(57)【要約】【課題】セパレータと電極とのずれを防ぐことができるセパレータ形成シートとセパレータの形成方法を提供する。【解決手段】基体シート上に多数の微細孔を有するセパレータ層が少なくとも積層されたセパレータ形成シートの基体シートとは反対面が電極上に接するように積層し、次いで加熱および／または加圧して接着し、次いで基体シートを剥離して電極上にセパレータ層を積層するように構成されているので、電極上に密着したセパレータ層を容易に形成することができ、セパレータと電極とのずれを防止するとともに均一に密着させることができる。【選択図】　　　図１
2004014417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体シート上に多数の微細孔を有するセパレータ層が少なくとも積層されたことを特徴とするセパレータ形成シート。
【請求項２】
基体シートとセパレータ層との間に離型層が積層された請求項１記載のセパレータ形成シート。
【請求項３】
セパレータ形成シートの基体シートとは反対面側に接着層が積層された請求項１〜２のいずれかに記載のセパレータ形成シート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセパレータ形成シートの基体シートとは反対面が電極上に接するように積層し、次いで加熱および／または加圧して接着し、次いで基体シートを剥離して電極上にセパレータ層を積層することを特徴とするセパレータの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リチウム電池、アルカリ電池、その他の一次電池、二次電池の電極にセパレータ機能を付与するために用いることができるセパレータ形成シートとセパレータの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一次電池、二次電池において、両極を隔離するためにセパレータが用いられている。セパレータは、電池内で正極活物質と負極活物質との間に介在し、内部短絡を防止するために必要な部材である。また、密閉型の電池においては、電解液を保持する機能も求められる。
【０００３】
これらの機能に加えて、リチウムイオン電池などでは、多孔性セパレータが実用化に必要な安全機能で重要な役割を担っている。つまり、電池に過大の電流が流れた時、その発熱により多孔性セパレータの空孔が閉鎖され、電流を遮断する機能がセパレータに付与されている。多孔性セパレータは、製膜後の一軸延伸あるいは二軸延伸で作られ、その材料にはポリプロピレン（ＰＰ）樹脂やポリエチレン（ＰＥ）樹脂が多用され、構造的には単層あるいはＰＰとＰＥの複層等である。
【０００４】
電池を構成するには、正極、セパレータ、負極を積み重ねる方法、あるいは積層した状態で渦巻状に巻く方法などが用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成のセパレータは、積み重ね方法や巻回方法では、セパレータと電極とのずれがおこり、電池の特性や寿命が低下するという問題点があった。すなわち、曲げ応力などがかかった場合には、電極−セパレータ間に隙間ができて次第に密着性が低下していた。具体的には薄形電池の場合、渦巻状に巻回した後、楕円形になるよう圧縮成型する（図６参照）。この場合、両端の湾曲部分は隙間なく層状態になるが、平面部分にはたるみが生じやすいため、電極−セパレータ間の密着性が低下してしまう。このような密着性の低下により電池の内部抵抗が大きくなって、電池容量が低下する。また、密着性が不均一の場合、強く密着している箇所に大電流が流れやすく、電池系内の不均一な反応から容量低下や内部短絡を引き起こす原因にもなる。
【０００６】
したがって、この発明は、上記のような問題点を解消し、セパレータと電極とのずれを防ぐことができるセパレータ形成シートとセパレータの形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のセパレータ形成シートは、以上の目的を達成するために、つぎのように構成した。
【０００８】
つまり、この発明のセパレータ形成シートは、基体シート上に多数の微細孔を有するセパレータ層が少なくとも積層されるように構成した。
【０００９】
また、上記の発明において、基体シートとセパレータ層との間に離型層が積層されるように構成してもよい。
【００１０】
また、上記の発明において、セパレータ形成シートの基体シートとは反対面側に接着層が積層されるように構成してもよい。
【００１１】
また、この発明のセパレータの形成方法は、基体シート上に多数の微細孔を有するセパレータ層が少なくとも積層されたセパレータ形成シートの基体シートとは反対面が電極上に接するように積層し、次いで加熱および／または加圧して接着し、次いで基体シートを剥離して電極上にセパレータ層を積層するように構成した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳しく説明する。
【００１３】
図１〜３は、この発明のセパレータ形成シートの一実施例を示す断面図である。図４〜５は、この発明のセパレータの形成方法の一工程を示す断面図である。図中、１はセパレータ形成シート、２は基体シート、３はセパレータ層、４は離型層、５は接着層、６は電極、７は加熱加圧ロールである。
【００１４】
この発明のセパレータ形成シート１は、基体シート２上に多数の微細孔を有するセパレータ層３が少なくとも積層されたものである（図１〜３参照）。
【００１５】
基体シート２の材質としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などの樹脂シート、アルミニウム箔、銅箔などの金属箔、グラシン紙、コート紙、セロハンなどのセルロース系シート、あるいは以上の各シートの複合体などを使用することができる。
【００１６】
基体シート２からのセパレータ層３の剥離性がよい場合には、基体シート２上にセパレータ層３を直接設ければよい。基体シート２からのセパレータ層３の剥離性を改善するためには、基体シート２上にセパレータ層３を設ける前に、離型層４を全面的に形成してもよい（図２〜３参照）。離型層４は、基体シート２を剥離した際に、基体シート２とともにセパレータ層３から離型する。離型層４としては、基体シート２の剥離時に基体シート２側に全体が残るようセパレータ層３とは剥離性がよく、基体シート２とは剥離性が悪いものが好ましい。ただし、微細孔を有するなど、電解質の透過を妨げない離型層４であれば、セパレータ層３に一部または全体が残っていてもよい。離型層４の材質としては、メラミン樹脂系離型剤、シリコーン樹脂系離型剤、フッ素樹脂系離型剤、セルロース誘導体系離型剤、尿素樹脂系離型剤、ポリオレフィン樹脂系離型剤、パラフィン系離型剤およびこれらの複合型離型剤などを用いることができる。離型層４の形成方法としては、ロールコート法、スプレーコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。
【００１７】
また、必要に応じて剥離層を形成してもよい。剥離層は、基体シート２または離型層４上に全面的に形成する。剥離層は、基体シート２を剥離した際に、基体シート２から剥離して最外面となる。剥離層としては、微細孔を有するなど、電解質の透過を妨げないものでなければならない。剥離層の材質としては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂などのほか、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂などのコポリマーを用いるとよい。剥離層の形成方法としては、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。
【００１８】
セパレータ層３は、電池内で正極活物質と負極活物質との間に介在し、内部短絡を防止するために必要な層であり、密閉型の電池においては、電解液を保持する機能も求められる。また、多孔性のセパレータ層３を用いることにより、電池に過大な電流が流れた時に、その発熱により多孔性セパレータの空孔が閉鎖され、電流を遮断することができる。
【００１９】
セパレータ層３の厚さは、たとえば５〜８０μｍであり、好ましくは１０〜３０μｍである。
【００２０】
微細孔の形状については特に限定されず、円状、楕円状、多角形状のいずれであってもよい。微細孔の大きさは特に限定されないが、たとえば１．０μｍ以下であり、好ましくは０．５μｍ以下である。微細孔の配置位置は、各微細孔が規則正しく配置されたものでもよく、また不規則に配置されたものでもよい。しかし、電池間の容量のばらつきを制御するためには、微細孔が規則正しく配置されたものが好ましい。
【００２１】
セパレータ層３の材料については特に限定されないが、電解液との親和性がよく、保液性に優れ、長期間の充放電の繰り返し使用に耐え得る耐アルカリ性、耐酸性などの化学的安定性に優れ、内部抵抗が小さく、電極６から発生するガスの通過を妨げない通気性に優れることなどのセパレータに求められる種々の性能を満たすものが好ましい。たとえば、多孔性樹脂、多孔性フィルム、不織布、ガラスマットなどを用いることができる。
【００２２】
セパレータ層３に多数の微細孔を形成する方法は、特に限定されないが、たとえば、穿孔加工して多数の微細孔を開ける方法や、レーザー光線を用いて多数の微細孔を開ける方法などがある。また、水不溶性樹脂の極性有機溶剤溶液を基体シート２上に塗布し、次いで水中に浸漬し、湯洗、乾燥することによって、セパレータ層３に多数の微細孔を形成する湿式凝固法がある。
【００２３】
また、必要に応じて接着層５を形成してもよい。接着層５は、電極６の表面に上記の各層を接着するものである。接着層５としては、微細孔を有するなど、電解質の透過を妨げないものでなければならない。接着層５は、セパレータ層３上に全面的に形成するとよい。接着層５の材質としては、電極６の素材に適した感熱性あるいは感圧性の樹脂を適宜使用する。接着層５の形成方法としては、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。
【００２４】
また、上記した各層相互の密着性を向上させるために、アンカー層を設けてもよい。アンカー層としては、微細孔を有するなど、電解質の透過を妨げないものでなければならない。アンカー層の材質としては、２液性硬化ウレタン樹脂、熱硬化ウレタン樹脂、メラミン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、塩素含有ゴム系樹脂、塩素含有ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系共重合体樹脂などを使用するとよい。アンカー層の形成方法としては、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。
【００２５】
なお、セパレータ形成シート１の構成は、上記した態様に限定されるものではなく、必要に応じて所望の機能を有する層を形成することができる。また、必要に応じて不要な層の形成を省略することができる。
【００２６】
前記した構成のセパレータ形成シート１を用い、電極６の表面にセパレータを形成する方法について説明する。
【００２７】
まず、電極６上に、セパレータ形成シート１の基体シート２とは反対面が接するように積層する（図４参照）。すなわち、セパレータ形成シート１が接着層５を有する場合は、接着層５が電極６の表面に接するように積層する。また、セパレータ形成シート１が接着層５を有さない場合は、セパレータ層３が電極６の表面に接するように積層する。
【００２８】
電極６としては、特に限定されないが、従来から用いられている炭素系材料、リチウムやニッケルなどの金属、複合酸化物、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物、ハロゲン化物、ポリマーなどを用いるとよい。
【００２９】
次いで、加熱および／または加圧して接着する（図４参照）。加熱、加圧には、シリコンラバーなどの耐熱ゴム状弾性体を備えたロール転写機、アップダウン転写機などの転写機を用い、温度８０〜２６０℃程度、圧力４９０〜１９６０Ｐａ程度の条件に設定した耐熱ゴム状弾性体を介してセパレータ形成シート１の基体シート２側から熱と圧力とを加えるとよい。こうすることにより、接着層５あるいはセパレータ層３が電極６の表面に接着する。
【００３０】
次いで、基体シート２を剥離することにより（図４参照）、電極６上にセパレータを形成することができる（図５参照）。
【００３１】
このようにして電極６上に積層されたセパレータは、電極６とともに渦巻状に巻回した後、楕円形になるよう圧縮成型したとしても、電極６との間で均一に密着しており剥離することがなく、電池容量が低下したり内部短絡を起こすことがない。また、従来のセパレータよりも、セパレータを薄く軽く形成することができるため、電池の薄型軽量化が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明は、前記した構成からなるので、次のような効果を有する。
【００３３】
この発明のセパレータ形成シートは、基体シート上に多数の微細孔を有するセパレータ層が少なくとも積層されるように構成されているので、電極上に密着したセパレータ層を容易に形成することができ、セパレータと電極とのずれを防止し均一に密着させることが容易となる。
【００３４】
また、この発明のセパレータの形成方法は、基体シート上に多数の微細孔を有するセパレータ層が少なくとも積層されたセパレータ形成シートの基体シートとは反対面が電極上に接するように積層し、次いで加熱および／または加圧して接着し、次いで基体シートを剥離して電極上にセパレータ層を積層するように構成されているので、電極上に密着したセパレータ層を容易に形成することができ、セパレータと電極とのずれを防止するとともに均一に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のセパレータ形成シートの一実施例を示す断面図である。
【図２】この発明のセパレータ形成シートの一実施例を示す断面図である。
【図３】この発明のセパレータ形成シートの一実施例を示す断面図である。
【図４】この発明のセパレータの形成方法の一工程を示す断面図である。
【図５】この発明のセパレータの形成方法の一工程を示す断面図である。
【図６】従来の電池の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１　セパレータ形成シート
２　基体シート
３　セパレータ層
４　離型層
５　接着層
６　電極
７　加熱加圧ロール
８　セパレータ
９　隙間
【図１】
2004014417.tif 000003
【図２】
2004014417.tif 000004
【図３】
2004014417.tif 000005
【図４】
2004014417.tif 000006
【図５】
2004014417.tif 000007
【図６】
2004014417.tif 000008