KR20160094374A - 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법 및 세퍼레이터 권회체의 제조 방법 - Google Patents

슬릿 세퍼레이터의 제조 방법 및 세퍼레이터 권회체의 제조 방법 Download PDF

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KR20160094374A
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Abstract

슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻는다. 본 발명은, 원단(S)을 반송하는 스텝(S101)과, 슬릿 위치에 있어서의 원단(S)에 대한 접평면 내에서의 접평면 각도(θ3)가 대략 동일해지도록 원단(S)에 대하여 복수의 슬릿 날(72)을 넣음으로써 원단(S)을 슬릿하는 스텝(S102)을 포함한다.

Description

슬릿 세퍼레이터의 제조 방법 및 세퍼레이터 권회체의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SLIT SEPARATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING WOUND BODY OF SEPARATOR}
본 발명은, 리튬 이온 이차 전지 등의 전지에 사용되는 다공질의 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법, 이 제조 방법을 이용하는 세퍼레이터 권회체의 제조 방법, 세퍼레이터를 슬릿하는 방법 및 세퍼레이터 슬릿 장치에 관한 것이다.
전지용 세퍼레이터는, 당해 세퍼레이터를 사용해서 제조되는 전지에 적합한 폭(이하 「제품 폭」)이 되도록 제조할 필요가 있다. 그러나 처음부터 제품 폭이 되는 세퍼레이터를 제조하는 것은 제조 효율이 좋지 않다. 따라서, 폭이 넓은 세퍼레이터 원단을 작성하고, 그것을 슬릿함으로써 제품 폭의 세퍼레이터를 복수 동시에 제조하는 것이 일반적이다.
특허문헌 1은, 세퍼레이터를 슬릿하는 장치로서, 스폿식의 탄산 가스 레이저 절단 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 1에는, 탄산 가스 레이저 발진 유닛과, 레이저광을 절곡하는 미러를 이용하는 것이 기재되어 있다(단락 [0050]).
특허문헌 2는, 세퍼레이터를 슬릿하는 방법으로서, 면도기 날과 세퍼레이터가 이루는 각도와, 세퍼레이터의 두께를 소정의 관계로 하는 구성을 개시하고 있다. 특허문헌 1에는, 이 구성에 의해, 세퍼레이터에 구멍이나 균열이 발생하기 어려워진다고 기재되어 있다(단락 [0030]).
또한, 슬릿되기 전의 세퍼레이터를 「원단」이라고 칭하고 있다. 또한, 슬릿된 후의 세퍼레이터를 「슬릿 세퍼레이터」라고 칭하고 있다.
일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2013-119094호 공보(2013년 6월 17일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2002-273684호 공보(2002년 9월 25일 공개)」
그러나 특허문헌 1의 장치는, 탄산 가스 레이저 발진 유닛 및 레이저광을 구부리는 미러를 구비할 필요가 있으므로, 커질 수밖에 없다. 특히, 미러는 원단을 슬릿하는 위치마다 구비할 필요가 있다. 따라서, 원단을 슬릿하는 개수가 증가할수록, 이 장치의 이용은 곤란해진다.
특허문헌 2의 방법은, 원단을 슬릿하는 개수가 증가해도, 비교적 용이하게 이용할 수 있다고 할 수 있다. 그러나 면도기 날과 세퍼레이터가 이루는 각도와, 세퍼레이터의 두께가, 슬릿된 슬릿 세퍼레이터의 양부에 결정적인 영향을 주는 것은 아니다. 따라서, 이 방법에 의해, 양품의 슬릿 세퍼레이터가 얻어지는 것은 아니다.
원단은, 그 폭 방향으로 배열된 복수의 슬릿 날에 의해 슬릿된다. 그러나 특허문헌 1 및 2에는, 복수의 슬릿 날을 사용해서 양품의 슬릿 세퍼레이터를 얻기 위한 구성에 대해서 개시하고 있지 않다.
본 발명은, 이상의 과제를 감안하여, 양품질의 슬릿 세퍼레이터 및 세퍼레이터 권회체를 얻을 수 있는 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법 및 세퍼레이터 권회체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 형태에 관한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법은, 다공질의 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 반송 공정과, 슬릿 위치에 있어서의 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 복수의 슬릿 날끝 각도가 대략 동일해지도록 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 제1 슬릿 공정을 포함한다.
또한, 본 발명의 제2 형태에 관한 세퍼레이터 권회체의 제조 방법은, 상술한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 있어서의 각 공정과, 슬릿된 세퍼레이터를 코어에 감는 공정을 포함한다.
본 발명의 각 형태에 의하면, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 복수의 슬릿 세퍼레이터 및 측부 단부면에 보풀이 적은 양품질의 세퍼레이터 권회체를 일괄해서 얻을 수 있는 여지가 생긴다고 하는 효과를 발휘한다.
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 4는 세퍼레이터를 슬릿하는 슬릿 장치의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 5는 도 4에 도시되는 슬릿 장치의 절단 장치의 구성을 도시하는 측면도·정면도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 세퍼레이터 슬릿 방법을 도시하는 모식도이다.
도 7은 도 6에 도시되는 세퍼레이터 슬릿 방법에 이용하는 슬릿 날의 구성을 도시하는 정면도·단면도이다.
도 8은 도 7에 도시되는 슬릿 날의 상세 구성을 도시하는 정면도·단면도이다.
도 9는 도 8에 도시되는 슬릿 날의 단면 각도 및 설치 각도와, 접평면 날끝 각도의 관계를 도시하는 모식도이다.
도 10은 제2 실시 형태의 세퍼레이터 슬릿 방법에 이용하는 슬릿 날의 구성을 도시하는 정면도이다.
도 11은 도 10에 도시되는 것과는 다른 슬릿 날의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시되는 슬릿 날을 이용하는 세퍼레이터 슬릿 방법과는 다른 세퍼레이터 슬릿 방법을 도시하는 정면도이다.
도 13은 도 10에 도시되는 슬릿 날을 이용하는 세퍼레이터 슬릿 방법과는 또 다른 세퍼레이터 슬릿 방법을 도시하는 정면도이다.
도 14는 도 13에 도시되는 세퍼레이터 슬릿 방법에 의해 이용되는 한 쌍의 슬릿 날의 하측 날의 구성을 나타내는 측면으로부터 보았을 때의 단면도이다.
도 15는 세퍼레이터 및 세퍼레이터 권회체에 발생하는 보풀의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 제4 실시 형태에 있어서의 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도를 일정하게 유지하기 위한 구성을 도시하는 모식도이다.
도 17은 슬릿 날의 접평면 날끝 각도를 대략 동일하게 하는 구성을 설명하는 모식도이다.
[공통 구성]
후술하는 실시 형태에 있어서 공통되는, 리튬 이온 이차 전지, 세퍼레이터, 내열 세퍼레이터, 내열 세퍼레이터의 제조 방법, 슬릿 장치, 절단 장치에 대해서 순서대로 설명한다.
(리튬 이온 이차 전지)
리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수 전해액 이차 전지는, 에너지 밀도가 높으며, 그로 인해 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 나타낸 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 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 끼움 지지되도록 배치된다. 세퍼레이터(12)는 캐소드(11)와 애노드(13) 사이를 분리하면서, 이들 사이에 있어서의 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 다공질 필름이다. 세퍼레이터(12)는, 그 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 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(12)에는 다수의 구멍(P)이 마련되어 있다. 통상, 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 단락에 기인하는 대전류 등에 의해, 리튬 이온 이차 전지(1)는 승온하는 경우가 있다. 이 경우, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(12)가 융해 또는 유연화하여, 구멍(P)이 폐색된다. 그리고 세퍼레이터(12)는 수축된다. 이에 의해, 리튬 이온(3)의 이동이 정지하므로, 상술한 승온도 정지한다.
그러나 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온할 경우, 세퍼레이터(12)는 급격하게 수축된다. 이 경우, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(12)는 파괴되는 경우가 있다. 그리고 리튬 이온(3)이 파괴된 세퍼레이터(12)로부터 누출되므로, 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 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(12)는 다공질 필름(5)과, 내열층(4)을 구비하는 내열 세퍼레이터이어도 된다. 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 캐소드(11)측의 한쪽 면에 적층되어 있다. 또한, 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 애노드(13)측의 한쪽 면에 적층되어도 되고, 다공질 필름(5)의 양면에 적층되어도 된다. 그리고 내열층(4)에도, 구멍(P)과 마찬가지인 구멍이 마련되어 있다. 통상, 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 포함한다.
도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온하고, 다공질 필름(5)이 융해 또는 유연화되어도, 내열층(4)이 다공질 필름(5)을 보조하고 있으므로, 다공질 필름(5)의 형상은 유지된다. 따라서, 다공질 필름(5)이 융해 또는 유연화되어, 구멍(P)이 폐색되는데 그친다. 이에 의해, 리튬 이온(3)의 이동이 정지하므로, 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, 공지된 방법을 이용해서 행할 수 있다. 이하에서는, 다공질 필름(5)이 그 재료로서 주로 폴리에틸렌을 포함하는 경우를 가정해서 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 첨가해서 필름 성형한 후, 해당 가소제를 적당한 용매로 제거하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 다공질 필름(5)이 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 폴리에틸렌 수지로 형성되어 이루어질 경우에는, 이하에 나타낸 바와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.
이 방법은, (1) 초고분자량 폴리에틸렌과, 탄산칼슘 등의 무기 충전제를 혼련해서 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻는 혼련 공정, (2) 폴리에틸렌 수지 조성물을 사용해서 필름을 성형하는 압연 공정, (3) 공정 (2)에서 얻어진 필름 중에서 무기 충전제를 제거하는 제거 공정 및 (4) 공정 (3)에서 얻어진 필름을 연신해서 다공질 필름(5)을 얻는 연신 공정을 포함한다.
제거 공정에 의해, 필름 중에 다수의 미세 구멍이 마련된다. 연신 공정에 의해 연신된 필름의 미세 구멍은, 상술한 구멍(P)이 된다. 이에 의해, 소정의 두께와 투기도를 갖는 폴리에틸렌 미다공막인 다공질 필름(5)이 형성된다.
또한, 혼련 공정에 있어서, 초고분자량 폴리에틸렌 100 중량부와, 중량 평균 분자량 1만 이하의 저분자량 폴리올레핀 5 내지 200 중량부와, 무기 충전제 100 내지 400 중량부를 혼련해도 된다.
그 후, 도포 시공 공정에 있어서, 다공질 필름(5)의 표면에 내열층(4)을 형성한다. 예를 들어, 다공질 필름(5)에, 아라미드/NMP(N-메틸-피롤리돈) 용액(도포 시공액)을 도포하고, 아라미드 내열층인 내열층(4)을 형성한다. 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 한쪽 면에만 설치되어도, 양면에 설치되어도 된다. 또한, 내열층(4)으로서, 알루미나/카르복시메틸셀룰로오스 등의 필러를 함유하는 혼합액을 도포 시공해도 된다.
도포 시공액을 다공질 필름(5)에 도포 시공하는 방법은, 균일하게 웨트 코팅할 수 있는 방법이면 특별히 제한은 없고, 종래 공지된 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 모세관 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 도포 시공 웨트막의 두께, 도포 시공액 중의 고형분 농도에 의해 제어할 수 있다.
또한, 도포 시공할 때에 다공질 필름(5)을 고정 또는 반송하는 지지체로서는, 수지로 된 필름, 금속으로 된 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, 도포 시공 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 적합한 폭(이하 「제품 폭」)인 것이 바람직하다. 그러나 생산성을 올리기 위해서, 세퍼레이터는, 그 폭이 제품 폭 이상이 되도록 제조된다. 그리고 일단 제조된 후에, 세퍼레이터는 제품 폭으로 절단(슬릿)된다.
또한, 「세퍼레이터의 폭」이라 함은, 세퍼레이터의 길이 방향과 두께 방향에 대하여 수직인 방향의, 세퍼레이터의 길이를 의미한다. 이하에서는, 슬릿되기 전의 폭이 넓은 세퍼레이터를 「원단」이라고 칭하고, 슬릿된 세퍼레이터를 특별히 「슬릿 세퍼레이터」라고 칭한다. 또한, 슬릿이라 함은 세퍼레이터를 길이 방향(제조에 있어서의 필름의 흐름 방향, MD : Machine direction)을 따라 절단하는 것을 의미하고, 커트라 함은 세퍼레이터를 횡단 방향(TD : transverse direction)을 따라 절단하는 것을 의미한다. 횡단 방향(TD)이라 함은, 세퍼레이터의 길이 방향(MD)과 두께 방향에 대하여 대략 수직인 방향을 의미한다.
도 4는, 세퍼레이터를 슬릿하는 슬릿 장치(6)의 구성을 도시하는 모식도이며, (a)는 전체 구성을 나타내고, (b)는 원단을 슬릿하기 전후의 구성을 나타낸다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 장치(6)는 회전 가능하게 지지된 원기둥 형상의, 권출 롤러(61)와, 롤러(62 내지 69)와, 복수의 권취 롤러(70U·70L)를 구비한다. 슬릿 장치(6)에는, 후술하는 절단 장치(7)가 더 설치되어 있다.
(슬릿 전)
슬릿 장치(6)에서는, 원단을 권취한 원통 형상의 코어(c)가, 권출 롤러(61)에 끼워져 있다. 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 원단은 코어(c)로부터 경로(U 또는 L)로 권출된다. 권출된 원단은 롤러(63 내지 67)를 경유하여, 롤러(68)로 반송된다. 반송되는 공정에 있어서 원단은, 복수의 세퍼레이터로 슬릿된다. 또한, 롤러(67)는 없어도 된다. 이때, 이 원단은 롤러(64)로부터 롤러(68)로 반송된다.
(슬릿 후)
도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 일부는, 각각 권취 롤러(70U)에 끼워진 원통 형상의 각 코어(u)(보빈)에 권취된다. 또한, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 다른 일부는, 각각 권취 롤러(70L)에 끼워진 원통 형상의 각 코어(l)(보빈)에 권취된다. 또한, 롤 형상으로 권취된 슬릿 세퍼레이터 및 코어(u·l)의 일체물을 「권회체」라고 칭한다.
(절단 장치)
도 5는, 도 4의 (a)에 나타내는 슬릿 장치(6)의 절단 장치(7)의 구성을 도시하는 도면이며, (a)는 절단 장치(7)의 측면도이며, (b)는 절단 장치(7)의 정면도이다.
도 5의 (a) 내지 (b)에 나타낸 바와 같이, 절단 장치(7)는 홀더(71)와, 슬릿 날(72)을 구비한다. 홀더(71)는 슬릿 장치(6)에 구비되어 있는 하우징 등에 고정되어 있다. 그리고 홀더(71)는 슬릿 날(72)과 반송되는 세퍼레이터 원단과의 위치 관계가 고정되도록, 슬릿 날(72)을 보유 지지하고 있다. 슬릿 날(72)은 날카롭게 갈아진 엣지에 의해 세퍼레이터의 원단을 슬릿한다.
[제1 실시 형태]
본 발명의 제1 실시 형태에 대해서, 도 6 내지 도 9에 기초하여 설명한다.
≪세퍼레이터 슬릿 방법≫
(슬릿 날에 의한 원단의 나눔)
도 6은, 본 실시 형태의 세퍼레이터 슬릿 방법을 도시하는 모식도이며, (a)는 정면도이며, (b)는 상면도이다.
도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 원단(S)은 슬릿 날(72)의 날끝까지 일정한 반송 경로를 따라 반송된다. 슬릿 날(72)은 원단(S)을 슬릿 세퍼레이터(su)와 슬릿 세퍼레이터(sl)로 슬릿한다. 슬릿 세퍼레이터(su)와 슬릿 세퍼레이터(sl)는, 다른 방향으로 반송된다.
도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 원단(S)은 하나의 방향(D)으로 반송되고 있다. 슬릿 날(72)은 방향 D에 평행하고, 또한 원단(S)에 수직으로, 원단(S)으로 절입하고 있다.
또한, 원단(S)은 슬릿 날(72)에 의해 슬릿되기 직전의 세퍼레이터이다.
(슬릿 날의 단면 각도)
도 7은, 도 6의 (a) 내지 (b)에 나타내는 세퍼레이터 슬릿 방법에 이용하는 슬릿 날(72)의 구성을 도시하는 도면이며, (a)는 정면도이며, (b)는 (a)의 A-A 단면을 도시하는 단면도이다.
도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)은 직선 형상의 날끝(E)을 구비한다. 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)의 형상은, 원단(S)과 A-A 단면에 수직인 평면(a)에 대하여 면 대칭이다. 그리고 슬릿 날(72)은, A-A 단면에 있어서, 날끝(E)을 선단부로서 소정의 각도로 확대하고 있다. 날끝(E)에 수직인 날끝(E)의 단면 각도 θ1은, 예를 들어 25°이다.
(슬릿 날의 설치 각도)
도 8은, 도 7의 (a) 내지 (b)에 나타내는 슬릿 날(72)의 상세 구성을 도시하는 도면이며, (a)는 정면도이며, (b)는 (a)의 B-B 단면을 도시하는 단면도이며, (c)는 슬릿 날(72)이 2단 날일 때의 상술한 A-A 단면을 도시하는 단면도이며, (d)는 슬릿 날(72)을 이용하는 세퍼레이터 슬릿 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)은 원단(S)에 대하여 소정의 각도를 이루도록 설치되어 있다. 설치 각도 θ2는, 예를 들어 12.8°이다.
B-B 단면은, 슬릿 날(72)의 슬릿 위치에 있어서의 원단(S)에 대한 접평면이다.
(슬릿 날의 접평면 날끝 각도)
도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)은 B-B 단면인 단면 T(접평면)에 있어서, 날끝(E)을 선단부로서 소정의 각도로 확대하고 있다. 이 각도는, 날끝(E)이 접하는 원단(S)을 포함하는 평면에 있어서의 단면 각도(이하 「접평면 날끝 각도」)이다. 발명자들은, 이 접평면 날끝 각도가, 슬릿 세퍼레이터의 양부에 크게 기여하는 것을 발견하였다. 접평면 날끝 각도 θ3이, 3°이상 35°이하의 범위(이하 「범위 α」)에 포함될 때, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
(2단 날)
도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)은 2단 날이어도 된다. 이 2단 날의 날끝(E)은, 단면 각도 θ1을 이루어 확대되고(1단째), 다시 예각인 단면 각도 θ4를 이루어 확대된다(2단째). 이 2단 날에 있어서도, 범위 F로 나타내는 좁은 범위에 대해서, 상술한 바와 같이 접평면 날끝 각도 θ3을 계산할 수 있다.
(세퍼레이터 슬릿 방법의 흐름)
도 8의 (d)에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 세퍼레이터 슬릿 방법은, 원단(S)을 반송하는 공정인 스텝 S101과, 원단(S)을 슬릿하는 공정인 스텝 S102를 포함한다. 이때, 접평면 날끝 각도 θ3은, 범위 α에 포함된다.
(단면 각도 및 설치 각도와 접평면 날끝 각도의 관계)
도 9의 (a) 내지 (d)는, 도 8의 (a) 내지 (b)에 나타내는 슬릿 날(72)의 단면 각도 θ1 및 설치 각도 θ2와, 접평면 날끝 각도 θ3의 관계를 도시하는 모식도이다. 도 9의 (a) 내지 (d)에 나타내는 점 e 내지 i는, 도 8의 (a) 내지 (b)에 나타내는 점 e 내지 i에 대응하고 있다.
도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 좁은 범위(예를 들어 상술한 범위 F)에 있어서, 날끝(E)은 삼각 기둥이라 간주할 수 있다. 이하에서는, 날끝(E)을 「삼각 기둥」이라고 칭한다.
(단면 각도·설치 각도)
도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상술한 단면 각도 θ1은, 삼각 기둥의 정점인 점 f·g·h로 이루어지는 삼각형의 점 g에 있어서의 각도에 대응하고 있다. 점 i는, 점 f·h의 중점이다. 그리고 점 f·h로 이루어지는 변의 길이를 z라 두고, 점 g·i로 이루어지는 선분의 길이를 m이라 두면, 단면 각도 θ1에 대해서 하기 식 (1)이 성립된다.
z/2=m·tan(θ1/2) …… 식 (1)
도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상술한 설치 각도 θ2는 삼각 기둥의 정점인 점 e·g와, 점 i로 이루어지는 삼각형의, 점 e에 있어서의 각도에 대응하고 있다. 그리고 점 e·i로 이루어지는 변의 길이를 n이라 두면, 설치 각도 θ2에 대해서 하기 식 (2)가 성립된다.
m/n=sin(θ2) …… 식 (2)
(접평면 날끝 각도)
도 9의 (d)는, 도 8의 (b)에 나타내는 단면 T와 동일한 단면을 나타내고 있다. 그리고 접평면 날끝 각도 θ3에 대해서, 하기 식 (3)이 성립된다.
tan(θ3/2)=(z/2)/n …… 식 (3)
상기 식 (3)에, 상기 식 (1)을 대입하면, 하기 식 (4)가 얻어진다.
tan(θ3/2)=(m/n)·tan(θ1/2) …… 식 (4)
상기 식 (4)에, 상기 식 (2)를 대입하면, 하기 식 (5)가 얻어진다.
tan(θ3/2)=sin(θ2)·tan(θ1/2) …… 식 (5)
상기 식 (5)를 변형하면, 하기 식 (6)이 얻어진다.
θ3=2·tan-1(sin(θ2)·tan(θ1/2)] …… 식 (6)
(슬릿 날의 구체예)
슬릿 날(72)에는, 예를 들어 교세라 가부시끼가이샤 제조의 공업용 정밀 나이프 「FBC4019G」를 이용할 수 있다. FBC4019G의 사양은, 이하에 열거하는 대로이다.
·재질 : FW25(작은 입자의 집합체로 구성된 재질)
비커스 경도[Kg/㎟] : 1700
항절 강도[MPa] : 3900
파괴 인성[MPa·m1/2] : 10.3
선팽창 계수[1/℃(×10-6)] : 5.5
날끝(E)을 구성하는 입자의 입경[㎛] : 0.6
·날끝(E)의 길이[㎜] : 40
·폭[㎜] : 19
·두께[㎜] : 0.25
·날끝(E)의 단면 각도 θ1[°] : 25
≪본 실시 형태의 효과≫
접평면 날끝 각도 θ3은, 원단(S)을 슬릿할 때에, 슬릿 날(72)의 날끝(E)이 원단(S)에 절입하는 각도이다. 따라서, 접평면 날끝 각도 θ3은 슬릿 세퍼레이터의 양부에 크게 기여한다. 그리고 접평면 날끝 각도 θ3이 상술한 범위 α에 포함됨으로써, 양품의 슬릿 세퍼레이터가 얻어진다.
또한, 슬릿 날을 구비하는 절단 장치(7)[도 5의 (a) 내지 (b) 참조]를 구비하는 슬릿 장치(6)[도 4의 (a) 참조]도, 본 발명에 포함된다. 또한, 접평면 날끝 각도 θ3이 상술한 범위 α에 포함되도록, 홀더(71)에 의해 고정된 슬릿 날(72)도, 본 발명에 포함된다.
(동일한 효과가 얻어지는 등가의 조건)
단면 각도 θ1 및 설치 각도 θ2는, 접평면 날끝 각도 θ3이 상술한 범위 α에 포함될 때의, 상기 식 (5)의 관계로부터 도출되는 값의 범위에 포함되어 있으면 된다. 이때에도, 양품의 슬릿 세퍼레이터가 얻어진다.
(슬릿 날의 형상으로부터 얻어지는 효과)
상술한 바와 같이, 슬릿 날(72)의 형상은, 원단(S)과 A-A 단면[도 7의 (a) 내지 (b) 참조]에 수직인 평면(a)에 대하여 면 대칭이다. 즉, 슬릿 날(72)의 단면 형상은, 원단(S)을 포함하는 평면[날끝(E)이 원단(S)에 접하는 평면]에 수직이고, 또한 원단(S)의 반송 방향인 방향 D에 평행한 평면에 대하여 면 대칭이다. 이에 의해, 단부면의 형상이 균일한 슬릿 세퍼레이터가 얻어진다.
(슬릿 세퍼레이터 및 세퍼레이터 권회체의 제조 방법·슬릿 장치로서의 이용)
또한, 상술한 세퍼레이터 슬릿 방법의 각 공정을 포함하는 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법도 본 발명에 포함된다.
또한, 이들의 각 공정을 포함하는 세퍼레이터 권회체의 제조 방법도 본 발명에 포함된다.
또한, 상술한 세퍼레이터 슬릿 방법을 실현하는 슬릿 장치(6)(세퍼레이터 슬릿 장치)도 본 발명에 포함된다.
(보풀 형태)
도 15는, 세퍼레이터(12) 및 세퍼레이터 권회체(10)에 발생하는 보풀의 형태를 설명하기 위한 도면이며, (a)는 세퍼레이터 권회체(10)의 정면도이며, (b)는 세퍼레이터 권회체(10)의 측면도이며, (c)는 (a)의 범위 G의 확대도이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 세퍼레이터(12)는 슬릿 세퍼레이터이다.
도 15의 (a)(b)에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터 권회체(10)는 세퍼레이터(12)를 외주면(81a)에 권회한 코어(8)를 구비한다. 코어(8)는 외측 원통부(81)와, 내측 원통부(82)와, 복수의 리브(83)를 구비하고, 상술한 코어(u·l)와 동일한 기능을 갖는다.
상술한 「보풀」은, 슬릿 부위인 세퍼레이터(12)의 측부에 발생한다. 그리고 도 15의 (c)에 나타낸 바와 같이, 세퍼레이터(12)가 코어(8)에 권회되면, 보풀(12a)은 세퍼레이터 권회체(10)의 측부 단부면에 드러난다.
(보풀이 적은 것의 이점)
보풀(12a)은 세퍼레이터 권회체(10)로부터 세퍼레이터(12)를 권출할 때 등에 비산하면, 세퍼레이터(12)를 이용해서 제조하는 전지에 악영향을 줄 우려가 있다. 또한, 도 15의 (c)에 나타낸 바와 같이, 미관을 손상시킨다. 또한, 세퍼레이터(12)는 MD 방향으로 직선적으로 슬릿된다. 이때, 세퍼레이터(12)에 장력을 가했을 때에, 보풀(12a)을 기점으로 균열이 발생할 우려가 있다. 또한, 전지 제조에 있어서 보풀(12a)이 절입되면, 절입된 부분은 세퍼레이터(12)가 겹쳐 주위에 비하여 저항이 높아지기 때문에, 국소적으로 전류 밀도에 차가 발생한다. 이로 인해, 보풀(12a)은 전지의 정극 열화나 덴드라이트 생성의 원인이 될 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 이러한 보풀(12a)의 발생을 억제할 수 있다.
[제2 실시 형태]
본 발명의 제2 실시 형태에 대해서, 도 10 내지 도 13에 기초하여 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 상술한 실시 형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다(이하의 실시 형태에 있어서 마찬가지임).
≪다른 세퍼레이터 슬릿 방법 및 그 효과≫
(둥근 날의 슬릿 날)
도 10은, 본 실시 형태의 세퍼레이터 슬릿 방법에 이용하는 슬릿 날(72a)의 구성을 도시하는 정면도이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72a)은 둥근 날이며, 원호 형상(호 형상)의 날끝(Ea)을 구비한다. 반경 r은, 이 원호의 반경이다. 길이 l은, 원단(S)을 포함하는 평면에 있어서의, 방향 D에 따른 슬릿 날(72a)의 길이이다. 이때, 원단(S)을 슬릿하는 기점인 점 e에 있어서의 원호의 접선(접평면)과, 원단(S)이 이루는 각도인 진입 각도 θ2a는, 하기 식 (7)에 의해 나타낸다.
cos(90°-θ2a)=(l/2)/r …… 식 (7)
상기 식 (7)은, 하기 식 (8)로 변형할 수 있다.
90°-θ2a=cos-1((l/2)/r) …… 식 (8)
상기 식 (8)은, 하기 식 (9)로 변형할 수 있다.
θ2a=90°-cos-1 ((l/2)/r) …… 식 (9)
(평 날의 슬릿 날과 동일한 효과가 얻어지는 등가의 조건)
그리고 슬릿 날(72a)의 날끝(Ea)과 원단(S)이, 진입 각도 θ2a를 이룬다고 하는 것은, 상술한 슬릿 날(72)의 날끝(E)과 원단(S)이, 설치 각도 θ2를 이룬다고 하는 것에 등가이다. 이때, 도 10의 A-A 단면은, 도 7의 (a) 내지 (b)에 나타내는 A-A 단면에 대응한다. 또한, 도 10의 B-B 단면은, 도 8의 (a) 내지 (b)에 나타내는 B-B 단면에 대응한다.
(한쪽 날의 슬릿 날에 의한 슬릿)
도 11은, 도 10에 나타내는 것과는 다른 슬릿 날(72b)의 구성을 도시하는 단면도이며, (a)는 도 7의 (b)에 대응하는 단면도이며, (b)는 도 9의 (d)에 대응하는 단면도이다.
도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72b)은 한쪽 날이다. 슬릿 날(72b)의 단면은, 도 7의 (a)에 나타내는 슬릿 날(72)의 단면 우측 절반 형상에 일치하고 있다. 또한, 이 형상에 한정되는 것은 아니며, 슬릿 날(72b)의 단면은, 좌우 반대라도 된다.
여기서, 슬릿 날(72b)의 날끝(E)의 단면 각도 θ1a는, 슬릿 날(72)의 단면 각도 θ1의 절반이다.
θ1a=θ1/2 …… 식 (10)
또한, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72b)의 접평면 날끝 각도 θ3a는, 슬릿 날(72)의 접평면 날끝 각도 θ3의 절반이다.
θ3a=θ3/2 …… 식 (11)
상기 식 (6)에, 상기 식 (10) 및 (11)을 대입하면 하기 식 (12)가 얻어진다.
θ3a=tan-1(sin(θ2)·tan(θ1a)] …… 식 (12)
상기 식 (12)에 의해, 한쪽 날의 슬릿 날(72b)의 접평면 날끝 각도 θ3a도, 양쪽 날의 슬릿 날(72)과 마찬가지로 계산할 수 있다.
(롤러 상에서의 슬릿)
도 12는, 도 10에 나타내는 슬릿 날(72a)을 이용하는 세퍼레이터 슬릿 방법과는 다른 세퍼레이터 슬릿 방법을 도시하는 정면도이다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 원단(S)은 롤러(66)(반송부) 위를 반송되고 있다. 롤러(66)에는, 슬릿 날(72)의 날끝(E)의 일부를 삽입 가능한 홈이 마련되어 있다. 날 깊이 z는, 롤러(66)에 삽입된 날끝(E)의 깊이이다. 접평면 p는, 슬릿 날(72)의 슬릿 위치에 있어서의 원단(S)에 대한 접평면이다.
이때, 롤러(66)에 의해 반송되고 있는 원단(S)과, 슬릿 날(72)이 이루는 진입 각도 θ2b는, 하기 식 (13)에 의해 계산할 수 있다.
θ2b=cos-1 ((r-z)/r) …… 식 (13)
r : 롤러(66)의 반경
이 각도 θ를 상술한 설치 각도 θ2와 마찬가지로 취급함으로써, 상기 식 (6)에 기초하여 접평면 날끝 각도 θ3을 계산할 수 있다.
또한, 슬릿 날(72) 대신에 상술한 슬릿 날(72b)을 이용해도 된다. 이때도, 진입 각도 θ2b를 상술한 설치 각도 θ2와 마찬가지로 취급함으로써, 상기 식 (12)에 기초하여 접평면 날끝 각도 θ3a를 계산할 수 있다.
이상과 같이, 롤러 상에서의 슬릿에 있어서도, 접평면 날끝 각도를 계산할 수 있다.
(한 쌍의 슬릿 날에 의한 슬릿)
도 13은, 도 10에 나타내는 슬릿 날(72a)을 이용하는 세퍼레이터 슬릿 방법과는 또 다른 세퍼레이터 슬릿 방법을 도시하는 정면도이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 슬릿 날(72c·72d)이, 원단(S)을 슬릿한다. 슬릿 날(72c)의 크기와 슬릿 날(72d)의 크기는, 상이해도 된다.
슬릿 날(72c)에는, 예를 들어 교세라 가부시끼가이샤 제조의 공업용 정밀 나이프 「GUBD-09807T45DC15(날끝의 단면 각도 θ1a : 45°)」를 이용할 수 있다. 슬릿 날(72d)에는, 예를 들어 교세라 가부시끼가이샤 제조의 공업용 정밀 나이프 「GDBD-08005T」를 이용할 수 있다.
도 14는, 도 13에 나타내는 세퍼레이터 슬릿 방법에서 이용되는 한 쌍의 슬릿 날(72c·72d)의 하측 날인 슬릿 날(72d)의 구성을 나타내는 측면으로부터 보았을 때의 단면도이며, (a)는 전체 구성을 도시하는 도면이며, (b)는 (a)의 범위 C를 확대한 도면이다.
도 14의 (a) 내지 (b)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72d)은 롤러(66)에 매립되어 있다. 슬릿 날(72d)의 외경과 롤러(66)의 외경은, 동일하다. 이로 인해, 원단(S)은, 롤러(66)와 연동해서 회전하는 슬릿 날(72d)의 외주부(72da)를 따라 반송된다.
슬릿 날(72d)에는 홈부(72db)가 마련되어 있다. 한 쌍의 슬릿 날(72c·72d)의 상측 날인 슬릿 날(72c)은 한쪽 날이다. 슬릿 날(72c)의 날끝(Ec)은, 슬릿 날(72d)의 홈부(72db)의 측면의 일부인 측부(72dc)와 접촉하고 있다.
여기서, 도 13의 점 Oc·Od·s로 이루어지는 삼각형에 대해서, 코사인 정리에 의해 이하의 식 (14) 내지 식 (16)이 성립된다. 또한, 보조 선 q는, 각도 계산을 위한 보조선이며, 슬릿 날(72c)의 날끝(Ec)과 슬릿 날(72d)의 외주부(72da)가 교차하는 2점을 통과하는 직선이다.
rc2＋OcOd2-2·rc·OcOd·cos(θ2cc)=rd2 …… 식 (14)
rd2＋OcOd2-2·rd·OcOd·cos(θ2cd)=rc2 …… 식 (15)
OcOd=rc＋rd-z …… 식 (16)
rc : 슬릿 날(72c)의 반경
rd : 슬릿 날(72d)의 반경
OcOd : 슬릿 날(72c)의 회전 중심인 점 Oc와 슬릿 날(72d)의 회전 중심인 점 Od 사이의 길이
θ2cc : 보조 선 q와 슬릿 날(72c)의 날끝(Ec)이 이루는 편측 진입 각도
θ2cd : 보조 선 q와 슬릿 날(72d)의 외주부(72da)가 이루는 편측 진입 각도
z : 슬릿 날(72c)과 슬릿 날(72d)이 접촉하는 깊이
상기 식 (14) 내지 식 (15)를 변형하면, 이하의 식 (17) 내지 식 (18)이 얻어진다. θ2cc=cos-1((rc2＋OcOd2-rd2)/(2·rc·OcOd)) …… 식 (17)
θ2cd=cos-1((rd2＋OcOd2-rc2)/(2·rd·OcOd)) …… 식 (18)
이들 편측 진입 각도 θ2cc·θ2cd의 합의 각도인 진입 각도 「θ2cc＋θ2cd」를 상술한 설치 각도 θ2와 마찬가지로 취급함으로써, 상기 식 (12)에 기초하여 접평면 날끝 각도 θ3a를 계산할 수 있다.
이상과 같이, 한 쌍의 슬릿 날에 의한 슬릿에 있어서도, 접평면 날끝 각도를 계산할 수 있다.
[제3 실시 형태]
본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다.
≪세퍼레이터 슬릿 방법의 검증≫
이하에서는, 슬릿되는 세퍼레이터의 종류, 슬릿 날의 종류(평 날, 둥근 날), 슬릿 날의 단면 형상(양쪽 날, 한쪽 날), 슬릿 날의 날끝 단면 각도 θ1 및 슬릿 날의 설치 각도 θ2를 다양하게 변경하고, 슬릿 세퍼레이터의 양부가 접평면 날끝 각도 θ3에 의존하는 것을 구체적으로 검증한다.
(슬릿하는 필름의 제조 조건)
<폴리올레핀 다공질 필름의 제조>
이 검증에서는, 2종류의 세퍼레이터를 이용한다. 이들 세퍼레이터는, 상술한 「내열 세퍼레이터」이다. 이 내열 세퍼레이터를 구성하는 다공질 필름의 제조 조건은 이하와 같다.
고분자량 폴리에틸렌 분말[GUR4032(티코나 가부시끼가이샤 제조)]을 70 중량%, 중량 평균 분자량 1000의 폴리에틸렌 왁스[FNP-0115(닛본 세이로 가부시끼가이샤 제조)] 30 중량%, 이 고분자량 폴리에틸렌과 폴리에틸렌 왁스의 합계 100 중량부에 대하여, 산화 방지제[Irg1010(치바·스페셜티·케미컬즈 가부시끼가이샤 제조)] 0.4 중량부, [P168(치바·스페셜티·케미컬즈 가부시끼가이샤 제조)] 0.1 중량부, 스테아르산 나트륨 1.3 중량부를 첨가하고, 다시 전체 부피에 대하여 38 부피%가 되도록 평균 입경 0.1㎛의 탄산칼슘(마루오칼슘 가부시끼가이샤 제조)을 첨가해, 이들을 분말인 상태에서 헨쉘 믹서로 혼합한 후, 2축 혼련기로 용융 혼련해서 폴리올레핀 수지 조성물로 하였다. 해당 폴리올레핀 수지 조성물을 표면 온도가 150℃인 한 쌍의 롤에 의해 압연하여 시트를 제작하였다. 이 시트를 염산 수용액(염산 4mol/L, 비이온계 계면 활성제 0.5 중량%)에 침지시킴으로써 탄산칼슘을 제거하고, 계속해서 105℃에서 임의의 배율로 연신하여, 막 두께 13.5㎛의 폴리올레핀 다공질 필름을 얻었다.
<파라아라미드의 합성>
상술한 내열 세퍼레이터를 구성하는 내열층을 얻기 위한 파라아라미드의 제조 조건은 이하와 같다.
교반 날개, 온도계, 질소 유입관 및 분체 첨가구를 갖는, 3리터의 세퍼러블 플라스크를 사용하여, 파라아라미드(폴리(파라페닐렌테레프탈아미드))의 제조를 행하였다. 충분히 건조한 상기 플라스크에, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 2200g을 투입하고, 이어서 200℃에서 2시간 진공 건조한 염화칼슘 분말 151.07g을 첨가하였다. 이것을 100℃로 승온해서 염화칼슘을 NMP에 완전히 용해하였다. 이 염화칼슘 용해액을 실온으로 되돌리고, 파라페닐렌디아민 68.23g을 첨가해 완전히 용해시켰다. 이 용액을 20℃±2℃로 유지한 채, 테레프탈산 디클로라이드 124.97g을 10분할해서 약 5분 간격으로 첨가하였다. 그 후도 교반하면서, 용액을 20℃±2℃로 유지한 채 1시간 숙성하여, 파라아라미드 농도가 6 중량%인 파라아라미드 용액을 얻었다.
<내열층 형성용 슬러리 A의 제작>
상술한 내열층을 얻기 위한 내열층 형성용 슬러리 A의 제조 조건은 이하와 같다.
얻어진 파라아라미드 용액 100g에 NMP 243g을 첨가하고, 60분간 교반하여 파라아라미드 농도가 1.75 중량%인 파라아라미드 용액을 얻었다. 한편, 알루미나 분말[알루미나 C(닛본 에어로실 가부시끼가이샤 제조), 절대 비중 : 3.2g/㎤] 6g과, 알루미나 분말[어드밴스트 알루미나 AA-03(스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 제조), 절대 비중 : 4.0g/㎤] 6g을 혼합하여, 알루미나 분말 혼합물 12g을 얻었다. 그리고 파라아라미드 농도가 1.75 중량%인 파라아라미드 용액에, 알루미나 분말 혼합물 12g을 혼합하고, 240분간 교반하여, 알루미나 분말 함유 파라아라미드 용액을 얻고, 다시 이 알루미나 분말 함유 파라아라미드 용액을 1000 메쉬의 철망으로 여과하였다. 그 후, 여과액에 산화칼슘 0.73g을 첨가하고, 240분 교반해서 중화를 행하고, 감압 하에서 탈포하여, 내열층 형성용 슬러리 A를 얻었다.
<적층 다공질 필름 A의 제조>
상술한 2종류의 세퍼레이터 중 한쪽의 제조 조건은 이하와 같다.
폴리올레핀 다공질 필름의 롤(폭 300㎜, 길이 300m)을 권출기에 설치하고, 폴리올레핀 다공질 필름을 인출하면서, 한쪽 면에 상기 내열층 형성용 슬러리 A를 도포하고, 연속적으로 적층 다공질 필름 A를 얻었다.
상세하게는, 먼저 인출한 폴리올레핀 다공질 필름의 하면에 NMP를 마이크로그라비아 코터로 도포하고, 상면에 상기 내열층 형성용 슬러리 A를 바 코터로 소정 두께로 도포하였다. 이어서, 도포 시공 후의 필름을 항온 항습조 내(온도 50℃, 상대 습도 70%)를 통해, 도포 시공막으로부터 파라아라미드를 석출시켰다. 계속해서, 이 필름을, 물 세척 장치(이온 교환수가 10리터/분으로 주입되어, 내부에 채워진 이온 교환수가, 상기 주입 속도와 동일 속도로 이온 교환수가 배출되는 조 내에 가이드 롤을 세트한 구조의 장치)에 통과시켜, 필름으로부터 NMP 및 염화칼슘을 제거하였다.
그 후, 세정된 필름에 드라이어로 열풍을 보내면서, 열 롤을 통해서 수분을 건조 제거하였다. 이에 의해 폴리올레핀 다공질 필름의 한쪽 면에 내열층이 적층되어 이루어지는 두께 17.0㎛의 적층 다공질 필름 A를 얻었다.
슬릿 장치(하기하라고교샤 제조, 모델 HDF-105S-1000)에 판 나이프(교세라샤 제조, FBC4019G, 날끝 단면 각도 25°)를 설치하고, 상기 적층 다공질 필름 A를 표 1에 나타내는 조건에 따라, 적층 다공질 필름 A를 직경 80㎜의 롤을 따르게 하면서 슬릿하였다.
<내열층 형성용 슬러리 B의 제작>
상술한 2종류의 세퍼레이터 중 다른 쪽에 설치하는 내열층을 얻기 위한 내열층 형성용 슬러리 B의 제조 조건은 이하와 같다.
순수 : 이소프로필알코올의 중량비가 90 : 10인 매체에 고형분 농도가 28 중량%가 되도록 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)[1110(다이셀파인켐 가부시끼가이샤 제조), 절대 비중 : 1.6g/㎤]와 알루미나 분말[AKP3000(스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 제조, 절대 비중 : 4.0g/㎤]을 3 : 100의 중량비로 첨가, 혼합하여, 고압 분산에 의해, 내열층 형성용 슬러리 B를 얻었다.
<적층 다공질 필름 B의 제조>
상술한 다른 쪽의 세퍼레이터의 제조 조건은 이하와 같다.
상기 적층 다공질 필름 A의 미도포 시공면에 상기 내열층 형성용 슬러리 B를 도포하고, 연속적으로 적층 다공질 필름 B를 얻었다.
상세하게는, 적층 다공질 필름 A의 미도포 시공면에 코로나 처리를 행하고, 코로나 처리를 행한 면에 그라비아 도포 시공기를 사용해서 내열층 형성용 슬러리 B를 도포하고, 건조하였다. 이에 의해 폴리올레핀 다공질 필름의 한쪽 면에 아라미드 내열층이, 다른 한쪽 면에 알루미나 분말로 이루어지는 내열층이 적층되어 이루어지는 두께 25.5㎛의 적층 다공질 필름 B를 얻었다.
(슬릿 조건)
Figure pct00001
표 1은 슬릿 세퍼레이터(슬릿된 후의 적층 다공질 필름 A 또는 B)의 양부가 접평면 날끝 각도 θ3에 의존하는 것을 검증한 결과를 나타낸다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 8예(실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 2)에 대해서 검증을 행하였다. 표 1의 제1행의 「실시예 1」은, 우측 란에 배열하는 수치가 실시예 1의 수치인 것을 나타낸다. 다른 예에 대해서도 마찬가지이다.
「필름 종류」는, 슬릿 세퍼레이터가 상술한 적층 다공질 필름 A 또는 B인 것을 나타낸다.
「날 깊이 z」, 「단면 각도 θ1」, 「설치 각도 θ2」, 「접평면 날끝 각도 θ3」은, 상술한 실시 형태에서 설명한 대로이다.
「보풀량」은, 슬릿 세퍼레이터의 슬릿 부위에 발생한 보풀량을 나타낸다. 「그레이드 A」는, 슬릿 세퍼레이터가 양호하다는(육안으로 확인 가능한 보풀이 없는) 것을 의미한다. 「그레이드 B」는, 슬릿 세퍼레이터에 보풀이 적은 것을 의미한다. 「그레이드 C」는, 슬릿 세퍼레이터에 보풀이 많다는(육안으로 확인 가능한 보풀이 복수 개 있는) 것을 의미한다.
<실시예 1 및 비교예 1>
슬릿 장치(하기하라고교샤 제조, 모델 HDF-105S-1000)에 판 나이프(교세라샤 제조, FBC4019G, 날끝 단면 각도 25°)를 설치하고, 상기 적층 다공질 필름 A를 표 1에 나타내는 조건에 따라, 적층 다공질 필름 A를 직경 80㎜의 롤을 따르게 하면서 슬릿한 예이다.
<실시예 2, 3, 5>
슬릿 장치(하기하라고교샤 제조, 모델 HDF-924-1900)에 괴벨 날[교세라샤 제조, 상측 날 : GUBD-09807T45DC15(날끝 단면 각도 45°), 하측 날 : GDBD-08005T]을 설치하고, 상기 적층 다공질 필름 B를 표 1에 나타내는 조건에 따라, 적층 다공질 필름 B를 하측 날을 따르게 하면서 슬릿한 예이다.
<실시예 4, 6 및 비교예 2>
슬릿 장치(하기하라고교샤 제조, 모델 HDF-924-1900)에 괴벨 날[교세라샤 제조, 상측 날 : GUBD-09807T60DC15(날끝 단면 각도 60°), 하측 날 : GDBD-08005T]을 설치하고, 상기 적층 다공질 필름 A를 표 1에 나타내는 조건에 따라, 적층 다공질 필름 A를 하측 날을 따르게 하면서 슬릿한 예이다.
(그 밖의 슬릿 조건)
또한, 괴벨 날의 상측 날은 한쪽 날이기 때문에, 이 괴벨 날을 이용하는 실시예 2 내지 6 및 비교예 2에서는, 단면 각도 θ1의 값을, 상기 식 (12)의 θ1a에 대입해서 얻어진 θ3a의 값을, 접평면 날끝 각도 θ3으로 하고 있다.
또한, 세퍼레이터를 슬릿하는 위치에 있어서의 세퍼레이터의 반송 속도는, 50m/min 이상 100m/min 이하이다. 또한, 이 세퍼레이터의 권취 장력은, 30N/m 이상 90N/m 이하이다.
≪세퍼레이터 슬릿 방법의 검증 결과≫
접평면 날끝 각도 θ3은, 3°이상 35°이하가 바람직하고, 3°이상 21°이하가 보다 바람직하고, 5°이상 21°이하가 더욱 바람직하다.
구체적으로는, 실시예 1 내지 6의 보풀량은, 그레이드 A 내지 B이다. 한편, 비교예 1 내지 2의 보풀량은 그레이드 C이다. 즉, 접평면 날끝 각도 θ3이 3°이상 35°이하의 범위에 포함될 때, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
특히, 실시예 1 내지 4의 보풀량은, 그레이드 A이다. 즉, 접평면 날끝 각도 θ3이 5°이상 21°이하의 범위에 포함될 때, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 보다 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 슬릿 세퍼레이터의 양부는, 접평면 날끝 각도 θ3에 의존한다. 즉, 슬릿되는 세퍼레이터의 종류, 슬릿 날의 종류(평 날, 둥근 날), 슬릿 날의 단면 형상(양쪽 날, 한쪽 날), 슬릿 날의 날끝 단면 각도 θ1 및 슬릿 날의 설치 각도 θ2 중 어느 하나가 상이해도, 접평면 날끝 각도 θ3이 동일 값이면, 동일한 품질의 슬릿 세퍼레이터가 얻어진다고 할 수 있다.
[제4 실시 형태]
본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다.
≪복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도를 일정하게 유지하기 위한 구성≫
도 16은, 본 실시 형태에 있어서의 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3을 일정하게 유지하기 위한 구성을 나타내는 모식도이며, (a) 내지 (e)는 둥근 날의 슬릿 날(72c)을 사용한 구성을 나타내고, (f)(g)는 평 날의 슬릿 날(72)을 사용한 구성을 나타낸다.
도 16의 (a)에 나타낸 바와 같이, 둥근 날의 슬릿 날(72c)에 대해서, 복수의 슬릿 날(72c)을 하나의 축(73)에 설치함으로써, 그들의 접평면 날끝 각도 θ3을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 슬릿을 계속하는 동안에, 슬릿 날(72c)은 마모되어 간다. 또한, 슬릿 날(72c)에는 깨짐 등의 문제(M)가 발생하는 경우가 있다. 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 문제가 발생한 슬릿 날(72c)만을 교환하면, 교환한 슬릿 날(72c)인 슬릿 날(72A)과 슬릿에 의해 마모된 다른 슬릿 날(72c)이, 그 크기가 정합하지 않게 된다. 이때, 슬릿 날(72A)과 슬릿 날(72c)이, 접평면 날끝 각도 θ3이 정합하지 않게 된다. 또한, 도 16의 (c)에 나타낸 바와 같이, 문제가 발생한 슬릿 날(72c)을 재생하기 위해 연마했을 때에도, 연마한 슬릿 날(72c)인 슬릿 날(72B)과, 연마되어 있지 않은 다른 슬릿 날(72c)에서 접평면 날끝 각도 θ3이 정합하지 않게 된다.
도 16의 (d)에 나타낸 바와 같이, 방향 D로 반송되는 소정 폭의 원단(S)은, 이 소정 폭에 대응하는 개수의 슬릿 날(72c)에 의해 슬릿된다. 이때, 도 16의 (e)에 나타낸 바와 같이, 복수의 슬릿 날(72c) 중, 원단(S)에 날이 닿는 슬릿 날(72C)만이, 슬릿에 의해 마모되어 간다. 따라서, 슬릿 날(72c)의 마모 정도 또는 문제 빈도가 일정해지도록, 슬릿 날(72c)의 수는 슬릿하는 원단(S)의 폭에 따른 적정 매수인 것이 바람직하다. 또한, 동일한 원단(S)을 슬릿하는 슬릿 날(72c)은 일제히 교환되는 것이 바람직하다.
도 16의 (f)에 나타낸 바와 같이, 평 날의 슬릿 날(72)에 대해서도, 복수의 슬릿 날(72)을 하나의 축(73)에 설치하고, 일제히 움직이게 함으로써, 그들의 접평면 날끝 각도 θ3을 일정하게 유지할 수 있다. 도 16의 (g)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)을 회전 가능하도록 회전축(73a)에 나사 등으로 설치하는 것이 바람직하다. 이때, 스토퍼(73b)를 배치하여, 예를 들어 이점 쇄선으로 나타내는 위치까지 회전하지 않도록, 슬릿 날(72)의 회전 범위를 규정하는 것이 더욱 바람직하다.
(접평면 날끝 각도의 변동)
도 17은, 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3을 대략 동일하게 하는 구성을 설명하는 모식도이며, (a)는 평 날의 슬릿 날(72)의 위치 및/또는 각도가 변동하는 예를 나타내고, (b)는 슬릿 날(72)의 접평면 날끝 각도 θ3이 변동하는 범위를 나타내고, (c)는 복수의 여러 가지 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3을 대략 동일해지도록 원단(S)을 슬릿하는 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법을 나타내고, (d)는 다른 원단(S)을 추가로 슬릿하는 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법을 나타낸다.
도 17의 (a)에 있어서 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)의 위치 및/또는 각도가 변동하면, 설치 각도 θ2도 변동한다. 이로 인해, 도 17의 (b)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)의 접평면 날끝 각도 θ3은, 접평면 날끝 각도 θ3A와 같이 작아지거나, 접평면 날끝 각도 θ3B와 같이 커지거나 한다.
이때, 슬릿 날(72)의 날끝(E)의 단면 각도 θ1과, 변동 후의 설치 각도 θ2를, 상술한 식 (6)에 대입해서 접평면 날끝 각도 θ3을 구함으로써, 접평면 날끝 각도 θ3A 및 θ3B가 구해진다.
또한, 도 16의 (a)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날(72)이 마모되거나, 슬릿 날(72)에 문제가 발생함으로써, 단면 각도 θ1은 변동한다. 그리고 식 (6)에 나타낸 바와 같이, 단면 각도 θ1이 변동하면, 설치 각도 θ2가 변동하지 않아도, 접평면 날끝 각도 θ3은 변동한다.
상술한 둥근 날의 슬릿 날(72a)과, 한쪽 날의 슬릿 날(72b)과, 한 쌍의 슬릿 날(72c·72d)에 대해서도, 이들 접평면 날끝 각도는, 슬릿 날(72)의 접평면 날끝 각도 θ3과 마찬가지로 변동한다. 이상의 여러 가지 슬릿 날을, 이하에서는 간단히 슬릿 날이라고 칭한다.
(접평면 날끝 각도의 변동을 억제한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법)
도 17의 (c)에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법은, 원단(S)을 반송하는 공정인 스텝 S101(제1 반송 공정)과, 복수의 슬릿 날에 의해 원단(S)을 슬릿하는 공정인 스텝 S102a(제1 슬릿 공정)를 포함한다.
이때, 스텝 S102a에 있어서, 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3은, 각도 θc±Δ의 범위에 포함된다.
복수의 슬릿 날이라 함은, 예를 들어 도 6의 (b) 또는 도 16의 (f)에 나타내는 복수의 슬릿 날(72), 또는 도 16의 (a)에 나타내는 복수의 슬릿 날(72c)을 의미한다.
각도 θc는, 이들 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3의 목표 값이며, 예를 들어 상술한 범위 α에 포함되는 값이다.
Δ는 양수이고, 또한 접평면 날끝 각도 θ3이 각도 θc로부터 변동하는 범위를 나타내는 값이다. 그리고 각도(θc-Δ)와, 각도(θc＋Δ)가 미리 정한 범위(예를 들어 상술한 범위 α)에 포함될 정도로 Δ가 작으면, 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3은, 대략 동일한 각도 θc로 되어 있다고 취급할 수 있다.
또한, 스텝 S102a에 있어서, 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3은, 각도(θc-ΔA) 이상 또한 각도(θc＋ΔB) 이하의 범위에 포함되어도 된다. 이때, ΔA 및 ΔB는 0 또는 양수이며, 서로 상이한 값이다. 그리고 각도(θc-ΔA)와 각도(θc＋ΔB)가, 미리 정한 범위(예를 들어 상술한 범위 α)에 포함될 정도로 ΔA 및 ΔB가 작으면, 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3은, 대략 동일한 각도 θc로 되고 있다고 취급할 수 있다.
(접평면 날끝 각도의 목표값 및 변동 범위)
이상과 같이, 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3이 대략 동일해져 있다고 하는 것은, 스텝 S102a에 있어서, 각도(θc-Δ)와 각도(θc＋Δ)가 미리 정한 범위에 포함되는 각도 θc와 Δ가 존재하는 것과 등가이다.
여기서, 미리 정한 범위라 함은, 접평면 날끝 각도 θ3이 그 범위에 포함될 때에, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있는 범위이다. 예를 들어, 표 1의 실시예 2 내지 4에 나타내는 접평면 날끝 각도 θ3의 범위인 11.9°이상 20.1°이하를, 이 미리 정한 범위로 할 수 있다.
예를 들어, 각도 θc를 11.9°와 20.1°의 평균인 16.0°로 한다. 또한, Δ를 20.1°와 16.0°의 차인 4.1°로 한다. 이때, 각도(θc-Δ)는 11.9°가 된다. 또한, 각도(θc＋Δ)는 20.1°가 된다. 따라서, 각도(θc-Δ)와 각도(θc＋Δ)가 미리 정한 범위에 포함되는 것과 같은, 각도 θc와 Δ가 존재하게 된다.
(복수의 슬릿 날에 의해 원단을 슬릿하는 공정)
복수의 슬릿 날에 의해 원단(S)을 슬릿하는 공정인 스텝 S102a는, 구체적으로는 접평면 날끝 각도 θ3이 대략 동일해지도록 원단(S)에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 원단(S)을 슬릿하는 공정이다.
환언하면, 스텝 S102a는 접평면 날끝 각도 θ3이 미리 정한 범위에 포함되도록 원단(S)에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 원단(S)을 슬릿하는 공정이라고 할 수 있다.
이 미리 정한 범위는, 예를 들어 접평면 날끝 각도 θ3이 그 범위에 포함될 때에, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있는 범위로 할 수 있다.
접평면 날끝 각도 θ3이 미리 정한 범위에 포함되도록 원단(S)에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣는다고 하는 것은, 접평면 날끝 각도 θ3의 미리 정한 범위(예를 들어 11.9°이상 20.1°이하)에 있어서, 상술한 식 (5)의 관계를 충족시키는 범위에 포함되는 단면 각도 θ1(예를 들어 45°이상 60°이하)의 복수의 슬릿 날을, 식 (5)의 관계를 충족시키는 범위에 포함되는 설치 각도 θ2(예를 들어 12.2°이상 17.3°이하)로, 원단(S)에 대하여 넣는 것을 의미한다.
(슬릿 날의 마모 상태를 일정하게 유지하는 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법)
도 17의 (d)에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법은, 상술한 스텝 S101에 있어서 반송되는 원단(S)의 폭과 동일한 폭을 갖는 다공질의 다른 원단을 반송하는 공정인 스텝 S101a(제2 반송 공정)와, 이 밖의 원단에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 슬릿하는 공정인 스텝 S102b(제2 슬릿 공정)를 더 포함해도 된다.
스텝 S102a에 있어서는, 도 16의 (d)에 나타낸 바와 같이, 복수의 슬릿 날 중 일부의 슬릿 날에 의해 원단(S)을 슬릿하고 있다.
스텝 S102b에 있어서는, 스텝 S102a에 있어서 원단(S)을 슬릿한 것과 동일한 슬릿 날을 사용하여, 스텝 S101a에 있어서 반송된 원단을 슬릿하고 있다. 즉, 복수의 슬릿 날의 마모 정도 또는 문제 빈도가 일정해지도록, 사용되는 슬릿 날의 수는, 스텝 S102a에 있어서 슬릿하는 원단(S) 및 스텝 S102b에 있어서 슬릿하는 다른 원단의 폭에 따른 적정 매수이다.
이때, 슬릿에 사용하는 슬릿 날의 접평면 날끝 각도 θ3은, 각도 θc±Δ의 범위에 포함된다.
≪본 실시 형태의 효과≫
도 16에 나타낸 바와 같이, 슬릿 날을 고정함으로써, 슬릿 장치(6)(도 4 참조)의 운전으로, 잘못하여 원단(S)에 대한 슬릿 날의 위치 또는 각도를 바꾸어 버리는 것을 방지할 수 있다. 특히, 무기 필러를 포함하는 세퍼레이터 원단을 슬릿할 때에는, 슬릿 날의 마모가 빠르기 때문에, 이상의 구성이 유용하다.
도 17의 (c)에 나타내는 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 있어서, 원단(S)은, 다공질 때문에 이것을 슬릿했을 때에 그 슬릿 부위가 보풀이 일어나기 쉽다.
이때, 접평면 날끝 각도 θ3이, 슬릿 세퍼레이터의 슬릿 부위의 보풀에 영향을 미친다. 그리고 접평면 날끝 각도 θ3이 대략 동일해짐(θc-Δ≤θ3≤θc＋Δ)으로써, 보풀을 효과적으로 억제할 수 있다.
이 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 의하면, 슬릿 부위에 보풀이 적은 양품질의 복수의 슬릿 세퍼레이터를 일괄해서 얻을 수 있는 여지가 생긴다.
상술한 Δ는, 바람직하게는 5°이하, 보다 바람직하게는 3°이하, 더욱 바람직하게는 1°이하이면 좋다.
이때, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 슬릿 부위의 보풀이 동일 정도가 되므로, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 품질이 안정된다. 그리고 Δ가 작을수록, 이들 보풀이 동일한 정도에 가까워지므로, 그 품질이 보다 안정된다.
도 17의 (d)에 나타내는 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 의하면, 스텝 S102a에 있어서 원단(S)을 슬릿하는 복수의 슬릿 날과, 스텝 S102b에 있어서 다른 원단을 슬릿하는 복수의 슬릿 날에, 동일한 슬릿 날을 이용할 수 있다. 이로 인해, 슬릿 날의 마모 정도 또는 문제 빈도를 일정하게 할 수 있다.
도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 슬릿 세퍼레이터(sl)(프릿 필름)는 복수의 슬릿 날 중 인접하는 2개의 슬릿 날에 의해 슬릿된 것이다. 이에 의해, 슬릿 세퍼레이터(sl)의 폭 방향의 양단부에 있어서, 슬릿 부위에 보풀이 적은, 보다 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
[정리]
본 발명의 제1 형태에 관한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법은, 다공질의 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 반송 공정과, 슬릿 위치에 있어서의 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 복수의 슬릿 날끝 각도가 대략 동일해지도록 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 제1 슬릿 공정을 포함한다.
다공질의 전지용 세퍼레이터 원단은, 다공질 때문에 이것을 슬릿했을 때에 그 슬릿 부위가 보풀이 일어나기 쉽다.
이때, 슬릿 위치에 있어서의 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 슬릿 날끝 각도(이하, 「접평면 날끝 각도」라고 함)가, 세퍼레이터의 슬릿 부위의 보풀에 영향을 미친다. 그리고 접평면 날끝 각도가 대략 동일해짐으로써, 보풀을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제조 방법에 의하면, 슬릿 부위에 보풀이 적은 양품질의 복수의 슬릿 세퍼레이터를 일괄해서 얻을 수 있는 여지가 생긴다.
상기 제1 슬릿 공정에 있어서, 슬릿된 필름은 상기 복수의 슬릿 날 중 인접하는 2개의 슬릿 날에 의해 슬릿된 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 의하면, 슬릿 필름의 폭 방향의 양단부에 있어서, 슬릿 부위에 보풀이 적은, 보다 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
상기 복수의 슬릿 날은, 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 위치가 고정된 하나의 축에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 의하면, 복수의 슬릿 날의 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 위치가, 동일한 축을 개재해서 고정된다. 따라서, 확실하게 복수의 슬릿 날의 접평면 날끝 각도가 대략 동일해지도록, 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣을 수 있다.
상기 복수의 슬릿 날 중 적어도 1개는 평 날이고, 또한 상기 축에 회전 가능하도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 의하면, 축에 회전 가능하도록 설치된 평 날의 슬릿 날을 회전시켜, 그 각도를 조정할 수 있다. 이에 의해, 슬릿 날의 접평면 날끝 각도가 대략 동일해지도록 미세 조정할 수 있다.
상기 축에 회전 가능하도록 설치되어 있는 상기 슬릿 날의 회전 각도는, 상기 축에 대하여 위치가 고정된 스토퍼에 의해 한정되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 축에 회전 가능하도록 설치된 슬릿 날을 정지시켜, 그 각도를 한정할 수 있다. 이에 의해, 확실하게 슬릿 날의 접평면 날끝 각도가 대략 동일해지도록 조정할 수 있다.
상기 제1 슬릿 공정에 있어서, 상기 복수의 슬릿 날 중 일부의 슬릿 날에 의해 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하고, 상기 전지용 세퍼레이터 원단의 폭과 동일한 폭을 갖는 다공질의 다른 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 제2 반송 공정과, 상기 일부의 슬릿 날의, 슬릿 위치에 있어서의 상기 다른 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 슬릿 날끝 각도가 대략 동일해지도록 상기 다른 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 상기 일부의 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 제2 슬릿 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 의하면, 제1 슬릿 공정에 있어서 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 복수의 슬릿 날과, 제2 슬릿 공정에 있어서 다른 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 복수의 슬릿 날에, 동일한 슬릿 날을 이용할 수 있다. 이로 인해, 슬릿 날의 마모 정도 또는 문제 빈도를 일정하게 할 수 있다.
상기 복수의 슬릿 날을 일제히 교환하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 의하면, 동일 정도로 마모된 또는 문제가 발생할 수 있는 슬릿 날을 일제히 교환할 수 있다.
상기 전지용 세퍼레이터 원단은, 무기 필러를 함유하고 있어도 된다.
무기 필러를 함유하는 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿할 때에는, 슬릿 날의 마모가 빨라진다. 그러나 상기 제조 방법에 의하면, 이러한 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿할 때에도, 슬릿 부위에 보풀이 적은 양품질의 복수의 슬릿 세퍼레이터를 일괄해서 얻을 수 있는 여지가 생긴다.
그리고 상술한 스토퍼를 사용해서 슬릿 날을 고정하면, 잘못해서 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 슬릿 날의 위치 또는 각도를 바꾸어 버리는 것을 방지할 수 있다. 특히, 무기 필러를 함유하는 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿할 때에는, 슬릿 날의 마모가 빠르기 때문에, 이상의 제조 방법이 유용하다.
상기 제1 슬릿 공정에 있어서, 상기 복수의 슬릿 날끝 각도가 미리 정한 범위에 포함되도록 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 상기 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 것이 바람직하다.
상기 제1 슬릿 공정에 있어서,
tan(θ3/2)=sin(θ2)·tan(θ1/2) …… 식 (5)
상기 복수의 슬릿 날끝 각도인 θ3의 미리 정한 범위에 있어서, 상기 식 (5)를 충족시키는 범위에 포함되는 단면 각도 θ1의 상기 복수의 슬릿 날을, 상기 식 (5) 관계를 충족시키는 범위에 포함되는 설치 각도 θ2로, 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 것이 바람직하다.
상기 범위는, 상기 복수의 슬릿 날끝 각도가 그 범위에 포함될 때에, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있는 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 형태에 관한 세퍼레이터 권회체의 제조 방법은, 상술한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 있어서의 각 공정과, 슬릿된 세퍼레이터를 코어에 감는 공정을 포함한다.
전지용 세퍼레이터 원단의 슬릿 세퍼레이터가 코어에 권회되면, 슬릿 세퍼레이터의 폭 방향의 단부에 발생한 보풀은, 세퍼레이터 권회체의 측부 단부면에 드러난다.
상기 제조 방법에 의하면, 측부 단부면에 보풀이 적은 양품질의 복수의 세퍼레이터 권회체를 일괄해서 얻을 수 있는 여지가 생긴다.
[참고예]
본 발명의 제1 참고 형태에 관한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법은, 다공질의 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 공정과, 슬릿 위치에 있어서의 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 슬릿 날끝 각도가 3°이상 35°이하의 범위가 되도록 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 공정을 포함한다.
다공질의 전지용 세퍼레이터 원단은, 다공질 때문에 이것을 슬릿했을 때에 그 슬릿 부위가 보풀이 일어나기 쉽다.
발명자들은, 슬릿 위치에 있어서의 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 슬릿 날끝 각도(이하, 「접평면 날끝 각도」라고 함)가, 세퍼레이터의 슬릿 부위의 보풀에 영향을 미치는 것을 발견함과 함께, 접평면 날끝 각도가 3°이상 35°이하의 범위가 됨으로써 보풀을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 발견하였다.
상기 제조 방법에 의하면, 슬릿 부위에 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
또한, 상기 슬릿 날끝 각도는 28°이하인 것이 바람직하다.
상기 제조 방법에 의하면, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 보다 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
또한, 상기 슬릿 날끝 각도는 5°이상 21°이하의 범위가 되는 것이 보다 바람직하다.
상기 제조 방법에 의하면, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 보다 적은 더욱 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다.
또한, 상기 전지용 세퍼레이터 원단은, 상기 슬릿 위치에 있어서 상기 슬릿 날을 향해 볼록해지는 곡면을 형성하고 있어도 된다.
상기 제조 방법에 의하면, 접평면 날끝 각도는 슬릿 날의 날끝이 상기 곡면에 삽입된 길이로 정해지므로, 접평면 날끝 각도를 조정하기 쉽다.
또한, 상기 슬릿 날의 날끝은, 호 형상이면 좋다.
상기 제조 방법에 의하면, 접평면 날끝 각도는 슬릿 날의 날끝이 반송되고 있는 전지용 세퍼레이터 원단에 삽입된 길이로 정해지므로, 접평면 날끝 각도를 조정하기 쉽다.
또한, 상기 슬릿 날의 날끝 형상은, 상기 접평면에 수직이고, 또한 상기 전지용 세퍼레이터 원단의 반송 방향에 평행한 평면에 대하여, 면 대칭이라도 좋다.
상기 제조 방법에 의하면, 슬릿된 단부면의 형상이 보다 균일에 가까운 슬릿 세퍼레이터가 얻어진다.
또한, 본 발명의 제2 참고 형태에 관한 세퍼레이터 권회체의 제조 방법은, 상술한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 있어서의 각 공정과, 슬릿된 세퍼레이터를 코어에 감는 공정을 포함한다.
상기 제조 방법에 의하면, 코어와 코어에 감긴 세퍼레이터로 이루어지는 세퍼레이터 권회체가 얻어진다. 이때, 세퍼레이터의 슬릿 부위는 코어의 측면측에 있어서의 권회체의 표면에 대응하고 있다. 상술한 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 의해, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있다. 이에 의해, 표면에 보풀이 적은 양품질의 세퍼레이터 권회체를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 참고 형태에 관한 세퍼레이터 슬릿 방법은, 다공질의 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 공정과, 슬릿 위치에 있어서의 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 슬릿 날끝 각도가 3°이상 35°이하의 범위가 되도록 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 공정을 포함한다.
또한, 본 발명의 추가의 제4 참고 형태에 관한 세퍼레이터 슬릿 장치는, 다공질의 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 반송부와, 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 슬릿 날을 구비하고, 상기 슬릿 날은 슬릿 위치에 있어서의 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 날끝 각도가 3°이상 35°이하의 범위가 되는 구성이다.
[부기 사항]
본 발명은, 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합해서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명은, 필름을 임의 방향으로 슬릿하는 방법, 필름 권회체의 제조 방법 및 필름 슬릿 장치에 이용할 수 있다.
1 : 리튬 이온 이차 전지
3 : 리튬 이온
4 : 내열층
6 : 슬릿 장치(세퍼레이터 슬릿 장치)
7 : 절단 장치
12 : 세퍼레이터
66 : 롤러(반송부)
71 : 홀더
72·72a 내지 72d : 슬릿 날
E·Ea·Ec : 날끝
P : 구멍
S : 원단(세퍼레이터)
S101 : 세퍼레이터 원단을 반송하는 공정, 제1 반송 공정
S101a : 다른 세퍼레이터 원단을 반송하는 공정, 제2 반송 공정
S102 : 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 공정
S102a : 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 공정, 제1 슬릿 공정
S102b : 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 공정, 제2 슬릿 공정
T : 단면(접평면)
θ1·θ1a·θ4 : 단면 각도
θ2 : 설치 각도
θ2a·θ2b : 진입 각도
θ2cc·θ2cd : 편측 진입 각도
θ3·θ3a : 접평면 날끝 각도

Claims (12)

  1. 다공질의 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 제1 반송 공정과,
    슬릿 위치에 있어서의 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 복수의 슬릿 날끝 각도가 대략 동일해지도록 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 제1 슬릿 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 슬릿 공정에 있어서, 슬릿된 필름은 상기 복수의 슬릿 날 중 인접하는 2개의 슬릿 날에 의해 슬릿된 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 슬릿 날은, 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 위치가 고정된 하나의 축에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 슬릿 날 중 적어도 1개는 평 날이고, 또한 상기 축에 회전 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 축에 회전 가능하도록 설치되어 있는 상기 슬릿 날의 회전 각도는, 상기 축에 대하여 위치가 고정된 스토퍼에 의해 한정되어 있는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬릿 공정에 있어서, 상기 복수의 슬릿 날 중 일부의 슬릿 날에 의해 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하고,
    상기 전지용 세퍼레이터 원단의 폭과 동일한 폭을 갖는 다공질의 다른 전지용 세퍼레이터 원단을 반송하는 제2 반송 공정과,
    상기 일부의 슬릿 날의, 슬릿 위치에 있어서의 상기 다른 전지용 세퍼레이터 원단에 대한 접평면 내에서의 슬릿 날끝 각도가 대략 동일해지도록 상기 다른 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 상기 일부의 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 제2 슬릿 공정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 슬릿 날을 일제히 교환하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전지용 세퍼레이터 원단은 무기 필러를 함유하는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬릿 공정에 있어서, 상기 복수의 슬릿 날끝 각도가 미리 정한 범위에 포함되도록 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 상기 복수의 슬릿 날을 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬릿 공정에 있어서,
    tan(θ3/2)=sin(θ2)·tan(θ1/2) …… 식 (5)
    상기 복수의 슬릿 날끝 각도인 θ3의 미리 정한 범위에 있어서, 상기 식 (5)를 충족시키는 범위에 포함되는 단면 각도 θ1의 상기 복수의 슬릿 날을, 상기 식 (5) 관계를 충족시키는 범위에 포함되는 설치 각도 θ2로, 상기 전지용 세퍼레이터 원단에 대하여 넣음으로써 상기 전지용 세퍼레이터 원단을 슬릿하는 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 범위는, 상기 복수의 슬릿 날끝 각도가 그 범위에 포함될 때에, 슬릿 부위에 있어서의 보풀이 적은 양품질의 슬릿 세퍼레이터를 얻을 수 있는 범위인 것을 특징으로 하는, 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 슬릿 세퍼레이터의 제조 방법에 있어서의 각 공정과,
    슬릿된 세퍼레이터를 코어에 감는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 세퍼레이터 권회체의 제조 방법.
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