(57)【要約】【課題】  簡便かつ正確にピン抜け性を評価することのできる電池用セパレータのピン抜け性評価用部材、それを用いたピン抜け性評価用装置及び方法を提供。【解決手段】  ピンの周囲に巻回されたセパレータを含む巻回電極体から、ピンを引き抜く際のピン抜け性を評価するための部材であって、隣接して配置される第一部材及び第二部材を含む芯材を備え、芯材は、その周囲に密着した状態でセパレータを巻回可能であり、かつ、一方の端部に第一部材からなる第一被把持部と、他方の端部に第二部材からなる第二被把持部とを有する、ピン抜け性評価用部材などによる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンの周囲に巻回されたセパレータを含む巻回電極体から、前記ピンを引き抜く際のピン抜け性を評価するための部材であって、
隣接して配置される第一部材及び第二部材を含む芯材を備え、
前記芯材は、その周囲に密着した状態で前記セパレータを巻回可能であり、かつ、一方の端部に前記第一部材の一部からなる第一被把持部と、他方の端部に前記第二部材の一部からなる第二被把持部とを有する、
ピン抜け性評価用部材。
【請求項２】
前記芯材は、板状形状である、請求項１に記載のピン抜け性評価用部材。
【請求項３】
前記芯材に対して、前記セパレータを押圧して密着させる押圧部を備える、請求項１又は２に記載のピン抜け性評価用部材。
【請求項４】
前記押圧部は、１０ｇ／ｃｍ２以上１６０ｇ／ｃｍ２以下で押圧する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のピン抜け性評価用部材。
【請求項５】
前記第一被把持部及び第二被把持部の少なくともいずれか一方は、荷重測定装置の把持部で把持可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のピン抜け性評価用部材。
【請求項６】
前記第一部材及び前記第二部材が同一形状の板状部材であり、互いに長手方向にずれて配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のピン抜け性評価用部材。
【請求項７】
前記第一部材及び前記第二部材が金属材料から形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のピン抜け性評価用部材。
【請求項８】
前記芯材の周囲に、前記セパレータが巻回された際、前記芯材の表面から１６層以下の積層構造である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のピン抜け性評価用部材。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか一項に記載のピン抜け性評価用部材と、
前記第一被把持部及び前記第二被把持部のいずれか一方を固定し、かつ、いずれか他方を引っ張ることにより、前記第二部材あるいは前記第一部材を前記セパレータ巻回体から引き抜く際の引張荷重を測定する荷重測定装置と、
を備えるピン抜け性評価用装置。
【請求項１０】
隣接して配置される第一部材及び第二部材を含み、一方の端部に第一部材の一部からなる第一被把持部と、他方の端部に第二部材の一部からなる第二被把持部と、を有する芯材の周囲に、任意の張力をかけてセパレータを巻回することと、
前記第一被把持部及び前記第二被把持部のいずれか一方を固定し、かつ、いずれか他方を引っ張ることにより、前記第一部材又は前記第二部材を引き抜いた際の引張荷重を測定することと、を含むピン抜け性評価方法。
【請求項１１】
前記芯材は、板状形状である、請求項１０に記載のピン抜け性評価方法。
【請求項１２】
前記セパレータを、前記芯材に対して押圧して密着させることを含む請求項１０又は１１に記載のピン抜け性評価方法。
【請求項１３】
予めピン抜け性の判明しているセパレータを用いた場合の引張荷重と比較することを含む、請求項１０〜１２に記載のピン抜け性評価方法。
【請求項１４】
前記第一部材又は前記第二部材を引き抜く際にかかる最大引張荷重を測定する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のピン抜け性評価方法。
【請求項１５】
予めピン抜け性の判明しているセパレータを用いた場合の前記最大引張荷重と比較することを含む、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のピン抜け性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンの周囲に巻回されたセパレータを含む電極巻回体から、ピンから抜く際のピン抜け性を評価するためのピン抜け性評価用部材、装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
巻回型電池は、帯状の正極、帯状の負極及びセパレータをピンの周囲に巻回した後、渦巻状の電極巻回体からピンを抜く工程を経て、製造される。
【０００３】
ピンの周囲に巻回された電極巻回体は、ピンとセパレータとが直接接触するため、セパレータには良好なピン抜け性が求められる。ピン抜け性が悪い場合、ピンと接触しているセパレータがピン抜き時にピンに引きずられてしまい、電極巻回体の内周部がタケノコ状に突出し、電極巻回体の正負極間の絶縁構造が失われてしまうなどの問題が生じる。
【０００４】
セパレータのピン抜け性を改善するため、セパレータの静摩擦係数、あるいは動摩擦係数を、特定の値以下とすることが提案されている。例えば、特許文献１では、ピンと、ピンと接触するセパレータとの滑り性を良好とするため、ピンと接触するセパレータ表面層の静摩擦係数を低くすることが開示されており、特許文献２では、セパレータ表面層の動摩擦係数を低くすることが開示されている。
【０００５】
また、セパレータのピン抜け性の簡易的な評価方法として、従来、円柱形状ピンのスリット部にセパレータを幅端面側から挿入した後、このピンを回して、セパレータをピンに巻回させ、ピンを引き抜く評価方法が用いられていた（例えば、特許文献１、３）。円柱形状のピンは、円筒形電池の渦巻き型の電極巻回体の作製に用いられる形状である。円筒型電池用のピンは、断面が半月形状の２本の割りピンからできており、長手方向にスリットのある構造となっている。
【０００６】
また、セパレータのピン抜け性の簡易的な評価方法として、セパレータを円柱形状又は平板形状の単一のピンに巻き付けた後、巻回したセパレータからピンを引き抜き、ピン抜け性が良かったか悪かったかを２択〜３択で判定する評価が行われている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１２６２７５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２８５７号公報
【特許文献３】特開平１０−１１００５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実施例にて詳述するように、本発明者らの検討によると、静摩擦係数又は動摩擦係数によるピン抜け性の判断は必ずしも正確ではないことが明らかとなった。また、特許文献１〜３に記載される従来のピン抜け性の評価方法は、さらなる改善の余地があった。さらに、特許文献１及び２に記載されるピン抜け性の評価方法は、ピン抜け性がどの程度悪いのか、改善によりどの程度効果があったのかという物性値の比較をしにくいという問題があった。
【０００９】
一方、実際の設備と実際の電極部材を使い、電極巻回体を組み立ててピン抜け性を評価する方法も考えられる。しかし、この方法の場合、帯状正極及び帯状負極の用意、これら部材の走行蛇行の調整、巻き取った電極巻回体の寸法条件出しなどの煩雑な作業が必要となり、多大な時間と労力を要するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みたものであり、簡便かつ正確にピン抜け性を評価することのできるピン抜け性評価用部材、それを用いたピン抜け性評価用装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様のピン抜け性評価用部材は、ピンの周囲に巻回されたセパレータを含む巻回電極体から、ピンを引き抜く際のピン抜け性を評価するための部材であって、隣接して配置される第一部材及び第二部材を含む芯材を備え、芯材は、その周囲に密着した状態でセパレータを巻回可能であり、かつ、一方の端部に第一部材の一部からなる第一被把持部と、他方の端部に第二部材の一部からなる第二被把持部とを有する。
【００１２】
本発明の第２の態様のピン抜け性評価用装置は、ピン抜け性評価用部材と、第一把持部及び第二被把持部のいずれか一方を固定し、かつ、いずれか他方を引っ張ることにより、第二部材あるいは第一部材をセパレータ巻回体から引き抜く際の引張荷重を測定する荷重測定装置と、を備える。
【００１３】
本発明の第３の態様のピン抜け性評価方法は、隣接して配置される第一部材及び第二部材を含み、一方の端部に第一部材の一部からなる第一被把持部と、他方の端部に第二部材の一部からなる第二被把持部と、を有する芯材の周囲に、任意の張力をかけてセパレータを巻回することと、第一被把持部及び第二被把持部のいずれか一方を固定し、かつ、いずれか他方を引っ張ることにより、第一部材又は第二部材を引き抜いた際の引張荷重を測定することと、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のピン抜け性評価用部材を用いたピン抜け性評価用装置及び方法では、多大な労力や時間を要することなく簡便な操作により、正確なピン抜け性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ピン抜け性評価用部材の一例を示す側面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【図２】図２は、ピン抜け性評価用装置の一例を示す側面図である。
【図３】図３は、実施例のセパレータＡ〜Ｄと、第一部材及び第二部材（板状部材）の厚さ（ｍｍ）と、最大荷重（Ｎ）との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施例のセパレータＡ〜Ｄと、板状部材の長さ（ｍｍ）と、最大荷重（Ｎ）との関係を示す図である。
【図５】図５は、実施例のセパレータＡ〜Ｄと、板状部材の幅（ｍｍ）と、最大荷重（Ｎ）との関係を示す図である。
【図６】図６は、実施例のセパレータＡ〜Ｄと、セパレータ巻回時のおもり荷重（ｇ／ｍｍ）と、最大荷重（Ｎ）との関係を示す図である。
【図７】図７は、実施例のセパレータＡ〜Ｄと、板状部材への押圧力（ｇ／ｃｍ２）と、最大荷重（Ｎ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部または全部を模式的に記載するとともに、一部分を大きくまたは強調して記載する等適宜縮尺を変更して表現した部分を含んでいる。
【００１７】
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態におけるピン抜け性評価用部材１の一例を示す側面図及び断面図である。ピン抜け性評価用部材１は、芯材１０と、芯材１０の周囲にセパレータを巻回したセパレータ巻回体２０と、押圧部３０とを備える。芯材１０は、隣接する第一部材１１及び第二部材１２を含み、その周囲にセパレータを巻回可能である。また、芯材１０は、一方の端部に第一部材１１の一部からなる第一被把持部１３と、他方の端部に第二部材１２の一部からなる第二被把持部１４とを有する。なお、図１は左右が芯材１０の長手方向とした場合の図である。
【００１８】
図２は、本実施形態におけるピン抜け性評価用装置２の一例を示す側面図である。ピン抜け性評価用装置２は、ピン抜け性評価用部材１と、荷重測定装置３とを備える。荷重測定装置３は、第一把持部４１、第二把持部４２及び荷重測定部５０を有する。ピン抜け性評価装置２は、例えば、第二把持部４２により、第二被把持部１４を固定し、かつ、第一把持部４１を介して、第一被把持部１３を引っ張り、セパレータ巻回体２０から第一部材１１を引き抜き、この際の引張荷重を荷重測定部５０により測定することができる。なお、図２は上下が芯材１０の長手方向とした場合の図である。
【００１９】
以下、各部材について、詳細を説明する。
芯材１０は、第一部材１１及び第二部材１２を含む。芯材１０は、その周囲に密着した状態でセパレータを巻回可能である。第一部材１１と第二部材１２とは、それぞれ分離可能に形成され、互いに隣接して配置される。例えば、図１Ａ、Ｂでは、芯材１０は、金属材料からなる板状形状を有する第一部材１１及び第二部材１２から構成される。第一部材１１及び第二部材１２は、それぞれ互いに長手方向にずれて配置されることにより、芯材１０の長手方向の一方の端部に第一被把持部１３及び長手方向の他方の端部に第二被把持部１４が配置される。
【００２０】
芯材１０や第一部材１１及び第二部材１２の大きさは、特に限定されず、評価対象となる電極巻回体に用いられるセパレータ、ピンの種類などにより、適宜調整することができる。一般的に用いられる巻回型電池（例えば、直径４ｍｍの円柱形ピンを用いて製造される円筒形電池、又は、厚さ０．８ｍｍ、幅３０ｍｍの角型電池用ピンを用いて製造される角型電池）の電極巻回体用のピン抜け性評価用部材１である場合、芯材１０は、例えば、板状形状であることにより、これら円筒形電池の電極巻回体及び角型電池電極巻回体の両方において、正確なピン抜け性の評価を行うことができる。また、第一部材１１及び第二部材１２は、例えば、それぞれ厚さが０．３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、長さが５０ｍｍ以上６００ｍｍ以下であり、幅が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である板状形状を有することができる。また、それぞれ厚さが０．５ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、長さが７０ｍｍ以上４００ｍｍ以下であり、幅が１０ｍｍ以上６５ｍｍ以下である板状形状を有することにより、より正確なピン抜け性の評価を行うことができる。
【００２１】
第一部材１１及び／又は第二部材１２の材質は、評価対象の電極巻回体に用いられるピンの材質と同一または類似するものを用いることができる。例えば、ＳＵＳ、ＳＵＳ系金属、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いることができる。中でも、ＳＵＳは、実際の巻回電極体の生産設備で用いられるピン材質に近いため好ましい。なお、第一部材１１及び第二部材１２との材質は、同一でもよいし、異なっていてもよい。第一部材１１及び第二部材１２の少なくともいずれか一方は、評価対象の電極巻回体に用いられるピンの材質と同一または類似するもの、例えばＳＵＳを用いることが好ましい。
【００２２】
また、第一部材１１及び／又は第二部材１２は、その表面が平坦に加工してあることが望ましい。これにより、芯材周囲にセパレータが密着した状態で巻回することが容易となる。平坦性が低い場合、セパレータ巻回体２０と第一部材１１との接触面を押圧部３０により押圧した際、第一部材１１と密着するセパレータ巻回体２０表面の圧力分布が不均一になり、ピン抜け性の評価結果の精度が悪化する場合がある。また、第一部材１１及び／又は第二部材１２として金属平板を用いる場合、この金属平板の表面を鏡面加工してもよい。表面を鏡面加工した第一部材１１及び／又は第二部材１２を用いる場合、セパレータが有する静電気の影響を受けにくくなり、ピン抜け性評価の精度が高くなる。また、第一部材１１及び第二部材１２は、セパレータ巻き付け圧力が集中する端部においては、面取りしてある方が、より好ましい。
【００２３】
また、第一部材１１及び第二部材１２が板状の形状である場合、後述する押圧部３０の有する押圧部材３１も板状の形状とすることができ、押圧部材３１とセパレータ２１との接触面に圧力をより均一に加えることができる。なお、第一部材１１及び第二部材１２は、上記のように板状以外の形状であってもよく、その表面の少なくとも一部が平坦面を持つ形状を用いることができる。板状以外の形状としては、例えば、断面形状が三角形状、正四角形状、六角形状などを含む多角形状の形状を挙げることができる。なお、第一部材１１及び第二部材１２の形状は、互いに同一でもよいし、異なっていてもよい。押圧部材３１の形状は、第一部材１１及び第二部材１２の形状にあわせて、適宜、設定する。
【００２４】
セパレータ巻回体２０は、例えば、芯材１０の周囲に、任意の張力をかけてセパレータを巻回することにより作製される。具体的には、セパレータを所定の幅で帯状に切り出し、折り返して、セパレータの長手方向の両端部に所定の重さの分銅を取り付ける。そして、折り返し部分を第一部材１１及び第二部材１２の一方に引っ掛けた後、他方の第一部材１１又は第二部材１２を重ね、セパレータに取り付けた分銅が宙吊りになる状態にした後、第一部材１１及び第二部材１２を１回以上巻回してセパレータを巻きつけることでできる。
【００２５】
セパレータを芯材１０に挟んで巻きつける時のおもりの荷重は、特に限定されず、評価対象となる電極巻回体の作製時にかかる張力の大きさに応じて、適宜調整することができる。例えば、一般的に用いられる巻回型電池の電極巻回体用のピン抜け性評価用である場合、おもりの荷重は、セパレータの幅当たり０．７ｇ／ｍｍ以上１５ｇ／ｍｍ以下とすることができる。また、おもりの荷重を１ｇ／ｍｍ以上１０ｇ／ｍｍ以下とすることにより、より正確にピン抜け性の評価を行うことができる。
【００２６】
セパレータを芯材１０に挟んで巻きつける時の、芯材とセパレータの接触面積は、特に限定されないが、例えば、一般的に用いられる巻回型電池の電極巻回体用のピン抜け性評価用である場合、４ｃｍ２以上１００ｃｍ２以下であれば、十分精度よくピン抜け性を評価することができる。
【００２７】
また、芯材１０にセパレータを巻き付ける回数は、特に限定されないが、例えば、折り返したセパレータの折り返し部分を、第一部材１１又は第二部材１２に引っ掛けて巻き付ける場合、８回以下とすることができる。なお、巻き付ける回数の下限は特に限定されないが４回程度である。この場合、折り返して２層に重なったセパレータを巻き付けるため、セパレータは、８層〜１６層程度の積層構造を有する。なお、この際の積層数は、第一部材１１又は第二部材１２に引っ掛けた状態で、例えば、1回巻き付けた場合を２層、２回巻き付けた場合を４層と計測する。つまり、セパレータを８回巻き付けた場合、積層数が１６層となる。また、セパレータの積層数としては、芯材１０の表面から５層〜１６層程度であれば、十分、精度よくピン抜け性を評価することができる。これ以上、巻くことも可能であるが、セパレータ巻回体の作製に時間がかかる。セパレータを巻く回数は、後述する押圧部３１による押圧力を調整することにより、上記範囲でも十分精度よくピン抜け性を評価することができる。なお、セパレータを折り返さずに、例えば、セパレータの一方の端部を第一部材１１又は第二部材１２に固定し、他方の端部に分銅等のおもりを取り付けて巻き付けてもよい。この場合、セパレータを巻く回数は、５〜１６回程度である。
【００２８】
本実施形態に用いられるセパレータとしては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン系多孔質フィルムや、ポリオレフィン系多孔質フィルムの両側又は片側の表層に、樹脂層又はバインダーと無機粒子とを含む無機粒子層を有する多層構造フィルムなどが挙げられる。ポリオレフィン系多孔質フィルムとしては、ポリエチレン系セパレータ、ポリプロピレン系セパレータ、ポリエチレンとポリプロピレンの共重合体セパレータ、ポリエチレンとポリプロピレンで層構造を形成した多層セパレータなどが挙げられる。なお、これらは一例であって、これらに限定されるものではない。
【００２９】
これらの中でも、樹脂層又はバインダーと無機粒子とを含む無機粒子層を表面に有する多層構造フィルムは、静電気を帯びやすく、ピンと接しているセパレータ表面が静電気によりピンにはりつきやすいため、従来の簡易的なピン抜け性評価方法においては、正確な評価が困難であった。一方、本実施形態のピン抜け性評価装置においては、この多層構造フィルムをより正確にピン抜け性の評価を行うことができる。特に、表面層が、＋２ｋＶ以上、あるいは−２ｋＶ以下の強い静電気を帯びているセパレータを正確に評価できる。なお、この静電気は、春日電機製デジタル静電電位測定器ＫＳＤ−１０００により測定できる値である。また、本実施形態のピン抜け性評価装置は、ポリオレフィン系多孔質フィルムについても、正確な評価がもちろん可能である。
【００３０】
無機粒子層を構成するバインダー成分としては、特に限定されず、公知の成分を用いることができ、例えば、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。
【００３１】
無機粒子層を構成する無機粒子としては、特に限定されず、公知の材料を用いることができ、例えば、アルミナ、ベーマイト、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ケイ素などを用いることができる。
【００３２】
押圧部３０は、図１に示すように、例えば、押圧部材３１及びクランプ３２により構成することができる。押圧部３０は、例えば、セパレータ巻回体２０の外側からクランプ３２などで加圧することにより、セパレータと芯材１０とを密着させる。
【００３３】
押圧部３０は、例えば、一般的に用いられる巻回型電池の電極巻回体用のピン抜け性評価用である場合、芯材１０に対して、セパレータ巻回体２０を、圧力１０ｇ／ｃｍ２以上１６０ｇ／ｃｍ２以下で押圧し密着するように、セパレータ巻回体２０の外側からクランプ３２により加圧することができる。また、押圧部３０により加える圧力を１０ｇ／ｃｍ２以上１３０ｇ／ｃｍ２以下とすることにより、ピン抜け性の評価をより正確に行うことができる。
【００３４】
押圧部材３１の材質は、特に限定されず、セパレータ巻回体２０の外側から、均一に圧力が加えられるものであれば任意である。例えば、押圧部材３１の材質は、樹脂材、ガラス材、金属材などを用いることができる。また、押圧部材３１は、２種類以上の材料を用いてもよく、例えば、ガラス板にシリコンゴム等の弾性体を重ねた構造としてもよい。弾性体を介して、クランプ３２で締め付けて圧力を加えることで、圧力をより均一に加えることができる。また、押圧部材３１の形状は、上述したように、第一部材１１及び／又は第二部材１２の形状にあわせて適宜設計することができ、例えば、板状とすることができる。また、押圧部材３１は、第一部材１１及び／又は第二部材１２よりも大きな形状のものを用いることにより、より均一に圧力を加えることができる。
【００３５】
クランプ３２は、特に限定されず、種々のクランプを用いることができ、例えば、バネクランプ、ベルトクランプなどを用いることができる。
【００３６】
なお、ピン抜け性評価部材１は、押圧部３０を備えなくともよい。この場合、例えば、セパレータを巻回する際のおもり荷重を調整したり、セパレータを巻回する回数等を調整したりすることにより、セパレータの張力を調整して、セパレータを芯材１０に密着させる。
【００３７】
荷重測定装置３は、図２に示すように、第一把持部４１、第二把持部４２及び荷重測定部５０を有する。例えば、第二把持部４２により、第二被把持部１４を固定し、第一把持部４１により、第一被把持部１３を引っ張ることにより、第一部材１１をセパレータ巻回体２０から引き抜く。荷重測定部５０は、この際に、第一把持部４１に加わる荷重を測定することができる。なお、第一被把持部１３を第一把持部４１により固定し、第二被把持部１４を第二把持部４２により引っ張ることにより、第二部材１２をセパレータ巻回体２０から引き抜き、この際の第二把持部４２に加わる荷重を荷重測定部５０により測定してもよい。荷重測定装置３は、例えば、ロードセル（荷重測定部５０）を備える市販品を用いることができる。
【００３８】
本実施形態のピン抜け性評価方法は、隣接して配置される第一部材１１及び第二部材１２を含み、一方の端部に第一部材１１の一部からなる第一被把持部１３と、他方の端部に第二部材１２の一部からなる第二被把持部１４と、を有する芯材１０の周囲に、任意の張力をかけてセパレータを巻回することと、第一被把持部１３及び第二被把持部１４のいずれか一方を固定し、かつ、いずれか他方を引っ張ることにより、第一部材１１又は第二部材１２を引き抜いた際の引張荷重を測定することと、を含む。また、本ピン抜け性評価方法においては、上述したピン抜け性評価用装置２を用いて行うことにより、簡便に、かつ、正確なピン抜け性の評価結果を得ることができる。また、本ピン抜け性評価方法において、セパレータ巻回体２０を、芯材１０に対して、押圧部３０により押圧して密着させてもよい。これにより、ピン抜け性の評価をより正確に行うことができる。
【００３９】
また、ピン抜け性評価方法は、上記方法により測定された、第一部材１１又は第二部材１２を引き抜いた際の引張荷重と、予めピン抜け性の判明しているセパレータを用いた場合の引張荷重と比較することができる。引張荷重としては、例えば、最大荷重を用いることができる。例えば、予めピン抜け性の判明しているセパレータと、ピン抜け性に関して未知のセパレータとの最大引張荷重と比較することにより、より簡便に、かつ、正確なピン抜け性の評価結果を得ることができる。
【実施例】
【００４０】
以下に、実施例、参考例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び参考例において使用したセパレータ材料の製造方法、測定方法及び評価方法は、以下の通りである。
【００４１】
［セパレータＡ〜Ｄの製造方法］
平均粒径１．２μｍのアルミナ粒子（無機粒子）を９０重量部と、アクリル樹脂粉末（バインダー）を１０重量部と、を固形分として５０重量％含む水系溶媒のスラリーを作製した。このスラリーを、厚さ９μｍのポリエチレンセパレータの表裏面にそれぞれ塗工した。その後、塗工したセパレータを熱風乾燥させ、セパレータの表裏面に固形分を析出させ、それぞれ厚さ２μｍの塗工層（無機粒子層）を有するセパレータＡを作製した。春日電機製デジタル静電電位測定器を用いて、セパレータＡの１ｃｍ×３０ｃｍ角の表面静電電位を任意の５点以上で測定し、プラス電位だけを拾い、平均値を求めた結果、＋２ｋＶであった。
【００４２】
平均粒径０．９μｍのアルミナ粒子を使った以外は、セパレータＡと同様にしてセパレータＢを作製した。上記と同様にして表面静電電位を測定した結果、表面静電電位の値は＋８ｋＶであった。
【００４３】
平均粒径０．６μｍのアルミナ粒子を使った以外は、セパレータＡと同様にしてセパレータＣを作製した。上記と同様にして表面静電電位を測定した結果、表面静電電位の値は＋１５ｋＶであった。
【００４４】
平均粒径０．３μｍのアルミナ粒子を使った以外は、セパレータＡと同様にしてセパレータＤを作製した。上記と同様にして表面静電電位を測定した結果、表面静電電位の値は＋２５ｋＶであった。
【００４５】
また、セパレータＡ〜Ｄのそれぞれの静摩擦係数及び動摩擦係数を、ＪＩＳ  Ｋ７１２５による方法で測定した。測定結果を表１に示す。
【００４６】
［参考例１］実際の設備と実際の電極部材を用いた電極巻回体作製時のピン抜け性の評価
幅４０ｍｍのセパレータＡ〜Ｄを用いて、実際の巻回型電池の製造条件と同様の条件で、電極巻回体をそれぞれ１０個作製し、ピン抜け性を評価した。巻き芯には、一般的に円筒形電池用の電極巻回体を製造する際に用いられる直径４ｍｍの円筒形電池用ピン、及び、角形電池用の電極巻回体を製造する際に用いられる厚さ０．８ｍｍ、幅３０ｍｍの角形電池用ピンを用いた。これらのピン抜け性の評価結果を表１に示す。ピン抜け性の評価は、タケノコ状の突出量が１ｍｍ未満を良好、１ｍｍ以上を不良と判断し、良好又は不良と判断された個数を表１に示した。
【００４７】
［参考例２］従来のピン抜け性の簡易評価方法
次に、従来の簡易評価方法である直径４．０ｍｍの円柱形状ピンを用いた方法によりピン抜け性を評価した。まず、幅４０ｍｍのセパレータＡ〜Ｄを、２００ｇの引張荷重（セパレータ幅あたり５ｇ／ｍｍ）をかけて、直径４．０ｍｍの円柱形状ピンの周囲に５周巻き付けた。この巻回されたセパレータＡ〜Ｄから円柱状ピンを引き抜き、ピン抜け性を評価した。ピン抜け性の評価は、タケノコ状の突出量が１ｍｍ未満を良好、１ｍｍ以上を不良と判断した。これらの評価結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2017050240.tif 000003
【００４９】
［参考例１及び参考例２の評価結果］
従来、セパレータの動摩擦係数又は静摩擦係数が小さいほうが、ピン抜け性が良好であると考えられてきた。しかし、表１の結果から、セパレータＡ〜Ｄの静摩擦係数又は動摩擦係数の値と、実際の製造条件で確認された電極巻回体のピン抜け性とは、必ずしも一致しないことが明らかとなった。
【００５０】
この原因は特に限定されないが、一因として、例えば、ＪＩＳ  Ｋ７１２５による摩擦係数測定では、セパレータに引っ張り荷重がかかっていない状態で相手材と接した状態での測定であるのに対して、電極巻回体では、セパレータは引張荷重がかかった状態でピンと接しており、引張テンションによりセパレータの表面状態が変わることが考えられる。また、他の一因として、ピンと接しているセパレータ表面が静電気によりピンにはりつき、動摩擦力が静摩擦力を上回ることがあり、静電気による影響により、セパレータ表面の静摩擦力と動摩擦力が逆転しているものと、そうでないものがあるためと考えられる。以上から、静摩擦係数、あるいは、動摩擦係数によるピン抜け性の判断は、必ずしも正確ではないといえる。
【００５１】
また、表１に示されるように、参考例１におけるセパレータＢを用いた角形電池電極巻回体のピン抜け性は半分が不良であるのに対し、参考例２のセパレータＢにおける円柱形状ピンを用いた従来の簡易評価方法では、１０個すべて良好と判定された。よって、従来の評価方法は、特に角形電池に使われるセパレータのピン抜け性評価に適していないという問題があることが明らかとなった。この原因は特に限定されないが、一因として、例えば、円柱形状のピンは、セパレータを巻き付ける際にピン表面への力のかかり方が一定であるのに対して、角形電池のピンは平板形状であり、巻き付ける力が端部に集中することが考えられる。よって、従来の円柱形状ピンによる評価方法では、特に角形電池用ピンの抜け性の判断を間違えてしまうことがあるといえる。
【００５２】
[実施例１]
セパレータＡを、幅４０ｍｍで帯状に切り出した後、折り曲げて長手方向の両端部を揃えて４０ｇの分銅を取り付けた（おもりの荷重：セパレータ幅あたり１ｇ／ｍｍ）。このセパレータの折り曲げた部分を、厚さ０．５ｍｍ、長さ７０ｍｍ、幅１０ｍｍのＳＵＳ３０４製の金属平板２枚のうちの１枚に引っ掛け、金属平板同士が長手方向端面で互いに１０ｍｍずれるようにもう１枚の金属平板をあてて金属平板同士を重ね、セパレータに取り付けた分銅が宙吊りになる状態にした。その後、２枚の金属平板を巻回して、２枚の金属平板周囲に、折り曲げて２層に重なったセパレータを５周巻きつけ、セパレータ巻回体を作製した（セパレータ：平板表面から１０〜１１層の積層構造）。その後、セパレータをカットし、セパレータ巻回体が金属平板に密着するように、厚さ３ｍｍの２枚の紙ベーク板で挟み、ばねクランプで１０ｇ／ｃｍ２の圧力をセパレータ巻回体にかけた試験体（ピン抜け性評価用部材）を作製した。この試験体の金属平板の一方の端面をオートグラフ測定部（荷重測定装置）の下チャックに固定し、もう一方の金属平板の端面をオートグラフ測定部の上チャックに固定した。その後、５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で、上チャックした金属平板を上方に引っ張って金属平板をセパレータ巻回体から引き抜き、その時に測定された最大荷重（Ｎ）を測定した。セパレータＢ〜Ｄについても、同様の条件で最大荷重（Ｎ）をそれぞれ測定した。測定条件を表２に示し、測定結果を図３〜７に示す。
【００５３】
[実施例２〜１３］
表２に示した条件以外は、上記実施例１と同様の条件で、セパレータＡ〜Ｄそれぞれについて最大荷重（Ｎ）を測定した。測定結果を図３〜７に示す。
【００５４】
【表２】
2017050240.tif 000004
【００５５】
[評価結果]
実施例１〜９では、２枚の金属平板の厚さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下において（図３参照）、２枚の金属平板の長さが、７０ｍｍ以上５００ｍｍ以下において（図４参照）、２枚の金属平板の幅が１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下において（図５参照）、正確なピン抜け性の評価結果を示した。特に、２枚の金属平板の厚さが０．５ｍｍ以上７ｍｍ以下、長さが７０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、又は、幅が１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下において、より正確なピン抜け性の評価結果を示した。
【００５６】
実施例１、１０〜１１では、セパレータを金属平板に挟んで巻きつける時のおもりの荷重が、セパレータの幅当たり１ｇ／ｍｍ以上１５ｇ／ｍｍ以下において正確な抜き性の評価結果を示した（図６参照）。また、実施例１、１２〜１３では、金属平板とセパレータが密着するように外側から加圧する押圧部の圧力が、１０ｇ／ｃｍ２以上１５０ｇ／ｃｍ２以下において正確なピン抜け性の評価結果を示した（図７参照）。特に、おもりの荷重が、１ｇ／ｍｍ以上４０ｇ／ｍｍ以下、又は、押圧部の圧力が１０ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下において、より正確なピン抜け性の評価結果を示した。
【００５７】
以上から、本実施形態による方法を用いることにより、簡便且つ正確に、ピン抜け性を評価することができることが示された。なお、実施例で示した荷重測定器の条件や、試験体（ピン抜け性評価用部材）の作成方法等は、評価対象の電極巻回体に応じて、適宜調整されるものであり、これに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のピン抜け用評価部材は、非水電解質電池用セパレータの開発品、生産品におけるピン抜け性評価に好適に使用できる。また、本実施形態の装置及び方法は、リチウムイオン電池などの非水電解質電池用セパレータのピン抜け性評価装置及び方法として、好適に使用できる。本発明の装置及び方法によると、セパレータの種類を問わず、正確なピン抜け性の評価ができ、特に、従来の簡易的なピン抜け評価方法では、正確な評価が困難であった、両面又は片面にバインダー及び無機粒子を含む無機粒子層を有するポリオレフィンセパレータのピン抜け性を、簡単かつ正確に評価できる。よって、これらのセパレータを用いた巻回型電池の生産性の向上に寄与する。
【符号の説明】
【００５９】
１    ピン抜け性評価用部材
２    ピン抜け性評価用装置
３    荷重測定装置
１０  芯材
１１  第一部材
１２  第二部材
１３  第一被把持部
１４  第二被把持部
２０  セパレータ巻回体
３０  押圧部
３１  押圧部材（紙ベーク板）
３２  クランプ（バネクランプ）
４１  第一把持部（上チャック）
４２  第二把持部（下チャック）
５０  荷重測定部（ロードセル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017050240.tif 000008
【図５】
2017050240.tif 000009
【図６】
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【図７】
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