(57)【要約】【課題】切断端面に切粉や異物の付着を阻止する機能を有する切断部構造を持つことで、金属箔のスリット作業における切断部の切粉再付着を大幅に減少させることができ、スリット後に設置した粘着ロールによる集電体シート表面の付着物除去のみで銅粉等の異物付着量が少ないリチウムイオン電池用金属箔を提供する。【解決手段】本発明に係るリチウムイオン電池用金属箔は、金属箔の長手方向の切断端部構造がダレ部と、剪断部と、破断部と、かえり部とからなり、ダレ部の切断端部構造中に占める割合が５０％以上であることを特徴とするリチウムイオン電池用金属箔である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の長手方向の切断端部構造がダレ部と、剪断部と、破断部と、かえり部とからなるリチウムイオン電池用金属箔であって、
前記ダレ部の前記切断端部構造中に占める割合が５０％以上であること
を特徴とするリチウムイオン電池用金属箔。
【請求項２】
請求項１に記載の金属箔の材質として、銅及びアルミニウムを含むこと
を特徴とするリチウムイオン電池用金属箔。
【請求項３】
上下に対向する上丸刃と下丸刃の間に金属箔を通して、前記上丸刃と前記下丸刃を交差させて切断する金属箔の切断方法において、
クリアランス量を調整し、前記上丸刃と前記下丸刃を矩形刃として、前記金属箔の長手方向の切断端部におけるダレ部の占める割合が５０％以上である切断端部構造を形成すること
を特徴とするリチウムイオン電池用金属箔の製造方法。
【請求項４】
上下に対向する上丸刃と下丸刃の間に金属箔を通して、前記上丸刃と前記下丸刃を交差させて切断する金属箔の切断方法において、
クリアランス量を調整し、前記上丸刃と前記下丸刃の一方を矩形刃、他方を鋭角刃として、前記金属箔の長手方向の切断端部におけるダレ部の占める割合が５０％以上である切断端部構造を形成すること
を特徴とするリチウムイオン電池用金属箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用集電体シート、特に材質が銅及びアルミニウムで出荷形態がコイル状、リール状とする場合に所定幅に切断する時の切断端面に切断切粉やその他有害な異物の付着を阻止できる切断端部を有する電池用集電体シート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電池用集電体シート（金属箔）は、図２に示されるようなシート切断装置（以下スリッターと称する）の切断機構により切断される。図２の左図は切断装置の正面図であり、右図は切断装置の側面断面図である。切断前の電池用集電体シート９は上丸刃６と下丸刃７の協働で製品として使用される電池用集電体シート９ａ（以下、集電体シートと称する）と、製品としては使用されない切断屑９ｂ、９ｃに連続的に切断され、電池用集電体シート９ａは右矢印の方向（集電体シートの長手方向）へ送られる。
【０００３】
この時、切断部から切粉が飛散するため下丸刃７近傍に設置した吸引装置１０で除去することが一般的である。吸引装置１０で補足できなかった切粉の一部は集電体シート表面に付着したり、スリッター周辺に付着する。集電体シート表面の飛散切粉は切断部近傍が多く、切断部から離れた集電体シート中央部付近では少なくなる。このような飛散切粉や製造過程で集電体シート表面に堆積した付着物を除去するために図５に示すような粘着ロールが使用される。集電体シートの次の工程として電池用電極を製造する工程に適用した粘着ロール装置の構造は、特許文献１に示されているように、上下粘着ロールの間に搬送される集電体シートをはさみながら押し当てることで集電体シート表面の付着物を除去する。
【０００４】
また、特許文献２には金属箔のスリット作業における飛散切粉の発生を減少させるため、上丸刃の直径を下丸刃の直径の２．５倍〜４倍にして、かつ上丸刃が金属箔を切断する際の金属箔面に対する接触角度を、０．１２５°〜０．３６２°に設定した金属箔スリット加工装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５３５１３号公報
【特許文献２】特開２００３−２００３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の粘着ロールでの付着物除去は集電体シート表面に対して大きな効果を発揮する。しかし、このようにして製造した集電体シートをコイル状に巻き出荷する際に、次の工程である電池用集電体を製造する装置に前記コイルを通過させると、パスラインロールが汚れた。このパスラインロールの汚れの原因は、集電体シート切断部近傍の汚れにあった。このため、電池用集電体の製造工程を切粉で汚染することが大きな問題となった。切断後の集電体シートをコイル状に巻いた状態でコイル端面の付着物を調査すると粘着ロールの有無にかかわらず付着物の量は改善されなかった。
【０００７】
これは集電体シートの切断端面に対しては粘着ロールが接触しないため、集電体シート切断端面に付着した切粉の除去ができないためであった。これについて図４を用いて説明する。図４は集電体シート９の切断端面１１を顕微鏡で観察した時の模式図である。集電体シート９の切断端面は新生面が露出しているため、切断部から分離した切粉１２は、下丸刃近傍に設置する吸引装置でも除去できず、新生面に再付着することが推察できた。切断端面１１に付着している切粉１２の形態を観察すると、切断端面内で固着した切粉１２ａと、切粉の一部が切断端面から出て固着した切粉１２ｂ、１２ｃがある。
【０００８】
図５の粘着ロールにおいて、黒丸で示される付着物１７（切粉を含む）は、集電体シート表面上の付着物を表しており、粘着ロールで除去できる。よって、図４の１２ｂ、１２ｃのような切粉の一部が切断端面から集電体シート表面上に固着した切粉は、粘着ロールで除去できることになるが、切断端面内に固着した切粉１２ａ（集電体シート表面上にない切粉）は粘着ロールでも除去できず、製品として出荷されることとなる。このような切粉の再付着防止のためには、切断端面の新生面対策が必要である。
【０００９】
また、特許文献２では、金属箔スリット加工装置における上丸刃の直径を、下丸刃の直径に比して適切な大きさに設定し、かつ上丸刃が金属箔を切断する際の金属箔面に対する接触角度を一定の範囲内に設定して、金属箔のスリット作業における飛散切粉の発生を減少させている。しかし、装置の上丸刃の直径や角度を変更することは、複雑であり手間がかかる。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みて、よりシンプルな方法で、集電体シートの切断端面に切粉や異物の付着を阻止する機能を有する切断部構造をもつリチウムイオン電池用金属箔を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、金属箔の長手方向の切断端部構造がダレ部と、剪断部と、破断部と、かえり部とからなるリチウムイオン電池用金属箔であって、前記ダレ部の前記切断端部構造中に占める割合が５０％以上であることを特徴とするリチウムイオン電池用金属箔を提供する。
【００１２】
また、前記リチウムイオン電池用金属箔の材質は、銅及びアルミニウムを含むことが好ましい。
【００１３】
また、上下に対向する上丸刃と下丸刃の間に金属箔を通して、前記上丸刃と前記下丸刃を交差させて切断する金属箔の切断方法において、クリアランス量を調整し、前記上丸刃と前記下丸刃を矩形刃として、前記金属箔の長手方向の切断端部におけるダレ部の占める割合が５０％以上である切断端部構造を形成することを特徴とするリチウムイオン電池用金属箔の製造方法を提供する。
【００１４】
さらに、上下に対向する上丸刃と下丸刃の間に金属箔を通して、前記上丸刃と前記下丸刃を交差させて切断する金属箔の切断方法において、クリアランス量を調整し、前記上丸刃と前記下丸刃の一方を矩形刃、他方を鋭角刃として、前記金属箔の長手方向の切断端部におけるダレ部の占める割合が５０％以上である切断端部構造を形成することを特徴とするリチウムイオン電池用金属箔の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のリチウムイオン電池用金属箔は、切断端面に切粉や異物の付着を阻止する機能を有する切断部構造を持つため、金属箔のスリット作業における切断部の切粉再付着を大幅に減少させることができ、スリット後に設置した粘着ロールによる集電体シート表面の付着物除去のみで銅粉等の異物付着量が少ない集電体シートの供給ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るスリット端面の断面構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る切断装置を示す図である。
【図３】ラップ量とクリアランス量を模式的に示す図である。
【図４】スリット端面に付着した切粉形態を模式的に示す図である。
【図５】粘着ロールの構造を示す図である。
【図６】本発明の実施例の実験結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るスリット端面の断面構造を得るための他の実施例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る集電体シート切断面の切粉採取の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（切断端部構造の概要）
図１に本実施の形態に係る切断端部構造を含む負極集電体シート断面を示す。切断端部構造とはダレ部１、剪断部２、破断部３、かえり部４の４部分から構成される。
【００１８】
ダレ部１は下面５ｄが曲線となる部分から剪断部２につながる部分までとなる。ダレ部１の曲線部表面は下面５ｄが塑性変形した部分であるため下面５ｄの表面状況と同様の模様（表面の筋等）を有していることが特徴である。剪断部２は上下丸刃によって剪断されているため上面５ｕ、下面５ｄに対して概略垂直となり新生面が露出していることが特徴となる。またかえり部４は上面５ｕに対して突起状に高くなった部分である。
【００１９】
以上の前提条件で本発明のダレ部を寸法的に定義すると、ダレ部長さが切断端部構造中に占める割合が５０％以上である構造となる。剪断部２と破断部３はいわゆる新生面が露出し切粉などの異物が付着する部分となるが、本発明のダレ面構造を有する場合その新生面に付着した異物が粘着ロールで除去できないサイズは厚さ１０μｍの銅箔の場合で異物サイズとして２０μｍ未満となり、電池工程で問題となるサイズではない。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
図２は、本実施の形態に係る金属箔の切断端部構造を得るための切断装置である。図２の左図は切断装置を正面から見た図であり、右図は切断装置を側面から見た断面図である。右図の矢印は電池用集電体シート９が送られる長手方向を示す。図２の刃組みは一般的にギャング式刃組み構造と呼ばれ、対向する上丸刃６と下丸刃７の間に金属箔を挿入し、その剪断応力により切断を行う。本実施の形態では上下刃には矩形刃（直角刃）を使用した。
【００２２】
図３は、ラップ量（刃噛み深さ）とクリアランス量を模式的に示す図である。図３に示すように上丸刃６と下丸刃７のラップ（刃噛み深さ）量８ｂは、上丸刃６と下丸刃７が交差する深さであり、本実施の形態では０．０３ｍｍとした。
【００２３】
また、上丸刃６と下丸刃７の水平距離間にはクリアランス量８ａが設定され、両刃は接触しない。なお、図３において、ラップ（刃噛み深さ）量８ｂとクリアランス量８ａは、図解の便宜上、実際よりも大きく示している。クリアランス量８ａは切断しようとするシート厚さの１０％程度に設定することが一般的であるが、本実施の形態ではクリアランス量を変化させて切断を実施した。
【００２４】
本実施の形態では、スリット前の金属箔シートは厚さが１０μｍの圧延銅箔を使用し、
刃組みで所定の幅寸法で製品となる集電体シート９ａと、屑となる金属箔９ｂと、９ｃに分離した。また、ライン速度は１００ｍ／分でスリットを実施した。発生した切粉は下丸刃部に設置した下刃受け１０により吸引排出される。スリット後の集電体シートは、粘着ロールを通過後コイル状に巻き取られる。
【００２５】
この設定で、クリアランス量を変化させた切断を実施し、後述する方法で切断面に付着した切粉の量を比較した。クリアランス量の変更実験は１条件に対して３回実施し、平均の値を測定した。ダレ部長さ割合が１２％となったマイナスクリアランス（シート厚さの１０％程度より小さい量）の場合の切粉量は平均５５個／ｃｍ２であった。本実施の形態では、金属箔シートは厚さが１０μｍの圧延銅箔を使用しているため、マイナスクリアランスの量は、１μｍより小さい量である。
【００２６】
一方、ダレ部長さ割合が４９％となったプラスクリアランス（＋３μｍ）を選定した場合の切粉量は平均１２個／ｃｍ２と明らかに減少した。なおダレ部長さ割合の算出はイオンミリング装置（日立  Ｅ３５００形）で集電体シートの切断部に直角な面を出し、ＳＥＭ写真から読み取った。
【００２７】
また、集電体シートの切断面に付着した切粉の評価は下記の手順で実施した。図８に示すように、金属箔シートの端部切断が終了したコイル２２の切断端部２３に所定サイズの粘着テープ２４を貼付けてコイル端部切断面の切粉を採取する。粘着テープ２４の表面に付着した切粉を１００倍の顕微鏡で観察し、２０μｍ以上の大きさの切粉の数をカウントした。最終的には粘着テープの寸法から単位面積あたりの切粉数で比較した。図６はこの評価方法を用い、実施例に示す条件でクリアランス量を種々変化させた時の切粉数をダレ部長さ割合との関係で示したグラフである。このグラフから、切粉数が明らかに減少するダレ部長さ割合は５０％以上であることがわかった。
【００２８】
上述のように切断端部構造のダレ部の長さ割合は、切断装置のクリアランス量を変更することにより変更される。また、ダレ部の長さ割合は、切断装置の上下丸刃の形状及び切断しようとする集電体シートの物性値によっても変更される。量産工程では上下丸刃の形状と集電体シートは決まっており、ダレ部を形成するためのクリアランス量を変えることでダレ部の最適長さを決定する。
【００２９】
前述のプラスクリアランス（シート厚さの１０％程度より大きい量）の場合、切断部端部がクリアランス部で折れる現象や切断性低下により切断端部が２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の細かい波状を呈するなどの品質悪化を招く場合がある。ただし、この品質悪化についても上下丸刃の切断性や集電体シートの物性値により変化する。
【００３０】
発明者の調査ではシートの厚さ１０μｍで、同一の矩形丸刃を使用した場合に圧延銅箔を切断する時の品質低下を起こさないクリアランス量の許容範囲は電解銅箔に比較して広く、クリアランス量５μｍ（シート厚さの５０％）までは品質低下を起こさず、電解銅箔では２μｍ（シート厚さの２０％）のプラスクリアランスでも切断部に３ｍｍピッチ程度の波状模様が発生した。電解銅箔のように強度が低く切断性が悪い銅箔の場合でも本発明のダレ部をスムーズに形成する手段として、一方を矩形刃、他方を鋭角刃とする方式を考案し、効果のあることを確認した。
【００３１】
図７に本発明の切断端部を得るための他の実施例を示す。製品側にダレ面２０を形成するための矩形刃１８を配置し、下刃には鋭角を持つ刃１９を配することにより切断性を向上させた。切断屑側となる切断端部２１はダレ部が少なく剪断部が大半を占めることになるため、切断屑側に切粉を捕捉させるという積極的な効果も期待できる。
【００３２】
以上のように、本発明により金属箔のスリット作業における切断部の切粉再付着を大幅に減少させることができ、スリット後に設置した粘着ロールによる集電体シート表面の付着物除去のみで銅粉等の異物付着量が少ない集電体シートの供給ができる。
【００３３】
また、本実施の形態に係る集電体シート（以下圧延銅箔として説明）は幅が概略５００ｍｍのコイル状態で出荷され、その後、電池製造工程でさらに幅方向に４分割〜６分割に切断されて所定の電極材となる。この分割工程でも同様に切断粉の発生があるため、本実施の形態に係る切断端部形状を採用することにより電池製造ラインの汚染を大幅に低減できることになる。
【符号の説明】
【００３４】
１…ダレ部、２…剪断部、３…破断部、４…かえり部、５…電池用集電体シート、５ｕ…電池用集電体シートの上面、５ｄ…電池用集電体シートの下面、６…上丸刃、７…下丸刃、８ａ…クリアランス、８ｂ…ラップ、９…切断前電池用集電体シート、９ａ…電池用集電体シート製品側、９ｂ，９ｃ…電池用集電体シート屑側、１０…吸引装置、１１…電池用集電体シート切断面、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…切粉、１３…銅箔、１４，１５…粘着ロール、１６…粘着シート、１７…付着物、１８…上丸刃（矩形刃）、１９…下丸刃（鋭角刃）、２０…製品側ダレ面、２１…屑側剪断面、２２…コイル状の集電体シート、２３…切断端部、２４…粘着テープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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