微多孔金属箔的制造方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高效地制造适于锂离子电池、锂离子电容器、双电层电容器等的集电体的微多孔铝箔等微多孔金属箔的方法及装置。
【背景技术】
[0002]为了提高锂离子电池、锂离子电容器、双电层电容器等的能量密度，优选在集电体上设置贯通孔来降低正极电位。作为集电体，广泛使用铝箔，并通过各种方法来形成贯通孔。
[0003]例如，日本特开2011-74468号公开了同时对具有多个的贯通孔的铝箔进行拉伸加工及弯曲加工从而制造高强度铝贯通箔的方法。贯通孔具有0.2?5 μπι的内径，通过以盐酸为主成分的电解液中的直流蚀刻而形成蚀刻凹点，并通过化学蚀刻控制蚀刻凹点直径而形成贯通孔。但是，由于蚀刻凹点的内径小，因此贯通孔内无法进入充分量的活性物质，无法充分提高能量密度。此外，由于基于蚀刻的贯通孔的形成的生产率低，因此不适于廉价地制造微多孔金属箔。
[0004]日本特开2011-165637号公开了一种制造正极集电体的方法:所述正极集电体为通过正极活性物质层的形成而成为锂离子电池用正极体的正极集电体，在铝合金箔的表面(形成正极活性物质层一侧)形成有多个凹点状孔，且上述孔的平均孔径为1.0?5 μπι，平均孔径/平均孔深为1.0以下，对铝合金箔的表面进行了直流电解蚀刻后，用有机膦酸水溶液进行处理。但是，由于通过直流电解蚀刻形成的凹点状孔的平均孔径小至5 μπι以下，因此仍然存在凹点状孔内无法进入充分量的活性物质的问题。另外，关于日本特开2011-74468号，同样地由于基于蚀刻的贯通孔的形成的生产率低，因此不适于廉价地制造微多孔金属箔。
[0005]日本特开2012-186142号公开了一种制造电化学器件用电极的方法，该电气化学器件用电极是通过将填充了活性物质的多个片状铝多孔体层叠而成的，所述方法的特征在于，将填充活性物质后通过压缩而变薄的多个片状铝多孔体层叠。片状铝多孔体如下制造:例如在具有三维网状结构的发泡树脂的骨架上，通过镀敷法、蒸镀法、溅射法、CVD法等形成在Al的熔点以下形成共晶合金的金属的被膜，然后含浸于以Al粉末、粘结剂及有机溶剂为主成分的糊剂，接着在非氧化性气氛中以550?750°C的温度进行热处理，由此来制造。但是，关于该片状铝多孔体，不仅制造方法复杂，而且存在因三维网状结构而机械强度差的问题。
[0006]上述方法均生产率低，因此不适于廉价地制造微多孔金属箔。在廉价地制造微多孔金属箔时，需要量产方法及装置。因此，期望一种廉价地制造为了保持活性物质而具有充分的细微贯通孔、并且具有高的机械强度、适宜用于锂离子电池、锂离子电容器、双电层电容器等的多孔铝箔等微多孔金属箔的方法及装置。
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]因此，本发明的目的在于，提供廉价且高效地制造为了保持活性物质而具有充分的细微贯通孔、并且具有高的机械的强度的微多孔金属箔的方法及装置。
[0009]用于解决课题的方法
[0010]鉴于上述目的而深入研究的结果在于，本发明人发现:在边挤压边使薄金属箔穿过表面具有多个的高硬度微粒的图案辊和与其对置的硬质辊之间，从而使该薄金属箔形成多个的细微贯通孔的情况下，如果上述金属箔直接与高硬度微粒抵接，则上述金属箔可能发生断裂，但如果使薄的硬质塑料膜夹于上述金属箔与上述图案辊之间、并且使厚的软质塑料膜夹于上述金属箔与上述硬质棍之间，则(a)上述金属箔不会发生断裂而能够形成多个的贯通孔，并且(b)因穿孔而产生的上述金属箔的毛刺附着于上述软质塑料膜，而能够高效地制造高开口率的微多孔金属箔，由此想到本发明。
[0011]S卩，一种制造微多孔金属箔的本发明的方法，其特征在于，
[0012]在边挤压边使金属箔穿过在表面具有多个的高硬度微粒的图案辊与硬质辊之间，从而使上述金属箔形成多个的细微贯通孔时，使薄的硬质塑料膜夹于上述金属箔与上述图案辊之间，并且使厚于上述硬质塑料膜的软质塑料膜夹于上述金属箔与上述硬质辊之间，
[0013]将上述金属箔、上述硬质塑料膜及上述软质塑料膜所受的张力以穿孔时上述金属箔不发生断裂的程度进行相同设定。
[0014]一种制造微多孔金属箔的本发明的装置，其特征在于，具有:
[0015]穿孔装置，其具备在表面具有多个的高硬度微粒的图案辊、及以与上述图案辊对置的方式隔着间隙配置的硬质辊；
[0016]第一导向机构，其用于使金属箔穿过上述图案辊与上述硬质辊的间隙；
[0017]第二导向机构，其用于使薄的硬质塑料膜穿过上述图案辊与上述金属箔的间隙；和
[0018]第三导向机构，其用于使与上述硬质塑料膜相比而更厚的软质塑料膜穿过上述硬质辊与上述金属箔的间隙；
[0019]在上述第一?第三导向机构上设置有调节机构，上述调节机构用于将上述金属箔、上述硬质塑料膜及上述软质塑料膜所受的张力以穿孔时上述金属箔不发生断裂的程度进行相同设定，
[0020]由此，上述硬质塑料膜、上述金属箔及上述软质塑料膜在从上述图案棍侧起依次重叠的状态下，通过上述图案辊与上述硬质辊的间隙，成为形成了细微的贯通孔的微多孔金属箔。
[0021]在本发明中，上述金属箔的厚度优选为5?50 μ m，上述硬质塑料膜的厚度优选为6?20 μ m，上述软质塑料膜的厚度优选为25?300 μ m。
[0022]在本发明中，上述金属箔优选为铝箔或铜箔。
[0023]在本发明中，上述硬质塑料膜优选为聚酯膜，上述软质塑料膜优选为聚乙烯膜。
[0024]在本发明中，上述硬质塑料膜优选在上述金属箔一侧具有金属薄膜。
[0025]在本发明中，上述软质塑料膜优选为在具有高的拉伸强度及硬度的基质膜上设置由柔软的树脂构成的层而得的复合膜。上述基质膜优选为聚酯膜，上述柔软的树脂层优选为聚乙烯层。
[0026]在本发明中，对上述金属箔的挤压力以线压计优选为50?600kgf/cm。
[0027]在本发明中，优选为，在上述金属箔的穿孔中，对上述图案辊及上述硬质辊中的至少一方赋予机械振动。上述机械振动优选具有垂直于上述金属箔的部分。
[0028]在本发明中，为了在上述金属箔的穿孔中对上述图案辊及上述硬质辊中的至少一方赋予机械振动，而优选在上述图案辊及上述硬质辊中的至少一方的轴承上安装振动马达。上述机械振动的频率优选为30?1000Hz。
[0029]在本发明中，上述图案辊优选在表面具备具有尖锐角部的莫氏硬度度为5以上的多个的高硬度微粒。上述高硬度微粒优选具有100?500 μπι的范围内的粒径。上述微粒优选在辊表面以30?80%的面积率附着。上述高硬度微粒的长径比优选为I?2的范围内。
[0030]在本发明中，上述硬质辊优选为金属辊或硬质橡胶辊。
[0031]在本发明中，为了将残存于细微的贯通孔的边缘部的金属箔的碎片除去，优选用具有上述微多孔金属箔不发生断裂程度的柔软性的抛光辊滑动接触上述微多孔金属箔的表面。
[0032]在本发明中，优选为，在所述穿孔装置的下游设置有具有平坦的表面的一对冲压辊，所述冲压辊冲压所述微多孔金属箔并使其平坦化。
【附图说明】
[0033]图1为表示本发明的制造装置的示意图。
[0034]图2为表示图1的装置中的穿孔装置的主视图。
[0035]图3为详细地表示在图案辊与硬质辊之间，贯通硬质塑料膜及金属箔后的高硬度微粒进入软质塑料膜的情形的部分放大剖面图。
[0036]图4为实施例1的微多孔铝箔的光学显微镜照片(50倍)。
[0037]图5为实施例1的微多孔铝箔的光学显微镜照片(200倍)。
[0038]图6为实施例2的微多孔铜箔的光学显微镜照片(50倍)。
[0039]图7为实施例2的微多孔铜箔的光学显微镜照片(200倍)。
[0040]图8为实施例2的使用后的软质塑料膜的光学显微镜照片(50倍)。
[0041]图9为实施例3的微多孔铜箔的光学显微镜照片(50倍)。
[0042]图10为实施例3的微多孔铜箔的光学显微镜照片(200倍)。
[0043]图11为实施例4的微多孔铜箔的光学显微镜照片(50倍)。
[0044]图12为实施例4的微多孔铜箔的光学显微镜照片(200倍)。
[0045]图13为实施例4的使用后的软质塑料膜的光学显微镜照片(50倍)。
【具体实施方式】
[0046]参照所附附图对本发明的实施方式进行详细说明，但只要没有说明则与一个实施方式相关的说明也适用于其他的实施方式。另外，下述说明并非限定，而可以在本发明的技术思想的范围内实施各种变更。
[0047][I]制造装置
[0048]图1及图2所示的微多孔金属箔的制造装置具备穿孔装置(具备图案辊I ;硬质辊2及它们的支撑辊11、12。);第一卷轴?第六卷轴3?8 ;第一导辊?第三导辊13、14、15 ;与第二导辊14对置的抛光辊16 ;和具有平坦的表面的一对冲压辊17、18。第一卷轴3放出金属箔31，第四卷轴6将所得的微多孔金属箔31a卷绕。第二卷轴4放出硬质塑料膜32，第五卷轴7将使用后的硬质塑料膜32’卷绕。第三卷轴5放出软质塑料膜33，第六卷轴8将使用后的软质塑料膜33’卷绕。
[0049]在第一卷轴3与图案辊I及硬质辊2的间隙之间，设置有构成金属箔31的第一导向机构的一个或多个辊131，在第二卷轴4与图案辊I及硬质辊2的间隙之间，设置有构成硬质塑料膜32的第二导向机构的一个或多个辊132，在图案辊I及硬质辊2的间隙与第三卷轴5之间，设置有构成软质塑料膜33的第三导向机构的一个或多个辊133。为了对金属箔31、硬质塑料膜32及软质塑料膜33所受的张力实质上相同地进行设定，可以对构成第一?第三导向机构的辊131、132、133赋予张力微调整机能。张力微调整功能例如可以通过在第一?第三导向机构的辊131、132、133上设置位置调整机构而获得。
[0050](I)穿孔装置
[0051]关于图2所示的穿孔装置，自上方起借助轴承27、21、22、28而依次将支撑辊11 ；图案辊I ;硬质辊2及支撑辊12分别以自由旋转地方式支承在一对构架30、30上。支撑辊
11、1