b)는 슬릿 장치에 의해 세퍼레이터의 원단이 복수의 세퍼레이터 장척으로 슬릿되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 도 4에 도시되는 슬릿 장치에 구비된 시어 커트 방식의 절단 장치를 도시하는 도면이며, (b)는 시어 커트 방식의 절단 장치에 구비된 슬릿부를 도시하는 도면이며, (c)는 슬릿부에 의해 세퍼레이터의 원단이 슬릿되는 모습을 도시하는 도면이다.
도 6은 세퍼레이터 장척의 좌우단부의 형상을 도시하는 도면이다.
도 7은 세퍼레이터 장척의 B면 부근의 좌우단부의 형상을 도시하는 도면이다.
도 8은 세퍼레이터 장척의 좌우측면에서의 구멍의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 세퍼레이터 장척의 전해액의 주입 특성의 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 에탄올(전해액의 모의)의 주입 특성의 평가 결과를 도시하는 도면이다.
도 11은 세퍼레이터 장척의 전해액의 유지 특성의 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 에탄올(전해액의 모의)의 유지 특성의 평가 결과를 도시하는 도면이다.

〔기본 구성〕

리튬 이온 이차 전지, 세퍼레이터, 내열 세퍼레이터, 내열 세퍼레이터의 제조 방법, 슬릿 장치에 대하여 순서대로 설명한다.

(리튬 이온 이차 전지)

리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수 전해액 이차 전지는, 에너지 밀도가 높고, 그로 인하여, 현재 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대 정보 단말기 등의 기기, 자동차, 항공기 등의 이동체에 사용하는 전지로서, 또한 전력의 안정 공급에 이바지하는 정치용 전지로서 널리 사용되고 있다.

도 1은 리튬 이온 이차 전지(1)의 단면 구성을 도시하는 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지(1)는 캐소드(11)와, 세퍼레이터(12)와, 애노드(13)를 구비한다. 리튬 이온 이차 전지(1)의 외부에서, 캐소드(11)와 애노드(13) 사이에 외부 기기(2)가 접속된다. 그리고, 리튬 이온 이차 전지(1)의 충전 시에는 방향 A로, 방전 시에는 방향 B로 전자가 이동한다.

(세퍼레이터)

세퍼레이터(12)는, 리튬 이온 이차 전지(1)의 정극인 캐소드(11)와 그의 부극인 애노드(13) 사이에, 이들에 협지되도록 배치된다. 세퍼레이터(12)는 캐소드(11)와 애노드(13) 사이를 분리하면서, 이들 사이에 있어서의 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 다공질 필름이다. 세퍼레이터(12)는 그의 재료로서, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀을 포함한다.

도 2는, 도 1에 도시되는 리튬 이온 이차 전지(1)의 상세 구성을 도시하는 모식도이며, (a)는 통상의 구성을 나타내고, (b)는 리튬 이온 이차 전지(1)가 승온했을 때의 모습을 나타내고, (c)는 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온했을 때의 모습을 나타낸다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)에는 다수의 구멍 P가 형성되어 있다. 통상, 리튬 이온 이차 전지(1)의 리튬 이온(3)은 구멍 P를 통하여 왕래할 수 있다.

여기서, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지(1)의 과충전 또는 외부 기기의 단락에 기인하는 대전류 등에 의해, 리튬 이온 이차 전지(1)는 승온하는 경우가 있다. 이 경우, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)가 융해 또는 유연화되고, 구멍 P가 폐색된다. 그리고, 세퍼레이터(12)는 수축한다. 이에 의해, 리튬 이온(3)의 이동이 정지하기 때문에, 상술한 승온도 정지한다.

그러나, 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온하는 경우, 세퍼레이터(12)는 급격하게 수축한다. 이 경우, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)는 파괴되는 경우가 있다. 그리고, 리튬 이온(3)이 파괴된 세퍼레이터(12)로부터 누출되기 때문에, 리튬 이온(3)의 이동은 정지하지 않는다. 따라서, 승온은 계속된다.

(내열 세퍼레이터)

도 3은, 도 1에 도시되는 리튬 이온 이차 전지(1)의 다른 구성을 도시하는 모식도이며, (a)는 통상의 구성을 나타내고, (b)는 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온했을 때의 모습을 나타낸다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)는 다공질 필름(5)과, 내열층(4)을 구비하는 내열 세퍼레이터일 수도 있다. 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 캐소드(11)측의 편면에 적층되어 있다. 또한, 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 애노드(13)측의 편면에 적층될 수도 있고, 다공질 필름(5)의 양면에 적층될 수도 있다. 그리고, 내열층(4)에도 구멍 P와 마찬가지의 구멍이 형성되어 있다. 통상, 리튬 이온(3)은, 구멍 P와 내열층(4)의 구멍을 통하여 이동한다. 내열층(4)은 그의 재료로서, 예를 들어 전체 방향족 폴리아미드(아라미드 수지)를 포함한다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온하여, 다공질 필름(5)이 융해 또는 유연화되어도 내열층(4)이 다공질 필름(5)을 보조하고 있기 때문에, 다공질 필름(5)의 형상은 유지된다. 따라서, 다공질 필름(5)이 융해 또는 유연화되고, 구멍 P가 폐색되는 데 그친다. 이에 의해, 리튬 이온(3)의 이동이 정지하기 때문에, 상술한 과방전 또는 과충전도 정지한다. 이와 같이, 세퍼레이터(12)의 파괴가 억제된다.

(내열 세퍼레이터의 제조 공정)

리튬 이온 이차 전지(1)의 내열 세퍼레이터의 제조는 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 방법을 이용하여 행할 수 있다. 이하에서는, 다공질 필름(5)이 그의 재료로서 주로 폴리에틸렌을 포함하는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나, 다공질 필름(5)이 다른 재료를 포함하는 경우에도, 마찬가지의 제조 공정에 의해 세퍼레이터(12)를 제조할 수 있다.

예를 들어, 열가소성 수지에 가소제를 첨가하여 필름 성형한 후, 상기 가소제를 적당한 용매로 제거하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 다공질 필름(5)이, 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 폴리에틸렌 수지로 형성되어 이루어질 경우에는, 이하에 기재한 바와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.

이 방법은, (1) 초고분자량 폴리에틸렌과, 탄산칼슘 등의 무기 충전제를 혼련하여 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻는 혼련 공정, (2) 폴리에틸렌 수지 조성물을 사용하여 필름을 성형하는 압연 공정, (3) 공정 (2)에서 얻어진 필름 중에서 무기 충전제를 제거하는 제거 공정 및 (4) 공정 (3)에서 얻어진 필름을 연신하여 다공질 필름(5)을 얻는 연신 공정을 포함한다.

제거 공정에 의해 필름 중에 다수의 미세 구멍이 형성된다. 연신 공정에 의해 연신된 필름의 미세 구멍은 상술한 구멍 P가 된다. 이에 의해, 소정의 두께와 투기도를 갖는 폴리에틸렌 미다공막인 다공질 필름(5)이 형성된다.

또한, 혼련 공정에 있어서, 초고분자량 폴리에틸렌 100중량부와, 중량 평균 분자량 1만 이하의 저분자량 폴리올레핀 5 내지 200중량부와, 무기 충전제 100 내지 400중량부를 혼련할 수도 있다.

그 후, 도공 공정에 있어서, 다공질 필름(5)의 표면에 내열층(4)을 형성한다. 예를 들어, 다공질 필름(5)에 아라미드/NMP(N-메틸-피롤리돈) 용액(도공액)을 도포하여, 아라미드 내열층인 내열층(4)을 형성한다. 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 편면에만 형성될 수도, 양면에 형성될 수도 있다. 또한, 내열층(4)으로서, 알루미나/카르복시메틸셀룰로오스 등의 필러를 포함하는 혼합액을 도공할 수도 있다.

도공액을 다공질 필름(5)에 도공하는 방법은, 균일하게 웨트 코팅할 수 있는 방법이면 특별히 제한은 없고, 종래 공지의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 캐필러리 코팅법, 스핀 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법, 롤 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 바 코터법, 그라비아 코터법, 다이 코터법 등을 채용할 수 있다. 내열층(4)의 두께는 도공 웨트막의 두께, 도공액 중의 고형분 농도를 조절함으로써 제어할 수 있다.

또한, 도공할 때에 다공질 필름(5)을 고정 혹은 반송하는 지지체로서는, 수지제의 필름, 금속제의 벨트, 드럼 등을 사용할 수 있다.

이상과 같이, 다공질 필름(5)에 내열층(4)이 적층된 세퍼레이터(12)(내열 세퍼레이터)를 제조할 수 있다. 제조된 세퍼레이터는, 원통 형상의 코어에 권취된다. 또한, 이상의 제조 방법으로 제조되는 대상은, 내열 세퍼레이터에 한정되지 않는다. 이 제조 방법은, 도공 공정을 포함하지 않을 수도 있다. 이 경우, 제조되는 대상은, 내열층을 갖지 않는 세퍼레이터이다.

(슬릿 장치)

내열 세퍼레이터 또는 내열층을 갖지 않는 세퍼레이터(이하 「세퍼레이터」)는 리튬 이온 이차 전지(1) 등의 응용 제품에 적합한 폭(이하 「제품폭」)인 것이 바람직하다. 그러나, 생산성을 올리기 위하여, 세퍼레이터는 그 폭이 제품폭 이상이 되도록 제조된다. 이것을 세퍼레이터의 원단이라고 한다. 이 세퍼레이터의 원단을, 일단 제조한 후에, 슬릿 장치에서는 세퍼레이터의 원단의 길이 방향과 두께 방향에 대하여 대략 수직인 방향의 길이를 의미하는 「세퍼레이터의 폭」을 제품폭으로 절단(슬릿)하여, 세퍼레이터 장척으로 한다.

이하에서는, 슬릿되기 전의 폭이 넓은 세퍼레이터를 「세퍼레이터의 원단」이라고 칭하고, 세퍼레이터의 폭이 제품폭으로 슬릿된 것을 특히 「세퍼레이터 장척」이라고 칭한다. 또한, 슬릿이란, 세퍼레이터의 원단을 길이 방향(제조에 있어서의 필름의 흐름 방향, MD: Machine direction)을 따라 절단하는 것을 의미하고, 커트란, 세퍼레이터 장척을 횡단 방향(TD: transverse direction)을 따라 절단하는 것을 의미한다. 횡단 방향(TD)이란, 세퍼레이터 장척의 길이 방향(MD)과 두께 방향에 대하여 대략 수직인 방향을 의미한다.

〔실시 형태 1〕

(슬릿 장치의 구성)

도 4의 (a)는 시어 커트 방식의 절단 장치(7)를 구비한 슬릿 장치(6)의 구성을 도시하는 모식도이며, 도 4의 (b)는 슬릿 장치(6)에 의해 세퍼레이터(다공질 세퍼레이터)의 원단(12O)이 복수의 세퍼레이터 장척(다공질 세퍼레이터 장척)(12a·12b)으로 슬릿되는 모습을 도시하는 도면이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시된 바와 같이 다공질 필름(5)의 편면에 내열층(4)으로서 전체 방향족 폴리아미드(아라미드 수지)를 적층한 세퍼레이터의 원단(12O)을 일례로 들어 설명하지만, 이것에 한정되지 않고, 세퍼레이터의 원단(12O)은 내열층(4)을 구비하고 있지 않은 다공질 필름(5)일 수도 있고, 다공질 필름(5)의 양면에 내열층(4)을 구비한 것일 수도 있다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 슬릿 장치(6)는 회전 가능하게 지지된 원주 형상의, 권출 롤러(63)와, 복수의 롤러(64·65·68U·68L·69U·69L), 제1 터치 롤러(81U), 제2 터치 롤러(81L), 제1 아암(82U), 제2 아암(82L), 제1 권회 보조 롤러(83U), 제2 권회 보조 롤러(83L), 제1 권취 롤러(70U), 제2 권취 롤러(70L), 절단 장치(7)를 구비한다.

슬릿 장치(6)에서는, 세퍼레이터의 원단(12O)을 권부한 원통 형상의 코어 c가, 권출 롤러(63)에 끼워져 있다. 세퍼레이터의 원단(12O)은 코어 c로부터 경로 U 또는 L로 권출된다. 세퍼레이터의 원단(12O)의 A면을 상면으로 하여 반송하고자 하는 경우에는 경로 L로 권출하고, 세퍼레이터의 원단(12O)의 B면을 상면으로 하여 반송하고자 하는 경우에는 경로 U로 권출하면 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 세퍼레이터의 원단(12O)의 A면을 상면으로 하여 반송하므로, 경로 L로 권출된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 A면은 다공질 필름(5)에 있어서의 내열층(4)과 접하는 면과 대향하는 표면이며, 상기 B면은 내열층(4)에 있어서의 다공질 필름(5)과 접하는 면과 대향하는 표면이다.

이와 같이 권출된 세퍼레이터의 원단(12O)은 롤러(64) 및 롤러(65)를 통하여, 절단 장치(7)에 반송되어, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 절단 장치(7)에 의해 복수의 세퍼레이터 장척(12a·12b)으로 슬릿된다.

(절단 장치 및 슬릿부)

도 5의 (a)는 도 4에 도시되는 슬릿 장치(6)에 구비된 시어 커트 방식의 절단 장치(7)를 도시하는 도면이며, 도 5의 (b)는 절단 장치(7)에 구비된 슬릿부 S를 도시하는 도면이며, 도 5의 (c)는 절단 장치(7)에 구비된 슬릿부 S에 의해 세퍼레이터의 원단(12O)이 슬릿되는 모습을 도시하는 도면이다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 시어 커트 방식의 절단 장치(7)는 서로 상이한 방향으로 회전 가능하게 지지된 원주 형상의 하측의 축(66)과 상측의 축(67)을 구비하고 있고, 상측의 축(67)에는 둥근 날인 복수(본 실시 형태에 있어서는 8개)의 상측날(67a)이 설치되어 있다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 둥근 날인 복수의 상측날(67a)은 하측의 축(66)에 구비된 복수(본 실시 형태에 있어서는 8개)의 각각의 공간부에 삽입된다. 또한, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 시어 커트 방식의 절단 장치(7)는 복수(본 실시 형태에 있어서는 8개)의 슬릿부 S를 구비하고 있다.

도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 시어 커트 방식의 절단 장치(7)에 구비된 각각의 슬릿부 S는, 상측날(67a)과, 길이 방향(MD)과 직교하는 횡단 방향(TD)에서 서로 인접하는 하측날(66a)과, 서로 인접하는 하측날(66a) 사이에 형성된 공간부(66b)를 구비한다. 또한, 하측날(66a)과 공간부(66b)는 하측의 축(66)에 구비되어 있다.

그리고, 각각의 슬릿부 S에 있어서는, 상측날(67a)이 공간부(66b)에 삽입되면서, 또한 인접하는 2개의 하측날(66a) 중 도면 중 좌측의 하측날(66a)의 측면에 접촉한다.

상측날(67a)의 날끝 부분은 평탄부(67b)와 경사부(67c)를 갖고, 평탄부(67b)가 하측날(66a)과 접촉하는 부분이다. 경사부(67c)는, 평탄부(67b)와 대향하는 부분이며, 상측날(67a)의 날끝 부분이 선단으로 갈수록 서서히 예리해지도록 경사져 있는 부분이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상측날(67a)이 편도(片刀)인 경우를 예로 들어 설명하지만, 상측날(67a)은 반도(返刀) 등일 수도 있다.

이와 같은 슬릿부 S에 의해, 세퍼레이터의 원단(12O)이 슬릿되면, 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 각각은, 서로에 대향하는, 상측날(67a)(구체적으로는 상측날(67a)의 경사부(67c))과 공간부(66b)에 의해 형성되는 제1 측면(12c)과, 상측날(67a)(구체적으로는 상측날(67a)의 평탄부(67b))과 상측날(67a)이 접촉하는 하측날(66a)에 의해 형성되는 제2 측면(12d)을 갖도록 형성된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 내열층(4)이 박리되는 것을 억제하기 위하여, 상측날(67a)이, 다공질 필름(5)에 있어서의 내열층(4)과 접하는 면과 대향하는 표면인 A면으로부터 들어가도록 했지만, 이것에 한정되지는 않는다.

절단 장치(7)에 구비된 복수의 슬릿부 S에 의해 슬릿된 복수의 세퍼레이터 장척(12a·12b)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 세퍼레이터 장척(12a·12b의 일부(12a)의 각각은, 롤러(68U), 롤러(69U) 및 제1 권회 보조 롤러(83U)를 경유하여, 제1 권취 롤러(70U)에 끼워진 원통 형상의 각 코어 u(보빈)에 권취된다. 또한, 복수의 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 다른 일부(12b)의 각각은, 롤러(68L), 롤러(69L) 및 제2 권회 보조 롤러(83L)를 경유하여, 제2 권취 롤러(70L)에 끼워진 원통 형상의 각 코어 l(보빈)에 권취된다. 또한, 롤상으로 권취된 세퍼레이터 장척(12a·12b)을 세퍼레이터 권회체(12U·12L)라고 칭한다.

또한, 세퍼레이터 권회체(12U·12L)에 있어서는, 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 A면이 외측을 향하고, B면이 내측을 향하도록, 세퍼레이터 장척(12a·12b)이 권취된다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터의 원단(12O)을, 세퍼레이터의 원단의 횡단 방향(TD)에서, 세퍼레이터의 원단의 길이 방향(MD)을 따라 상술한 8개의 슬릿부 S에 의해 7개의 세퍼레이터 장척(12a·12b)으로 슬릿함으로써(슬릿 공정), 4개의 홀수번째의 세퍼레이터 장척(12a)과 3개의 짝수번째의 세퍼레이터 장척(12b)을 형성하고, 4개의 홀수번째의 세퍼레이터 장척(12a)은 제1 권취 롤러(70U)에 끼워진 원통 형상의 각 코어 u(보빈)에 권취되고, 3개의 짝수번째의 세퍼레이터 장척(12b)은 제2 권취 롤러(70L)에 끼워진 원통 형상의 각 코어 l(보빈)에 권취되는 경우를 일례로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 세퍼레이터의 원단(12O)을 슬릿하여, 몇개의 세퍼레이터 장척(12a·12b)을 형성할지는, 세퍼레이터의 원단(12O)의 사이즈나 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 세퍼레이터의 폭에 의존하므로, 적절히 바꿀 수 있음은 말할 필요도 없다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 8개의 슬릿부 S에 의해 슬릿된 양단의 세퍼레이터 장척은 사용하고 있지 않다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 권취 롤러(70U)에 끼워진 원통 형상의 각 코어 u(보빈)에 권취되는 세퍼레이터 장척의 수와, 제2 권취 롤러(70L)에 끼워진 원통 형상의 각 코어 l(보빈)에 권취되는 세퍼레이터 장척의 수가, 상이한 경우를 일례로 들어 설명했지만, 이들 수는 동일할 수도 있다.

(권회부)

제1 권취 롤러(70U)(권회부)에는, 4개의 홀수번째의 세퍼레이터 장척(12a)의 수에 따라, 4개의 코어 u가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 마찬가지로, 제2 권취 롤러(70L)(권회부)에는, 3개의 짝수번째의 세퍼레이터 장척(12b)의 수에 따라, 3개의 코어 l이 착탈 가능하게 설치되어 있다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 권취 롤러(70U)는 코어 u와 함께 도 4의 (a) 중의 화살표의 방향으로 회전함으로써 세퍼레이터 장척(12a)을 권회한다(권회 공정). 코어 u는, 거기에 감긴 세퍼레이터 장척(12a)과 함께 제1 권취 롤러(70U)로부터 제거할 수 있다.

마찬가지로, 제2 권취 롤러(70L)는 코어 l과 함께 도 4의 (a) 중의 화살표의 방향으로 회전함으로써 세퍼레이터 장척(12b)을 권회한다(권회 공정). 코어 l은, 거기에 감긴 세퍼레이터 장척(12b)과 함께 제2 권취 롤러(70L)로부터 제거할 수 있다.

(터치 롤러)

도 4의 (a)에 도시되는 슬릿 장치(6)에 구비된 제1 터치 롤러(81U) 및 제2 터치 롤러(81L)는 각각 제1 아암(82U) 및 제2 아암(82L)의 일단에 회전 가능하게 설치된다(고정된다). 제1 아암(82U) 및 제2 아암(82L)은, 각각 타단에 있는 회전축(84U, 84L)(샤프트)을 중심으로 하여 회동 가능하다(도 4의 (a) 중의 화살표의 방향으로 회동 가능하다). 제1 권회 보조 롤러(83U)는, 제1 터치 롤러(81U)와 제1 아암(82U)의 회전축(84U) 사이에 배치되고, 제1 아암(82U)에 회전 가능하게 고정된다. 제2 권회 보조 롤러(83L)는 제2 터치 롤러(81L)와 제2 아암(82L)의 회전축(84L) 사이에 배치되고, 제2 아암(82L)에 회전 가능하게 고정된다.

또한, 제1 및 제2 터치 롤러(81U·81L)는 각각 권회되는 세퍼레이터 장척(12a·12b)을, 세퍼레이터 권회체(12U·12L)의 권회면(표면)에 단단히 누른다. 여기에서는, 제1 및 제2 터치 롤러(81U·81L)는 각각 그의 자중에 의해 세퍼레이터 장척(12a·12b)을 단단히 누른다. 제1 및 제2 터치 롤러(81U·81L)에 의해 단단히 누름으로써, 권회되는 세퍼레이터 장척(12a·12b)에 주름 등이 발생하는 것을 억제한다. 또한, 세퍼레이터 권회체(12U·12L)의 외경의 변화에 따라, 권회면에 접하도록 제1 및 제2 터치 롤러(81U·81L)의 위치는 변화(변위)한다.

(세퍼레이터 장척의 제1 측면 및 제2 측면)

도 6은 세퍼레이터의 원단(12O)으로부터 슬릿된 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 좌우단부의 형상을 도시하는 도면이다.

도 6의 (a)는 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 A면이 상면이고, B면이 하면인 경우에 있어서, 세퍼레이터 장척(12a·12b)을 횡단 방향(TD)을 따라 절단한 경우의 좌우단부의 형상을 도시하는 도면이다.

도 6의 (b)는 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 B면이 상면이고, A면이 하면인 경우에 있어서, 세퍼레이터 장척(12a·12b)을 횡단 방향(TD)을 따라 절단한 경우의 좌우단부의 형상을 도시하는 도면이다.

도 6의 (b)에 있어서의 제1 측면(우측단부)(12c)은 도 5의 (c)에 도시되는 상측날(67a)과 공간부(66b)에 의해 형성되는 측면이고, 제2 측면(좌측단부)(12d)은, 도 5의 (c)에 도시되는 상측날(67a)과 상측날(67a)이 접촉하는 하측날(66a)에 의해 형성되는 측면이다.

도 6의 (c)는 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 B면이 상면이고, A면이 하면인 경우에 있어서, 세퍼레이터 장척(12a·12b)을 횡단 방향(TD)을 따라 절단한 경우의 제2 측면(좌측단부)(12d)의 형상을 관찰한 도면이며, 도 6의 (d)는 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 B면이 상면이고, A면이 하면인 경우에 있어서, 세퍼레이터 장척(12a·12b)을 횡단 방향(TD)을 따라 절단한 경우의 제1 측면(우측단부)(12c)의 형상을 관찰한 도면이다.

이상과 같이, 도 5의 (c)에 도시된 상측날(67a)(구체적으로는 상측날(67a)의 경사부(67c))과 공간부(66b)에 의해 형성되는 제1 측면(우측단부)(12c)은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고, 도 5의 (c)에 도시되는 상측날(67a)(구체적으로는 상측날(67a)의 평탄부(67b))과 상측날(67a)이 접촉하는 하측날(66a)에 의해 형성되는 제2 측면(좌측단부)(12d)은 만곡면으로 이루어진다.

도 7은 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 B면 부근의 좌우단부의 형상을 도시하는 도면이다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 내열층(4)이 박리되는 것을 억제하기 위하여, 상측날(67a)이, 다공질 필름(5)에 있어서의 내열층(4)과 접하는 면과 대향하는 표면인 A면으로부터 들어가도록 하고 있으므로, 제2 측면(좌측단부)(12d)은 B면(제2 면)측으로 돌출되어 있다.

또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 내열층(4)이 박리되는 것을 억제하기 위하여, 상측날(67a)이, 다공질 필름(5)에 있어서의 내열층(4)과 접하는 면과 대향하는 표면인 A면으로부터 들어가도록 하고 있음과 함께, 상측날(67a)의 경사부(67c)의 영향에 의해, 횡단 방향(TD)에서, A면의 내측으로부터 B면의 외측에 제1 측면(우측단부)(12c)이 형성된다. 따라서, 제1 측면(우측단부)(12c)에서는, B면 가까이에서, 횡단 방향(TD)으로 돌출되어 있는 부분이 존재하고, 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 A면(제1 면)의 횡단 방향(TD)의 폭은 B면(제2 면)의 횡단 방향(TD)의 폭보다 작다(도 6의 (b) 참조).

도 8은 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제1 측면(우측단부)(12c) 및 제2 측면(좌측단부)(12d)에서의 구멍의 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 8의 (a)는 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제2 측면(좌측단부)(12d)의 관찰 위치를 도시하는 도면이다.

세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제2 측면(좌측단부)(12d)에서의 구멍은, 슬릿 시에 대미지를 받아, 구멍의 대다수가 폐색된다.

이것은, 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제2 측면(좌측단부)(12d)은, 상측날(67a)(구체적으로는 상측날(67a)의 평탄부(67b))과 상측날(67a)이 접촉하는 하측날(66a)에 의해, 잡아늘여지면서 절단되어 형성되기 때문으로 생각되어진다.

도 8의 (b)는 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제1 측면(우측단부)(12c)의 관찰 위치를 도시하는 도면이다.

세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제1 측면(우측단부)(12c)에서의 구멍은, 슬릿 시에 대미지를 거의 받지 않아, 폐색된 구멍의 수는 거의 없다.

이것은, 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제1 측면(우측단부)(12c)은 상측날(67a)(구체적으로는 상측날(67a)의 경사부(67c))과 공간부(66b)에 의해 절단되어 형성되기 때문이라고 생각되어진다.

또한, 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제1 측면(우측단부)(12c)에서의 구멍의 폐색 비율은 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제2 측면(좌측단부)(12d)에서의 구멍의 폐색 비율보다 작다.

상기 구멍의 폐색 비율이란, 세퍼레이터 장척(12a·12b)의 제1 측면 또는 제2 측면의 소정의 정해진 크기의 영역 내에서의 (폐색된 구멍의 수/전체의 구멍 수)의 비율이다.

(제1 측면 및 제2 측면에서의 전해액의 주입 특성과 유지 특성)

이하, 도 9 및 도 10에 기초하여, 제1 측면 및 제2 측면에서의 전해액의 주입 특성에 대하여 설명한다.

도 9는, 세퍼레이터 권회체(12U'·12L')에 있어서, 롤상으로 권취된 세퍼레이터 장척(12a'·12b')의 제1 측면(우측단부)(12c') 및 제2 측면(좌측단부)(12d')에서의 전해액의 주입 특성(흡액성)의 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9의 (a)는 제1 측면(우측단부)(12c') 및 제2 측면(좌측단부)(12d')을 갖는 세퍼레이터 장척(12a'·12b')이 롤상으로 권취된 세퍼레이터 권회체(12U'·12L')를 도시하는 도면이다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터 권회체(12U'·12L')의 세퍼레이터 장척(12a'·12b')의 제1 측면(우측단부)(12c')에 디스포 피펫으로 에탄올(전해액의 모의)을 1방울 흘리고, 완전히 흡수될 때까지의 시간을 측정했다. 또한, 도시하지 않았지만, 세퍼레이터 권회체(12U'·12L')의 상하를 반전시켜, 세퍼레이터 권회체(12U'·12L')의 세퍼레이터 장척(12a'·12b')의 제2 측면(좌측단부)(12d')에도 디스포 피펫으로 에탄올을 1방울 흘리고, 완전히 흡수될 때까지의 시간을 측정했다.

구체적으로는, 세퍼레이터 권회체(12U'·12L')는 내열층을 구비하고 있지 않은 폴리에틸렌을 포함하는 다공질 필름의 원단을 이 원단의 길이 방향(MD)을 따라 슬릿하고, 직경 3인치의 코어 u·l에 200m 권부한 것이다. 슬릿하여 형성된 제1 측면(우측단부)(12c') 또는 제2 측면(좌측단부)(12d')이 위가 되도록 코어 u·l을 세우고, 디스포 피펫을 사용하여 상기 측면에 에탄올 25μL을 적하했다. 에탄올의 액적이 상기 측면에 부착된 순간을 제로점으로 하고, 액적이 상기 측면으로부터 내부에 흡수되어, 육안으로 시인할 수 없게 될 때까지의 시간 T를 측정했다. 이 측정을 5회 실시하고, 평균값을 산출했다. 시간 T는, 상기 측면으로부터 에탄올이 흡액될 때까지의 시간을 나타내고 있으며, 이 시간이 짧을수록, 흡액성이 높다고 할 수 있다.

도 10은 에탄올(전해액의 모의)의 주입 특성의 평가 결과를 도시하는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 5회 행하여진 평가에서, 어느 경우에서든 제1 측면(우측단부)(12c') 상의 에탄올이 제2 측면(좌측단부)(12d') 상의 에탄올보다 빨리 흡수되어 사라졌다. 5회의 평균값에서도, 20초와 25.9초로 그 차는 명확했다.

이하, 도 11 및 도 12에 기초하여, 제1 측면 및 제2 측면에서의 전해액의 유지 특성에 대하여 설명한다.

도 11의 (a)는 제1 측면 및 제2 측면에서의 전해액의 유지 특성 측정용 시험편의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 11의 (b)는 제1 측면 및 제2 측면에서의 전해액의 유지 특성의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 측면(우측단부)(12c')에서의 전해액의 유지 특성 측정용 시험편(12e)으로서는, 슬릿된 폴리에틸렌을 포함하는 다공질 세퍼레이터 장척을, 제1 측면(우측단부)(12c')을 일측면으로 하는 3㎝(폭)×60㎝(길이) 사이즈의 시험편이 되도록, 커터를 사용하여 잘라내어 제작하고, 제2 측면(좌측단부)(12d')에서의 전해액의 유지 특성 측정용 시험편(12f)으로서는, 슬릿된 폴리에틸렌을 포함하는 다공질 세퍼레이터 장척을, 제2 측면(좌측단부)(12d')을 일측면으로 하는 3㎝(폭)×60㎝(길이) 사이즈의 시험편이 되도록, 커터를 사용하여 잘라내어 제작했다.

그리고, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 측면(우측단부)(12c')이나 제2 측면(좌측단부)(12d')이 위가 되도록 하여 시험편(12e·12f)을, 길이 방향으로 감아서 원통 형상으로 성형한 것이 시험편(12g·12h)이다.

이 시험편(12g·12h)을, 제1 측면(우측단부)(12c')이나 제2 측면(좌측단부)(12d')이 위가 되도록 하고, 상부가 개방된, 내경 6㎜, 길이 3㎝의 폴리프로필렌제의 통상 용기인 스트로우(15)에 저장했다.

그것으로부터, 시험편(12g·12h)이 스트로우(15)의 상부로부터 비어져 나오지 않도록 한 후, 피펫을 사용하여 시험편(12g·12h)에 에탄올을 함침시켰다. 또한, 함침시키는 에탄올의 양의 계산은, 이하의 식 (1)로 계산했다.

함침시키는 에탄올의 양(mL)=시험편의 막 두께(㎝)×3㎝(폭)×60㎝(길이)×시험편의 공극률 식 (1)

또한, 상기 공극률은, 이하의 식 (2)로 계산했다.

공극률(％)=(1-(시험편의 단위 면적당 중량(g/㎡)/시험편의 막 두께(m)/시험편 재질의 밀도(g/㎥))×100 식 (2)

그리고, 시험편(12g·12h)에 에탄올을 함침시킨 후에는, 시험편(12g·12h)이 갖는 제1 측면(12c') 또는 제2 측면(12d')이 위가 되도록 하고, 스트로우(15)를 전자 천칭(14) 위에 수직으로 세워 놓고, 전자 천칭(14)의 제로점을 맞추어 5분간 정치했다.

5분간 정치 후, 전자 천칭(14)의 표시값으로부터 중량 감소량(㎎)을 계측했다. 측정은 3회 실시하고, 평균값을 산출했다. 중량 감소량의 값은, 세퍼레이터 장척(12a'·12b')의 측면(12c'·12d')으로부터 휘발된 에탄올의 중량을 나타내고 있다. 이 값이 작을수록, 에탄올이 휘발되기 어려워, 보액성이 높다고 할 수 있다.

도 12는 에탄올(전해액의 모의)의 유지 특성의 평가 결과를 도시하는 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 3회 행하여진 평가에서, 어느 경우에서든 제2 측면(좌측단부)(12d')을 위로 했을 때의 에탄올의 중량 감소량이, 제1 측면(우측단부)(12c')을 위로 했을 때의 에탄올의 중량 감소량보다도 적었다. 3회의 평균값에서도, 15㎎과 22㎎으로 그 차는 명확했다.

이상으로부터, 세퍼레이터 장척(12a·12b·12a'·12b')의 제1 측면(12c·12c', 즉 사다리꼴 형상으로 형성된 측면은 전해액의 주입 특성(흡액성)이 우수한 측면이며, 세퍼레이터 장척(12a·12b·12a'·12b')의 제2 측면(12d·12d'), 즉 만곡 형상으로 형성된 측면은 전해액의 유지 특성(보액성)이 우수한 측면인 것을 알 수 있다.

각각의 세퍼레이터 장척(12a·12b·12a'·12b')은, 제1 측면(12c·12c')과 제2 측면(12d·12d')을 모두 가지므로, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족할 수 있다.

세퍼레이터 장척(12a·12b·12a'·12b')을, 횡단 방향(TD)을 따라 소정의 길이로 커트한 세퍼레이터(다공질 세퍼레이터)(12)의 경우도 그대로 제1 측면(12c·12c')과 제2 측면(12d·12d')을 모두 가지므로, 세퍼레이터(12)로서도, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족할 수 있다.

〔정리〕

본 발명의 형태 1에 관한 다공질 세퍼레이터 장척은, 다공질 세퍼레이터의 원단이 상기 원단의 길이 방향을 따라 슬릿된 다공질 세퍼레이터 장척으로서, 서로 상이한 방향으로 회전 가능한 상측날과 하측날을 구비하며, 상기 상측날이, 상기 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 인접하는 상기 하측날 사이에 형성된 공간부에서 상기 인접하는 하측날의 한쪽에 접촉하는, 제1 및 제2 슬릿부에 의해 슬릿된 상기 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비하고 있고, 상기 제1 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 한쪽에서 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 형성되는 측면이고, 상기 제2 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 다른 쪽에서 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 측면인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 형태 2에 관한 다공질 세퍼레이터 장척은, 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비한 다공질 세퍼레이터 장척으로서, 상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고, 상기 제2 측면은 만곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 형태 3에 관한 다공질 세퍼레이터 장척은, 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비한 다공질 세퍼레이터 장척으로서, 상기 제1 측면에서의 상기 구멍의 폐색 비율은 상기 제2 측면에서의 상기 구멍의 폐색 비율보다 작은 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 형태 4에 관한 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 형태 1에 있어서, 상기 상측날의 날끝 부분은 상기 하측날과 접촉하는 측인 평탄부와, 상기 평탄부와 대향하는 경사부를 구비하고 있고, 상기 상측날의 경사부와 상기 공간부에 의해 형성되는 상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고, 상기 상측날의 평탄부와 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 상기 제2 측면은 만곡면으로 이루어지고 있을 수도 있다.

상기 구성에 의하면, 경사를 갖는 평면으로 이루어지는 제1 측면과, 만곡면으로 이루어지는 제2 측면을 갖는 다공질 세퍼레이터 장척을 실현할 수 있다.

본 발명의 형태 5에 관한 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 형태 1 내지 4의 어느 하나에 있어서, 두께 방향에서 서로 대향하는 제1 면과 제2 면을 갖고, 상기 제1 면의 상기 횡단 방향의 폭은 상기 제2 면의 상기 횡단 방향의 폭보다 작을 수도 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 제1 면의 상기 횡단 방향의 폭이, 상기 제2 면의 상기 횡단 방향의 폭보다 작은 다공질 세퍼레이터 장척을 실현할 수 있다.

본 발명의 형태 6에 관한 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 형태 5에 있어서, 상기 제2 측면은 상기 제2 면측으로 돌출되어 있을 수도 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 제2 측면이, 상기 제2 면측으로 돌출된 다공질 세퍼레이터 장척을 실현할 수 있다.

본 발명의 형태 7에 관한 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 형태 5 또는 6에 있어서, 상기 제1 면은 다공질 필름층의 표면이고, 상기 제2 면은 다공질 내열층의 표면일 수도 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 제1 면은 다공질 필름층의 표면이고, 상기 제2 면은 다공질 내열층의 표면인 다공질 세퍼레이터 장척을 실현할 수 있다.

본 발명의 형태 8에 관한 다공질 세퍼레이터 권회체는, 상기 형태 1 내지 7의 어느 하나에 기재된 다공질 세퍼레이터 장척을 코어에 권회한 구성이다.

상기 구성에 의하면, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 다공질 세퍼레이터 장척이 권회된 다공질 세퍼레이터 권회체를 실현할 수 있다.

본 발명의 형태 9에 관한 리튬 이온 전지는, 상기 형태 1 내지 7의 어느 하나에 기재된 다공질 세퍼레이터 장척을, 상기 횡단 방향을 따라 소정의 길이로 커트한 다공질 세퍼레이터를 구비한 구성이다.

상기 구성에 의하면, 양호한 전해액의 주입 특성(흡액성)과 양호한 전해액의 유지 특성(보액성)을 모두 만족하는 다공질 세퍼레이터를 구비한 리튬 이온 전지를 실현할 수 있다.

본 발명의 형태 10에 관한 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법은, 다공질 세퍼레이터의 원단을, 상기 원단의 길이 방향을 따라 슬릿하는 슬릿 공정을 포함하는 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법으로서, 상기 슬릿 공정에 있어서는, 서로 상이한 방향으로 회전 가능한 상측날과 하측날을 구비하며, 상기 상측날이, 상기 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 인접하는 상기 하측날 사이에 형성된 공간부에서 상기 인접하는 하측날의 한쪽에 접촉하는, 제1 및 제2 슬릿부를 사용하여 상기 다공질 세퍼레이터 장척의 상기 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 형성하고, 상기 제1 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 한쪽에서 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 형성되는 측면이고, 상기 제2 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 다른 쪽에서 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 측면인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 형태 11에 관한 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법은, 상기 형태 10에 있어서, 상기 슬릿 공정에 있어서, 사용되는 상기 제1 및 제2 슬릿부에 구비된 상기 상측날의 날끝 부분은 상기 하측날과 접촉하는 측인 평탄부와, 상기 평탄부와 대향하는 경사부를 구비하고 있고, 상기 상측날의 경사부와 상기 공간부에 의해 형성되는 상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고, 상기 상측날의 평탄부와 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 상기 제2 측면은 만곡면으로 이루어지고 있을 수도 있다.

상기 방법에 의하면, 경사를 갖는 평면으로 이루어지는 제1 측면과, 만곡면으로 이루어지는 제2 측면을 갖는 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법을 실현할 수 있다.

〔부기 사항〕

본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 상이한 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 각 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 조합함으로써, 새로운 기술적 특징을 형성할 수 있다.

본 발명은 다공질 세퍼레이터 장척, 그의 권회체, 그의 제조 방법 및 리튬 이온 전지 등에 이용할 수 있다.

1: 리튬 이온 이차 전지(리튬 이온 전지)
4: 내열층(다공질 내열층)
5: 다공질 필름(다공질 필름층)
6: 슬릿 장치
7: 절단 장치
12: 세퍼레이터
12a: 세퍼레이터 장척
12b: 세퍼레이터 장척
12a': 세퍼레이터 장척
12b': 세퍼레이터 장척
12c: 우측단부, 상측단부(제1 측면)
12d: 좌측단부, 하측단부(제2 측면)
12c': 우측단부, 상측단부(제1 측면)
12d': 좌측단부, 하측단부(제2 측면)
12U: 세퍼레이터 권회체
12L: 세퍼레이터 권회체
12U': 세퍼레이터 권회체
12L': 세퍼레이터 권회체
12O: 세퍼레이터의 원단
66: 하측의 축
66a: 하측날
66b: 공간부
67: 상측의 축
67a: 상측날
67b: 평탄부
67c: 경사부
l: 코어
u: 코어
MD: 세퍼레이터 장척 또는 세퍼레이터의 원단의 길이 방향
TD: 세퍼레이터 장척 또는 세퍼레이터의 원단의 횡단 방향
S: 슬릿부
A면: 다공질 필름의 내열층과 접하는 면과 대향하는 표면(제1 면)
B면: 내열층의 다공질 필름과 접하는 면과 대향하는 표면(제2 면)

Claims

다공질 세퍼레이터의 원단이 상기 원단의 길이 방향을 따라 슬릿된 다공질 세퍼레이터 장척으로서,
서로 상이한 방향으로 회전 가능한 상측날과 하측날을 구비하며, 상기 상측날이, 상기 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 인접하는 상기 하측날 사이에 형성된 공간부에서 상기 인접하는 하측날의 한쪽에 접촉하는, 제1 및 제2 슬릿부에 의해 슬릿된 상기 다공질 세퍼레이터 장척은, 상기 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비하고 있고,
상기 제1 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 한쪽에서 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 형성되는 측면이고,
상기 제2 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 다른 쪽에서 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 측면이며,
상기 제1 측면에서의 구멍의 폐색 비율은 상기 제2 측면에서의 구멍의 폐색 비율보다 작은 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척.
절단 측면인 동시에 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비한 다공질 세퍼레이터 장척으로서,
상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고,
상기 제2 측면은 만곡면으로 이루어지며,
상기 제1 측면에서의 구멍의 폐색 비율은 상기 제2 측면에서의 구멍의 폐색 비율보다 작은 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척.
절단 측면인 동시에 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 구비한 다공질 세퍼레이터 장척으로서,
상기 제1 측면에서의 구멍의 폐색 비율은 상기 제2 측면에서의 구멍의 폐색 비율보다 작은 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척.
제1항에 있어서, 상기 상측날의 날끝 부분은 상기 하측날과 접촉하는 측인 평탄부와, 상기 평탄부와 대향하는 경사부를 구비하고 있고,
상기 상측날의 경사부와 상기 공간부에 의해 형성되는 상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고,
상기 상측날의 평탄부와 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 상기 제2 측면은 만곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 두께 방향에서 서로 대향하는 제1 면과 제2 면을 갖고,
상기 제1 면의 상기 횡단 방향의 폭은 상기 제2 면의 상기 횡단 방향의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척.
제5항에 있어서, 상기 제2 측면은 상기 제2 면측으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다공질 세퍼레이터 장척을 코어에 권회한 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 권회체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 다공질 세퍼레이터 장척을, 상기 횡단 방향을 따라 소정의 길이로 커트한 다공질 세퍼레이터를 구비한 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
다공질 세퍼레이터의 원단을, 상기 원단의 길이 방향을 따라 슬릿하는 슬릿 공정을 포함하는 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법으로서,
상기 슬릿 공정에 있어서는, 서로 상이한 방향으로 회전 가능한 상측날과 하측날을 구비하며, 상기 상측날이, 상기 길이 방향과 직교하는 횡단 방향에서 서로 인접하는 상기 하측날 사이에 형성된 공간부에서 상기 인접하는 하측날의 한쪽에 접촉하는, 제1 및 제2 슬릿부를 사용하여 상기 다공질 세퍼레이터 장척의 상기 횡단 방향에서 서로 대향하는 제1 측면과 제2 측면을 형성하고,
상기 제1 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 한쪽에서 상기 상측날과 상기 공간부에 의해 형성되는 측면이고,
상기 제2 측면은, 상기 제1 및 제2 슬릿부의 다른 쪽에서 상기 상측날과 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 측면이며,
상기 제1 측면에서의 구멍의 폐색 비율은 상기 제2 측면에서의 구멍의 폐색 비율보다 작은 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 슬릿 공정에 있어서, 사용되는 상기 제1 및 제2 슬릿부에 구비된 상기 상측날의 날끝 부분은 상기 하측날과 접촉하는 측인 평탄부와, 상기 평탄부와 대향하는 경사부를 구비하고 있고,
상기 상측날의 경사부와 상기 공간부에 의해 형성되는 상기 제1 측면은 경사를 갖는 평면으로 이루어지고,
상기 상측날의 평탄부와 상기 상측날이 접촉하는 하측날에 의해 형성되는 상기 제2 측면은 만곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공질 세퍼레이터 장척의 제조 방법.
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