JP2005535480A - 主に電気化学部品の製造に用いられるエンボスパターンを有するフィルム及び複合フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 電気化学構成要素用の異種複数フィルムからなるフィルム複合体を製造する際、切断により生じた角部に沿って各層の材料が混合される可能性を回避し、かつ迅速に製造可能なフィルム及びフィルム複合体を提供する。
【解決手段】 他のフィルムとの複合体として用いられる、エンボスパターンを有するフィルムであって、エンボス加工により、規則的パターン中に段部により中断された少なくとも１本の分離線が画定され、前記段部の平均幅は2つの段部間の平均距離よりも小さいことを特徴とする、エンボスパターンを有するフィルムが得られた。

Description

本発明は、 フィルム複合体の製造に用いられ、蓄電池、又は電気めっき構成要素等に使用可能な電気化学的特性を有するフィルムの空間的構成に関する。

１９７０年代の初頭より、蓄電池等の電気化学的構成要素を薄層状で製造するための研究がなされてきた。この研究目的は、柔軟性が高く、巻き取り又は所望の形態への適応が可能であり、かつ電極及び電解質等の電気化学的構成要素との接触面積が電気化学活性材料の使用容量に対して極めて大きく、これにより非常に好ましい装填特性及び積載特性を有する複合体を得るためのものである。

膜形成技術は上記の要求を十分に満たす程度に発達している。従って、例えば蓄電池、電極材料又は電解質材料用のフィルム状の半加工品として製造し、これにより得られたフィルムを次いで所望の圧力及び温度条件下で相互に積層し、所望の電気化学的特性を付加したフィルム複合体を得ることが可能である。このようなフィルムの製造については、多数の特許文献又は当該分野についての専門文献等に記載されており、当業者に公知である。

フィルム加工は高速で行うことが可能であるため、（無端）フィルムを用いて電気化学的構成要素を製造することにより大きな経済的利益が得られる。１分間に数メートルの処理速度とすることが可能である。しかしながら、このような製造においては、縁部分の状態に配慮する必要があり、これには大きな技術投資が必要とされる。特に、処理量を多くするためには、種々のフィルムをできるだけ長くロールからロールへと巻き取るか、又は大紙面状に加工し、操作工程数を減少させている。このフィルムを独立に加工した後、完全な積み重ね／積層フィルム複合体を得、完成したフィルム複合体全体にエンボス加工が施される。しかしながらこの方法によるとエンボス加工における不具合が発生する。すなわち、完成したフィルム複合体全体に切断手段による切断角部が発生する。切断手段を用いて得られた切断角部では異種フィルム間での材料による汚染が生じ、この汚染が電気化学的構成要素の機能性に否定的に作用する。また、積層前に異種フィルムを切断すると、異種フィルムの積層又は他の方法での結合にあたりフィルム素子の面を正確に配置することが必要となる。そして、特に加工量が多い場合にはこの作業にも大きなコストが生ずる。

本発明は、層状のフィルム複合体の切断角部に沿って生ずる引き伸ばし（材料の混合）を回避することが可能であり、かつ、積層される各要素の製造速度を向上させることが可能な方法を提供することをその目的とする。特に、本発明は上記目的を達成する電気化学構成要素用又は電気化学構成要素そのものとして使用可能なフィルム複合体を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、穿孔に類似する特別なエンボスパターンを有するフィルム調製物を提供することにより解決された。本発明のフィルム調製物では、相互に積層されたフィルム又は他の方法により合体された複合体の製造後、切断手段又は他の方法により切断することにより、層角部が得られる。本発明の複合体では、エンボス加工により少なくとも１本の、一般に複数の分離線（例えば相互に直角に配置することが可能である）が得られる。分離線は、規則的なパターン中で段部により中断される。この段部は、段部同士の平均間隔よりも狭い幅を有している。各段部の幅は、段部から隣接する段部までの距離よりも小さいことが特に好ましい。段部の幅が2つの段部の平均間隔の半分を超過しないと更に好ましく、この構成は多くの場合に必須とされる（フィルム複合体中に３枚の本発明のフィルムが設けられている場合等）。

本発明のフィルムは、各フィルムをロールからロールへと巻き取るか、又は大きな平面の形態に加工することが可能である。更に各フィルムは積層して後に切断されるか又はあらかじめ設けられた分離線を有し、分離線の段部が重なり合わないように積層される。このように離間して配置されることにより、フィルム複合体における各フィルムの構成要素により、汚染を生ずる層角部がいずれの箇所においても生じないため、多種フィルムの材料同士が接触することが回避される。

本発明の好ましい実施の形態において、エンボス加工により、少なくとも方向（ｙ）に平行に延在する複数の分離線を確定することが可能である。これに対して（ｘ、ｙ平面内で）フィルム面又はフィルム片、又はフィルムロールが構成される。分離線に直角にフィルム中央で鏡像（すなわちｘ、ｚ方向の平面の中心に配置された表面の鏡像により）を与える段部は鏡像状でないフィルムの段部上に配置されない。２枚のフィルムを相互に積層する場合、ｘ、ｚ軸に関して一方のフィルムの左右を逆方向に向かせて他方のフィルムに重ね合わせることにより、ｙ方向の分離線の段部が重ならないように、フィルムを積層することができる。

第二の好ましい実施の形態において、エンボス加工により、相互に直角に延在する分離線を確定することができる。第一の方向（ｘ）に延在する1本又は多数本の分離線の段部は、フィルムをその中心で第一の方向に直角に横断する反射面（ｙ、ｚ）を基準とする鏡像が、鏡像を有さないフィルムの段部上に施されないように配置される。2枚のフィルムを積層する場合、一方のフィルムのｘ方向の頂部が他方のフィルムの同一方向の底部上に施されるように積層する。ｘ方向に延在する複数の分離線の分離線同士が重ならないように配置されると好ましい。

上記の好ましい実施の形態を組み合わせた特徴を有するフィルム複合体が極めて好ましい。エンボス加工により、特にｘ方向に延在する少なくとも1本の分離線とｙ方向に延在する複数の分離線が得られ、かつ１本又は複数本のｘ方向の分離線及び複数本のｙ方向の分離線のいずれも、フィルム平面（ｘ、ｙ）の中心に直角に設けられた軸ｚを中心に回転させても重なり合わないエンボスパターンが得られると好ましい。積層前の2枚のフィルムに、正確なエンボスパターンを施す場合には、調節を変更しなければならない場合以外は機械により加工してもよい。更に第一のフィルムの方向を１８０°回転させて（裏返して）、第二のフィルム上に施してもよい。このような空間的位置によると、双方のフィルムの段部が相互に重ならないようにすることができる。

更に、第一の積層用フィルムのエンボスパターンが、第二の積層用フィルムのエンボスパターンをそのまま被覆しないような他の規則性を有するエンボスパターンを用いることも好ましい。非対称のエンボスパターンを用いると、種類の異なるフィルムを相互に積層する場合に生じ得るフィルムの性能低下が回避される。

本発明のフィルムをカソードフィルム又はアノードフィルムとして用いる場合には、一般には網目状の電流短絡フィルムを併用する。電流短絡フィルムは上記各フィルムの側面を縁取るように突出する形態で用いられる。この場合、複数の各フィルムから構成されるフィルム複合体は、フィルム複合体の底面上の（短い方の）横断方向に、２つの構成要素が相互に隣接分割された形態で得られる。分流加減器(diverter)はフィルムの側面に突出している。換言すると、各フィルムは（長いほうの）ｘ軸方向に延在する分離線を1本も有さないか、又は１本のみ有する。中央に分離線を有する構成では電流分流加減器が十分に細く形成されており、側面に対して突出し非対称であるが、左右対称に配置される。これにより、第二の好ましい実施の形態に記載したフィルムと、特に好ましい実施の形態によるフィルムとを相互に連結可能としている。カソード及びアノードの電流分流加減器が相互に接触可能な場合以外はこの構成が用いられる。

各フィルム積層する際に正確に配置を簡単に行うためには、フィルムをエンボス加工する際に、同時に後に交線としても使用可能な、位置決めピン用の孔が設けられる。位置決め開口は各要素の中央に設けることができるが、フィルム上のこの他の位置に設けてもよく、分離線エンボス加工による段部に設けてもよい。

当業者に公知のエンボス加工器具を用いることによりエンボス加工の施されたフィルムを製造することができる。この製造法においてエンボス加工行うフィルムを基板に対してしっかりと圧接する保持クランプを使用すると好ましい。更に、丸型溝を有する計量装置を保持クランプのスリットから挿入する。この計量装置は層を通過し、下方にくぼんだ材料を押し付け、材料を段部領域から除去することができる。

図１に、本発明のフィルムの実施の形態を示す。同フィルムは3種類のフィルム、すなわちアノードＡ、カソードＢ及びセパレータから構成される、フィルムを基礎材料とした蓄電池の製造に使用可能である。セパレータはアノードとカソードを電気的に分離するものである。エンボス加工を行うことなく2枚の電極フィルムの間に導入される。各電極フィルムから、フィルムに設けられた電流分流加減器１，２（斜線により表示）が突出している。エンボス加工後のフィルムBを、エンボス加工後のフィルムA上に導入することにより、Cに示したような構成が得られる。アノードAとカソードBとの間を分離するためにセパレータを挿入する。セパレータにはエンボス加工を施してはならず、このため図１には示されていない。破線により示されたx方向の分離線３及びy方向の分離線４に沿って、フィルム複合体Cから切断手段により各要素が分離される。この場合、切断器具はいかなる位置においてもフィルムを同時に切断せずに、個々のフィルムにおいて相互にずれた段部が切断される。図１に記載されたフィルムのエンボス加工は、特に好ましい実施の形態を示す具体例であり、フィルムＡ及びＢのエンボスパターンは対称に施されている。双方のフィルムは同じエンボス加工器具によりエンボス加工を施すことが可能であり、フィルムＢのパターンを1回転させてフィルムＡのパターンとすることができる。

図１には、符号５により位置決めピン用の開口が示されている。この実施例によると、位置決めピンの設置位置は後に得られる構成要素の寸法を予め決定する基準となる各領域（表面）の中間に設けられる。

エンボスパターンを有する本発明のフィルムを説明するための図である。

符号の説明

１，２．．．電流分流加減器
３、４．．．分離線
５．．．位置決めピン用の開口

Claims (11)

1. 他のフィルムとの複合体として用いられる、エンボスパターンを有するフィルムであって、エンボス加工により、規則的パターン中に段部により中断された少なくとも１本の分離線が画定され、前記段部の平均幅は2つの段部間の平均距離よりも小さいことを特徴とする、エンボスパターンを有するフィルム。
2. 各段部の幅は、該段部からこれに隣接する段部までの間隔よりも狭いことを特徴とする、請求項１に記載のエンボスパターンを有するフィルム。
3. エンボス加工により、フィルム上に少なくとも方向（ｙ）に延在する相互に平行な複数の分離線が画定され、フィルムの中心であり、かつ前記分離線を直角に横断する反射面（ｘ、ｚ）を基準として得られたフィルムの鏡像において、各分離線の段部が鏡像を有さないフィルムの段部上に施されないことを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンボスパターンを有するフィルム。
4. エンボス加工により、フィルム上に相互に直交する分離線が画定され、少なくとも方向（ｘ）に延在する分離線が画定され、第一の方向に延在する分離線の段部が、フィルムの中心であり、かつ第一の方向に対して直角に横断する反射面（ｙ、ｚ）を基準として得られたフィルムの鏡像において、鏡像を有さないフィルムの段部上に施されないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンボスパターンを有するフィルム。
5. 平面に対し直角に設けられた回転軸（ｚ）を中心に１８０°回転させることにより得られた形態の前記段部が、回転により得られないフィルムの段部上に施されないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンボスパターンを有するフィルム。
6. 電気化学又は電気めっき構成要素においてフィルム状で使用することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンボスパターンを有するフィルム。
7. カソードフィルム又はアノードフィルムとして用いることを特徴とする、請求項６に記載のエンボスパターンを有するフィルム。
8. 位置決め孔としての開口を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンボスパターンを有するフィルム。
9. 第一のフィルムの段部と第二のフィルムの段部が重なり合わないようにずらしてフィルム同士を重ねて配置することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルムを２枚以上含むフィルム複合体。
10. ２枚のフィルムがそれぞれエンボスパターンを有し、第二のフィルムを第一のフィルムに対してその平面軸（ｘ、ｙ）が１８０°回転するように配置されている請求項９に記載のフィルム複合体。
11. 電気化学又は電気めっき構成要素を製造するために請求項９又は10に記載のフィルム複合体を使用する方法。

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