JP2013030363A - Separator, separator manufacturing device, and separator manufacturing method - Google Patents

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直貴 木村
Hae-Rim Kim
ヘリン 金
Jae Hwan Lee
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator capable of suppressing a decrease in liquid permeability of the separator and achieving a higher electrolyte absorbability than and a lower ion resistance than the conventional separators, also to provide a separator manufacturing device capable of manufacturing the separator as described above, and further to provide a separator manufacturing method capable of manufacturing the separator as described above.SOLUTION: A separator 1 comprises: a base material layer 10; and a nanofiber layer 20 including at least a joining nanofiber 22 used to join with the base material layer 10. The base material layer 10 and the nanofiber layer 20 are joined by the joining nanofiber 22.

Description

本発明は、セパレーター、セパレーター製造装置及びセパレーター製造方法に関する。   The present invention relates to a separator, a separator manufacturing apparatus, and a separator manufacturing method.

従来、基材層と、ナノ繊維を含むナノ繊維層とを有するセパレーターが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a separator having a base material layer and a nanofiber layer containing nanofibers is known (for example, see Patent Document 1).

従来のセパレーターによれば、それぞれ異なる性質を有する基材層とナノ繊維層とを用いることにより、多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
また、従来のセパレーターによれば、基材層が有する性質にナノ繊維層が有する性質(広い表面積や微細な空隙等)を付加することにより、一層多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
また、従来のセパレーターによれば、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維の平均径や空隙が微細なナノ繊維層を備えるため、高い電解液吸収性、低いイオン抵抗性及び高いデンドライト耐性を備え、さらに、総厚の薄いセパレーターとすることが可能となる。
According to the conventional separator, it is possible to obtain a separator having various properties by using a base material layer and a nanofiber layer having different properties.
In addition, according to the conventional separator, it is possible to obtain a separator having more various properties by adding the properties (wide surface area, fine voids, etc.) of the nanofiber layer to the properties of the base material layer. Become.
Also, according to the conventional separator, compared with a separator having a general fiber layer, it has a nanofiber layer with a fine fiber average diameter and fine voids, so it has high electrolyte absorption, low ion resistance and high dendrite. It is possible to provide a separator having resistance and a thin total thickness.

なお、「基材層」とは、ナノ繊維層を形成するための基材となる層のことをいう。
また、「ナノ繊維」とは、ポリマー材料からなり、平均径が数nm〜数千nmの繊維のことをいう。さらに、「セパレーター」とは、電池(一次電池及び二次電池を含む。)やコンデンサー(キャパシターともいう。)等に用いるセパレーター(仕切り)のことをいう。
The “base material layer” refers to a layer that becomes a base material for forming the nanofiber layer.
The “nanofiber” refers to a fiber made of a polymer material and having an average diameter of several nm to several thousand nm. Furthermore, the “separator” refers to a separator (partition) used for a battery (including a primary battery and a secondary battery), a capacitor (also referred to as a capacitor), and the like.

特開2010−103050号公報JP 2010-103050 A

ところで、セパレーターの技術分野においては、基材層とナノ繊維層との間の結合強度が小さい(つまり、剥離しやすい)場合があるということが知られている。このため、種々の接合材料を用いて基材層とナノ繊維層とを接合することが行われている(例えば、特許文献1の[0040]段落参照。)。しかしながら、本発明の発明者らの研究により、上記のような場合には、セパレーターの通液性が低下し、その結果、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが困難であるという問題が判明した。   By the way, in the technical field of separators, it is known that the bond strength between the base material layer and the nanofiber layer may be small (that is, easy to peel off). For this reason, joining a base material layer and a nanofiber layer using various joining materials is performed (for example, refer to [0040] paragraph of patent documents 1). However, according to the research of the inventors of the present invention, in such cases, the liquid permeability of the separator is lowered, and as a result, it is difficult to realize higher electrolyte absorption and lower ionic resistance. It turns out that there is a problem.

そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能なセパレーターを提供することを目的とする。また、上記のようなセパレーターを製造することが可能なセパレーター製造装置を提供することを目的とする。さらにまた、上記のようなセパレーターを製造することが可能なセパレーター製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to suppress a decrease in liquid permeability of the separator. It aims at providing the separator which can implement | achieve much lower ionic resistance. Moreover, it aims at providing the separator manufacturing apparatus which can manufacture the above separators. Furthermore, it aims at providing the separator manufacturing method which can manufacture the above separators.

本発明の発明者らは、基材層とナノ繊維層とを接合することによりセパレーターの通液性が低下してしまうことについて鋭意研究を重ねた結果、接合材料によりナノ繊維同士の間隙が埋まることが原因であることを見出した。これを踏まえて、本発明の発明者らは更なる研究を重ね、接合材料としてナノ繊維を用いることにより上記問題を解決することが可能であること(後述する実施形態参照。)に想到し、本発明を完成させるに至った。本発明は、以下の要素により構成される。   The inventors of the present invention have intensively studied that the liquid permeability of the separator is reduced by bonding the base material layer and the nanofiber layer, and as a result, the gap between the nanofibers is filled with the bonding material. I found out that this is the cause. In light of this, the inventors of the present invention have made further studies and arrived at the idea that the above problem can be solved by using nanofibers as the bonding material (see the embodiments described later). The present invention has been completed. The present invention includes the following elements.

[1]本発明のセパレーターは、基材層と、前記基材層との接合に用いられる(接合材料としての)接合ナノ繊維を少なくとも含むナノ繊維層とを有し、前記基材層と前記ナノ繊維層とは、前記接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とする。 [1] The separator of the present invention has a base material layer and a nanofiber layer containing at least joint nanofibers (as a joining material) used for joining the base material layer, The nanofiber layer is bonded by the bonded nanofiber.

このため、本発明のセパレーターによれば、基材層との接合に用いられる接合ナノ繊維を少なくとも含むナノ繊維層を有するため、接合材料としての接合ナノ繊維がごく微細であることから、接合後にナノ繊維同士の間隙が埋まってしまうのを抑制することが可能となり、その結果、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能となる。   For this reason, according to the separator of the present invention, since it has a nanofiber layer including at least a bonding nanofiber used for bonding to a base material layer, the bonding nanofiber as a bonding material is very fine, and thus after bonding It is possible to suppress the gap between the nanofibers from being filled, and as a result, it is possible to suppress a decrease in the liquid permeability of the separator, and the electrolyte absorption is higher than that of the conventional separator. Performance and lower ionic resistance can be realized.

また、本発明のセパレーターによれば、それぞれ異なる性質を有する基材層とナノ繊維層とを用いることにより、従来のセパレーターと同様に、多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。   In addition, according to the separator of the present invention, by using a base material layer and a nanofiber layer having different properties, it is possible to obtain a separator having various properties as in the case of a conventional separator.

また、本発明のセパレーターによれば、基材層が有する性質にナノ繊維層が有する性質(広い表面積や微細な空隙等)を付加することにより、従来のセパレーターと同様に、一層多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。   In addition, according to the separator of the present invention, by adding the properties of the nanofiber layer (such as a large surface area and fine voids) to the properties of the base material layer, as with conventional separators, more diverse properties can be obtained. It becomes possible to set it as the separator which has.

また、本発明のセパレーターによれば、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維の平均径や空隙が微細なナノ繊維層を備えるため、従来のセパレーターと同様に、高い電解液吸収性、低いイオン抵抗性及び高いデンドライト耐性を備え、さらに、総厚の薄いセパレーターとすることが可能となる。   In addition, according to the separator of the present invention, since it has a nanofiber layer with a fine fiber average diameter and voids compared to a separator having a general fiber layer, it has a high electrolyte solution absorbency like a conventional separator. It has low ion resistance and high dendrite resistance, and can be a separator having a thin total thickness.

[2]本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維は、熱接合性を有する樹脂からなり、前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維により接合されていることが好ましい。 [2] In the separator of the present invention, the bonded nanofibers are made of a resin having thermal bondability, and the base material layer and the nanofiber layer are bonded by bonded nanofibers at least partially melted by heat. It is preferable that

このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを加熱により容易に接合することが可能となる。   By setting it as such a structure, it becomes possible to join a base material layer and a nanofiber layer easily by heating.

なお、熱接合性を有する樹脂とは、いわゆる熱可塑性樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン等)に加え、ポリウレタンのように熱による接合性を有する樹脂も広く含めたもののことをいう。   The resin having thermal bondability refers to a resin widely including a resin having thermal bondability such as polyurethane in addition to a so-called thermoplastic resin (polyethylene, polypropylene, etc.).

[3]本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも低いことが好ましい。 [3] In the separator of the present invention, it is preferable that the melting point of the resin having the heat bonding property constituting the bonding nanofiber is lower than the melting point of the material forming the base material layer.

このような構成とすることにより、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが可能となる。   With such a configuration, the bonded nanofibers can be selectively melted by heating.

[4]本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも10℃以上低いことが好ましい。 [4] In the separator of the present invention, it is preferable that the melting point of the heat-bonding resin constituting the bonding nanofiber is lower by 10 ° C. or more than the melting point of the material forming the base material layer.

このような構成とすることにより、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが容易に可能となる。   With such a configuration, the bonded nanofibers can be easily selectively melted by heating.

[5]本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維の平均径は、50nm〜1000nmの範囲内にあることが好ましい。 [5] In the separator of the present invention, the average diameter of the bonded nanofiber is preferably in the range of 50 nm to 1000 nm.

このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを十分な強度で接合し、かつ、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能となる。   By setting it as such a structure, it becomes possible to join a base material layer and a nanofiber layer with sufficient intensity | strength, and to suppress that the liquid permeability of a separator falls.

なお、本発明において、接合ナノ繊維の平均径を50nm〜1000nmの範囲内にしたのは、当該平均径が50nmより小さい場合には十分な強度で接合することができない場合があるためであり、当該平均径が1000nmより大きい場合にはセパレーターの通液性が低下してしまう場合があるためである。   In the present invention, the reason that the average diameter of the bonded nanofibers is in the range of 50 nm to 1000 nm is that when the average diameter is smaller than 50 nm, it may not be possible to bond with sufficient strength, This is because when the average diameter is larger than 1000 nm, the liquid permeability of the separator may be lowered.

[6]本発明のセパレーターにおいては、前記ナノ繊維層は、前記熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維をさらに含むことが好ましい。 [6] In the separator of the present invention, it is preferable that the nanofiber layer further includes a high melting point nanofiber made of a material having a melting point higher than that of the resin having thermal bondability.

このような構成とすることにより、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。   By setting it as such a structure, it becomes possible to suppress that the structure of the nanofiber layer that the average diameter and the space | gap of a fiber are fine breaks.

[7]本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維は、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂からなり、前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が前記所定の溶媒で溶解した接合ナノ繊維により接合されていることも好ましい。 [7] In the separator of the present invention, the bonding nanofiber is made of a resin having solubility in a predetermined solvent, and at least a part of the base material layer and the nanofiber layer is the predetermined solvent. It is also preferable that the bonded nanofibers dissolved in (1) are bonded.

このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを所定の溶媒を用いて容易に接合することが可能となる。   By setting it as such a structure, it becomes possible to join a base material layer and a nanofiber layer easily using a predetermined solvent.

所定の溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、THF等、種々の溶媒を用いることができる。また、複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。   Examples of the predetermined solvent include various solvents such as dichloromethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, methyl ethyl ketone, chloroform, acetone, water, formic acid, acetic acid, cyclohexane, and THF. A plurality of types of solvents may be mixed and used.

[8]本発明のセパレーターにおいては、前記ナノ繊維層は、前記所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂よりも前記所定の溶媒に対して低い溶解性を有する材料からなる低溶解性ナノ繊維をさらに含むことが好ましい。 [8] In the separator of the present invention, the nanofiber layer is a low-solubility nanofiber made of a material having lower solubility in the predetermined solvent than a resin having solubility in the predetermined solvent. It is preferable that it is further included.

このような構成とすることにより、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。   By setting it as such a structure, it becomes possible to suppress that the structure of the nanofiber layer that the average diameter and the space | gap of a fiber are fine breaks.

[9]本発明のセパレーターにおいては、前記セパレーターの厚さは、1μm〜100μmの範囲内にあることが好ましい。 [9] In the separator of the present invention, the thickness of the separator is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

このような構成とすることにより、十分な機械的強度を有し、かつ、十分に低いイオン抵抗性を有するセパレーターとすることが可能となる。
なお、本発明において、セパレーターの厚さを1μm〜100μmの範囲内にしたのは、当該厚さが1μmより薄い場合にはセパレーターの機械的強度を十分に高くすることができない場合があるためであり、当該厚さが100μmより厚い場合にはイオン抵抗性を十分に低くすることができない場合があるためである。
上記の観点からは、セパレーターの厚さが10μm〜40μmの範囲内にあることが一層好ましい。
With such a configuration, it is possible to obtain a separator having sufficient mechanical strength and sufficiently low ion resistance.
In the present invention, the thickness of the separator is set in the range of 1 μm to 100 μm because the mechanical strength of the separator may not be sufficiently increased when the thickness is less than 1 μm. This is because if the thickness is greater than 100 μm, the ion resistance may not be sufficiently lowered.
From the above viewpoint, the thickness of the separator is more preferably in the range of 10 μm to 40 μm.

[10]本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維は、電界紡糸法により得られたものであることが好ましい。 [10] In the separator of the present invention, the bonded nanofiber is preferably obtained by an electrospinning method.

このような構成とすることにより、所望の性質(組成、厚さ、目付、接合ナノ繊維の平均径、溶融温度、溶媒に対する溶解性等)を有するナノ繊維層を形成することが可能となる。   With such a configuration, it is possible to form a nanofiber layer having desired properties (composition, thickness, basis weight, average diameter of bonded nanofibers, melting temperature, solubility in a solvent, and the like).

[11]本発明のセパレーター製造装置は、電界紡糸法により、基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸装置と、前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて、前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合装置とを備えることを特徴とする。 [11] The separator manufacturing apparatus of the present invention includes an electrospinning apparatus in which a nanofiber layer including bonded nanofibers is formed on one surface of a base material layer by an electrospinning method to form a nanofiber laminate; A joining device for joining the base material layer and the nanofiber layer using the joining nanofibers in a fiber laminate is provided.

本発明のセパレーター製造装置によれば、上記したような本発明のセパレーターを製造することが可能となる。   According to the separator manufacturing apparatus of the present invention, the separator of the present invention as described above can be manufactured.

[12]本発明のセパレーター製造装置においては、前記接合装置は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなることが好ましい。 [12] In the separator manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the joining device includes a thermal joining device that performs thermocompression bonding in a state where the base material layer and the nanofiber layer are laminated.

このような構成とすることにより、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。   With such a configuration, when bonded nanofibers made of a resin having thermal bondability are used as bonded nanofibers, the base material layer and the nanofiber layers can be bonded by heating.

[13]本発明のセパレーター製造方法は、基材層を準備する基材層準備工程と、電界紡糸法により、前記基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸工程と、前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合工程とをこの順番で含むことを特徴とする。 [13] In the separator manufacturing method of the present invention, a nanofiber layer including bonded nanofibers is formed on one surface of the base material layer by a base material layer preparing step of preparing the base material layer and an electrospinning method. An electrospinning step of forming a nanofiber laminate, and a joining step of joining the base material layer and the nanofiber layer in this order using the joining nanofibers in the nanofiber laminate. To do.

本発明のセパレーター製造方法によれば、上記したような本発明のセパレーターを製造することが可能となる。   According to the separator manufacturing method of the present invention, the separator of the present invention as described above can be manufactured.

[14]本発明のセパレーター製造方法においては、前記接合工程は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により前記接合ナノ繊維の少なくとも一部を溶融させて前記基材層と前記ナノ繊維層とを前記接合ナノ繊維で接合することが好ましい。 [14] In the separator manufacturing method of the present invention, the joining step is a thermal joining step of thermocompression bonding in a state where the base material layer and the nanofiber layer are laminated, and the joining nanostructure is formed by the thermal joining step. It is preferable that at least a part of the fiber is melted and the base material layer and the nanofiber layer are bonded with the bonded nanofiber.

このような方法とすることにより、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。   By setting it as such a method, when the joining nanofiber which consists of resin which has heat bondability as a joining nanofiber is used, it becomes possible to join a base material layer and a nanofiber layer by heating.

実施形態1に係るセパレーター1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the separator 1 which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るセパレーター製造装置100の正面図である。1 is a front view of a separator manufacturing apparatus 100 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るセパレーター製造方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a separator manufacturing method according to Embodiment 1. 実施形態1に係るセパレーター製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the separator manufacturing method which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1における接合工程S3を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate joining process S3 in Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係るセパレーター2を説明するための図である。6 is a diagram for explaining a separator 2 according to Embodiment 2. FIG. 変形例におけるセパレーター製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the separator manufacturing method in a modification.

以下、本発明のセパレーター、セパレーター製造装置及びセパレーター製造方法について図に示す実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the separator of the present invention, a separator manufacturing device, and a separator manufacturing method are explained based on an embodiment shown in a figure.

[実施形態1]
1.実施形態1に係るセパレーター1の構成
まず、実施形態1に係るセパレーター1の構成を説明する。
図1は、実施形態1に係るセパレーター1を説明するための図である。図1(a)は芯材(符号を図示せず。)に巻いた状態のセパレーター1の斜視図であり、図1(b)はセパレーター1の拡大断面図であり、図1(c)は図1(b)のAで示す範囲をさらに拡大して示す模式図(以下、拡大模式図という。)である。
[Embodiment 1]
1. Configuration of Separator 1 According to Embodiment 1 First, the configuration of the separator 1 according to Embodiment 1 will be described.
FIG. 1 is a view for explaining a separator 1 according to the first embodiment. FIG. 1A is a perspective view of the separator 1 wound around a core (not shown), FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of the separator 1, and FIG. It is the schematic diagram (henceforth an enlarged schematic diagram) which expands further and shows the range shown by A of FIG.1 (b).

実施形態1に係るセパレーター1は、図1に示すように、基材層10と、ナノ繊維層20とを有する。セパレーター1においては、図1(c)に示すように、基材層10とナノ繊維層20とは、接合ナノ繊維22により接合されている。具体的には、基材層10とナノ繊維層20とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維24により接合されている。
セパレーター1の厚さは、1μm〜100μmの範囲内にあり、例えば、20μmである。
As shown in FIG. 1, the separator 1 according to Embodiment 1 includes a base material layer 10 and a nanofiber layer 20. In the separator 1, as shown in FIG. 1C, the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 are bonded by bonded nanofibers 22. Specifically, the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 are bonded by bonded nanofibers 24 at least partially melted by heat.
The thickness of the separator 1 is in the range of 1 μm to 100 μm, for example, 20 μm.

実施形態1に係るセパレーター1は、後述するように、実施形態1に係るセパレーター製造装置100を用いて、実施形態1に係るセパレーター製造方法により得ることができる。   As described later, the separator 1 according to the first embodiment can be obtained by the separator manufacturing method according to the first embodiment using the separator manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment.

基材層10は長尺シートの形態を取っており、基材層10としては、各種材料からなる不織布、織物、編物、紙等、通気性のあるものを用いることができる。実施形態1においては基材層10として繊維質の基材層を用いており、図1(c)中、符号12で示すのは基材層10中の基材繊維である。なお、基材層10としては、繊維質以外のもの(例えば、多孔性のフィルム)も用いることができる。
基材層10の厚さは、例えば1μm〜90μmのものを用いることができる。基材層10の長さは、例えば10m〜10kmのものを用いることができる。
The base material layer 10 takes the form of a long sheet, and as the base material layer 10, a non-woven fabric, a woven fabric, a knitted fabric, paper, or the like made of various materials can be used. In Embodiment 1, a fibrous base material layer is used as the base material layer 10, and reference numeral 12 in FIG. 1C denotes the base material fiber in the base material layer 10. In addition, as the base material layer 10, things other than a fiber (for example, a porous film) can also be used.
The base layer 10 may have a thickness of 1 μm to 90 μm, for example. The length of the base material layer 10 can be, for example, 10 to 10 km.

ナノ繊維層20は、基材層10との接合に用いられる接合ナノ繊維22からなる。なお、ナノ繊維層は接合ナノ繊維を少なくとも含んでいればよく、その上であれば接合ナノ繊維以外の物質を含んでもよい。接合ナノ繊維22は熱接合性を有する樹脂からなる。接合ナノ繊維22の平均径は、50nm〜1000nmの範囲内にあり、例えば、100nmである。接合ナノ繊維22は、後述するように電界紡糸法により得ることができる。   The nanofiber layer 20 is composed of bonded nanofibers 22 used for bonding to the base material layer 10. In addition, the nanofiber layer should just contain the joining nanofiber at least, and if it is on it, it may contain substances other than joining nanofiber. The bonded nanofiber 22 is made of a resin having thermal bondability. The average diameter of the bonding nanofiber 22 is in the range of 50 nm to 1000 nm, for example, 100 nm. The bonded nanofiber 22 can be obtained by an electrospinning method as described later.

セパレーター1においては、接合ナノ繊維22を構成する熱接合性を有する樹脂の融点は、基材層10を構成する材料(基材層繊維12)の融点よりも低く、さらにいえば、10℃以上低い。   In the separator 1, the melting point of the resin having thermal bondability constituting the bonded nanofiber 22 is lower than the melting point of the material (base material layer fiber 12) constituting the base layer 10, and more specifically, 10 ° C. or higher. Low.

2.実施形態1に係るセパレーター製造装置100の構成
次に、実施形態1に係るセパレーター製造装置100の構成を説明する。
図2は、実施形態1に係るセパレーター製造装置100の正面図である。なお、図2においては、一部の部材(筐体200や原料タンク232等)は断面図として示している。
2. Configuration of Separator Manufacturing Apparatus 100 According to Embodiment 1 Next, the configuration of the separator manufacturing apparatus 100 according to Embodiment 1 will be described.
FIG. 2 is a front view of the separator manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment. In FIG. 2, some members (such as the casing 200 and the raw material tank 232) are shown as cross-sectional views.

セパレーター製造装置100は、搬送装置110と、電界紡糸装置120と、接合装置130とを備える。セパレーター製造装置100は、電界紡糸装置120を1台備える。   The separator manufacturing apparatus 100 includes a transport device 110, an electrospinning device 120, and a joining device 130. The separator manufacturing apparatus 100 includes one electrospinning apparatus 120.

搬送装置110は、基材層10を所定の搬送速度で搬送する。搬送装置110は、基材層10を繰り出す繰り出しローラー111、基材層10を巻き取る巻き取りローラー112、基材層10の張りを調整するテンションローラー113,118及び繰り出しローラー111と巻き取りローラー112との間に位置する補助ローラー114を備える。繰り出しローラー111及び巻き取りローラー112は、図示しない駆動モーターにより回転駆動される構造となっている。   The transport device 110 transports the base material layer 10 at a predetermined transport speed. The transport device 110 includes a feed roller 111 that feeds the base material layer 10, a take-up roller 112 that winds the base material layer 10, tension rollers 113 and 118 that adjust the tension of the base material layer 10, and the feed roller 111 and the take-up roller 112. Auxiliary roller 114 located between the two. The feed roller 111 and the take-up roller 112 are configured to be rotated by a drive motor (not shown).

電界紡糸装置120は、電界紡糸法により、基材層10における一方の面(実施形態1においては下方の面)に、接合ナノ繊維22を含むナノ繊維層20’を形成してナノ繊維積層体30とする(後述する図4(b)参照。)。
電界紡糸装置120は、図2に示すように、筐体200と、ノズルユニット210と、ポリマー溶液供給部230と、コレクター250と、電源装置260と、補助ベルト装置270とを備える。電界紡糸装置120は、後述する複数の上向きノズル220の吐出口からポリマー溶液をオーバーフローさせながら吐出して、ナノ繊維層20’を形成する。
The electrospinning apparatus 120 forms the nanofiber layer 20 ′ including the bonded nanofibers 22 on one surface (the lower surface in the first embodiment) of the base material layer 10 by an electrospinning method to form a nanofiber laminate. 30 (see FIG. 4B described later).
As shown in FIG. 2, the electrospinning device 120 includes a housing 200, a nozzle unit 210, a polymer solution supply unit 230, a collector 250, a power supply device 260, and an auxiliary belt device 270. The electrospinning apparatus 120 discharges the polymer solution from the discharge ports of a plurality of upward nozzles 220, which will be described later, to form the nanofiber layer 20 ′.

筐体200は、導電体からなる。
ノズルユニット210は、複数の上向きノズル220を有する。
本発明のセパレーター製造装置には様々な大きさ及び様々な形状を有するノズルユニットを用いることができるが、ノズルユニット210は、上面から見たときに一辺が0.5m〜3mの長方形(正方形を含む)に見える大きさで、ブロック状の形状を有する。
The housing 200 is made of a conductor.
The nozzle unit 210 has a plurality of upward nozzles 220.
Nozzle units having various sizes and shapes can be used in the separator manufacturing apparatus of the present invention, but the nozzle unit 210 has a rectangular shape (a square shape having a side of 0.5 m to 3 m when viewed from the upper surface. It has a block-like shape with a visible size.

上向きノズル220は、ポリマー溶液供給部230から供給される「接合ナノ繊維22の原料であるポリマー溶液(熱接合性を有する樹脂のポリマー溶液)」を吐出口から吐出するノズルである。上向きノズル220は、ポリマー溶液を吐出口から上向きに吐出する。上向きノズル220を構成する材料としては導電体を用いることができ、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウム等を用いることができる。   The upward nozzle 220 is a nozzle that discharges “a polymer solution that is a raw material of the bonding nanofiber 22 (a polymer solution of a resin having thermal bonding properties)” supplied from the polymer solution supply unit 230 from a discharge port. The upward nozzle 220 discharges the polymer solution upward from the discharge port. As the material constituting the upward nozzle 220, a conductor can be used, and for example, copper, stainless steel, aluminum, or the like can be used.

上向きノズル220は、例えば、1.5cm〜6.0cmのピッチで配列されている。上向きノズル220の数は、例えば、36個(縦横同数に配列した場合、6個×6個)〜21904個(縦横同数に配列した場合、148個×148個)とすることができる。   The upward nozzles 220 are arranged at a pitch of 1.5 cm to 6.0 cm, for example. The number of upward nozzles 220 may be, for example, 36 (6 × 6 when arranged in the same vertical and horizontal directions) to 21904 (148 × 148 when arranged in the same vertical and horizontal directions).

なお、実施形態1においては、ノズルとして上向きノズル220を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。ノズルとして横向きノズルを用いてもよいし、下向きノズルを用いてもよい。   In the first embodiment, the upward nozzle 220 is used as the nozzle, but the present invention is not limited to this. A horizontal nozzle may be used as the nozzle, or a downward nozzle may be used.

ポリマー溶液供給部230は、ポリマー溶液をノズルユニット210に供給する。ポリマー溶液供給部230は、原料タンク232、撹拌装置233及び供給装置234を備える。電界紡糸装置120の原料タンク232には、接合ナノ繊維22の原料が入る。   The polymer solution supply unit 230 supplies the polymer solution to the nozzle unit 210. The polymer solution supply unit 230 includes a raw material tank 232, a stirring device 233, and a supply device 234. The raw material tank 232 of the electrospinning apparatus 120 contains the raw material of the bonded nanofiber 22.

コレクター250は、ノズルユニット210の上方に配置されている。コレクター250は導電体からなり、図2に示すように、絶縁部材252を介して筐体200に取り付けられている。
電源装置260は、上向きノズル220と、コレクター250との間に高電圧を印加する。電源装置260の正極はコレクター250に接続され、電源装置260の負極は筐体200を介してノズルユニット210に接続されている。
The collector 250 is disposed above the nozzle unit 210. The collector 250 is made of a conductor and is attached to the housing 200 via an insulating member 252 as shown in FIG.
The power supply device 260 applies a high voltage between the upward nozzle 220 and the collector 250. The positive electrode of the power supply device 260 is connected to the collector 250, and the negative electrode of the power supply device 260 is connected to the nozzle unit 210 via the housing 200.

補助ベルト装置270は、長尺シートWの搬送速度に同期して回転する補助ベルト272と、補助ベルト272の回転を助ける5つの補助ベルト用ローラー274とを有する。5つの補助ベルト用ローラー274のうち1つ又は2つ以上の補助ベルト用ローラーが駆動ローラーであり、残りの補助ベルト用ローラーが従動ローラーである。コレクター250と基材層10との間に補助ベルト272が配設されているため、基材層10は、正の高電圧が印加されているコレクター250に引き寄せられることなくスムーズに搬送されるようになる。   The auxiliary belt device 270 includes an auxiliary belt 272 that rotates in synchronization with the conveyance speed of the long sheet W, and five auxiliary belt rollers 274 that assist the rotation of the auxiliary belt 272. Of the five auxiliary belt rollers 274, one or more auxiliary belt rollers are drive rollers, and the remaining auxiliary belt rollers are driven rollers. Since the auxiliary belt 272 is disposed between the collector 250 and the base material layer 10, the base material layer 10 is smoothly conveyed without being attracted to the collector 250 to which a positive high voltage is applied. become.

接合装置130は、ナノ繊維積層体30における接合ナノ繊維22を用いて基材層10とナノ繊維層20とを接合する装置である。接合装置130は、基材層10と、ナノ繊維層20’とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなる。接合装置130としては、図2に示すように、カレンダーロールを備えた熱接合装置を例示することができる。なお、加熱するための手段としては、例えば、カレンダーロール内にヒーター機能(図示せず。)を組み込んだものを用いることができるが、これ以外にも、たとえば、抵抗加熱器、赤外線加熱器、乾燥器、熱風発生器等を用いることも可能である。なお、図2においては、カレンダーロールは、上下1個ずつのローラーによってナノ繊維積層体30を挟むような構成のものを例示したが、このような構成に限られるものではなく、上下2個ずつのローラーが存在するもの等種々の構成を有するカレンダーロールを使用することができる。   The bonding device 130 is a device that bonds the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 using the bonded nanofibers 22 in the nanofiber laminate 30. The bonding apparatus 130 is a thermal bonding apparatus that performs thermocompression bonding in a state where the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 ′ are stacked. As the joining apparatus 130, as shown in FIG. 2, the thermal joining apparatus provided with the calendar roll can be illustrated. In addition, as a means for heating, what incorporated the heater function (not shown) in the calendar roll can be used, for example, but besides this, for example, a resistance heater, an infrared heater, It is also possible to use a dryer, a hot air generator or the like. In addition, in FIG. 2, although the calender roll illustrated the thing of the structure which pinches | interposes the nanofiber laminated body 30 with an upper and lower roller one by one, it is not restricted to such a structure, Upper and lower two each It is possible to use a calendar roll having various configurations, such as those having a roller.

3.実施形態1に係るセパレーター製造方法の説明
次に、実施形態1に係るセパレーター製造方法を説明する。
図3は、実施形態1に係るセパレーター製造方法のフローチャートである。
図4は、実施形態1に係るセパレーター製造方法を説明するための図である。図4(a)は基材準備工程S1のときの基材10の拡大断面図であり、図4(b)は接合電界紡糸工程S2後のナノ繊維積層体30の拡大断面図である。
図5は、実施形態1における接合工程S3を説明するために示す図である。図5(a)は接合工程S3の前の拡大模式図であり、図5(b)は接合工程S3の後の拡大模式図である。
3. Description of Separator Manufacturing Method According to Embodiment 1 Next, a separator manufacturing method according to Embodiment 1 will be described.
FIG. 3 is a flowchart of the separator manufacturing method according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining the separator manufacturing method according to the first embodiment. 4A is an enlarged cross-sectional view of the base material 10 in the base material preparing step S1, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the nanofiber laminate 30 after the joining electrospinning step S2.
FIG. 5 is a view for explaining the joining step S3 in the first embodiment. FIG. 5A is an enlarged schematic diagram before the joining step S3, and FIG. 5B is an enlarged schematic diagram after the joining step S3.

実施形態1に係るセパレーター製造方法は、図3に示すように、基材層準備工程S1と、電界紡糸工程S2と、接合工程S3とをこの順番で含む。実施形態1に係るセパレーター製造方法は、実施形態1に係るセパレーター製造装置100を用いて行う。   As shown in FIG. 3, the separator manufacturing method according to Embodiment 1 includes a base material layer preparation step S1, an electrospinning step S2, and a joining step S3 in this order. The separator manufacturing method according to the first embodiment is performed using the separator manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment.

1.基材層準備工程S1
基材準備工程S1は、図4(a)に示すように、基材層10を準備する工程である。実施形態1においては、基材層10は長尺シートの形態を取っている。なお、本発明のセパレーター製造方法においては、長尺シート以外の形態を取る種々の形状の基材層を用いることもできる。
1. Base material layer preparation step S1
The base material preparation step S1 is a step of preparing the base material layer 10 as shown in FIG. In the first embodiment, the base material layer 10 takes the form of a long sheet. In addition, in the separator manufacturing method of this invention, the base material layer of the various shapes which take forms other than a long sheet can also be used.

2.電界紡糸工程S2
電界紡糸工程S2は、図4(b)に示すように、電界紡糸法により、基材層10における一方の面に、接合ナノ繊維22を含むナノ繊維層20’を形成してナノ繊維積層体30とする工程である。
具体的には、まず、接合ナノ繊維22の原料であるポリマー溶液を、電界紡糸装置120におけるポリマー溶液供給部230を通じてノズルユニット210へ供給する。次に、長尺シートである基材層10を搬送装置110にセットし、基材層10を繰り出しローラー111から所定の搬送速度で搬送させながら、電界紡糸装置120において基材層10にナノ繊維層20’を形成し、ナノ繊維積層体30とする。
2. Electrospinning process S2
In the electrospinning step S2, as shown in FIG. 4 (b), the nanofiber layered product is formed by forming the nanofiber layer 20 ′ including the bonded nanofibers 22 on one surface of the base material layer 10 by the electrospinning method. 30.
Specifically, first, a polymer solution that is a raw material of the bonded nanofibers 22 is supplied to the nozzle unit 210 through the polymer solution supply unit 230 in the electrospinning apparatus 120. Next, the base material layer 10, which is a long sheet, is set on the transport device 110, and the nanofibers are formed on the base material layer 10 in the electrospinning device 120 while the base material layer 10 is transported from the feeding roller 111 at a predetermined transport speed. A layer 20 ′ is formed to form a nanofiber laminate 30.

3.接合工程S3
接合工程S3は、図5に示すように、ナノ繊維積層体30における接合ナノ繊維22を用いて基材層10とナノ繊維層20とを接合する工程である。接合工程S3は、基材層10とナノ繊維層20’とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により接合ナノ繊維22の少なくとも一部を溶融させて基材層10とナノ繊維層20とを接合ナノ繊維22で接合する。当該工程はセパレーター製造装置100の接合装置130により行われ、セパレーター1が製造される。製造されたセパレーター1は、巻き取りローラー112に巻き取られる。
3. Joining step S3
As shown in FIG. 5, the bonding step S <b> 3 is a step of bonding the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 using the bonded nanofibers 22 in the nanofiber laminate 30. The joining step S3 is a thermal joining step in which the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 ′ are laminated and thermocompression bonded, and at least a part of the joined nanofibers 22 is melted by the thermal joining step. The layer 10 and the nanofiber layer 20 are bonded with bonded nanofibers 22. The said process is performed by the joining apparatus 130 of the separator manufacturing apparatus 100, and the separator 1 is manufactured. The manufactured separator 1 is wound around the winding roller 112.

以下に、実施形態1における紡糸条件を例示的に示す。   Below, the spinning conditions in Embodiment 1 are shown as an example.

接合ナノ繊維22の材料としては、熱接合性を有する樹脂、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ乳酸(PLA)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリウレタン(PUR)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリ乳酸グリコール酸(PLGA)等を用いることができる。接合ナノ繊維22の材料としては、基材層10を構成する材料の融点よりも低い融点を有し、さらにいえば、10℃以上低い融点を有するものを好適に用いることができる。   As a material of the bonding nanofiber 22, a resin having thermal bonding properties, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinyl acetate (PVAc), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyurethane (PUR), polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylonitrile (PAN), polyimide (PI), polyetherimide (PEI) ), Polycaprolactone (PCL), polylactic acid glycolic acid (PLGA), and the like. As the material of the bonding nanofiber 22, a material having a melting point lower than the melting point of the material constituting the base material layer 10, more specifically, a melting point lower by 10 ° C. or more can be suitably used.

各種ポリマー溶液を製造するための溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、THF等を用いることができる。また、溶媒として複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。ポリマー溶液には、導電性向上剤等の添加剤を含有させてもよい。   As a solvent for producing various polymer solutions, for example, dichloromethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, methyl ethyl ketone, chloroform, acetone, water, formic acid, acetic acid, cyclohexane, THF and the like can be used. Moreover, you may mix and use multiple types of solvent as a solvent. The polymer solution may contain an additive such as a conductivity improver.

搬送速度は、例えば0.2m/分〜100m/分に設定することができる。上向きノズル220とコレクター250とノズルユニット210に印加する電圧は、10kV〜80kVに設定することができ、50kV付近に設定することが好ましい。   A conveyance speed can be set to 0.2 m / min-100 m / min, for example. The voltage applied to the upward nozzle 220, the collector 250, and the nozzle unit 210 can be set to 10 kV to 80 kV, and is preferably set to around 50 kV.

紡糸区域の温度は、例えば25℃に設定することができる。紡糸区域の湿度は、例えば30%に設定することができる。   The temperature of the spinning zone can be set at 25 ° C., for example. The humidity of the spinning area can be set to 30%, for example.

以下、実施形態1に係るセパレーター1、セパレーター製造装置100及びセパレーター製造方法の効果を記載する。   Hereinafter, effects of the separator 1, the separator manufacturing apparatus 100, and the separator manufacturing method according to the first embodiment will be described.

実施形態1に係るセパレーター1によれば、基材層10との接合に用いられる接合ナノ繊維22を少なくとも含むナノ繊維層20を有するため、接合材料としての接合ナノ繊維がごく微細であることから、接合後にナノ繊維同士の間隙が埋まってしまうのを抑制することが可能となり、その結果、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能となる。   According to the separator 1 according to the first embodiment, since the nanofiber layer 20 including at least the bonded nanofibers 22 used for bonding to the base material layer 10 is included, the bonded nanofibers as the bonding material are very fine. , It becomes possible to prevent the gap between the nanofibers from being filled after bonding, and as a result, it is possible to suppress the decrease in liquid permeability of the separator, which is higher than that of the conventional separator. It is possible to achieve electrolyte absorption and lower ionic resistance.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、それぞれ異なる性質を有する基材層10とナノ繊維層20とを用いることにより、従来のセパレーターと同様に、多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, it can be set as the separator which has various properties like the conventional separator by using the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 which have a respectively different property. It becomes possible.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、基材層10が有する性質にナノ繊維層20が有する性質(広い表面積や微細な空隙等)を付加することにより、従来のセパレーターと同様に、一層多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, by adding the property (a large surface area, a fine space | gap, etc.) which the nanofiber layer 20 has to the property which the base material layer 10 has, similarly to the conventional separator, A separator having more various properties can be obtained.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維の平均径や空隙が微細なナノ繊維層20を備えるため、従来のセパレーターと同様に、高い電解液吸収性、低いイオン抵抗性及び高いデンドライト耐性を備え、さらに、総厚の薄いセパレーターとすることが可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, since the average diameter of a fiber and the space | gap are provided with the nanofiber layer 20 compared with the separator which has a general fiber layer, it is high like the conventional separator. It has electrolyte absorption, low ionic resistance, and high dendrite resistance, and can be a separator with a thin total thickness.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、接合ナノ繊維22は熱接合性を有する樹脂からなり、基材層10とナノ繊維層20とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維24により接合されているため、基材層とナノ繊維層とを加熱により容易に接合することが可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, the joining nanofiber 22 consists of resin which has heat bondability, and the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 are joining nanofiber which at least one part fuse | melted with the heat | fever. Therefore, the base material layer and the nanofiber layer can be easily joined by heating.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、接合ナノ繊維22を構成する熱接合性を有する樹脂の融点は、基材層10を構成する材料の融点よりも低いため、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, since melting | fusing point of the resin which has the heat bondability which comprises the joining nanofiber 22 is lower than melting | fusing point of the material which comprises the base material layer 10, joining nanofiber by heating Can be selectively melted.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、接合ナノ繊維22を構成する熱接合性を有する樹脂の融点は、基材層10を構成する材料の融点よりも10℃以上低いため、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが容易に可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, since melting | fusing point of the resin which has the heat bondability which comprises the joining nanofiber 22 is 10 degreeC or more lower than melting | fusing point of the material which comprises the base material layer 10, by heating It becomes easy to selectively melt the bonded nanofibers.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、接合ナノ繊維22の平均径は、50nm〜1000nmの範囲内にあるため、基材層とナノ繊維層とを十分な強度で接合し、かつ、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, since the average diameter of joining nanofiber 22 exists in the range of 50 nm-1000 nm, it joins a base material layer and a nanofiber layer with sufficient intensity, and It becomes possible to suppress that the liquid permeability of a separator falls.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、セパレーター1の厚さが1μm〜100μmの範囲内にあるため、十分な機械的強度を有し、かつ、十分に低いイオン抵抗性を有するセパレーターとすることが可能となる。   Further, according to the separator 1 according to the first embodiment, since the thickness of the separator 1 is in the range of 1 μm to 100 μm, the separator has sufficient mechanical strength and has sufficiently low ion resistance. It becomes possible to do.

また、実施形態1に係るセパレーター1によれば、接合ナノ繊維22は電界紡糸法により得られたものであるため、所望の性質(組成、厚さ、目付、接合ナノ繊維の平均径、溶融温度、溶媒に対する溶解性等)を有するナノ繊維層を形成することが可能となる。   Moreover, according to the separator 1 which concerns on Embodiment 1, since the joining nanofiber 22 was obtained by the electrospinning method, desired properties (composition, thickness, basis weight, average diameter of joining nanofiber, melting temperature) It is possible to form a nanofiber layer having solubility in a solvent.

実施形態1に係るセパレーター製造装置100によれば、電界紡糸装置120と、接合ナノ繊維22を用いて基材層10とナノ繊維層20とを接合する接合装置130とを備えるため、上記したような実施形態に係るセパレーター1を製造することが可能となる。   Since the separator manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment includes the electrospinning apparatus 120 and the bonding apparatus 130 that bonds the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 using the bonded nanofibers 22, as described above. It becomes possible to manufacture the separator 1 which concerns on an embodiment.

また、実施形態1に係るセパレーター製造装置によれば、接合装置130は、基材層10とナノ繊維層20’とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなるため、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。   Moreover, according to the separator manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 1, since the joining apparatus 130 consists of a thermobonding apparatus thermocompression-bonded in the state which laminated | stacked the base material layer 10 and nanofiber layer 20 ', it is heat | fever as joining nanofiber. In the case of using bonded nanofibers made of a resin having bonding properties, the base material layer and the nanofiber layer can be bonded by heating.

実施形態1に係るセパレーター製造方法によれば、基材層準備工程S1と、電界紡糸工程S2と、接合ナノ繊維22を用いて基材層10とナノ繊維層20とを接合する接合工程S3とをこの順番で含むため、上記したような実施形態1に係るセパレーター1を製造することが可能となる。   According to the separator manufacturing method according to the first embodiment, the base material layer preparation step S1, the electrospinning step S2, and the joining step S3 for joining the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 using the joining nanofibers 22; Are included in this order, it is possible to manufacture the separator 1 according to the first embodiment as described above.

また、実施形態1に係るセパレーター製造方法によれば、接合工程S3は、基材層10とナノ繊維層20とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により接合ナノ繊維22の少なくとも一部を溶融させて基材層10とナノ繊維層20とを接合ナノ繊維22で接合するため、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。   Moreover, according to the separator manufacturing method which concerns on Embodiment 1, joining process S3 is a thermal joining process of thermocompression bonding in the state which laminated | stacked the base material layer 10 and the nanofiber layer 20, Comprising: It joins by the said thermal joining process. When at least a part of the nanofibers 22 is melted and the base material layer 10 and the nanofiber layer 20 are joined by the joining nanofibers 22, the joining nanofibers made of a resin having thermal joining properties are used as the joining nanofibers. In this case, the base material layer and the nanofiber layer can be joined by heating.

[実施形態2]
図6は、実施形態2に係るセパレーター2を説明するための図である。図6(a)は芯材(符号を図示せず。)に巻いた状態のセパレーター2の斜視図であり、図6(b)はセパレーター2の拡大断面図であり、図6(c)は図6(b)のBで示す範囲をさらに拡大して示す模式図である。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a diagram for explaining the separator 2 according to the second embodiment. FIG. 6A is a perspective view of the separator 2 wound around a core material (not shown), FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view of the separator 2, and FIG. It is the schematic diagram which expands further and shows the range shown by B of FIG.6 (b).

実施形態2に係るセパレーター2は、基本的には実施形態1に係るセパレーター1と同様の構成を有するが、ナノ繊維層の構成が実施形態1に係るセパレーター1とは異なる。すなわち、実施形態2に係るセパレーター2においては、図6に示すように、ナノ繊維層40は、熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維46をさらに含む。なお、図6(c)において符号42で示すのは接合ナノ繊維であり、実施形態1における接合ナノ繊維22と同様の構成を有するものである。   The separator 2 according to the second embodiment basically has the same configuration as that of the separator 1 according to the first embodiment, but the configuration of the nanofiber layer is different from that of the separator 1 according to the first embodiment. That is, in the separator 2 according to the second embodiment, as illustrated in FIG. 6, the nanofiber layer 40 further includes high-melting nanofibers 46 made of a material having a melting point higher than that of the resin having thermal bondability. . In addition, what is shown with the code | symbol 42 in FIG.6 (c) is a joining nanofiber, and has the structure similar to the joining nanofiber 22 in Embodiment 1. FIG.

高融点ナノ繊維46の材料としては、熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料であれば種々の材料を用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ乳酸(PLA)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリウレタン(PUR)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリ乳酸グリコール酸(PLGA)、シルク、セルロース、キトサン等を用いることができる。   As the material of the high melting point nanofiber 46, various materials can be used as long as the material has a melting point higher than that of the resin having thermal bondability. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polylactic acid (PLA) ), Polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinyl acetate (PVAc), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyurethane (PUR), polyvinyl Alcohol (PVA), polyacrylonitrile (PAN), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic glycolic acid (PLGA), silk, cellulose, chitosan and the like can be used.

上記のように、実施形態2に係るセパレーター2においては、ナノ繊維層の構成が実施形態1に係るセパレーター1とは異なるが、実施形態1に係るセパレーター1の場合と同様に、基材層10との接合に用いられる接合ナノ繊維42を少なくとも含むナノ繊維層40を有するため、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能となる。   As described above, in the separator 2 according to the second embodiment, the configuration of the nanofiber layer is different from that of the separator 1 according to the first embodiment, but the base material layer 10 is similar to the case of the separator 1 according to the first embodiment. Since it has the nanofiber layer 40 containing at least the joining nanofiber 42 used for joining with the separator, it is possible to suppress the liquid permeability of the separator from being lowered, and the electrolyte absorption is higher than that of the conventional separator. Performance and lower ionic resistance can be realized.

また、実施形態2に係るセパレーター2によれば、ナノ繊維層40は、熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維46をさらに含むため、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。   Moreover, according to the separator 2 which concerns on Embodiment 2, since the nanofiber layer 40 further contains the high melting point nanofiber 46 which consists of material which has melting | fusing point higher than melting | fusing point of the resin which has heat bondability, the average diameter of a fiber It is possible to prevent the structure of the nanofiber layer having fine pores from being broken.

なお、実施形態2に係るセパレーター2は、ナノ繊維層の構成以外は実施形態1に係るセパレーター1と同様の構成を有するため、実施形態1に係るセパレーター1が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   In addition, since the separator 2 which concerns on Embodiment 2 has the structure similar to the separator 1 which concerns on Embodiment 1 except the structure of a nanofiber layer, the applicable effect is the same as the effect which the separator 1 which concerns on Embodiment 1 has. Have.

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said embodiment, this invention is not limited to said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are possible.

(1)上記各実施形態における各構成要素の数、位置関係、大きさは例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。 (1) The number, positional relationship, and size of each component in each of the above embodiments are examples, and the present invention is not limited to this.

(2)上記各実施形態においては、基材層10及びナノ繊維層からなるセパレーターを例にとって本発明のセパレーターを説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基材層及びナノ繊維層以外の構成要素(補強部材等)をさらに備えるセパレーターとしてもよい。 (2) In each of the above embodiments, the separator of the present invention has been described by taking the separator composed of the base material layer 10 and the nanofiber layer as an example, but the present invention is not limited to this. For example, it is good also as a separator further provided with components (reinforcing member etc.) other than a base material layer and a nanofiber layer.

(3)上記実施形態1に係るセパレーター1は、実施形態に係るセパレーター製造装置100を用いて製造するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のセパレーターは、電界紡糸装置及び接合装置がそれぞれ別体となっているセパレーター製造装置を用いて製造してもよい。このように、本発明のセパレーターは、種々のセパレーター製造装置を用いて製造することができる。 (3) Although the separator 1 which concerns on the said Embodiment 1 shall be manufactured using the separator manufacturing apparatus 100 which concerns on embodiment, this invention is not limited to this. For example, the separator of the present invention may be manufactured using a separator manufacturing apparatus in which the electrospinning apparatus and the bonding apparatus are separate bodies. Thus, the separator of this invention can be manufactured using various separator manufacturing apparatuses.

(4)上記実施形態1に係るセパレーター1は、実施形態に係るセパレーター製造方法により製造するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のセパレーターは、基材層を製造する工程と電界紡糸工程とを同時に行うセパレーター製造方法により製造してもよい。このように、本発明のセパレーターは、種々のセパレーター製造方法を用いて製造することができる。 (4) Although the separator 1 according to Embodiment 1 is manufactured by the separator manufacturing method according to the embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the separator of the present invention may be manufactured by a separator manufacturing method in which a step of manufacturing a base material layer and an electrospinning step are performed simultaneously. Thus, the separator of the present invention can be manufactured using various separator manufacturing methods.

(5)上記実施形態1に係るセパレーター製造方法は、上記のセパレーター製造装置100を用いて行うものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のセパレーター製造方法は、電界紡糸装置及び接合装置がそれぞれ別体となっているセパレーター製造装置を用いて行ってもよい。このように、本発明のセパレーター製造方法は、種々のセパレーター製造装置を用いて行うことができる。 (5) Although the separator manufacturing method according to Embodiment 1 is performed using the separator manufacturing apparatus 100, the present invention is not limited to this. For example, the separator manufacturing method of the present invention may be performed using a separator manufacturing apparatus in which the electrospinning apparatus and the joining apparatus are separate from each other. Thus, the separator manufacturing method of the present invention can be performed using various separator manufacturing apparatuses.

(6)上記各実施形態においては、熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用い、基材層10とナノ繊維層とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維により接合されているセパレーターを例にとって本発明を説明したが、本発明のセパレーターはこれに限定されるものではない。図7は、変形例におけるセパレーター製造方法のフローチャートである。例えば、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用い、基材層とナノ繊維層とは、少なくとも一部が所定の溶媒で溶解した接合ナノ繊維により接合されているセパレーターとしてもよい。このようなセパレーターは、例えば図7に示すように、接合ナノ繊維に対して適度な溶解性を有する溶媒にナノ繊維積層体を浸して、又は当該溶媒の蒸気にナノ繊維積層体を通して基材層とナノ繊維層とを接合する接合工程(溶解接合工程)S3’を行うことで製造することができる。このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを所定の溶媒を用いて容易に接合することが可能となる。 (6) In each of the above embodiments, bonded nanofibers made of a resin having thermal bondability are used, and the base material layer 10 and the nanofiber layer are bonded by bonded nanofibers that are at least partially melted by heat. Although the present invention has been described by taking a separator as an example, the separator of the present invention is not limited to this. FIG. 7 is a flowchart of a separator manufacturing method according to a modification. For example, a separator in which bonded nanofibers made of a resin that is soluble in a predetermined solvent are used, and at least a part of the base material layer and the nanofiber layer are bonded by bonded nanofibers dissolved in a predetermined solvent. It is good. For example, as shown in FIG. 7, such a separator is formed by immersing the nanofiber laminate in a solvent having appropriate solubility with respect to the bonded nanofibers, or through the nanofiber laminate in the vapor of the solvent. It can manufacture by performing joining process (melting joining process) S3 'which joins a nanofiber layer. By setting it as such a structure, it becomes possible to join a base material layer and a nanofiber layer easily using a predetermined solvent.

(7)また、上記(6)の場合においては、ナノ繊維層は、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂よりも所定の溶媒に対して低い溶解性を有する材料からなる低溶解性ナノ繊維をさらに含むことが好ましい。このような構成とすることにより、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。 (7) In the case of (6) above, the nanofiber layer is made of a material having a low solubility made of a material having lower solubility in a predetermined solvent than a resin having solubility in the predetermined solvent. It is preferable that a fiber is further included. By setting it as such a structure, it becomes possible to suppress that the structure of the nanofiber layer that the average diameter and the space | gap of a fiber are fine breaks.

(8)上記実施形態1においては、電界紡糸装置120を1台備えるセパレーター製造装置100を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電界紡糸装置を2台以上備えるセパレーター製造装置を本発明に適用することもできる。 (8) In the first embodiment, the present invention has been described by taking the separator manufacturing apparatus 100 including one electrospinning apparatus 120 as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a separator manufacturing apparatus including two or more electrospinning apparatuses can be applied to the present invention.

1,2…セパレーター、10…基材層、12…基材繊維、20,40…(接合工程後の)ナノ繊維層、20’…(接合工程前の)ナノ繊維層、22,42…接合ナノ繊維、24,44…溶融した接合ナノ繊維、30…ナノ繊維積層体、46…高融点ナノ繊維、100…セパレーター製造装置、110…搬送装置、111…繰り出しローラー、112…巻き取りローラー、113,118…テンションローラー、114…補助ローラー、120…電界紡糸装置、130…接合装置、200…筐体、210…ノズルユニット、220…上向きノズル、250…コレクター、252…絶縁体、260…電源装置、270…補助ベルト装置、272…補助ベルト、274…補助ベルト用ローラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Separator, 10 ... Base material layer, 12 ... Base material fiber, 20, 40 ... Nano fiber layer (after joining process), 20 '... Nano fiber layer (before joining process), 22, 42 ... Joining Nanofiber, 24, 44 ... Molten bonded nanofiber, 30 ... Nanofiber laminate, 46 ... High melting point nanofiber, 100 ... Separator manufacturing device, 110 ... Conveyor device, 111 ... Feeding roller, 112 ... Winding roller, 113 , 118 ... tension roller, 114 ... auxiliary roller, 120 ... electrospinning device, 130 ... bonding device, 200 ... housing, 210 ... nozzle unit, 220 ... upward nozzle, 250 ... collector, 252 ... insulator, 260 ... power supply device 270 ... Auxiliary belt device, 272 ... Auxiliary belt, 274 ... Auxiliary belt roller

Claims (14)

基材層と、
前記基材層との接合に用いられる接合ナノ繊維を少なくとも含むナノ繊維層とを有し、
前記基材層と前記ナノ繊維層とは、前記接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とするセパレーター。
A base material layer;
A nanofiber layer including at least bonded nanofibers used for bonding with the base material layer;
The said base material layer and the said nanofiber layer are joined by the said joint nanofiber, The separator characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維は、熱接合性を有する樹脂からなり、
前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とするセパレーター。
The separator according to claim 1, wherein
The bonded nanofiber is made of a resin having thermal bondability,
The separator is characterized in that the base material layer and the nanofiber layer are bonded by bonded nanofibers at least partially melted by heat.
請求項2に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも低いことを特徴とするセパレーター。
The separator according to claim 2,
The separator characterized by the melting point of the resin having thermal bondability constituting the bonding nanofiber being lower than the melting point of the material constituting the base material layer.
請求項3に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも10℃以上低いことを特徴とするセパレーター。
The separator according to claim 3,
The separator characterized by having a melting point of the resin having the heat bonding property constituting the bonding nanofiber is lower by 10 ° C. or more than the melting point of the material forming the base material layer.
請求項2〜4のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維の平均径は、50nm〜1000nmの範囲内にあることを特徴とするセパレーター。
In the separator in any one of Claims 2-4,
An average diameter of the bonded nanofiber is in a range of 50 nm to 1000 nm.
請求項2〜5のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記ナノ繊維層は、前記熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維をさらに含むことを特徴とするセパレーター。
In the separator according to any one of claims 2 to 5,
The nanofiber layer further includes a high-melting-point nanofiber made of a material having a melting point higher than that of the resin having thermal bondability.
請求項1に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維は、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂からなり、
前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が前記所定の溶媒で溶解した接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とするセパレーター。
The separator according to claim 1, wherein
The bonding nanofiber is made of a resin having solubility in a predetermined solvent,
The separator is characterized in that the base material layer and the nanofiber layer are bonded at least partially by bonded nanofibers dissolved in the predetermined solvent.
請求項7に記載のセパレーターにおいて、
前記ナノ繊維層は、前記所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂よりも前記所定の溶媒に対して低い溶解性を有する材料からなる低溶解性ナノ繊維をさらに含むことを特徴とするセパレーター。
The separator according to claim 7,
The nanofiber layer further includes a low-solubility nanofiber made of a material having lower solubility in the predetermined solvent than a resin having solubility in the predetermined solvent.
請求項1〜8のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記セパレーターの厚さは、1μm〜100μmの範囲内にあることを特徴とするセパレーター。
In the separator according to any one of claims 1 to 8,
The separator has a thickness in the range of 1 μm to 100 μm.
請求項1〜9のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維は、電界紡糸法により得られたものであることを特徴とするセパレーター。
In the separator according to any one of claims 1 to 9,
The bonded nanofiber is obtained by an electrospinning method.
電界紡糸法により、基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸装置と、
前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて、前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合装置とを備えることを特徴とするセパレーター製造装置。
An electrospinning apparatus that forms a nanofiber layered product by forming a nanofiber layer containing bonded nanofibers on one surface of the base material layer by an electrospinning method;
A separator manufacturing apparatus comprising: a bonding device that bonds the base material layer and the nanofiber layer using the bonded nanofibers in the nanofiber laminate.
請求項11に記載のセパレーター製造装置において、
前記接合装置は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなることを特徴とするセパレーター製造装置。
In the separator manufacturing apparatus according to claim 11,
The said joining apparatus consists of a thermal joining apparatus thermocompression-bonded in the state which laminated | stacked the said base material layer and the said nanofiber layer, The separator manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
基材層を準備する基材層準備工程と、
電界紡糸法により、前記基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸工程と、
前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合工程とをこの順番で含むことを特徴とするセパレーター製造方法。
A base material layer preparation step of preparing a base material layer;
An electrospinning process in which a nanofiber layer including bonded nanofibers is formed on one surface of the base material layer by an electrospinning method to form a nanofiber laminate;
The separator manufacturing method characterized by including the joining process which joins the said base material layer and the said nanofiber layer using the said joining nanofiber in the said nanofiber laminated body in this order.
請求項13に記載のセパレーター製造方法において、
前記接合工程は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により前記接合ナノ繊維の少なくとも一部を溶融させて前記基材層と前記ナノ繊維層とを前記接合ナノ繊維で接合することを特徴とするセパレーター製造方法。
In the separator manufacturing method according to claim 13,
The bonding step is a heat bonding step of thermocompression bonding in a state where the base material layer and the nanofiber layer are laminated, and at least a part of the bonding nanofibers is melted by the heat bonding step. A separator and a nanofiber layer are bonded to each other with the bonded nanofiber.
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