KR20160110162A - 세퍼레이터 권회체, 전지의 제조 방법, 및 세퍼레이터 권회체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재이용에 적합한 코어를 구비한 세퍼레이터 권회체 등을 제공한다.
본 발명의 세퍼레이터 권회체(10)는 다공질의 전지용 세퍼레이터인 세퍼레이터(12)를 감은 코어(8)를 구비하고, 코어(8)의 세퍼레이터(12)에 접하는 외주면(S)의 산술 평균 조도는 3.7㎛ 이상이다.

Description

세퍼레이터 권회체, 전지의 제조 방법, 및 세퍼레이터 권회체의 제조 방법{SEPARATOR ROLL, METHOD FOR PRODUCING BATTERY, AND METHOD FOR PRODUCING SEPARATOR ROLL}

본 발명은 리튬 이온 전지 등의 전지에 사용되는 세퍼레이터 권회체, 세퍼레이터 권회체의 제조 방법, 및 전지의 제조 방법에 관한 것이다.

리튬 이온 이차 전지의 내부에 있어서, 정극 및 부극은 다공질의 세퍼레이터에 의해 분리된다. 리튬 이온 이차 전지의 제조에는, 이 세퍼레이터를 원통 형상의 코어에 감은 것인 세퍼레이터 권회체가 사용된다.

특허문헌 1은 도전성 부재를 포함하는 코어에 미다공막이 권회된 권회체를 개시하고 있다.

일본 특허 공개 제2013-139340호(2013년 7월 18일 공개)

세퍼레이터를 권출한 코어는 세퍼레이터의 권취에 재이용할 수 있는 것이 바람직하다. 특허문헌 1에는, 이 코어의 재이용에 대해서 기재되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 재이용에 적합한 코어를 구비한 세퍼레이터 권회체와, 세퍼레이터 권회체의 제조 방법과, 세퍼레이터 권회체로부터 권출된 세퍼레이터를 구비한 전지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 세퍼레이터 권회체는 다공질의 전지용 세퍼레이터를 감은 코어를 구비하고, 상기 코어의 상기 전지용 세퍼레이터에 접하는 외주면의 산술 평균 조도는 3.7㎛ 이상이다.

또한, 본 발명의 세퍼레이터 권회체는 다공질의 전지용 세퍼레이터를 감은 코어를 구비하고, 상기 코어의 상기 전지용 세퍼레이터에 접하는 외주면의 제곱 평균 평방근 조도는 4.0㎛ 이상이다.

발명자는 코어의 외주면의 표면 조도(산술 평균 조도 또는 제곱 평균 평방근 조도)와, 외주면으로부터 접착제 및 전지용 세퍼레이터를 박리하기 위해서 필요로 하는 힘의 크기인 박리 강도가 상관하여, 표면 조도가 특정한 조건을 만족할 때에 박리 강도가 현저하게 작아지는 것을 알아내었다.

상기 구성에 따르면, 박리 강도를 종래의 코어와 비교해서 현저하게 작게 할 수 있다. 이에 의해, 외주면으로부터 접착제 및 전지용 세퍼레이터를 용이하게 박리할 수 있기 때문에, 코어를 재이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 세퍼레이터 권회체에서는, 상기 전지용 세퍼레이터의 상기 외주면에 접하는 일단부는 상기 외주면에 고정되어 있어도 된다.

상기 구성에 따르면, 전지용 세퍼레이터가 외주면 상에서 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 특히, 전지용 세퍼레이터가 코어에 감기기 전에, 전지용 세퍼레이터의 일단부가 외주면에 고정되어 있으면, 전지용 세퍼레이터가 코어에 감길 때에도 전지용 세퍼레이터가 고정 위치로부터 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 따라서 코어를 재이용할 수 있고, 또한 권취 어긋남이 적은 세퍼레이터 권회체를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 세퍼레이터 권회체에서 상기 전지용 세퍼레이터는, 상기 외주면에 대향하는 기능층을 구비하고 있어도 된다.

기능층의 접착성이 전지용 세퍼레이터의 기능층 이외의 부위보다 높은 경우에는, 기능층은 외주면에 부착되기 쉬워진다. 이로 인해, 코어의 재이용이 방해되는 경우가 있다.

상기 구성에 따르면, 외주면으로부터 기능층을 용이하게 박리할 수 있기 때문에 코어를 재이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 세퍼레이터 권회체에서 상기 코어는 수지를 포함하고 있어도 된다.

외주면으로부터 접착제 및 전지용 세퍼레이터를 박리할 때에는, 코어의 외주면측 부위에, 코어로부터 박리되는 방향으로 힘이 가해진다.

상기 구성에 따르면, 예를 들어 종이제의 코어와 비교해서 코어의 외주면측이 박리되기 어려워진다.

본 발명의 전지는 캐소드 및 애노드와, 상기 캐소드 및 상기 애노드에 협지되도록 배치되는 상술한 세퍼레이터 권회체로부터 권출된 상기 전지용 세퍼레이터를 구비한다.

본 발명의 전지의 제조 방법은, 상술한 세퍼레이터 권회체로부터 상기 전지용 세퍼레이터를 권출하는 공정과, 권출된 상기 전지용 세퍼레이터를 캐소드 및 애노드 사이에 협지되도록 배치하는 공정을 포함한다.

상기 구성에 따르면 세퍼레이터 권회체의 코어를 재이용할 수 있기 때문에, 세퍼레이터 권회체와, 세퍼레이터 권회체로부터 권출된 전지용 세퍼레이터를 저렴하게 제공할 수 있다. 이로 인해, 전지를 종래의 전지와 비교해서 저렴하게 제공할 수 있다.

본 발명의 세퍼레이터 권회체의 제조 방법은, 다공질의 전지용 세퍼레이터를 반송하는 공정과, 반송되어 있는 상기 전지용 세퍼레이터를 외주면의 산술 평균 조도가 3.7㎛ 이상인 코어에 권취하는 공정을 포함한다.

또한, 본 발명의 세퍼레이터 권회체의 제조 방법은, 다공질의 전지용 세퍼레이터를 반송하는 공정과, 반송되어 있는 상기 전지용 세퍼레이터를 외주면의 제곱 평균 평방근 조도가 4.0㎛ 이상인 코어에 권취하는 공정을 포함한다.

상기 제조 방법에 따르면, 코어를 재이용할 수 있는 세퍼레이터 권회체를 제조할 수 있다.

본 발명의 세퍼레이터 권회체에 따르면, 코어의 외주면으로부터 접착제 및 전지용 세퍼레이터를 용이하게 박리할 수 있기 때문에 코어를 재이용할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 전지는 종래의 전지와 비교해서 저렴하게 제공할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 세퍼레이터 권회체의 제조 방법에 따르면, 코어를 재이용할 수 있는 세퍼레이터 권회체를 제조할 수 있다고 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 본 발명의 실시 형태의 세퍼레이터 권회체의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 7은 도 6에 나타나는 코어의 외주면의 표면 조도를 측정하기 위한 구성을 도시하는 모식도이다.
도 8은 도 6에 나타나는 코어의 외주면에 부착된 접착 테이프가 박리될 때에 접착 테이프에 가해지는 인장력을 측정하기 위한 구성을 도시하는 모식도 및 그의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

〔기본 구성〕

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 높고, 그로 인해 현재 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대 정보 단말 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)(전지)의 단면 구성을 도시하는 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지(1)는 캐소드(11)와 세퍼레이터(12)(전지용 세퍼레이터)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 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 그 재료로서, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀을 포함한다.

도 2는, 도 1에 도시되는 리튬 이온 이차 전지(1)의 상세 구성을 도시하는 모식도로서, (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(P)이 형성되어 있다. 통상, 리튬 이온 이차 전지(1)의 리튬 이온(3)은 구멍(P)을 통해 왕래할 수 있다.

여기서, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지(1)의 과충전 또는 외부 기기의 단락에서 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 유연화되어 구멍(P)이 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 모식도로서, (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 세퍼레이터여도 된다. 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 캐소드(11)측 편면에 적층되어 있다. 또한, 내열층(4)은 다공질 필름(5)의 애노드(13)측 편면에 적층되어도 되고, 다공질 필름(5)의 양면에 적층되어도 된다. 그리고, 내열층(4)에도 구멍(P)과 마찬가지의 구멍이 형성되어 있다. 통상, 리튬 이온(3)은 구멍(P)과 내열층(4)의 구멍을 통해 왕래한다. 내열층(4)은 그 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 유연화되더라도, 내열층(4)이 다공질 필름(5)을 보조하고 있기 때문에 다공질 필름(5)의 형상은 유지된다. 따라서, 다공질 필름(5)이 융해 또는 유연화되어 구멍(P)이 폐색되는 것에 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, 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, 마찬가지 제조 공정에 의해 세퍼레이터(12)를 제조할 수 있다.

예를 들어, 열가소성 수지에 가소제를 첨가해서 필름 성형한 후, 그 가소제를 적당한 용매로 제거하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 다공질 필름(5)이 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 폴리에틸렌 수지로 형성되어 이루어지는 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 형성된다. 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 100중량부와, 중량 평균 분자량 1만 이하의 저분자량 폴리올레핀 5 내지 200중량부와, 무기 충전제 100 내지 400중량부를 혼련해도 된다.

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 설치되어도 되고, 양면에 설치되어도 된다. 또한, 내열층(4)으로서, 알루미나/카르복시메틸셀룰로오스 등의 필러를 포함하는 혼합액을 도공해도 된다.

도공액을 다공질 필름(5)에 도공하는 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 도공 웨트막의 두께, 도공액 내의 고형분 농도에 의해 제어할 수 있다.

또한, 도공할 때에 다공질 필름(5)을 고정 또는 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 않아도 된다. 이 경우, 제조되는 대상은 내열층을 갖지 않는 세퍼레이터이다. 또한, 내열층 대신에 다른 기능층(예를 들어, 후술하는 접착층)을 갖는 접착 세퍼레이터를, 내열 세퍼레이터와 마찬가지 제조 방법에 의해 제조해도 된다.

(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 높이기 위해서 세퍼레이터는 그의 폭이 제품 폭 이상이 되도록 제조된다. 그리고, 일단 제조된 후에, 세퍼레이터는 제품 폭으로 절단(슬릿)된다.

또한, 「세퍼레이터의 폭」이란, 세퍼레이터의 길이 방향과 두께 방향에 대해 대략 수직인 방향의 세퍼레이터의 길이를 의미한다. 이하에서는, 슬릿되기 전의 폭이 넓은 세퍼레이터를 「원단」이라고 칭하고, 슬릿된 세퍼레이터를 특별히 「슬릿 세퍼레이터」라고 칭한다. 또한 슬릿이란, 세퍼레이터를 길이 방향(제조에 있어서의 필름의 흐름 방향, MD:Machine direction)을 따라 절단하는 것을 의미하고, 커트란 세퍼레이터를 횡단 방향(TD:transverse direction)을 따라 절단하는 것을 의미한다. 횡단 방향(TD)이란, 세퍼레이터의 길이 방향(MD)과 두께 방향에 대하여 대략 수직인 방향을 의미한다.

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

도 4의 (a)에 도시된 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 둘러 감은 원통 형상의 코어(c)가 권출 롤러(61)에 끼워져 있다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 원단은 코어(c)로부터 경로 U 또는 L로 권출된다. 권출된 원단은 롤러(63 내지 67)를 경유하여, 롤러(68)로 반송된다. 반송되는 공정에 있어서 원단은 복수의 세퍼레이터로 슬릿된다.

(슬릿 후)

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 일부는, 각각 권취 롤러(70U)에 끼워진 원통 형상의 각 코어(u)(보빈)로 권취된다. 또한, 복수의 슬릿 세퍼레이터의 다른 일부는, 각각 권취 롤러(70L)에 끼워진 원통 형상의 각 코어(l)(보빈)로 권취된다. 또한, 롤 형상으로 권취된 세퍼레이터를 「세퍼레이터 권회체」라고 칭한다.

(절단 장치)

도 5는, 도 4의 (a)에 도시되는 슬릿 장치(6)의 절단 장치(7)의 구성을 도시하는 도면으로서, (a)는 절단 장치(7)의 측면도이고, (b)는 절단 장치(7)의 정면도이다.

도 5의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 절단 장치(7)는 홀더(71)와 날(72)을 구비한다. 홀더(71)는 슬릿 장치(6)에 구비되어 있는 하우징 등에 고정되어 있다. 그리고 홀더(71)는 날(72)과 반송되는 세퍼레이터 원단의 위치 관계가 고정되도록, 날(72)을 유지하고 있다. 날(72)은 날카롭게 갈린 에지에 의해 세퍼레이터의 원단을 슬릿한다.

〔실시 형태〕

≪세퍼레이터 권회체의 구성≫

도 6은, 본 발명의 실시 형태의 세퍼레이터 권회체(10)의 구성을 도시하는 모식도로서, (a)는 코어(8)로부터 세퍼레이터(12)가 권출되기 전의 상태를 나타내고, (b)는 코어(8)로부터 세퍼레이터(12)가 권출된 상태를 나타내고, (c)는 세퍼레이터(12)가 권출되고, 제거된 후의 코어(8)의 상태를 나타내고, (d)는 (b)의 상태를 다른 각도로 나타낸다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터 권회체(10)는 세퍼레이터(12)를 감은 코어(8)를 구비한다. 이 세퍼레이터(12)는 상술한 바와 같이 슬릿되어 있다.

(코어)

코어(8)는 외측 원통부(81)와 내측 원통부(82)와 복수의 리브(83)를 구비하고, 상술한 코어(u·l)와 동일한 기능을 갖는다.

외측 원통부(81)는 그의 외주면에 세퍼레이터(12)를 감기 위한 원통 부재이다. 내측 원통부(82)는 그의 내주면에 권취 롤러를 끼기 위한 원통 부재이다. 리브(83)는 외측 원통부(81)의 내주면과 내측 원통부(82)의 외주면 사이에 연장되어, 외측 원통부(81)를 내주면으로부터 지지하는 지지 부재이다.

코어(8)의 재료는 ABS 수지를 포함한다. 단, 본 발명의 코어 재료는 이것에 한정되지 않는다. 코어의 재료로서, ABS 수지 외에 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지 및 염화 비닐 수지 등의 수지를 포함해도 된다. 코어의 재료는 금속, 종이, 불소 수지가 아닌 것이 바람직하다.

(세퍼레이터)

도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)의 외면에는 제품의 단부를 나타내는 표시인 테이프(120)가 부여되어 있다. 통상은, 표시로서 이러한 테이프를 부여하는 경우가 많지만, 시일, 스탬프 또는 인쇄된 표시를 부여해도 된다. 테이프(120)가 부여되는 면은 세퍼레이터(12)의 외면에 한정되지 않고, 세퍼레이터(12)의 내면이어도 된다.

세퍼레이터(12)는 테이프(120)보다 코어(8)에 가까운 측의 내주부(121)와, 테이프(120)보다 코어(8)로부터 먼 측의 외주부(122)로 나뉜다. 세퍼레이터(12)의 일단부는 접착 테이프(130)에 의해 코어(8)와 부착되어 있다. 구체적으로는, 세퍼레이터(12)의 일단부는 접착제를 구비한 접착 테이프(130)에 의해, 코어(8)의 외주면(S)에 고정되어 있다. 세퍼레이터의 일단부를 외주면(S)에 고정하는 수단은 접착 테이프(130) 외에, 접착제를 세퍼레이터(12)의 일단부에 직접 도포해서 고정하거나, 또는 클립으로 고정하는 것 등으로 해도 된다.

세퍼레이터(12)에는 코어(8)의 외주면의 요철이 전사된다. 내주부(121)에는, 외주부(122)보다 이 요철이 전사되기 쉽다. 이로 인해, 세퍼레이터(12)를 전지의 부품으로서 사용할 때에는, 테이프(120)로 나뉜 외주부(122)를 사용한다.

내주부(121)의 길이는 3m이다. 본 발명의 세퍼레이터 내주부의 길이는, 이 길이에 한정되지 않는다.

발명자는 코어(8)의 외주면(S)의 표면 조도(예를 들어 산술 평균 조도 Ra나 제곱 평균 평방근 조도 Rq)와, 외주면(S)으로부터 접착제(접착 테이프(130)) 및 세퍼레이터(12)를 박리하기 위해서 필요로 하는 힘의 크기인 박리 강도가 상관하여, 표면 조도가 특정한 조건을 만족할 때에 박리 강도가 현저하게 작아지기 때문에, 코어(8)를 용이하게 재이용할 수 있는 것을 알아내었다. 이 표면 조도와 박리 강도에 대해서 순서대로 설명한다.

(코어의 표면 조도)

도 7은, 도 6의 (c)에 도시되는 코어(8)의 외주면(S)의 표면 조도를 측정하기 위한 구성을 도시하는 모식도로서, (a)는 전체 구성을 나타내고, (b)는 측정 헤드(21)의 주변 구성을 나타낸다. 도 7의 (a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이, 표면 조도 측정 장치(20)에 의해 코어(8)의 외주면(S)의 표면 조도를 측정하고 있다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 코어(8)는 바퀴 스토퍼(31)를 개재하여 받침대(30)에 고정되어 있다.

표면 조도 측정 장치(20)는 측정 헤드(21)와 이동 기구(22)와 하우징(23)과 케이블(24)을 구비하여, 고정 부재(32)를 개재하여 받침대(30)에 고정되어 있다.

측정 헤드(21)의 선단은 외주면(S)에 접촉되어 있다. 이동 기구(22)는 측정 헤드(21)를 코어(8)의 폭 방향인 방향 D로 이동시킨다. 하우징(23)은 측정 헤드(21)로부터 외주면(S)의 표면 조도에 따른 신호를 받아, 표면 조도를 계산하는 모듈을 구비한다. 케이블(24)은 표면 조도의 계산 결과·전력을, 표면 조도 측정 장치(20)와 외부 장치 사이에서 중계한다.

(코어의 표면 조도 측정 장치의 사양)

표면 조도 측정 장치(20)로서, 미쓰토요(Mitutoyo)사 제조의 「Surftest(SJ-400)」을 사용하였다. 측정 헤드(21)의 촉침 선단은 60°원추형이다. 이 촉침 선단의 선단 반경은 2㎛이다. 본 실시 형태에 있어서, 표면 조도 측정 장치(20)의 측정력을 0.75mN으로, 측정 속도를 0.5㎜/s로, 평가 길이를 4.0㎜로, 컷오프값을 0.8㎜로 설정하였다.

(세퍼레이터의 박리 강도)

도 6의 (a)에 도시되는 세퍼레이터 권회체(10)로부터 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(12)를 권출하고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 코어(8)의 외주면(S)으로부터 세퍼레이터(12)를 박리할 때에, 세퍼레이터(12)에는 인장력이 가해진다. 이 인장력의 크기는 외주면(S)으로부터 세퍼레이터(12)를 박리하기 위해서 필요로 하는 힘의 크기인 세퍼레이터(12)의 박리 강도를 의미한다.

(접착 테이프의 박리 강도)

도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 접착 테이프(130)는 세퍼레이터(12)의 내주부(121)측의 일단부를 코어(8)에 부착하고 있다. 그리고 도 6의 (a)에 도시되는 세퍼레이터 권회체(10)로부터 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(12)를 권출하고, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 코어(8)의 외주면(S)으로부터 접착 테이프(130)를 박리할 때에, 접착 테이프(130)에는 인장력(통상, 외주면(S)으로부터 박리된 접착 테이프(130)와 외주면(S)의 접착 테이프(130)가 박리되려고 하는 부위에 있어서의 접평면이 이루는 각도인 박리 각도가 90°이상이 되는 상태에 있어서, 외주면(S)으로부터 접착 테이프(130)를 박리하기 위한 힘)이 가해진다. 이 인장력의 크기는 외주면(S)으로부터 접착 테이프(130)를 박리하기 위해서 필요로 하는 힘의 크기인 접착 테이프(130)의 박리 강도를 의미한다.

또한, 접착 테이프(130)와 외주면(S) 사이의 접착력은, 접착 테이프(130)가 외주면(S)에 부착되어 있는 접착 면적에 비례한다. 박리 각도가 0°에 가까울 때에는, 상술한 인장력은 이 접착 면적에 비례한다. 한편, 박리 각도가 90°에 가까울 때에는, 인장력은 접착 테이프(130)의 폭에 비례한다.

(박리 강도의 정량화)

이하에서는, 상술한 박리 강도를 접착 테이프를 코어(8)로부터 박리하기 위해서 필요로 하는 힘으로서 정량화한다.

도 8은, 도 6의 (c)에 도시되는 코어(8)의 외주면(S)의 원주 방향으로 부착된 접착 테이프(12a)가 박리될 때에 접착 테이프(12a)에 가해지는 인장력을 측정하기 위한 구성 및 그 측정 결과를 도시하는 도면으로서, (a) 내지 (c)는 코어(8)로부터 접착 테이프(12a)를 박리하고 있을 때의 상황을 도시하는 모식도이고, (d)는 거리와 인장력의 관계를 나타내는 그래프이고, (e)는 산술 평균 조도 Ra와 규격화된 박리 강도 NF의 관계를 나타내는 그래프이고, (f)는 인장력의 평균값을 측정할 때의 상황을 도시하는 모식도이다.

접착 테이프(12a)는 3M사 제조의 「Scotch(Cat.No 500-3-1235-10P, 12㎜ 폭)」이다. 인장력의 측정에 사용한 시험기는 텐실론 만능 재료 시험기(오리엔테크사 제조, 모델 RTG-1310)이다. 각 샘플에 대해 박리 강도 시험을 3회 실시하고, 시험 결과의 평균값을 박리 강도라 하였다.

도 8의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 외주면(S)에 접착 테이프(12a)를 부착하고, 외주면(S)으로부터 접착 테이프(12a)를 박리할 때에, 접착 테이프(12a)에 가해지는 인장력을 측정함으로써 박리 강도를 정량화할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 접착 테이프(12a)가 외주면(S)에 부착되어 있다. 또한, 코어(8)의 외주면(S)은 미리 에탄올을 사용하여, 부착되어 있는 오염, 유분 등을 닦아내고 있다. 접착 테이프(12a)는 상술한 바와 같이 그 폭이 12㎜이고, 코어(8)의 원주 방향의 8분의 3의 길이로 부착되어 있다. 이 상태로부터, 접착 테이프(12a)의 단부(p)에, 외주면(S)에 대해 대략 수직인 방향으로 인장력이 가해진다.

도 8의 (d)에 도시되는 횡축의 거리는 코어(8)의 외주면(S)으로부터 박리된 접착 테이프(12a)를 끌어 올린 거리(㎜)이다. 이때, 접착 테이프(12a)는 속도 100㎜/min으로 끌어 올리고 있다. 인장력이 0부터 증가하여 어느 값을 초과했을 때에, 접착 테이프(12a)는 외주면(S)으로부터 박리되기 시작한다. 인장력 Fa는 접착 테이프(12a)가 외주면(S)으로부터 박리되기 시작한 직후의 인장력이다.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 8의 (a)에 도시되는 상황으로부터 더욱 접착 테이프(12a)가 외주면(S)으로부터 박리되어 간다. 인장력 Fb는 접착 테이프(12a)의 외주면(S)으로부터 박리된 부분이 연장되어 있는 방향과 외주면(S)에 수직인 방향이 일치할 때(소위 90°박리 시)에, 접착 테이프(12a)의 단부(p)에 가해지고 있는 인장력이다. 이때, 접착 테이프(12a)에 있어서의 박리된 부분과 외주면(S)의 각도가 90°가 된 시점까지의 접착 테이프(12a)를 끌어 올린 거리 또는 시각을 기록해 둔다. 여기에서는, 이하와 같이 박리 각도가 90°일 때를 포함하는 어떤 범위에 있어서의 평균의 인장력을 인장력 Fb로서 특정한다. 이때, 코어(8)는 이동 또는 회전하지 않도록 고정되어 있다.

구체적으로는, 도 8의 (a)에 도시되는 상황에 있어서, 접착 테이프(12a)가 외주면(S)으로부터 박리된 부분과 박리되어 있지 않는 부분의 경계를 나타내는 위치 qa는, 도 8의 (b)에 도시되는 상황에 있어서 위치 qb까지 이행한다.

이 과정에 있어서, 도 8의 (f)에 도시된 바와 같이 위치 qa를 나타내는 점 및 코어(8)의 회전축 CA를 통과하는 점을 연결하는 선분과, 위치 qb를 나타내는 점 및 코어(8)의 회전축 CA를 통과하는 점을 연결하는 선분이 이루는 각도 θ는 30°를 초과하는 각도부터 0°까지 변화한다. 그리고, 각도 θ가 30°내지 0°까지(0°를 포함함) 변화하는 기간에 있어서의 인장력의 평균값을 인장력 Fb라 한다.

또한, 도 8의 (b)에 도시되는 상황에 있어서, 접착 테이프(12a)의 길이는 60㎝ 이상이다. 예를 들어, 코어(8)의 외경이 6인치(152㎜)인 경우에는, 각도 θ가 30°내지 0°까지 변화할 때에, 접착 테이프(12a)의 외주면(S)으로부터 박리되는 부분의 길이는 40㎜이다. 그리고, 위치 qa가 외주면(S)을 따라 위치 qb까지 이동할 때의 평균 속도는 예를 들어 100㎜/min이다. 또한, 이때의 경과 시간은 예를 들어 24초이다.

도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 도 8의 (b)에 도시되는 상황으로부터 더욱 접착 테이프(12a)가 외주면(S)으로부터 박리되어 간다. 인장력 Fc는 접착 테이프(12a)의 단부 q가 외주면(S)으로부터 다 박리되기 전의 인장력이다.

도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 인장력은 인장력 Fa, Fb, Fc의 순으로 변화한다. 이 변화는 외주면(S)의 상태를 반영하고 있다. 그리고, 이 인장력이 클수록 접착 테이프(12a)를 외주면(S)으로부터 박리하는 것이 곤란한 것을 의미한다. 마찬가지로, 이 인장력이 클수록 상술한 세퍼레이터(12)를 외주면(S)으로부터 박리하는 것도 곤란해진다.

(표면 조도와 박리 강도의 관계)

표 1은, 여러가지 코어에 대해서 측정한 산술 평균 조도 Ra와, 제곱 평균 평방근 조도 Rq, 박리 강도 F와, 규격화된 박리 강도 NF의 관계를 나타낸다.

표 1에 나타나는 산술 평균 조도 Ra, 제곱 평균 평방근 조도 Rq는, 표면 조도 측정 장치(20)에 의해 측정되어 있다. 박리 강도 F는 여러가지 표면 조도를 갖는 비교예 1 내지 2, 실시예 1 내지 3의 코어에 대해서, 도 8의 (a) 내지 (c)에 도시되는 구성에 의해 측정한 인장력 Fb의 평균값(3회 측정한 평균값)을 의미한다. 또한, 규격화된 박리 강도 NF는 접착 테이프(12a)의 횡단 방향의 단위폭(m)당 인장력 Fb를 의미한다.

도 8의 (e)에 도시된 바와 같이, 규격화된 박리 강도 NF는 표면 조도가 실시예 1의 산술 평균 조도 Ra의 값 부근에서 현저하게 작아지는 경향이 있다.

(코어로부터 세퍼레이터로의 요철의 전사)

표 2는, 여러가지 세퍼레이터를 여러가지 코어에 감은 후에, 코어로부터 세퍼레이터로 전사된 요철을 세퍼레이터의 표면 조도로서 측정한 결과를 나타낸다.

세퍼레이터에는, 하기 방법에 의해 제조된 적층 세퍼레이터를 사용하였다.

(기능층을 구비하는 세퍼레이터의 제조)

<폴리올레핀 다공질 필름의 제조>

고분자량 폴리에틸렌 분말(GUR4032(티코나 가부시끼가이샤 제조))을 70중량%, 중량 평균 분자량 1000의 폴리에틸렌왁스(FNP-0115(닛본세이로 가부시끼가이샤 제조)) 30중량%, 이 고분자량 폴리에틸렌과 폴리에틸렌왁스의 합계 100중량부에 대하여 산화 방지제(Irg1010(시바·스페셜티·케미컬즈 가부시끼가이샤 제조)) 0.4중량부, 산화 방지제(P168(시바·스페셜티·케미컬즈 가부시끼가이샤 제조)) 0.1중량부, 스테아르산 나트륨 1.3중량부를 첨가하고, 또한 전체 부피에 대하여 38체적%가 되도록 평균 입경 0.1㎛의 탄산칼슘(마루오칼슘 가부시끼가이샤 제조)을 첨가하고, 이들을 분말채로 헨쉘믹서로 혼합한 후, 2축 혼련기로 용융 혼련해서 폴리올레핀 수지 조성물로 하였다. 상기 폴리올레핀 수지 조성물을 표면 온도가 150℃인 한 쌍의 롤로 압연하여 시트를 제작하였다. 이 시트를 염산 수용액(염산 4mol/L, 비이온계 계면 활성제 0.5중량%)에 침지시킴으로써 탄산칼슘을 제거하고, 계속해서 105℃에서 임의의 배율로 연신하여, 막 두께 13.5㎛의 폴리올레핀 다공질 필름을 얻었다.

<기능층 형성용 슬러리의 제조>

내열성을 갖는 기능층을 얻기 위한 파라아라미드의 제조 조건은 이하와 같다.

교반 날개, 온도계, 질소 유입관 및 분체 첨가구를 갖는 3리터의 분리형 플라스크를 사용하여, 파라아라미드(폴리(파라페닐렌테레프탈아미드))의 제조를 행하였다. 충분히 건조한 상기 플라스크에 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 2200g을 넣고, 이어서 200℃에서 2시간 진공 건조한 염화칼슘 분말 151.07g을 첨가하였다. 이것을 100℃로 승온해서 염화칼슘을 NMP에 완전히 용해하였다. 이 염화칼슘 용해액을 실온으로 되돌려서, 파라페닐렌디아민 68.23g을 첨가하여 완전히 용해시켰다. 이 용액을 20℃±2℃로 유지한 채, 테레프탈산디클로라이드 124.97g을 10분할해서 약 5분 간격으로 첨가하였다. 그 후에도 교반하면서 용액을 20℃±2℃로 유지한 채 1시간 숙성하여, 파라아라미드 농도가 6중량%인 파라아라미드 용액을 얻었다.

얻어진 파라아라미드 용액 100g에 NMP 243g을 첨가하고, 60분간 교반하여, 파라아라미드 농도가 1.75중량%인 파라아라미드 용액을 얻었다. 한편, 알루미나 분말(알루미나 C(닛본에어로실 가부시끼가이샤 제조), 진비중: 3.2g/㎤) 6g과, 알루미나 분말(어드밴스드 알루미나 AA-03(스미또모가가꾸 가부시끼가이샤 제조), 진비중: 4.0g/㎤) 6g을 혼합하여, 알루미나 분말 혼합물 12g을 얻었다. 그리고, 파라아라미드 농도가 1.75중량%인 파라아라미드 용액에, 알루미나 분말 혼합물 12g을 혼합하고, 240분간 교반하여, 알루미나 분말 함유 파라아라미드 용액을 얻고, 또한 이 알루미나 분말 함유 파라아라미드 용액을 1000 메쉬의 금망으로 여과하였다. 그 후, 여과액에 산화칼슘 0.73g을 첨가하고, 240분 교반해서 중화를 행하고, 감압 하에서 탈포하여 슬러리를 얻었다.

<적층 세퍼레이터의 제조>

폴리올레핀 다공질 필름(폭 300㎜, 길이 300m)을 권출기에 설치하고, 거기에서 인출된 폴리올레핀 다공질 필름의 편면에 상기 슬러리를 바 코터로 도포하여 도공막을 얻었다. 이어서, 도공 후의 필름을 항온항습조 내(온도 50℃, 상대 습도 70%)에 통과시켜, 도공막으로부터 파라아라미드를 석출시켰다. 계속해서 이 필름을 수세 장치에 통과시켜, 필름으로부터 NMP 및 염화칼슘을 제거하였다.

그 후, 세정된 필름에 드라이어로 열풍을 보내면서, 열롤을 통해서 수분을 건조 제거하였다. 이에 의해 폴리올레핀 다공질 필름의 편면에 내열층(기능층)이 적층되어 이루어지는 두께 17㎛의 적층 세퍼레이터를 얻었다.

얻어진 적층 세퍼레이터를 60㎜폭으로 슬릿하고, 내열층을 내측(코어측)으로 해서 코어에 권취해서 권회체를 제작하였다. 권취 장력은 1900중량그램으로 실시하였다. 권회체를 실온에서 2주일 보관 후, 권회체로부터 권출된 최내주(1주째) 내지 6주째의 필름의 폴리올레핀측(외측)의 표면 조도를 원주 방향에 직교하는 방향으로 측정하였다.

(측정 장치의 사양)

표 2에 나타나는 필름의 표면 조도는 비접촉 표면 형상 계측 시스템(료까시스템사 제조, VertScan(등록상표) 2.0 R5500GML)으로 측정하였다. 또한, 측정 조건은 이하와 같다.

대물 렌즈: 5배(마이컬슨형)

중간 렌즈: 1배

파장 필터: 530㎚

CCD 카메라: 1/3인치

측정 모드: Wave

화상 시야: 700㎛(원주 방향에 직교하는 방향)×940㎛(원주 방향)

화상 연결 매수: 원주 방향에 직교하는 방향으로 5매

데이터의 수평 보정: 4차

컷오프: 없음

(코어의 사양)

비교예 2a, 실시예 1a 내지 3a에서 사용한 코어의 직경은 152㎜이고, 폭은 65㎜이고, 그 재질은 ABS이다.

(요철 전사의 정리)

표 2에 있어서 「기준」은, 코어에 권취되기 전의 세퍼레이터 표면 조도이다.

「1주째」란의 수치는, 코어에 감긴 세퍼레이터 중, 코어의 외주면으로부터 1주할 때까지의 위치에서 측정된 세퍼레이터의 표면 조도인 것을 의미한다. 또한, 상기 란의 수치는, 권회체로부터 권출된 후의 세퍼레이터의 상기 위치에 있어서 측정된 표면 조도의 값이다.

「2 내지 6주째」의 란의 수치는, 각각 코어에 감긴 세퍼레이터 중, 상기 1주째에서 측정된 위치에 대응하는 위치의 2 내지 6주째의 위치에서 측정된 세퍼레이터의 표면 조도인 것을 의미한다. 즉, 각 측정값은 1주분의 간격을 두고 측정된 값이다. 또한, 코어에 감긴 세퍼레이터 중, 코어의 외주면으로부터 6주한 위치는, 그 세퍼레이터를 코어에 둘러 감기 시작할 때에 접착 테이프로 부착한 세퍼레이터의 일단부로부터, 타단부의 방향으로 대략 2.5m 이격된 위치이다.

표 2에 도시된 바와 같이, 비교예 2a의 세퍼레이터의 표면 조도에 대해서, 「1주째」의 값은 「기준」의 값보다 크지만 「기준」의 값과 동일 정도이다.

그리고, 실시예 1a·2a의 세퍼레이터의 표면 조도에 대해서, 「1주째」의 값은 「기준」의 값보다 크지만, 「6주째」의 값은 「기준」의 값과 동일하다. 또한, 실시예 3a의 세퍼레이터의 표면 조도에 대해서, 「1주째」의 값은 「기준」의 값보다 크지만, 「12주째」의 값은 「기준」의 값과 동일 정도로 가까워진다.

이상과 같이, 비교예 2a의 코어보다 표면 조도가 큰 실시예 1a·2a의 코어에 세퍼레이터를 감았을 때에도, 코어의 외주면으로부터 6주째(2.5m) 부근에 위치하는 세퍼레이터에는 코어로부터 요철이 전사되지 않는다. 또한, 보다 표면 조도가 큰 실시예 3a의 코어에 세퍼레이터를 감았을 때에도, 코어의 외주면으로부터 12주째(약 5m) 부근에 위치하는 세퍼레이터에서는 코어의 요철에 의한 세퍼레이터의 표면 조도에 대한 영향은 작아지고 있다. 실시예 3과 같이, 코어의 표면 조도 Ra 또는 Rq가 크면, 규격화된 박리 강도 NF를 보다 낮출 수 있다. 단, 코어의 요철이 세퍼레이터에 전사되는 영향을 고려하면, 코어의 표면 조도 Ra는 13.1보다 작거나 또는 Rq는 15.7보다 작은 것이 바람직하다.

(표면 조도와 기능층의 부착량)

표 3은, 표 2에 나타나는 여러가지 코어에 대해서 측정한 표면 조도(산술 평균 조도 Ra 및 제곱 평균 평방근 조도 Rq)와, 코어에 둘러 감겨진 세퍼레이터를 제거한 후의 코어 외표면에 있어서의 기능층의 부착량을 나타낸다.

실시예 1a, 2a 및 3a에서는 기능층의 부착량은 적었지만, 비교예 2a에서는 이 부착량이 많았다.

≪본 실시 형태의 효과≫

상기 규격화된 박리 강도 NF가 클수록, 세퍼레이터의 기능층이 코어에 부착되는 힘이 강하다고 생각된다. 그로 인해, 규격화된 박리 강도 NF가 큰, 즉 코어의 표면 조도 Ra, Rq가 작은 비교예 2a의 코어에서는, 기능층이 세퍼레이터로부터 박리되어 코어에 부착된 상태 그대로가 되었다고 생각된다. 한편, 규격화된 박리 강도 NF가 작은, 즉 코어의 표면 조도 Ra, Rq가 큰 실시예 1a 내지 3a의 코어에서는, 기능층의 코어에 대한 부착력이 작다. 그로 인해, 실시예 1a 내지 3a의 코어에서는, 거의 기능층이 코어에 남지 않고(세퍼레이터로부터 박리되지 않고), 기능층을 포함하는 세퍼레이터를 코어로부터 용이하게 박리할 수 있다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 특정한 외주면의 산술 평균 조도 Ra를 갖는 코어를 구비하는 세퍼레이터 권회체에서는, 박리 강도를 종래의 세퍼레이터 권회체와 비교해서 현저하게 작게 할 수 있다. 이때, 코어의 외주면으로부터 접착제 및 전지용 세퍼레이터를 용이하게 박리할 수 있어, 코어를 재이용할 수 있다.

또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 특정한 외주면의 제곱 평균 평방근 조도 Rq를 갖는 코어를 구비하는 세퍼레이터 권회체에서는, 박리 강도를 종래의 세퍼레이터 권회체와 비교해서 현저하게 작게 할 수 있다. 이때도, 코어의 외주면으로부터 접착제 및 전지용 세퍼레이터를 용이하게 박리할 수 있어, 코어를 재이용할 수 있다.

(세퍼레이터 권회체의 제조 방법)

또한, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)를 반송하는 공정과, 반송되어 있는 세퍼레이터(12)를 상술한 코어에 권취하는 공정을 포함하는 세퍼레이터 권회체(10)의 제조 방법도 본 발명에 포함된다.

이상에 의해, 코어를 재이용할 수 있는 세퍼레이터 권회체를 제조할 수 있다.

(리튬 이온 전지)

또한, 도 1, 도 2의 (a) 내지 (c), 또는 도 3의 (a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이, 캐소드(11) 및 애노드(13)와, 캐소드(11) 및 애노드(13)에 협지되도록 배치되는, 상술한 코어를 구비하는 세퍼레이터 권회체(10)로부터 권출된 세퍼레이터(12)를 구비하는 리튬 이온 이차 전지(1)도 본 발명에 포함된다.

본 발명의 일 형태의 전지(예를 들어 리튬 이온 이차 전지(1))의 제조 방법은 캐소드(11) 및 애노드(13)를 준비하는 공정과, 상기 세퍼레이터 권회체(10)로부터 세퍼레이터(12)를 권출하는 공정과, 캐소드(11) 및 애노드(13) 사이에 세퍼레이터(12)가 협지되도록 권출된 세퍼레이터(12)를 배치하는 공정을 포함한다. 그 후, 적층된 캐소드(11), 애노드(13) 및 세퍼레이터(12)는 전지에 대응하는 크기로 절단된다.

이에 의해, 세퍼레이터 권회체(10)의 코어(8)를 재이용할 수 있기 때문에, 세퍼레이터 권회체(10)와, 세퍼레이터 권회체(10)로부터 권출된 세퍼레이터(12)를 저렴하게 제공할 수 있다. 이로 인해, 리튬 이온 이차 전지(1)를 종래의 전지와 비교해서 저렴하게 제공할 수 있다.

(기능층을 구비한 세퍼레이터를 구비한 세퍼레이터 권회체)

도 3의 (a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)가 내열층(4)을 구비한 내열 세퍼레이터이며, 또한 내열층(4)이 코어(8)의 외주면(S)에 대향하고 있는 세퍼레이터 권회체(10)도 본 발명에 포함된다.

또한, 세퍼레이터(12)가 접착층을 구비한 접착 세퍼레이터이며, 또한 접착층이 코어(8)의 외주면(S)에 대향하고 있는 세퍼레이터 권회체도 본 발명에 포함된다. 이 접착층으로서는, 폴리불화비닐리덴 등의 접착성 수지의 도공액을 다공질 필름(5)에 도공함으로써 형성되는 층을 들 수 있다.

내열층(4) 및 접착층은 다공질 필름(5)보다 접착성이 높기 때문에, 코어(8)의 외주면(S)에 부착되기 쉽다. 따라서, 내열층(4)이나 접착층과 같은 기능층을 구비하는 세퍼레이터에 있어서는, 기능층의 코어로의 부착에 의해 코어의 재이용이 방해되는 경우가 있다. 본 발명에 따르면, 기능층의 코어로의 부착을 억제할 수 있다.

(세퍼레이터의 일단부 고정)

도 6의 (b) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)의 외주면(S)에 접하는 일단부는 외주면(S)에 고정되어 있다.

이에 의해, 세퍼레이터(12)가 외주면(S) 상에서 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 특히, 세퍼레이터(12)가 코어(8)에 감기기 전에 세퍼레이터(12)의 일단부가 외주면(S)에 고정되어 있으면, 세퍼레이터(12)가 코어(8)에 감길 때에도 세퍼레이터(12)가 고정 위치로부터 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 코어(8)를 재이용할 수 있고, 또한 권취 어긋남이 적은 세퍼레이터 권회체(10)를 제공할 수 있다.

〔부기 사항〕

본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 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 전지용 세퍼레이터 이외의 일반적인 필름을 코어에 권취한 필름 권회체, 이 필름 권회체의 제조 방법 및 리튬 이온 이차 전지 이외의 필름을 이용한 일반적인 응용 제품으로도 이용할 수 있다.

1 : 리튬 이온 이차 전지(전지)
4 : 내열층(기능층)
5 : 다공질 필름
8·u·l : 코어
10 : 세퍼레이터 권회체
11 : 캐소드
12 : 세퍼레이터(전지용 세퍼레이터)
13 : 애노드
S : 외주면

Claims (8)

1. 다공질의 전지용 세퍼레이터를 감은 코어를 구비하고,
   상기 코어의 상기 전지용 세퍼레이터에 접하는 외주면의 산술 평균 조도는 3.7㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권회체.
2. 다공질의 전지용 세퍼레이터를 감은 코어를 구비하고,
   상기 코어의 상기 전지용 세퍼레이터에 접하는 외주면의 제곱 평균 평방근 조도는 4.0㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권회체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전지용 세퍼레이터의 상기 외주면에 접하는 일단부는 상기 외주면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권회체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전지용 세퍼레이터는 상기 외주면에 대향하는 기능층을 구비하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권회체.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코어는 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권회체.
6. 제1항 또는 제2항에 기재된 세퍼레이터 권회체로부터 상기 전지용 세퍼레이터를 권출하는 공정과,
   권출된 상기 전지용 세퍼레이터를 캐소드 및 애노드 사이에 협지되도록 배치하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.
7. 다공질의 전지용 세퍼레이터를 반송하는 공정과,
   반송되어 있는 상기 전지용 세퍼레이터를 외주면의 산술 평균 조도가 3.7㎛ 이상인 코어에 권취하는 공정
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권회체의 제조 방법.
8. 다공질의 전지용 세퍼레이터를 반송하는 공정과,
   반송되어 있는 상기 전지용 세퍼레이터를 외주면의 제곱 평균 평방근 조도가 4.0㎛ 이상인 코어에 권취하는 공정
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 권회체의 제조 방법.

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