KR200494835Y1 - 세퍼레이터 권심 및 세퍼레이터 권회체 - Google Patents

Abstract

단부에 있어서의 변형을 효율적으로 제거하고, 강도를 확보한 세퍼레이터 권심을 실현하는 것을 목적으로 하여, 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서의 단부의 모서리가, 직선상으로 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심 (100), 및 그 세퍼레이터 권심에 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 권회되어 있는 세퍼레이터 권회체를 실현하고, 그 세퍼레이터 권회체의 제조 방법을 제공한다.

Description

세퍼레이터 권심 및 세퍼레이터 권회체{SEPARATOR CORE AND SEPARATOR ROLL}

본 고안은 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터를 권회 (捲回) 할 때에 사용되는 세퍼레이터 권심 (卷芯), 및 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 세퍼레이터 권심에 권회 되어 이루어지는 세퍼레이터 권회체에 관한 것이다.

특허문헌 1 에서는, 롤러 등의 운반계에 의해 운반되면서, 연속하여 제조되는 세퍼레이터에 있어서, 제조된 세퍼레이터가 제품으로서 공급될 때에 권회되는 세퍼레이터 권심 (이하,「코어」라고도 한다) 에 관한 형상의 일례를 들고 있다.

특허문헌 1 에서 개시되는 코어는, 세퍼레이터가 권회되는 외측 원통 부재와, 축을 끼우는 베어링으로서 기능하는 내측 원통 부재와, 외측 원통 부재 및 내측 원통 부재와 연결되는 지지 부재 (이하,「리브」라고도 한다) 를 갖고, 제조된 세퍼레이터는 외측 원통 부재에 권회된 권회체로서 공급된다.

일본 공개특허공보「일본 공개특허공보 2013-139340호 (2013년 7월 18일 공개)」

그런데, 상기 서술한 바와 같은 코어는, 금형에 원료가 되는 수지를 사출하는, 사출 성형에 의한 수지 가공으로 제조되는 경우가 많다. 사출 성형에 있어서, 코어의 모서리에 상당하는 금형의 단부 (端部) 에 있어서는, 사출된 수지의 흐름이 고이고, 수지의 분자 배향이 변형되기 때문에, 제조된 코어에 잔류 응력이 발생한다.

상기와 같이, 잔류 응력이 존재하는 코어는, 강도가 떨어지기 때문에, 세퍼레이터를 권회했을 때에 코어의 변형이 커진다. 변형한 코어에 세퍼레이터가 장시간 권회된 상태가 계속되면, 세퍼레이터의 변형을 초래하여, 품질의 저하로 연결된다.

본 고안은, 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 단부에 있어서의 변형을 제거하고, 강도를 확보한 세퍼레이터 권심을 실현하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 고안에 관련된 세퍼레이터 권심은, 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 권회되는 세퍼레이터 권심으로서, 외측 원통 부재와, 상기 외측 원통 부재의 내측에 형성된 내측 원통 부재와, 상기 외측 원통 부재와 상기 내측 원통 부재 사이에 직경 방향으로 연장되어 양자와 연결되는 복수의 지지 부재를 구비하고, 상기 외측 원통 부재의 외주면에 있어서의 단부의 모서리가, 직선상으로 모따기되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 외측 원통 부재의 단부에 발생한 변형을 효율적으로 제거할 수 있다. 이 때문에, 세퍼레이터가 권회되는 면을 충분히 확보한 채로, 강도가 강하고, 변형이 적은 세퍼레이터 권심을 제공할 수 있다.

또한, 외측 원통 부재의 외주면에 있어서의 단부를 모따기하는 경우, 세퍼레이터 권회체의 공정에 있어서의 작업자에 대한 안전이나, 코어의 낙하시의 충격 완화 등의 사정을 고려하여, 단부를 라운드 모따기 (이하, R 모따기라고도 한다) 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 단부를 R 모따기함으로써 변형이 잔존하는 단부를 충분히 제거하기 위해서는, 직선상으로 모따기하는 경우에 비하여, 모따기의 치수를 보다 크게 취할 필요가 있다. 그 결과, 코어의 폭을 미리 크게 설계할 필요가 있다. 이에 반하여, 단부를 직선상으로 모따기함으로써, 코어의 폭을 과도하게 증대시키지 않고, 효율적으로 단부에 발생한 변형을 제거할 수 있다.

상기 외측 원통 부재의 외주면에 있어서의 단부의 모서리가, C 모따기되어 있는 구성이어도 된다. 상기의 구성에 의하면, 코어의 폭을 과도하게 증대시키지 않고, 보다 효율적으로 단부에 발생한 변형을 제거할 수 있다.

또, 상기 C 모따기의 치수는, 0.3 ㎜ 이상이어도 된다. 상기 구성에 의하면, 변형이 존재하는 수지를, 충분히 제거할 수 있을 만큼의 모따기 부분을 확보할 수 있다.

또, 상기 C 모따기의 치수는, 2.5 ㎜ 이하여도 된다. 상기 구성에 의하면, 모따기를 실시한 지점에 세퍼레이터가 권회되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

또, 상기 C 모따기의 치수는, 상기 외측 원통 부재의 두께의 3 분의 1 이하여도 된다. 상기 구성에 의하면, 파손이나 결손이 발생할 우려를 충분히 저감시킬 수 있다.

또, 상기 내측 원통 부재의 내주면에 있어서의 단부의 모서리가, 직선상으로 모따기되어 있는 구성이어도 된다. 상기 구성에 의하면, 내측 원통 부재에 세퍼레이터 권심을 회전시키기 위한 축을 삽입하기 쉽게 할 수 있다.

또, 본 고안에 관련된 세퍼레이터 권심은, 재질로, ABS 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 및 염화비닐 수지 중 어느 것을 포함해도 된다. 상기 구성에 의하면, 금형을 이용한 수지 성형에 의해 코어를 제조할 수 있다.

또, 본 고안에 관련된 세퍼레이터 권회체는, 상기 세퍼레이터 권심의 외측 원통 부재의 외주면에 세퍼레이터가 권회되어 이루어지는 세퍼레이터 권회체인 것을 특징으로 한다. 상기 구성에 의하면, 세퍼레이터의 변형이 적은, 고품질의 세퍼레이터를 공급하는 세퍼레이터 권회체를 제공할 수 있다.

본 고안은, 단부에 있어서의 수지의 변형이 적기 때문에, 강도가 강하고, 세퍼레이터의 변형이 적은 세퍼레이터 권심, 및 그 세퍼레이터 권심에 권회된 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터를 공급하는 세퍼레이터 권회체를 제공할 수 있다.

도 1 은 리튬 이온 이차 전지의 단면 (斷面) 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 도 1 에 나타나는 리튬 이온 이차 전지의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다.
도 3 은 다른 구성의 리튬 이온 이차 전지의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다.
도 4 는 세퍼레이터를 슬릿하는 슬릿 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5 는 본 고안의 실시형태에 관련된 세퍼레이터 권심 및 세퍼레이터 권심에 세퍼레이터를 권회한 세퍼레이터 권회체의 정면도이다.
도 6 은 본 고안의 실시형태에 관련된 세퍼레이터 권심의 단면도이다.
도 7 은 본 고안의 실시형태에 관련된 세퍼레이터 권회체의 세퍼레이터 권심 에 있어서의, 외측 원통 부재 외주면의 확대도이다.

이하, 본 고안의 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 7 에 기초하여 상세하게 설명한다. 이하에서는, 본 고안에 관련된 세퍼레이터 권심 (코어) 에 권회되는 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터의 일례로서, 리튬 이온 이차 전지 등의 전지용 내열 세퍼레이터에 대해 설명한다.

＜리튬 이온 이차 전지의 구성＞

먼저, 리튬 이온 이차 전지에 대해, 도 1 내지 도 3 에 기초하여 설명한다.

리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수 전해액 이차 전지는, 에너지 밀도가 높고, 그 때문에, 현재, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대 정보 단말 등의 기기, 자동차, 항공기 등의 이동체에 사용하는 전지로서, 또 전력의 안정 공급에 이바지하는 정치용 (定置用) 전지로서 널리 사용되고 있다.

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

도 1 에 나타내는 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지 (1) 는, 캐소드 (11) 와, 세퍼레이터 (12) 와, 애노드 (13) 를 구비한다. 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 외부에 있어서, 캐소드 (11) 와 애노드 (13) 사이에, 외부 기기 (2) 가 접속된다. 그리고, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 충전시에는 방향 A 로, 방전시에는 방향 B 로 전자가 이동한다.

＜세퍼레이터＞

세퍼레이터 (12) 는, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 정극인 캐소드 (11) 와 그 부극인 애노드 (13) 사이에, 이것들에 협지되도록 배치된다. 세퍼레이터 (12) 는, 캐소드 (11) 와 애노드 (13) 사이를 분리하면서, 이것들 사이에 있어서의 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. 세퍼레이터 (12) 는, 그 재료로서 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등이 사용된다.

도 2 는, 도 1 에 나타나는 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다. 도 2 의 (a) 는 통상적인 모습을 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 2 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 세퍼레이터 (12) 에는, 다수의 구멍 (P) 이 형성되어 있다. 통상적으로, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 리튬 이온 (3) 은, 구멍 (P) 을 통하여 왕래할 수 있다.

여기서, 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 과충전, 또는 외부 기기의 단락에서 기인되는 대전류 등에 의해, 리튬 이온 이차 전지 (1) 는 승온하는 경우가 있다. 이 경우, 도 2 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 세퍼레이터 (12) 가 융해 또는 유연화되고, 구멍 (P) 이 폐색된다. 그리고, 세퍼레이터 (12) 는 수축된다. 이로써, 리튬 이온 (3) 의 왕래가 정지되기 때문에, 상기 서술한 승온도 정지된다.

그러나, 리튬 이온 이차 전지 (1) 가 급격하게 승온하는 경우, 세퍼레이터 (12) 는 급격하게 수축된다. 이 경우, 도 2 의 (c) 에 나타내는 바와 같이, 세퍼레이터 (12) 는 파괴되는 경우가 있다. 그리고, 리튬 이온 (3) 이, 파괴된 세퍼레이터 (12) 로부터 누출되기 때문에, 리튬 이온 (3) 의 왕래는 정지되지 않는다. 그러므로, 승온은 계속된다.

＜내열 세퍼레이터＞

도 3 은, 다른 구성의 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다. 도 3 의 (a) 는 통상적인 모습을 나타내고, (b) 는 리튬 이온 이차 전지 (1) 가 급격하게 승온했을 때의 모습을 나타낸다.

도 3 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지 (1) 는, 내열층 (4) 을 추가로 구비해도 된다. 이 내열층 (4) 은, 세퍼레이터 (12) 에 형성할 수 있다. 도 3 의 (a) 는, 세퍼레이터 (12) 에, 기능층으로서의 내열층 (4) 이 형성된 구성을 나타내고 있다. 이하, 세퍼레이터 (12) 에 내열층 (4) 이 형성된 필름을, 기능층이 형성된 세퍼레이터의 일례로서 내열 세퍼레이터 (12a) 로 한다. 또, 기능층이 형성된 세퍼레이터에 있어서의 세퍼레이터 (12) 를, 기능층에 대해 기재로 한다.

도 3 의 (a) 에 나타내는 구성에서는, 내열층 (4) 은, 세퍼레이터 (12) 의 캐소드 (11) 측의 편면에 적층되어 있다. 또한, 내열층 (4) 은, 세퍼레이터 (12) 의 애노드 (13) 측의 편면에 적층되어도 되고, 세퍼레이터 (12) 의 양면에 적층되어도 된다. 그리고, 내열층 (4) 에도, 구멍 (P) 과 동일한 구멍이 형성되어 있다. 통상적으로, 리튬 이온 (3) 은, 구멍 (P) 과 내열층 (4) 의 구멍을 통하여 왕래한다. 내열층 (4) 은, 그 재료로서 예를 들어 전체 방향족 폴리아미드 (아라미드 수지) 를 함유한다.

도 3 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지 (1) 가 급격하게 승온하여, 세퍼레이터 (12) 가 융해 또는 유연화되어도, 내열층 (4) 이 세퍼레이터 (12) 를 보조하고 있기 때문에, 세퍼레이터 (12) 의 형상은 유지된다. 그러므로, 세퍼레이터 (12) 가 융해 또는 유연화되어, 구멍 (P) 이 폐색되는 것에 그친다. 이로써, 리튬 이온 (3) 의 왕래가 정지되기 때문에, 상기 서술한 과방전 또는 과충전도 정지된다. 이와 같이, 세퍼레이터 (12) 의 파괴가 억제된다.

＜세퍼레이터·내열 세퍼레이터의 제조 공정＞

리튬 이온 이차 전지 (1) 의 세퍼레이터 및 내열 세퍼레이터의 제조는 특별히 한정되는 것이 아니며, 공지된 방법을 이용하여 실시할 수 있다. 이하에서는, 세퍼레이터 (내열 세퍼레이터) 의 원료인 다공질 필름이 그 재료로서 주로 폴리에틸렌을 함유하는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나, 다공질 필름이 다른 재료를 함유하는 경우라도, 동일한 제조 공정에 의해, 세퍼레이터 (내열 세퍼레이터) 를 제조할 수 있다.

예를 들어, 열가소성 수지에 무기 충전제 또는 가소제를 첨가하여 필름 성형한 후, 그 무기 충전제 및 그 가소제를 적당한 용매로 세정 제거하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 다공질 필름이, 초고분자량 폴리에틸렌을 함유하는 폴리에틸렌 수지로 형성되어 이루어지는 폴리올레핀 세퍼레이터인 경우에는, 이하에 나타내는 바와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.

이 방법은, (1) 초고분자량 폴리에틸렌과, 무기 충전제 (예를 들어, 탄산칼슘, 실리카), 또는 가소제 (예를 들어, 저분자량 폴리올레핀, 유동 파라핀) 를 혼련하여 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻는 혼련 공정, (2) 폴리에틸렌 수지 조성물을 사용하여 필름을 성형하는 압연 공정, (3) 공정 (2) 에서 얻어진 필름 중에서 무기 충전제 또는 가소제를 제거하는 제거 공정, 및 (4) 공정 (3) 에서 얻어진 필름을 연신하여 다공질 필름을 얻는 연신 공정을 포함한다. 또한, 상기 공정 (4) 를, 상기 공정 (2) 와 (3) 사이에서 실시할 수도 있다.

제거 공정에 의해, 필름 중에 다수의 미세공이 형성된다. 연신 공정에 의해 연신된 필름의 미세공은, 상기 서술한 구멍 (P) 이 된다. 이로써, 소정의 두께와 투기도를 갖는 폴리에틸렌 미다공막인 다공질 필름 (세퍼레이터 (12)) 이 얻어진다.

또한, 혼련 공정에 있어서, 초고분자량 폴리에틸렌 100 중량부와, 중량 평균 분자량 1 만 이하의 저분자량 폴리올레핀 5 ∼ 200 중량부와, 무기 충전제 100 ∼ 400 중량부를 혼련해도 된다.

그 후, 도공 공정에 있어서, 다공질 필름의 표면에 내열층 (4) 을 형성한다. 예를 들어, 다공질 필름에 아라미드/NMP (N-메틸-피롤리돈) 용액 (도공액) 을 도포하여, 아라미드 내열층인 내열층 (4) 을 형성한다. 내열층 (4) 은, 다공질 필름의 편면에만 형성되어도 되고, 양면에 형성되어도 된다. 또, 내열층 (4) 으로서, 알루미나/카르복시메틸셀룰로오스 등의 필러를 함유하는 혼합액을 도공해도 된다.

또, 도공 공정에 있어서, 다공질 필름의 표면에, 폴리불화비닐리덴/디메틸아세트아미드 용액 (도공액) 을 도포 (도포 공정) 하고, 그것을 석출 (석출 공정) 시킴으로써 다공질 필름의 표면에 접착층을 형성할 수도 있다. 접착층은, 다공질 필름의 편면에만 형성되어도 되고, 양면에 형성되어도 된다.

도공액을 다공질 필름에 도공하는 방법은, 균일하게 웨트 코팅할 수 있는 방법이면 특별히 제한은 없고, 종래 공지된 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 캐필러리 코트법, 스핀 코트법, 슬릿 다이 코트법, 스프레이 코트법, 딥 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 바 코터법, 그라비아 코터법, 다이 코터법 등을 채용할 수 있다. 내열층 (4) 의 두께는 도공 웨트막의 두께, 도공액중의 고형분 농도에 의해 제어할 수 있다.

또한, 도공할 때에 폴리올레핀 기재 다공질 필름을 고정 혹은 반송하는 지지체로는, 수지제의 필름, 금속제의 벨트, 드럼 등을 사용할 수 있다.

이상과 같이, 다공질 필름에 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 않아도 된다. 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 적절한 폭 (이하「제품 폭」) 인 것이 바람직하다. 그러나, 생산성을 올리기 위하여, 세퍼레이터는, 그 폭이 제품 폭 이상이 되도록 제조된다. 그리고, 일단 제조된 후에, 세퍼레이터는, 제품 폭으로 절단 (슬릿) 된다.

또한,「세퍼레이터의 폭」이란, 세퍼레이터가 연장되는 평면에 대해 평행하고, 또한, 세퍼레이터의 길이 방향에 대해 수직인 방향의 세퍼레이터의 길이를 의미한다. 이하에서는, 슬릿되기 전의 폭이 넓은 세퍼레이터를「원단」으로 칭하고, 슬릿된 세퍼레이터를 특별히「슬릿 세퍼레이터」로 칭한다. 또, 슬릿이란, 세퍼레이터를 길이 방향 (제조에 있어서의 세퍼레이터의 흐름 방향, MD : Machine direction) 을 따라 절단하는 것을 의미하고, 컷이란, 세퍼레이터를 횡단 방향 (TD : transverse direction) 을 따라 절단하는 것을 의미한다. 횡단 방향 (TD) 이란, 세퍼레이터가 연장되는 평면에 대해 평행하고, 또한, 세퍼레이터의 길이 방향 (MD) 에 대해 대략 수직인 방향을 의미한다.

도 4 는, 세퍼레이터를 슬릿하는 슬릿 장치 (6) 의 구성을 나타내는 모식도로서, (a) 는 전체의 구성을 나타내고, (b) 는 원단을 슬릿하기 전후의 구성을 나타낸다.

도 4 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 슬릿 장치 (6) 는, 회전 가능하게 지지된 원기둥 형상의, 권출 (卷出) 롤러 (61) 와, 롤러 (62 ∼ 69) 와, 복수의 권취 롤러 (70U·70L) 를 구비한다.

＜슬릿 전＞

슬릿 장치 (6) 에서는, 원단을 감은 원통 형상의 코어 (c) 가, 권출 롤러 (61) 에 끼워져 있다. 도 4 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 원단은, 코어 (c) 로부터 경로 (U 또는 L) 로 권출된다. 권출된 원단은, 롤러 (63 ∼ 67) 를 경유하여, 롤러 (68) 로 반송된다. 반송되는 공정에 있어서 원단은, 복수의 세퍼레이터로 슬릿된다. 또한, 원단을 원하는 궤도에서 반송하기 위하여, 롤러 (62 ∼ 69) 의 수 및 배치를 변경해도 된다.

＜슬릿 후＞

도 4 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 일부는, 각각, 권취 롤러 (70U) 에 끼워진 원통 형상의 각 코어 (u) (세퍼레이터 권심) 에 권취된다. 또, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 다른 일부는, 각각 권취 롤러 (70L) 에 끼워진 원통 형상의 각 코어 (l) (세퍼레이터 권심) 에 권취된다. 또한, 롤상으로 권취된 슬릿 세퍼레이터 및 코어 (u·l) 의 일체물을「권회체 (세퍼레이터 권회체) 」로 칭한다.

본 고안은, 상기 슬릿 세퍼레이터 등의 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 권회되는 코어 (세퍼레이터 권심), 및 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 그 코어에 권회되어 있는 세퍼레이터 권회체에 관한 것이다.

＜세퍼레이터 권심 및 세퍼레이터 권회체＞

이하, 본 고안의 세퍼레이터 권심에 대해, 도 5 ∼ 7 에 기초하여 설명한다.

도 5 는 코어 및 코어에 세퍼레이터를 권회한 세퍼레이터 권회체의 정면도이다.

도 5(a) 에 나타내는 코어 (100) 의 내측 원통 부재 (102) 에 권취 롤러 등의 축을 끼우고, 코어 (100) 를 회전시키면서, 일정한 장력으로 세퍼레이터 (12) 를 외측 원통 부재 (101) 에 감음으로써, 도 5(b) 에 나타내는 세퍼레이터 권회체 (110) 를 제조할 수 있다.

상기 서술한 코어 (100) 는, 예를 들어, 도 4 에 나타낸 슬릿 장치 (4) 의 코어 (u, l) 에 적응할 수 있다. 즉, 코어 (100) 를 사용한 세퍼레이터 (12) 의 권회는, 상기 서술한 방법과 마찬가지로 실시하는 것이 가능하다.

＜코어의 구조＞

도 5(a) 에 나타내는 코어 (100) 는, 외측 원통 부재 (101), 내측 원통 부재 (102), 및 복수의 리브 (103) 를 구비한다. 외측 원통 부재 (101) 는, 세퍼레이터가 권회되는 코어 (100) 의 외주면을 규정한다. 내측 원통 부재 (102) 는, 외측 원통 부재 (101) 의 내측에 형성되고, 코어를 회전시키는 권취 롤러 등의 축이 끼워지는 베어링으로서 기능한다. 리브 (103) 는, 외측 원통 부재 (101) 와 내측 원통 부재 (102) 사이에 직경 방향으로 연장되어, 양자와 연결되는 지지 부재이다.

본 실시형태에서는, 리브 (103) 는 서로 균등하게 간격을 두고, 원주를 8 등분한 위치에, 외측 원통 부재 (101) 와 내측 원통 부재 (102) 에 수직이 되도록, 각각 배치되어 있다. 그러나, 리브의 개수나 배치의 간격에 대해서는 이것에 한정되지 않는다.

또, 외측 원통 부재 (101) 와 내측 원통 부재 (102) 의 원주 중심은 대략 일치하고 있는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 외측 원통 부재 (101) 및 내측 원통 부재 (102) 의 두께나, 외주면의 폭, 및 반경 등의 치수는, 제조하는 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터의 종류 등에 따라 적절히 설계가 가능하다.

코어 (100) 의 재질은, ABS 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 및 염화비닐 수지 중 어느 것을 함유하는 수지를 바람직하게 채용할 수 있다. 이로써 코어 (100) 를, 금형을 이용한 수지 성형에 의해 제조하는 것이 가능해진다.

＜45°모따기＞

도 6 은 도 5(a) 에 나타나는 코어 (100) 의 A-A' 선 화살표 단면도이다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서의 단부 (101A·101B) 는, 그 모서리에 45°모따기가 실시되어 있다. 또, 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서의 단부 (101A·101B) 와 마찬가지로, 내측 원통 부재 (102) 의 내주면에 있어서의 단부 (102A·102B) 도, 그 모서리에 45°모따기가 실시되어 있다.

본 명세서에 있어서, 45°± 5°모따기를 C 모따기라고 한다. 요컨대, 상기 45°모따기는 C 모따기의 일 형태이다. 단부에 발생한 변형을 보다 효율적으로 제거한다는 관점에서, C 모따기는 45°± 2°인 것이 바람직하고, 45°± 1°인 것이 더욱 바람직하다.

C 모따기는, 부재 단부의 모서리의 선단에서 소정의 치수까지의 부재를, 부재 표면의 비스듬히 45°± 5°방향으로 제거한 모따기를 가리킨다. 외측 원통 부재 (101) 등에 예로 드는 바와 같이, 단부 (101A·101B) 의 모서리가 대략 직각인 경우, 모서리에서 일방의 면의 소정 위치까지와, 모서리에서 다른 일방의 면의 소정 위치까지의 치수를 동등하게 하여, 상기 2 점의 소정 위치를 연결하는 면에서 부재를 제거하면, C 모따기를 실현할 수 있다.

이와 같이, 코어 (100) 의 단부 (101A·101B·102A·102B) 를 모따기 가공함으로써, 사출 성형에 의해 발생하는 잔류 변형 부분을 없앨 수 있다.

또, 내측 원통 부재 (102) 의 단부 (102A·102B) 를 모따기 가공함으로써, 권취 롤러 등의 축을 내측 원통 부재 (102) 에 삽입하기 쉬워진다.

모따기를 형성하는 방법으로는, 모서리를 갖는 부재를 성형 (사출 성형) 한 후에 당해 모서리를 잘라내는 방법, 및 미리 모따기 형상이 부여된 금형을 사용하여 부재를 성형 (사출 성형) 하는 방법을 들 수 있다. 전자의 경우, 모따기하는 부분에 사출 성형용 수지 유입구 (게이트) 를 형성했을 때에, 당해 게이트 자국을 모따기와 동시에 제거할 수 있다. 후자의 경우, 금형 내를 수지가 고이지 않고 흐르므로, 성형체 (부재) 에 변형이 잘 남지 않는다.

＜외측 원통 부재의 C 모따기＞

도 7 은, 세퍼레이터 권회체의 세퍼레이터 권심에 있어서의 외측 원통 부재의 확대 단면도이다. 또한, 편의상, 세퍼레이터 권회체 (110) 의 다른 부재에 대해서는 도시를 생략하고 있다.

도 7 은, 세퍼레이터 권회체 (110) 의 외측 원통 부재 (101) 의 확대 단면도이다.

세퍼레이터 (12) 는, 코어 (100) 의 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 권회되어 있다. 이 때, 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서의 C 모따기가 실시된 지점에는, 세퍼레이터 (12) 가 권회되어 있지 않다. 상기와 같이, 세퍼레이터 (12) 를 모따기 지점에 걸리지 않도록 권회함으로써, 세퍼레이터 (12) 의 파손이나 변형을 방지할 수 있다.

이를 위해서는, 세퍼레이터 (12) 가 권회되는 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서, C 모따기를 실시하지 않은 면의 폭이, 세퍼레이터 (12) 의 폭보다 클 필요가 있다. 이 구성이면, 세퍼레이터 (12) 와 외측 원통 부재 (101) 의 외주면의 폭의 중심이 대략 일치하도록 권회함으로써, 세퍼레이터 (12) 가 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서의 C 모따기 지점에 걸리지 않도록 권회를 실시할 수 있다.

이와 같은 코어 (100) 를 제조하기 위하여, 코어 (100) 를 사출 성형할 때에, 세퍼레이터 (12) 의 폭과 C 모따기의 치수를 고려하여 외측 원통 부재 (101) 의 폭 치수를 설계한다.

상기 서술한 C 모따기에 의해 변형이 잔존하는 수지를 제거하는 경우, C 모따기의 치수는, 적어도 0.3 ㎜ 인 것이 바람직하다. 이 치수보다 크게 수지를 제거하면, 변형이 잔존하는 수지를 충분히 없앨 수 있다.

또, 모따기가 없는 경우에 상정되는 모서리의 위치에서 모따기가 개시되는 위치까지의 거리를 나타내는, 상기 C 모따기의 치수는, 2.5 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 치수이면, 세퍼레이터 (12) 가 권회되는 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서, 모따기가 실시되지 않은 지점을 충분히 확보할 수 있다. 이 때문에, 세퍼레이터 (12) 가 외측 원통 부재 (101) 의 모따기 지점 상에 권회되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

이 때, 모서리에 라운드를 갖게 하도록, R 모따기를 실시하여 단부의 수지를 제거하는 경우, C 모따기와 동일한 정도의 체적의 수지를 제거하려면, R 모따기의 치수를 C 모따기의 치수의 약 1.5 배로 할 필요가 있다.

이 때문에, R 모따기를 채용하는 것보다도 C 모따기를 채용하는 쪽이, 세퍼레이터 (12) 가 외측 원통 부재 (101) 의 외주면에 있어서의 모따기 지점에 걸리지 않도록 권회를 실시하기 위하여 확보해야 하는 외측 원통 부재 (101) 의 폭을 작게 할 수 있다.

외측 원통 부재 (101) 의 폭을 작게 할 수 있는 점에서, 코어 (100) 나 세퍼레이터 권회체 (110) 의 경량화나 비용 삭감으로 연결된다.

또한, 내측 원통 부재 (102) 에 내주면에 있어서도, R 모따기보다 C 모따기를 실시하는 쪽이 바람직하다. 이것은, 단부가 곡면을 갖는 것보다, 45°± 5°의 경사를 가진 면인 쪽이, 축을 삽입하기 쉬워지는 것에 의한 것이다.

상기 이외에도, 외측 원통 부재 (101) 의 내주면, 내측 원통 부재 (102) 의 외주면, 및 리브 (103) 에도 모따기 가공이 적절히 실시되어도 된다. 상기 서술과 마찬가지로, C 모따기가 실시되어도 되지만, R 모따기나 슬라이트 모따기 등, 여러 가지 모따기 가공이 실시되어 있어도 된다.

또, 상기 C 모따기가, 외측 원통 부재 (101), 내측 원통 부재 (102), 또는 리브 (103) 에 실시되는 경우, 그 치수는, 그것들 부재의 두께의 3 분의 1 이하인 것이 바람직하다. 이 치수이면, 파손이나 결손이 발생할 우려를 충분히 저감시킬 수 있다.

또한, 상기의 설명에서는, 단부 (101A·101B·102A·102B) 에 C 모따기가 실시되어 있는 코어 (100) 를 예로 들어 설명했지만, 모따기의 각도는 45°에 한정되지 않고, 본 실시형태의 코어 (100) 는, 단부 (101A·101B·102A·102B) 에 직선상의 모따기 가공이 실시되어 있으면 된다.

＜정리＞

상기 서술한 바와 같이, C 모따기가 실시된 코어 (100) 는, 변형이 잔존하는 수지가 제거되어 있기 때문에, 높은 강도를 가지며, 잘 변형되지 않는다. 이 때문에, 세퍼레이터 (12) 가 코어 (100) 에 권회되어 있는 세퍼레이터 권회체 (110) 는, 변형이 적은, 고품질의 세퍼레이터 (12) 를 제공할 수 있다.

본 고안은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.

1 : 리튬 이온 이차 전지
2 : 외부 기기
3 : 리튬 이온
4 : 내열층
11 : 캐소드
12 : 세퍼레이터
12a : 내열 세퍼레이터
13 : 애노드
100 : 코어
101 : 외측 원통 부재
101A : 단부
101B : 단부
102 : 내측 원통 부재
102A : 단부
102B : 단부
103 : 리브
110 : 세퍼레이터 권회체

Claims (8)

1. 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 권회되는 세퍼레이터 권심으로서,
   외측 원통 부재와, 상기 외측 원통 부재의 내측에 형성된 내측 원통 부재와, 상기 외측 원통 부재와 상기 내측 원통 부재 사이에 직경 방향으로 연장되어 양자와 연결되는 복수의 지지 부재를 구비하고,
   상기 외측 원통 부재의 외주면에 있어서의 단부의 모서리가, 직선상으로 모따기되어 있고,
   상기 외측 원통 부재의 외주면은, 상기 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 권회되는 면이고,
   상기 외측 원통 부재의 외주면에 있어서, 모따기를 실시하지 않은 면의 폭이, 상기 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 외측 원통 부재의 외주면에 있어서의 단부의 모서리가, C 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 C 모따기의 치수는, 0.3 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 C 모따기의 치수는, 2.5 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 C 모따기의 치수는, 상기 외측 원통 부재의 두께의 3 분의 1 이하인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내측 원통 부재의 내주면에 있어서의 단부의 모서리가, 직선상으로 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   재질로, ABS 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 및 염화비닐 수지 중 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권심.
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 세퍼레이터 권심의 외측 원통 부재의 외주면에 비수 전해액 이차 전지용 세퍼레이터가 권회되어 이루어지는, 세퍼레이터 권회체.

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