电池隔板用微多孔膜卷绕物及其制造方法与流程

本发明涉及一种电池隔板用微多孔膜卷绕物及其制造方法。

背景技术：

作为电池的零件的隔板是在保持着电解质的状态下对电池的正极与负极进行隔离的构件。通过离子经由隔板传导至正极与负极之间而进行电池的充电及放电。在锂离子电池中，使用具有微细孔、薄且具有柔软性及耐热性的膜材作为隔板。在锂离子电池中，通过锂离子穿过隔板的微细孔进行移动来进行充电及放电。

例如，伴随着内置锂离子电池的各种电气·电子机器、车辆零件的小型化、轻量化，对锂离子电池的高电容化、小型化的要求日益高涨，对于锂离子电池的各种主要零件，要求适用于更薄且小型的电池的形状或性状。因此，在锂离子电池隔板材料的制造中，是将自整幅卷(whole cloth roll)切分成具有各种长度及宽度的微多孔膜并缠绕而成者制成制品卷。当在电池生产线上使用制品卷时，自位于制品卷的最外部的端部陆续送出隔板材料，而导入至电池生产线。制品卷与电池生产线的隔板材料搬运线连动而连续地陆续送出隔板材料。当隔板材料的陆续送出推进，制品卷中所剩的隔板材料变少时，为了进行隔板材料搬运线的停止或制品卷的更换等，需要在电池生产线上对隔板材料的陆续送出快要结束的情况进行检测。因此，在制品卷的微多孔膜的缠卷终点附近，设置有显示隔板材料快要结束的部位(专利文献1)。

作为此种部位(以下称作“显示胶带(tape)”)，是使用遮光性的接着胶带。通常，使用宽度为2cm～3cm、厚度为数十μm的接着胶带。在电池组装线上，自制品卷抽出微多孔膜而加以搬运(图1)。当制品卷的展开快要结束时，显示胶带穿过传感器(sensor)，从而检测到制品卷的缠卷终点已接近(图2)。如此，可在制品卷与搬运线的动作稳定的状态下，转移至搬运带(belt)的停止或制品卷的更换等操作。

在电池隔板用微多孔膜的制造中，将由整幅卷加工成制品卷的步骤通常称为切分(slit)步骤。显示胶带是在将整幅卷搬运至切分步骤之前粘附于微多孔膜上。首先，在位于整幅卷的最外部的缠卷终点附近，以横切膜的两端之间的方式而粘附显示胶带(图3)。将粘附有显示胶带的整幅卷搬入至切分步骤。在切分步骤中，自整幅卷的末端部分陆续送出微多孔膜，并运送至切割器(cutter)。被陆续送出的微多孔膜经切割器切分成规定的宽度，而缠卷于制品卷的卷芯(图4)。然后，在将所需长度的微多孔膜已缠绕成制品卷的时点将微多孔膜切断，结束缠绕。经过所述切分步骤，将显示胶带缠绕于制品卷的卷芯附近，通常是在显示胶带的外侧缠绕数百米以上的隔板用微多孔膜(图5)。

显示胶带的厚度通常未达50μm，但是隔板用微多孔膜的厚度更薄。因此，只有微多孔膜的粘附有显示胶带的部分变得特别厚，从而显示胶带部分自微多孔膜的表面突出。在制品卷中是将微多孔膜紧紧地缠卷于所述突出部上。其结果使得在位于显示胶带的上侧的微多孔膜上残留有被突出部按压出的痕迹，直至缠绕长度达到数百米为止(图6)。

在电池组装步骤中，需要配合更加薄型且小型的电池形状而使隔板用微多孔膜精密地成形。对此种精密成形而言，此种显示胶带痕迹欠佳。因此，业界正在努力减小显示胶带的厚度，然而即便使厚度为最薄的5μm左右，粘附显示胶带的部分仍无法变得平坦，从而无法使显示胶带痕迹消失。只要粘附显示胶带，则无法避免隔板材料的品质下降。而且，此种极薄的显示胶带为特殊物品，自隔板材料的成本方面考虑欠佳。

但是，若无显示胶带，则无法检测制品卷的微多孔膜仅剩一点点的情况，从而无法在稳定的状态下停止搬运装置而更换制品卷。用以告知微多孔膜的缠卷终点的标记为电池组装所需要的构件，不可省略。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2009-295500号公报

技术实现要素：

[发明要解决的问题]

因此，本发明的发明人探求到一种在隔板用微多孔膜上标附一面具有与现有的显示胶带相同的功能，一面对微多孔膜的表面形状不会造成影响的标记的部件。

[解决问题的技术手段]

其结果发现，在切分步骤中在位于整幅卷的最外部的隔板材料的端部附近，设置实质上无厚度的经着色或经打印(print)的部位，将所述部位用作告知电池生产线上的隔板材料端部的接近的显示部，由此可代替现有的显示胶带。而且，当利用设置于切分步骤设备中的检查部进行所述印刷时，不设置新的设备即成功地谋求到现有的显示胶带的替代部件。

即，本发明为以下所述。

(1)一种电池隔板用微多孔膜卷绕物，在电池隔板用微多孔膜中，具有光学特性与所述电池隔板用微多孔膜不同的显示部。

(2)根据(1)所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物，其特征在于：显示部与电池隔板用微多孔膜的遮光性或反光性不同。

(3)根据(1)或(2)所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物，其中显示部为通过印刷而着色或打印的部位。

(4)根据(3)所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物，其中通过印刷而着色或打印的部位是利用喷墨打印机(ink jet printer)、激光打印机(laser printer)、魔笔(Magic Marker)中的任一印刷机而着色或打印的部位。

(5)根据(1)～(3)中任一项所述的电池隔板用微多孔膜，其中显示部是用以在电池生产线上检测电池隔板用微多孔膜的端部接近的构件。

(6)一种电池隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法，其中在电池隔板用微多孔膜上设置光学特性与所述电池隔板用微多孔膜不同的显示部。

(7)根据(6)所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法，其中在电池隔板用微多孔膜上设置遮光性或反光性与所述电池隔板用微多孔膜不同的显示部。

(8)根据(6)或(7)所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法，其中在将电池隔板用微多孔膜的整幅卷加工成制品卷的切分步骤之前的步骤中制作显示部。

(9)根据(6)或(7)所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法，其中在将电池隔板用微多孔膜的整幅卷加工成制品卷的切分步骤中制作显示部。

(10)根据(6)～(9)中任一项所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法，其中通过利用印刷进行着色或打印来设置显示部。

(11)根据(10)所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法，其中利用喷墨打印机、激光打印机、魔笔中的任一者来印刷显示部。

(12)根据(6)～(11)中任一项所述的电池隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法，其中显示部是用以检测电池生产线上的电池隔板用微多孔膜的端部接近的构件。

附图说明

图1示意性地表示电池组装线上的制品卷的展开及隔板材料的移行。图1是自侧面观察移行面的示意图。箭头表示隔板材料的移行方向。图1表示微多孔膜的大部分残留于制品卷，显示胶带位于制品卷的卷芯附近，尚未展开的状态。

图2示意性地表示电池组装线上的制品卷的展开及隔板材料的移行。图2是自侧面观察移行面的示意图。箭头表示隔板材料的移行方向。图2表示残留于制品卷上的微多孔膜变为一点点，显示胶带穿过搬运线上的传感器，传感器光由显示胶带所遮挡的状态。

图3表示粘附于整幅卷的外侧的端部的显示胶带。

图4表示利用切割器将整幅卷切断，并缠绕成制品卷的状况。

图5示意性地表示具有显示胶带的制品卷的剖面的一部分。

图6示意性地表示在缠绕成制品卷的隔板用微多孔膜上带有显示胶带的痕迹的状况。

图7是显示部的印刷例。(a)是对整个面进行着色。(b)是点状花纹。(c)是条纹状花纹。(d)是如壁纸般的花纹。

图8示意性地表示具有检查部的切分步骤线。图8是显示部的示例。图8表示已对显示部整个面进行着色的情况。

图9示意性地表示具有显示部的制品卷的剖面的一部分。

图10示意性地表示电池生产线上的显示部的移行。显示部正在朝向检测机移行。

图11示意性地表示电池生产线上的显示部的移行。显示部正在穿过检测机。

具体实施方式

(电池隔板用微多孔膜卷绕物)

电池隔板用微多孔膜卷绕物在电池隔板用微多孔膜上，具有光学特性与电池隔板用微多孔膜不同的显示部。

(微多孔膜)

本发明的带有显示部的隔板用微多孔膜只要是从前所使用的膜，则任意均可。代表性的微多孔膜是适用于与有机溶媒系的电解质接触，可低成本地制造的聚烯烃系微多孔膜。作为聚烯烃系微多孔膜的制造方法，已知有两个方法。一个是湿式法，即，将溶解于溶剂中的聚烯烃加以薄膜化之后去除溶剂而生成空隙的方法。另一个是干式法，即，通过将聚烯烃材料加以延伸而在聚烯烃内部的界面或构成聚烯烃材料的成分中间相生成空隙的方法。在不使用溶剂而可制造宽幅的整幅卷的方面而言，干式法被认为有利。但是，无论通过何种方法所制造的隔板用微多孔膜的整幅卷，印刷性均几乎无差异。因此，在本发明中，无论通过何种方法所制造的隔板用微多孔膜的整幅卷均可使用。本发明的隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法的特征是在整幅卷上设置显示部的部分。在本发明的隔板用微多孔膜卷绕物的制造方法中，对制造整幅卷之前的步骤并不予以限制。

(整幅卷的制造例)

以下，作为隔板用微多孔膜的整幅卷的制造例，揭示使用聚丙烯系聚合物作为原料的干式法。作为丙烯系聚合物，优选为使用包含聚丙烯均聚物或含有微量的乙烯单位的聚丙烯共聚物的聚丙烯系聚合物。包含聚丙烯系聚合物的隔板用微多孔膜的整幅卷典型的是通过以下方法来制造。首先，将包含聚丙烯系聚合物的原料投入至挤压机，进行熔融捏合，并自模(die)中挤出。对挤出膜进行冷却而获得无孔的延伸用整幅料。

其次，对延伸用整幅料预先在低于原料的熔点的温度下进行热处理。然后，对经热处理的延伸用整幅料在低温下进行延伸(冷温延伸)。此时，作为延伸温度，优选为15℃～35℃。延伸倍率优选为大于1倍且2.5倍以下。进而，对经冷温延伸的整幅料在高温下进行延伸(高温延伸)。此时，作为延伸温度，优选为较原料的熔点低30℃的温度以上且较原料的熔点低5℃的温度以下的温度。延伸倍率优选为1.5倍～3.5倍。经过所述冷温延伸及高温延伸，在聚丙烯系聚合物膜上生成孔。

最后，对所获得的多孔性聚丙烯聚合物膜进行松弛处理。松弛处理是在较原料的熔点低30℃的温度以上且较原料的熔点低5℃的温度以下的温度下，利用分别设定有旋转速度的多个辊来搬运膜。通过松弛处理，膜上所产生的空孔变得稳定，从而抑制膜产生皱折。如此，整幅卷制作完成。

(显示部的制作)

本发明的电池隔板用微多孔膜卷绕物的显示部是通过电池生产线的光学传感器，而识别为其他部位即与无显示部的隔板用微多孔膜(隔板材料)不同的部位的部位。为了达成此种识别，显示部与隔板材料的光学特性需要具有可利用光学传感器进行识别的程度的差异。例如，使用透过型光学传感器时，因隔板材料通常可见光的透过性比较高，故而可将提高可见光的遮光性的经着色或打印的部分用作显示部。另外，使用反射型光学传感器时，可将呈现与隔板材料的表面状态不同的反射性(由平滑的表面而产生的高反射性、或由特定波长的吸收而产生的低反射性)的经着色或经打印的部分用作显示部。此种通常使用的光学传感器可检测到的显示部可通过使用印刷机的着色或打印来高效率地制作。

印刷机的种类并无限定，作为在膜状的材料上进行印刷的部件优选为通常的喷墨打印机、激光打印机。另外，还可使用使笔(pen)状的头部(head)直接与膜面接触的魔笔型的着色装置或打印装置。

显示部的位置是与位于整幅膜的最外部的隔板材料端部相隔2m～5m的地点。显示部是在所述地点跨越膜的左右端，沿膜长边方向以0.5cm～5cm的宽度进行着色或打印的划区。着色或打印的颜色只要是可使所述光学特性形成差别的颜色，即无限制。着色或打印的花纹也只要是可使所述光学特性形成差别的花纹，即无限制。

现在所使用的通常的电池生产线的光学传感器是通过不透光性或反射性的变化来检测显示胶带的穿过。若使用利用现行的光学传感器也可检测到的显示部，则不需要改变现行的电池生产线，从而在成本方面有利。此时，显示部的着色或打印所使用的颜色优选为黑色、深藏青色、深绿色等遮光性高的颜色或反射性与隔板材料不同的颜色。并且此时，可对整个显示部位进行着色，也可将花纹印刷至整个显示部。花纹只要是点状花纹、线状花纹等可以整个显示部来确保遮光性或不同的反射性的花纹，即可为任意花纹(图7(a)、(b)、(c)、(d))。花纹的方向也可沿着隔板材料的宽度方向、长度方向、斜方向等任一方向。着色或打印也可在整个显示部上呈均匀状态，另外，也可例如以渐变(gradation)着色的方式而呈不均匀状态。还可利用记号、数字、文字、这些的组合来构成花纹。

作为用于着色或打印的油墨或着色材料，优选的是具有速干性者，以便可在显示部制作之后，迅速地在下一个加工步骤中使用隔板材料。

本发明中，在将整幅卷搬运至切分步骤之前，可预先制作显示部。即，自整幅卷的最外部将隔板材料加以展开，并导入至设置于切分步骤线的近前的喷墨打印机等着色·打印装置中。在规定的部位通过所述方法而制作显示部。将设置有显示部的整幅卷导入至切分步骤。

(切分步骤)

切分步骤本来是配合利用隔板材料的电池制品对整幅卷的宽度及长度进行调节的程度。在切分步骤线中，设置有切割器、缠绕装置，自整幅卷陆续送出的隔板材料通过切割器而切断成狭窄宽度，并通过缠绕装置而缠卷于制品卷用的新的卷芯。在本发明中，还可将不具有显示部的整幅卷直接导入至切分步骤，利用设置于切分步骤线内的喷墨打印机等着色·打印装置制作显示部位。例如，可在隔板材料的搬运路径上，在切割器的近前安装着色·打印装置，从而连续地进行显示部的制作及切断。

当在切分步骤线的开头设置有隔板材料的检查部，在检查部上设置有对微多孔膜的表面的缺陷部进行检测的检测机以及在检测到的缺陷部作标记的印刷机时，可在检查的同时制作显示部(图8)。自整幅卷陆续送出隔板材料并使其移行至检查部，并自位于整幅卷的最外部的隔板材料端部将接在其之后的隔板材料导入至检测机。经过检测机的隔板材料朝向印刷机进行移行。当经检测机发现到缺陷时，利用印刷机在缺陷部位进行着色。利用检测机未发现缺陷的部分直接穿过印刷机。但是，当制作显示部的所述规定的部位穿过印刷机时，利用印刷机通过所述着色·打印方法来制作显示部。在印刷机中，除了作缺陷标记以外，设定有用以进行显示部的着色·打印的动作。当显示部的制作结束时，印刷机对接在显示部之后连续地导入至印刷机的隔板材料仅进行作缺陷标记。

还可在检查部之前设置清洁器(cleaner)部，将已去除表面异物的隔板材料搬运至检查部。

如此，在抵达至切分步骤线的切割器之前，在隔板材料上设置显示部。穿过检查部的隔板材料向切割器移行。经切割器调节宽度的隔板材料向缠绕部移行。在缠绕部上，设置有制品卷用的新的卷芯。位于整幅卷的最外部的隔板材料的端部最先抵达至新的卷芯，并加以缠卷。接着对显示部进行缠卷。当将规定长度的隔板材料缠卷于新的卷芯时，将隔板材料切断，缠绕结束。通常，在制品卷上缠卷有数百米以上的隔板材料。

(制品卷的完成)

如此，制品卷制作完成。显示部位于制品卷的卷芯附近。显示部实质上无厚度，因此对于具有显示部的隔板材料的部分与不具有显示部的隔板材料的部分，厚度相同。在制品卷中，以与显示部重叠的方式，缠卷有数百米以上的隔板材料。显示部实质上无厚度，因此对于具有显示部的隔板材料的部分与不具有显示部的隔板材料的部分，厚度相同。因此，在与显示部重叠的隔板材料上不带有痕迹(图9)。对制作完成的制品卷进行捆包而出货。

(电池制造)

制品卷在电池组装线上用于电池制造。自制品卷的外侧的端部将隔板材料加以展开而搬运。当微多孔膜的展开推进，隔板材料的剩余量变少时，卷芯附近的显示部被展开，从而向搬运线上的传感器移行(图10)。当显示部穿过光传感器时(图11)，检测到隔板材料的光学特性的变化，从而将告知隔板材料仅剩一点点的信号发送至搬运线。在收到所述信号的搬运线上，进行搬运停止、制品卷的更换等规定的操作。如上所述，在电池制造中，本发明的显示部发挥与现有的显示胶带同等的功能。

(整幅卷的制造)

在以下步骤中，制造聚丙烯制隔板用微多孔膜的整幅卷。

使用双轴挤压机及T字模(T die)，将MFR0.5(日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)K7210)、分子量分布(Mw/Mn)为10、熔点163℃的均聚聚丙烯在210℃下加以熔融并挤出。将无孔整幅卷以牵伸比(draft ratio)32导入至冷却卷之后，加以缠绕。利用烘箱(oven)对所获得的无孔整幅卷进行热处理后，利用延伸机在控制为27℃的温度条件下沿长度方向以达到约1.1倍的方式进行冷延伸，接着在控制为155℃的热延伸槽内沿长度方向热延伸2.5倍。其后在120℃下松弛20％，由此获得微多孔膜。将经过松弛步骤的微多孔膜缠绕成宽度800mm、长度1200m的整幅卷。

[实施例]

实施例1

将整幅卷运送至切分步骤线，自端部陆续送出微多孔膜并经过清洁器搬运至检查部。在检查部上，设置有利用电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)照相机对隔板材料表面的缺陷进行检测的检测机、以及在经检测机发现的缺陷部进行着色的喷墨打印机。在检查部的喷墨打印机中，与在缺陷部进行印刷的动作一并，还对显示部的印刷动作进行有编程。利用所述喷墨打印机在自微多孔膜的端部经过3m的部分印刷有显示部。印刷图案是在横切微多孔膜的左右端部的宽度为3cm的带状划区内，以每平方厘米100个的间隔而显示的黑点图案。即，所述带状划区是微多孔膜的自与端部相隔300cm的位置至与端部相隔303cm的位置为止的部分。显示部在人眼中看起来为黑带。对接在显示部之后导入至检查部的隔板材料，仅进行缺陷的检测及显示。

将已穿过检查部的整幅卷运送至切割器加以分割之后，缠绕于制品卷用的卷芯。对于整幅卷，使宽度及长度齐整，而加工成宽度为200mm、长度为600m的制品卷。如此，获得本发明的电池隔板用微多孔膜卷绕物。

将制品卷搬运至电池组装线，使微多孔膜展开，并移行至组装线上。对所移行的微多孔膜进行肉眼观察，未看出显示部的痕迹。当膜剩余量变少，显示部穿过光传感器时，由光传感器检测到显示部。

实施例2

除了将显示部设为在横切微多孔膜的左右端部的宽度为2cm的带状划区内以每平方厘米400个的间隔而显示的黑点图案的方面以外，在与实施例1相同的条件下制造制品卷。将制品卷搬运至电池组装线上，使微多孔膜展开，并移行至组装线上。对所移行的微多孔膜进行肉眼观察，未看出显示部的痕迹。当膜剩余量变少，显示部穿过光传感器时，由光传感器检测到显示部。

实施例3

除了将显示部设为利用黑色油墨对横切微多孔膜的左右端部的宽度为0.5cm的整个带状划区进行着色者的方面以外，在与实施例1相同的条件下制造制品卷。将制品卷搬运至电池组装线上，使微多孔膜展开，并移行至组装线上。对所移行的微多孔膜进行肉眼观察，未看出显示部的痕迹。当膜剩余量变少，显示部穿过光传感器时，由光传感器检测到显示部。

实施例4

除了将显示部设为利用黑色油墨对横切微多孔膜的左右端部的宽度为2cm的整个带状划区进行着色者的方面以外，在与实施例1相同的条件下制造制品卷。将制品卷搬运至电池组装线上，使微多孔膜展开，并移行至组装线上。对所移行的微多孔膜进行肉眼观察，未看出显示部的痕迹。当膜剩余量变少，显示部穿过光传感器时，由光传感器检测到显示部。

实施例5

除了将显示部设为利用黑色油墨对横切微多孔膜的左右端部的宽度为3cm的整个带状划区进行着色者的方面以外，在与实施例1相同的条件下制造制品卷。将制品卷搬运至电池组装线上，使微多孔膜展开，并移行至组装线上。对所移行的微多孔膜进行肉眼观察，未看出显示部的痕迹。当膜剩余量变少，显示部穿过光传感器时，由光传感器检测到显示部。

[产业上的可利用性]

根据本发明，可消除曾被认为在隔板用微多孔膜中无法避免的显示胶带痕迹的问题。根据本发明，可提高隔板材料及使用所述隔板材料的电池的品质。在本发明中，不使用显示胶带，而且，可利用生产线中已具备的印刷机来设置替代显示胶带的显示部，因此可减少隔板制造成本。

[符号的说明]

1：制品卷

2：显示胶带

3：隔板材料

4：光传感器(发光部)

5：光传感器(受光部)

6：传感器光(照射至隔板材料)

7：传感器光(透过隔板材料)

8：整幅卷

9：整幅卷的隔板材料端部(最外部的端部)

10：切割器

11：制品卷

12：制品卷的卷芯

13：制品卷的隔板材料端部(最外部的端部)

14：隔板材料上所产生的显示胶带的痕迹

15：检查机(照明)

16：检查机(CCD照相机)

17：印刷机

18：显示部(经印刷的部分)