微多孔金属箔的制造方法及装置的制造方法_3

文档序号:9767044阅读:来源:国知局
30cm的金属箔31进行穿孔时的挤压力为(3000+3000) +30 = 200kgf/cm。若图案辊I的挤压力小于50kgf/cm,则无法形成足够数量的贯通孔。另一方面,若图案辊I的挤压力超过600kgf/cm,则金属箔31可能发生断裂。更优选的挤压力为100?400kgf/cm。
[0080]由于软质塑料膜33具有足够大的耐压缩性,因此高硬度微粒10不会因进入时的挤压力而发生压缩变形。因此,高硬度微粒10在金属箔31上形成整洁的贯通孔,此时,金属箔31上不会形成褶皱或发生断裂。
[0081](6)振动
[0082]在利用图案辊I的高硬度微粒10在金属箔31上形成贯通孔时,若使图案辊I及硬质辊2进行机械振动,则(a)高硬度微粒10较深地进入金属箔31从而贯通孔的数量变多、而且贯通孔的平均孔径也变大,并且(b)因贯通孔的形成而产生的碎片(毛刺)35附着于软质塑料膜33,在自金属箔31剥离软质塑料膜33时,存在毛刺自金属箔31脱离的倾向,其结果可知,可得到贯通孔的边缘部毛刺较少的微多孔金属箔31a。上述机械振动至少需要具有垂直于金属箔31的部分(图案辊I的高硬度微粒10贯通金属箔31的方向的部分)。
[0083]赋予图案辊I及硬质辊2的振动可以由安装于图案辊I的两轴承或硬质辊2的两轴承的振动马达而得到。在图2所示的示例中,振动马达42、42安装于硬质辊2的两轴承22、22上。在任一情况下,优选赋予图案辊I及硬质辊2两者均剧烈震动程度的大小的机械振动。
[0084]在图2所示的示例中,振动马达42具有通过安装于马达旋转轴的不平衡重量的旋转而产生振动的结构。因此,若以振动马达42的旋转轴平行于硬质辊2的旋转轴的方式将振动马达42、42安装于硬质辊2的两轴承22、22上,则产生的振动具有垂直于图案辊I和硬质辊2的间隙的方向(将图案辊I的高硬度微粒10垂直地向金属箔31挤压的方向)的部分。作为这样的振动马达42,例如可以使用Uras Techno公司的Uras Vibrator。振动的频率只要在30?100Hz的范围内适当设定即可。
[0085]认为利用振动而可以得到上述效果(a)及(b)的理由在于,若对挤压金属箔31的图案辊I的高硬度微粒10赋予机械振动,则高硬度微粒10以具有更尖锐的角部(边缘)的方式发挥作用,来自金属箔31的毛刺35变得容易脱离。为了发挥这样的机能,优选图案辊I及硬质辊2整体发生振动。由于能量不足,因此赋予图案辊I及硬质辊2的高能的振动例如无法通过超声波振动而得到。
[0086](7)微多孔金属箔的剥离
[0087]边挤压边穿过图案辊I与硬质辊2之间的金属箔31成为形成了细微的孔的微多孔金属箔31a。从自图案辊I及硬质辊2脱离的微多孔金属箔31a上剥离使用后的硬质塑料膜32’及软质塑料膜33’。使用后的硬质塑料膜32’经第一导辊13被第五卷轴7卷绕,使用后的软质塑料膜33’经硬质辊2被第六卷轴8卷绕。
[0088]使用后的硬质塑料膜32’实质上没有拉伸等的变形,因此自穿孔状态下的微多孔金属箔31a容易地剥离。另外,若自穿孔状态下的微多孔金属箔31a将使用后的软质塑料膜33’剥离,则金属箔31的碎片(毛刺)35自贯通孔的边缘部脱离。当然,比较牢固地附着于贯通孔的边缘部的毛刺即便在将使用后的软质塑料膜33’剥离后,仍附着于穿孔状态下的微多孔金属箔31a。其结果是,毛刺部分地附着于贯通孔的边缘部,因此可得到表观上略厚于原金属箔31的微多孔金属箔31a。
[0089](8)抛光
[0090]优选为,使对置于在图案辊I及硬质辊2的下游设置的第二导辊14的抛光辊16以高于微多孔金属箔31a的周速的速度进行旋转,同时使穿孔状态下的微多孔金属箔31a通过抛光辊16与第二导辊14的间隙,由此进行抛光处理,容易地将可脱离的毛刺35自金属箔31的贯通孔的边缘部去除。当然,抛光处理可以根据情况而省略。
[0091]关于抛光辊16,优选具有塑料纤维、天然纤维等的辊状的刷子,在自金属箔31的贯通孔的边缘部将毛刺35去除的过程中,刷子必须具有不使微多孔金属箔31a断裂的程度的柔软性。在之后的工序中,毛刺35不会自抛光后的微多孔金属箔31b脱落,因此在用于锂离子电池或锂离子电容器等时,微多孔金属箔的品质稳定。
[0092](9)冲压
[0093]由于毛刺部分地附着于贯通孔的边缘部,因此微多孔金属箔31b表观上厚于原金属箔31。因此,根据需要,对微多孔金属箔31b进行冲压,由此优选形成原厚度的微多孔金属箔31c。当然,在例如用于锂离子电池的情况下,在涂布正极材料后进行冲压时,可以省略冲压微多孔金属箔31b的工序。由铝、铜的薄箔构成的微多孔金属箔31b非常柔软,因此微多孔金属箔31b的冲压需要以不使微多孔金属箔31b断裂且可使毛刺35平坦化的程度的挤压力来进行。具体的冲压压力根据金属箔31的材质及厚度来决定即可。
[0094][3]微多孔金属箔
[0095]利用本发明而得到的微多孔金属箔具有多个的贯通孔,且在贯通孔中,具有无毛刺的边缘部的贯通孔的比例高。例如,在使用表面以30?80%的面积率具有粒径100?600 μπι的金刚石微粒10的金刚石棍1,对使用厚度为6?20 μm的硬质塑料膜32和厚度为30?300 μm的软质塑料膜33夹持的厚度5?50 μπι的金属箔31以50?600kgf/cm的挤压力形成贯通孔的情况下,所得的贯通孔的孔径在约50?150 μπι的范围内,约20%以上的贯通孔没有毛刺。但是,由于也存在毛刺附着于边缘部的贯通孔,适宜利用透光率来评价微多孔金属箔31a的贯通孔的面积率。透光率)为,微多孔金属箔31a的透过光I相对于波长660nm的入射光I。的比例(Ι/I 0X100)。利用本发明制造的微多孔金属箔31a的透光率根据制造条件而不同,通常为2?10%,优选为3?6.5%。
[0096]利用以下的实施例进一步详细地说明本发明,但本发明并不限定于此。
[0097]实施例1
[0098]在图2所示的穿孔装置上,安装在外径200mm的SKDll制辊上通过镀镍而分布有粒径分布为250?350 μπι的金刚石微粒10的图案辊1、及外径200mm的SKDll制硬质辊2,在硬质棍2的两轴承22、22上安装了振动马达(Uras Techno公司的“Uras Vibrator”型式:KEE-6-2B)32,32。各振动马达42的旋转轴与硬质辊2的旋转轴平行。该振动马达为利用偏心重量的旋转而发生振动的结构,赋予旋转的硬质辊2的振动(垂直于两辊1、2的间隙)具有120Hz的频率。
[0099]作为金属箔31而使用厚度12 μ m的Al箔,作为硬质塑料膜32而使用在厚度12 μ m的PET膜的一面蒸镀了 Al的膜,作为软质塑料膜33而使用由厚度60 μ m的LLDPE层和厚度12 μπι的PET层构成的复合膜,利用图1所示的装置对Al箔31进行穿孔。以233kgf/cm的挤压力(线压)且1.5m/秒的速度通过旋转的两辊1、2的间隙的是,自图案辊I侧起依次为Al蒸镀PET膜32 (Al蒸镀层在图案辊I的相反侧)、A1箔31、和LLDPE/PET复合膜33 (LLDPE层在Al箔31侧)。此时,对Al箔31、Al蒸镀PET膜32及LLDPE/PET复合膜33中的任一者施加0.lkgf/cm的相同张力(每Icm宽度的负荷)。
[0100]自通过两辊1,2的间隙的穿孔状态下的微多孔Al箔31a剥离使用后的硬质塑料膜32’及软质塑料膜33’。在所得的微多孔Al箔31a上没有确认到断裂、褶皱等缺陷。
[0101]将实施例1的微多孔Al箔31a的光学显微镜照片(50倍及200倍)分别示于图4及图5。根据图4及图5可知,实施例1的微多孔Al箔31a多个具有均匀的大小的贯通孔,贯通孔的孔径分布约为150?200 μ m。另外,边缘部未附着毛刺的整洁的贯通孔的比例约为20%以上。微多孔Al箔31a的透光率为5%。
[0102]比较例I
[0103]未使硬质塑料膜32夹于铝箔31与图案辊I之间,除此以外,与实施例1同样地操作,利用图1及图2所示的装置制作微多孔铝箔31a。其结果是,穿孔中发生铝箔31的断
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O
[0104]比较例2
[0105]未使软质塑料膜33夹于铝箔31与硬质辊2之间,除此以外,与实施例1同样地操作,制作微多孔铝箔31a,结果金刚石微粒10与硬质辊2接触,因此在铝箔31上形成的贯通孔的数量变得非常少。
[0106]比较例3
[0107]未使用硬质塑料膜32及软质塑料膜33,利用图案辊I及硬质辊2对铝箔31预先进行穿孔,结果不仅几乎没有形成贯通孔,而且铝箔31发生断裂。
[0108]实施例2
[0109](I)使用厚度12 μπι的铜箔代替铝箔,(2)将挤压力变更为333kgf/cm,并且(3)将赋予硬质辊2的振动频率变更为60Hz,除此以外,与实施例1同样地操作,制作微多孔铜箔31a。自通过两辊1、2的间隙后的穿孔状态下的微多孔铜箔31a剥离使用后的硬质塑料膜32’及软质塑料膜33’。在所得的微多孔铜箔31a没有确认到断裂、褶皱等缺陷。
[0110]将实施例2的微多孔铜箔31a的光学显微镜照片(50倍及200倍)分别示于图6及图7,另外将使用后的软质塑料膜33’的光学显微镜照片(50倍)示于图8。根据图6及图7可知,实施例2的微多孔铜箔31a多个具有均匀的大小的贯通孔,贯通孔的孔径分布约为150?200 μπι。另外,边缘部未附着毛刺的整洁的贯通孔的比例约为30%。微多孔铜箔31a的透光率为?%。
[0111]根据图8可知,在使用后的软质塑料膜33’上,多个附着有因贯通孔的形成而产生的铜箔31的毛刺。由此可知,因贯通孔的形成而产生的大部分的铜箔31的碎片被软质塑料膜33捕获。
[0112]实施例3
[0113]将挤压力变更为300kgf/cm,除此以外,与实施例2同样地制作微多孔铜箔31a。自通过两辊1、2的间隙后的穿孔状态下的微多孔铜箔31a将使用后的硬质塑料膜32’及软质塑料膜33’剥离。在所得的微多孔铜箔31a上没有确认到断裂、褶皱等缺陷。
[0114]将实施例3的微多孔铜箔31a的光学显微镜照片(50倍及200倍)分别示于图9及图10。根据图9及图10可知,实
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