セパレーター及びセパレーターの製造方法
【課題】高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターを提供する。
【解決手段】平面視格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１ナノ繊維層２０の一方面に配設され、第１ナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０と、第１ナノ繊維層１０の他方面に配設され、第１ナノ繊維層２０よりも薄い第３ナノ繊維層４０とを備えるセパレーター１０。第１ナノ繊維層２０は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有する。第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有する。
【解決手段】平面視格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１ナノ繊維層２０の一方面に配設され、第１ナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０と、第１ナノ繊維層１０の他方面に配設され、第１ナノ繊維層２０よりも薄い第３ナノ繊維層４０とを備えるセパレーター１０。第１ナノ繊維層２０は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有する。第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレーター及びセパレーターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ繊維層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。）。ナノ繊維層を有するセパレーターは、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維が細く空隙が微細かつ均一であるため、絶縁性及びデンドライト耐性が高い。このため、高い絶縁性及び高いデンドライト耐性を維持したままセパレーターの厚さを薄くしてイオン伝導性を高くすることが可能となる。また、ナノ繊維層を有するセパレーターは、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して空隙率が大きいため、高い電解液保持性を有し、このことからもイオン伝導性を高くすることが可能となる。このため、ナノ繊維層を有するセパレーターは、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。このようなセパレーターは、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。）等に好適に用いることができる。なお、本発明において、ナノ繊維とは、平均径が数ｎｍ〜数千ｎｍの繊維のことをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５１０７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ナノ繊維層を有するセパレーターは、ナノ繊維層を構成するナノ繊維が極細の繊維からなるため、機械的強度が低いという問題がある。そこで、ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くすることが考えられるが、ナノ繊維層自体を厚くして機械的強度を高くしたのでは、イオン伝導性が低下するという問題がある。
【０００５】
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、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターを提供することを目的とする。また、そのようなセパレーターを製造可能なセパレーターの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明のセパレーターは、平面視格子状の第１ナノ繊維層と、前記第１ナノ繊維層の一方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層と、前記第１ナノ繊維層の他方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明のセパレーターによれば、平面視格子状の第１ナノ繊維層と、第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を備える。このため、第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層の働きにより、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するものとなる。
【０００８】
また、本発明のセパレーターによれば、平面視格子状の第１ナノ繊維層と、第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を備える。このため、平面視格子状の第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くすることができる。この場合、第１ナノ繊維層を厚くしたとしても、第１ナノ繊維層が平面視格子状の構造を有するため、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することもない。
【０００９】
その結果、本発明のセパレーターは、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターとなる。
【００１０】
［２］本発明のセパレーターにおいては、前記第１ナノ繊維層は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有することが好ましい。
【００１１】
「第１ナノ繊維層が７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有すること」が好ましいのは、以下の理由による。すなわち、第１ナノ繊維層が７μｍ未満の厚さを有する場合には、機械的強度が低下する場合があるからであり、第１ナノ繊維層が３０μｍを超える厚さを有する場合には、セパレーターの厚さが厚くなりすぎるからである。これらの観点から言えば、第１ナノ繊維層は、１０μｍ〜２０μｍの範囲内にある厚さを有することがより一層好ましい。
【００１２】
［３］本発明のセパレーターにおいては、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有することが好ましい。
【００１３】
「第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層がともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有すること」が好ましいのは、以下の理由による。すなわち、第２ナノ繊維層又は第３ナノ繊維層が１μｍ未満の厚さを有する場合には、絶縁性及びデンドライト耐性が低下する場合があるからであり、第２ナノ繊維層又は第３ナノ繊維層が５μｍを超える厚さを有する場合には、イオン伝導性が低下する場合があるからである。これらの観点から言えば、第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層は、ともに２μｍ〜４μｍの範囲内にある厚さを有することがより一層好ましい。
【００１４】
［４］本発明のセパレーターにおいては、前記第１ナノ繊維層は、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有することが好ましい。
【００１５】
このような構成とすることにより、第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くしたとしても、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することもない。
【００１６】
［５］本発明のセパレーターにおいては、前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することが好ましい。
【００１７】
「開口が平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有すること」が好ましいのは、以下の理由による。すなわち、開口が平面視で１０μｍ２未満の平均面積を有する場合には、イオン伝導性が低下する場合があるからであり、開口が平面視で２００μｍ２超える平均面積を有する場合には、セパレーターの機械的強度が低下する場合があるからである。これらの観点から言えば、開口は、平面視で２０μｍ２〜１００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することがより一層好ましい。
【００１８】
［６］本発明のセパレーターの製造方法は、絶縁性の支持体上に位置する平面視格子状のコレクター電極と、ノズルとの間に高電圧を印加した状態で、前記ノズルからポリマー溶液を吐出することにより、前記コレクター電極上に平面視格子状の第１ナノ繊維層を形成する第１工程と、前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層を配設するとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層を配設する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明のセパレーターの製造方法によれば、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有する本発明のセパレーターを製造することができる。
【００２０】
［７］本発明のセパレーターの製造方法において、前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有する第１ナノ繊維層を形成することが好ましい。
【００２１】
このような方法とすることにより、高い機械的強度を有し、かつ、適切な厚さを有するセパレーターを製造することができる。
【００２２】
［８］本発明のセパレーターの製造方法において、前記第２工程においては、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有する第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を配設することが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることにより、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するセパレーターを製造することができる。
【００２４】
［９］本発明のセパレーターにおいて、前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有する第１ナノ繊維層を形成することが好ましい。
【００２５】
このような方法とすることにより、第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くしたとしても、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することのないセパレーターを製造することができる。
【００２６】
［１０］本発明のセパレーターの製造方法において、前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することが好ましい。
【００２７】
このような方法とすることにより、第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くしたとしても、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することのないセパレーターを製造することができる。
【００２８】
［１１］本発明のセパレーターの製造方法においては、前記第２工程においては、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を形成するとともに、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を形成することが好ましい。
【００２９】
このような方法とすることにより、第１ナノ繊維層と、第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層との接合強度の高い高品質なセパレーターを製造することが可能となる。
【００３０】
［１２］本発明のセパレーターの製造方法においては、前記第２工程を実施する前に、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、電界紡糸法により製造した第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を準備しておき、前記第２工程においては、前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を貼り付けるとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を貼り付けることが好ましい。
【００３１】
このような方法とすることにより、高い生産性で本発明のセパレーターを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態１に係るセパレーター１０を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。
【図３】実施形態１に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０の構造を説明するために示す図である。
【図５】実施形態２に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０ａの構造を説明するために示す図である。
【図６】実施形態３に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。
【図７】変形例に係るセパレーター１４，１６，１８を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明のセパレーター及びセパレーターの製造方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３４】
［実施形態１］
１．セパレーター
図１は、実施形態１に係るセパレーター１０を説明するために示す図である。図１（ａ）はセパレーター１０の断面図であり、図１（ｂ）はセパレーター１０の平面図である。
【００３５】
実施形態１に係るセパレーター１０は、図１に示すように、正方形の開口を有する平面視縦横格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１ナノ繊維層２０の一方面に配設され、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０と、第１ナノ繊維層２０の他方面に配設され、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第３ナノ繊維層４０とを備える。
【００３６】
第１ナノ繊維層２０は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さ（例えば１５μｍ）を有する。第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さ（例えば３μｍ）を有する。
【００３７】
第１ナノ繊維層２０は、平面視で格子Ｌの総面積Ｓ１よりも大きな総面積Ｓ２を有する多数の開口Ｏを有する。開口Ｏは、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積（例えば５０μｍ２）を有する。格子Ｌは、平面視で１μｍ〜１０μｍの範囲にある太さ（例えば２μｍ）を有する。
【００３８】
第１ナノ繊維層２０は、電界紡糸法により製造された第１ナノ繊維からなる。第１ナノ繊維の平均径は、３０ｎｍ〜３０００ｎｍ（例えば８００ｎｍ）である。第１ナノ繊維層２０は、ポリマー材料（例えばポリオレフィン）からなる。
【００３９】
第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともに電界紡糸法により製造された第２ナノ繊維及び第３ナノ繊維からなる。第２ナノ繊維及び第３ナノ繊維の平均径はともに、３０ｎｍ〜３０００ｎｍ（例えば３００ｎｍ）である。第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともにポリマー材料（例えばポリオレフィン）からなる。
【００４０】
２．セパレーターの製造方法
図２及び図３は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）はセパレーターが製造されていく様子を示す断面図であり、図３（ａ）〜図３（ｃ）はセパレーターが製造されていく様子を示す装置断面図である。図４は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０の構造を説明するために示す図である。図４（ａ）はコレクター１１０の下面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【００４１】
実施形態１に係るセパレーター１０は、図２に示すように、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０を形成する第１工程（図２（ａ）参照。）と、第１ナノ繊維層２０の一方面に第１ナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層３０を配設するとともに、第１ナノ繊維層２０の他方面に第１ナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層４０を配設する第２工程（図２（ｂ）及び図２（ｃ）参照。）とをこの順序で実施することにより製造することができる。以下、工程順に説明する。
【００４２】
（１）第１工程
第１工程は、図３（ａ）に示すように、電界紡糸装置１００を用いて実施する。電界紡糸装置１００は、コレクター電極１１４と、コレクター電極１１４に対向する位置に位置するノズル１２２と、コレクター電極１１４とノズル１２２との間に高電圧を印加する電源装置１３０と、ノズル１２２に供給するポリマー溶液を貯蔵する原料タンク（図示せず。）を備える。コレクター電極１１４は、図４に示すように、絶縁材料からなる支持体１１２上に位置する平面格子状の電極からなる。支持体１１２とコレクター電極１１４とでコレクター１１０が構成されている。ノズル１２２は上向きノズルからなり、ノズルブロック１２０に配設されている。電源装置１３０の正極はコレクター電極１１４に接続され、電源装置１３０の負極は、ノズルブロック１２０に接続されている。
【００４３】
そして、第１工程においては、コレクター電極１１４と、ノズル１２２との間に高電圧を印加した状態で、ノズル１２２からポリマー溶液を吐出することにより、コレクター１１０上に平面視格子状の第１ナノ繊維層２０を形成する。
【００４４】
（２）第２工程
第２工程は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、電界紡糸装置２００を用いて実施する。電界紡糸装置２００は、一般的な電界紡糸装置であり、コレクター２１０は、平板状の電極からなる。
【００４５】
そして、第２工程においては、まず、電界紡糸装置２００のコレクター２１０に第１ナノ繊維層２０を設置した後、コレクター２１０、ノズル２２２との間に高電圧を印加した状態で、ノズル２２２からポリマー溶液を吐出することにより、第１ナノ繊維層２０の一方面に層状の第２ナノ繊維層３０を形成する（図２（ｂ）参照。）。
【００４６】
その後、第１ナノ繊維層２０及び第２ナノ繊維層３０からなる積層体をひっくり返して電界紡糸装置２００のコレクター２１０に設置した後、コレクター２１０と、ノズル２２２との間に高電圧を印加した状態で、ノズル２２２からポリマー溶液を吐出することにより、第１ナノ繊維層２０の他方面に層状の第３ナノ繊維層４０を形成する（図２（ｃ）参照。）。
【００４７】
これにより、実施形態１に係るセパレーター１０を製造することができる。
【００４８】
３．実施形態１の効果
（１）セパレーターの効果
実施形態１に係るセパレーター１０は、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０を備えるため、第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０の働きにより、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するものとなる。
【００４９】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０を備えるため、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０を厚くして機械的強度を高くすることができる。この場合、第１ナノ繊維層２０を厚くしたとしても、第１ナノ繊維層２０が平面視格子状の構造を有するため、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することもない。
【００５０】
その結果、実施形態１に係るセパレーター１０は、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターとなる。
【００５１】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、第１ナノ繊維層２０が７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有するため、高い機械的強度を有し、かつ、適切な厚さを有するセパレーターとなる。
【００５２】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０がともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有するため、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。
【００５３】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、第１ナノ繊維層２０が平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有するため、高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。
【００５４】
さらにまた、実施形態１に係るセパレーター１０は、開口が平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有するため、高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。
【００５５】
（２）セパレーターの製造方法の効果
実施形態１に係るセパレーターの製造方法によれば、上記した第１工程及び第２工程をこの順序で含むものであるため、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有する実施形態１に係るセパレーター１０を製造することができる。
【００５６】
また、実施形態１に係るセパレーターの製造方法によれば、第２工程においては、電界紡糸法により第１ナノ繊維層２０の一方面に第２ナノ繊維層３０を形成するとともに、電界紡糸法により第１ナノ繊維層２０の他方面に第３ナノ繊維層４０を形成するため、第１ナノ繊維層２０と、第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０との接合強度の高い高品質なセパレーターを製造することが可能となる。
【００５７】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０ａの構造を説明するために示す図である。図５（ａ）はコレクター１１０ａの下面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図５（ｃ）は図４（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【００５８】
実施形態２に係るセパレーターの製造方法は、基本的には、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程で用いるコレクターの構造が異なる。すなわち、実施形態２に係るセパレーターの製造方法で用いるコレクター１１０ａは、コレクター電極１１４が、ノズル１２２と等電位の電極体１１８に絶縁部材１１６を介して埋め込まれた構造を有する。
【００５９】
このように、実施形態２に係るセパレーターの製造方法は、第１工程で用いるコレクターの構造が異なるが、上記した第１工程及び第２工程をこの順序で含むものであるため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法の場合と同様に、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターを製造することができる。
【００６０】
また、実施形態２に係るセパレーターの製造方法によれば、実施形態１に係るセパレーターの製造方法により製造されるセパレーターよりも、しっかりと開口された開口Ｏを有するセパレーターを製造することができる。
【００６１】
なお、実施形態２に係るセパレーターの製造方法は、第１工程で用いるコレクターの構造が異なること以外は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を有するため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００６２】
［実施形態３］
図６は、実施形態３に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）はセパレーターが製造されていく様子を示す断面図である。
【００６３】
実施形態３に係るセパレーターの製造方法は、基本的には、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を含むが、第２工程の内容が異なる。すなわち、実施形態３に係るセパレーターの製造方法においては、図６に示すように、第２工程を実施する前に、第２ナノ繊維層３２及び第３ナノ繊維層４２として、電界紡糸法により製造した第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を準備しておき、第２工程においては、第１ナノ繊維層２０の一方面に上記した第２ナノ繊維層３２を貼り付けるとともに、第１ナノ繊維層２０の他方面に第３ナノ繊維層４２を貼り付けることとしている。このようにして実施形態３に係るセパレーター１２を製造することとしている。第２工程は、接着剤を用いて行うこともできるし、圧力を用いて行うこともできるし、熱及び圧力を用いて行うこともできる。
【００６４】
このように、実施形態３に係るセパレーターの製造方法は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法とは第２工程の内容が異なるが、上記した第１工程及び第２工程をこの順序で含むものであるため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法の場合と同様に、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターを製造することができる。
【００６５】
また、実施形態３に係るセパレーターの製造方法によれば、高い生産性でセパレーターを製造することが可能となる。
【００６６】
なお、実施形態３に係るセパレーターの製造方法は、第２工程の内容が異なること以外は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を有するため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００６７】
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態様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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（２）上記各実施形態においては、正方形の開口を有する縦横格子状の第１ナノ繊維層を備え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。図７は、変形例に係るセパレーター１４，１６，１８を説明するために示す図である。図７に示すように、第１ナノ繊維層は、図７（ａ）に示すように、六角形の開口を有する格子状の形状を有していてもよいし、図７（ｂ）に示すように、三角形の開口を有する格子状の形状を有していてもよいし、図７（ｃ）に示すように、円形の開口を有する格子状の形状を有していてもよいし、その他の格子状の形状を有していてもよい。すなわち、本発明において、「格子状」には、任意の形状を有する開口と、当該開口を仕切る仕切り（格子）を有するものすべてが含まれる。
【００７０】
（３）上記各実施形態においては、上向きノズルを有する上向き式電界紡糸装置を用いて本発明のセパレーターの製造方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下向きノズルを有する下向き式電界紡糸装置や横向きノズルを有する横向き式電界紡糸装置を用いて本発明のセパレーターの製造方法を実施することもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１０，１２，１４，１６，１８…セパレーター、２０…第１ナノ繊維層、３０…第２ナノ繊維層、４０…第３ナノ繊維層、１００，２００…電界紡糸装置、１１０，１１０ａ，２１０…コレクター、１１２，２１２…支持体、１１４…コレクター電極、１１６…絶縁部材、１１８…電極体、１２０，２２０…ノズルブロック、１２２，２２２…ノズル、１３０，２３０…電源装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレーター及びセパレーターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ繊維層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。）。ナノ繊維層を有するセパレーターは、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維が細く空隙が微細かつ均一であるため、絶縁性及びデンドライト耐性が高い。このため、高い絶縁性及び高いデンドライト耐性を維持したままセパレーターの厚さを薄くしてイオン伝導性を高くすることが可能となる。また、ナノ繊維層を有するセパレーターは、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して空隙率が大きいため、高い電解液保持性を有し、このことからもイオン伝導性を高くすることが可能となる。このため、ナノ繊維層を有するセパレーターは、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。このようなセパレーターは、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。）等に好適に用いることができる。なお、本発明において、ナノ繊維とは、平均径が数ｎｍ〜数千ｎｍの繊維のことをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５１０７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ナノ繊維層を有するセパレーターは、ナノ繊維層を構成するナノ繊維が極細の繊維からなるため、機械的強度が低いという問題がある。そこで、ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くすることが考えられるが、ナノ繊維層自体を厚くして機械的強度を高くしたのでは、イオン伝導性が低下するという問題がある。
【０００５】
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、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターを提供することを目的とする。また、そのようなセパレーターを製造可能なセパレーターの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明のセパレーターは、平面視格子状の第１ナノ繊維層と、前記第１ナノ繊維層の一方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層と、前記第１ナノ繊維層の他方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明のセパレーターによれば、平面視格子状の第１ナノ繊維層と、第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を備える。このため、第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層の働きにより、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するものとなる。
【０００８】
また、本発明のセパレーターによれば、平面視格子状の第１ナノ繊維層と、第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を備える。このため、平面視格子状の第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くすることができる。この場合、第１ナノ繊維層を厚くしたとしても、第１ナノ繊維層が平面視格子状の構造を有するため、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することもない。
【０００９】
その結果、本発明のセパレーターは、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターとなる。
【００１０】
［２］本発明のセパレーターにおいては、前記第１ナノ繊維層は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有することが好ましい。
【００１１】
「第１ナノ繊維層が７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有すること」が好ましいのは、以下の理由による。すなわち、第１ナノ繊維層が７μｍ未満の厚さを有する場合には、機械的強度が低下する場合があるからであり、第１ナノ繊維層が３０μｍを超える厚さを有する場合には、セパレーターの厚さが厚くなりすぎるからである。これらの観点から言えば、第１ナノ繊維層は、１０μｍ〜２０μｍの範囲内にある厚さを有することがより一層好ましい。
【００１２】
［３］本発明のセパレーターにおいては、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有することが好ましい。
【００１３】
「第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層がともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有すること」が好ましいのは、以下の理由による。すなわち、第２ナノ繊維層又は第３ナノ繊維層が１μｍ未満の厚さを有する場合には、絶縁性及びデンドライト耐性が低下する場合があるからであり、第２ナノ繊維層又は第３ナノ繊維層が５μｍを超える厚さを有する場合には、イオン伝導性が低下する場合があるからである。これらの観点から言えば、第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層は、ともに２μｍ〜４μｍの範囲内にある厚さを有することがより一層好ましい。
【００１４】
［４］本発明のセパレーターにおいては、前記第１ナノ繊維層は、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有することが好ましい。
【００１５】
このような構成とすることにより、第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くしたとしても、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することもない。
【００１６】
［５］本発明のセパレーターにおいては、前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することが好ましい。
【００１７】
「開口が平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有すること」が好ましいのは、以下の理由による。すなわち、開口が平面視で１０μｍ２未満の平均面積を有する場合には、イオン伝導性が低下する場合があるからであり、開口が平面視で２００μｍ２超える平均面積を有する場合には、セパレーターの機械的強度が低下する場合があるからである。これらの観点から言えば、開口は、平面視で２０μｍ２〜１００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することがより一層好ましい。
【００１８】
［６］本発明のセパレーターの製造方法は、絶縁性の支持体上に位置する平面視格子状のコレクター電極と、ノズルとの間に高電圧を印加した状態で、前記ノズルからポリマー溶液を吐出することにより、前記コレクター電極上に平面視格子状の第１ナノ繊維層を形成する第１工程と、前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層を配設するとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層を配設する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明のセパレーターの製造方法によれば、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有する本発明のセパレーターを製造することができる。
【００２０】
［７］本発明のセパレーターの製造方法において、前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有する第１ナノ繊維層を形成することが好ましい。
【００２１】
このような方法とすることにより、高い機械的強度を有し、かつ、適切な厚さを有するセパレーターを製造することができる。
【００２２】
［８］本発明のセパレーターの製造方法において、前記第２工程においては、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有する第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を配設することが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることにより、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するセパレーターを製造することができる。
【００２４】
［９］本発明のセパレーターにおいて、前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有する第１ナノ繊維層を形成することが好ましい。
【００２５】
このような方法とすることにより、第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くしたとしても、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することのないセパレーターを製造することができる。
【００２６】
［１０］本発明のセパレーターの製造方法において、前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することが好ましい。
【００２７】
このような方法とすることにより、第１ナノ繊維層を厚くして機械的強度を高くしたとしても、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することのないセパレーターを製造することができる。
【００２８】
［１１］本発明のセパレーターの製造方法においては、前記第２工程においては、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を形成するとともに、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を形成することが好ましい。
【００２９】
このような方法とすることにより、第１ナノ繊維層と、第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層との接合強度の高い高品質なセパレーターを製造することが可能となる。
【００３０】
［１２］本発明のセパレーターの製造方法においては、前記第２工程を実施する前に、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、電界紡糸法により製造した第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を準備しておき、前記第２工程においては、前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を貼り付けるとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を貼り付けることが好ましい。
【００３１】
このような方法とすることにより、高い生産性で本発明のセパレーターを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態１に係るセパレーター１０を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。
【図３】実施形態１に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０の構造を説明するために示す図である。
【図５】実施形態２に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０ａの構造を説明するために示す図である。
【図６】実施形態３に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。
【図７】変形例に係るセパレーター１４，１６，１８を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明のセパレーター及びセパレーターの製造方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
【００３４】
［実施形態１］
１．セパレーター
図１は、実施形態１に係るセパレーター１０を説明するために示す図である。図１（ａ）はセパレーター１０の断面図であり、図１（ｂ）はセパレーター１０の平面図である。
【００３５】
実施形態１に係るセパレーター１０は、図１に示すように、正方形の開口を有する平面視縦横格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１ナノ繊維層２０の一方面に配設され、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０と、第１ナノ繊維層２０の他方面に配設され、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第３ナノ繊維層４０とを備える。
【００３６】
第１ナノ繊維層２０は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さ（例えば１５μｍ）を有する。第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さ（例えば３μｍ）を有する。
【００３７】
第１ナノ繊維層２０は、平面視で格子Ｌの総面積Ｓ１よりも大きな総面積Ｓ２を有する多数の開口Ｏを有する。開口Ｏは、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積（例えば５０μｍ２）を有する。格子Ｌは、平面視で１μｍ〜１０μｍの範囲にある太さ（例えば２μｍ）を有する。
【００３８】
第１ナノ繊維層２０は、電界紡糸法により製造された第１ナノ繊維からなる。第１ナノ繊維の平均径は、３０ｎｍ〜３０００ｎｍ（例えば８００ｎｍ）である。第１ナノ繊維層２０は、ポリマー材料（例えばポリオレフィン）からなる。
【００３９】
第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともに電界紡糸法により製造された第２ナノ繊維及び第３ナノ繊維からなる。第２ナノ繊維及び第３ナノ繊維の平均径はともに、３０ｎｍ〜３０００ｎｍ（例えば３００ｎｍ）である。第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０は、ともにポリマー材料（例えばポリオレフィン）からなる。
【００４０】
２．セパレーターの製造方法
図２及び図３は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）はセパレーターが製造されていく様子を示す断面図であり、図３（ａ）〜図３（ｃ）はセパレーターが製造されていく様子を示す装置断面図である。図４は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０の構造を説明するために示す図である。図４（ａ）はコレクター１１０の下面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【００４１】
実施形態１に係るセパレーター１０は、図２に示すように、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０を形成する第１工程（図２（ａ）参照。）と、第１ナノ繊維層２０の一方面に第１ナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層３０を配設するとともに、第１ナノ繊維層２０の他方面に第１ナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層４０を配設する第２工程（図２（ｂ）及び図２（ｃ）参照。）とをこの順序で実施することにより製造することができる。以下、工程順に説明する。
【００４２】
（１）第１工程
第１工程は、図３（ａ）に示すように、電界紡糸装置１００を用いて実施する。電界紡糸装置１００は、コレクター電極１１４と、コレクター電極１１４に対向する位置に位置するノズル１２２と、コレクター電極１１４とノズル１２２との間に高電圧を印加する電源装置１３０と、ノズル１２２に供給するポリマー溶液を貯蔵する原料タンク（図示せず。）を備える。コレクター電極１１４は、図４に示すように、絶縁材料からなる支持体１１２上に位置する平面格子状の電極からなる。支持体１１２とコレクター電極１１４とでコレクター１１０が構成されている。ノズル１２２は上向きノズルからなり、ノズルブロック１２０に配設されている。電源装置１３０の正極はコレクター電極１１４に接続され、電源装置１３０の負極は、ノズルブロック１２０に接続されている。
【００４３】
そして、第１工程においては、コレクター電極１１４と、ノズル１２２との間に高電圧を印加した状態で、ノズル１２２からポリマー溶液を吐出することにより、コレクター１１０上に平面視格子状の第１ナノ繊維層２０を形成する。
【００４４】
（２）第２工程
第２工程は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、電界紡糸装置２００を用いて実施する。電界紡糸装置２００は、一般的な電界紡糸装置であり、コレクター２１０は、平板状の電極からなる。
【００４５】
そして、第２工程においては、まず、電界紡糸装置２００のコレクター２１０に第１ナノ繊維層２０を設置した後、コレクター２１０、ノズル２２２との間に高電圧を印加した状態で、ノズル２２２からポリマー溶液を吐出することにより、第１ナノ繊維層２０の一方面に層状の第２ナノ繊維層３０を形成する（図２（ｂ）参照。）。
【００４６】
その後、第１ナノ繊維層２０及び第２ナノ繊維層３０からなる積層体をひっくり返して電界紡糸装置２００のコレクター２１０に設置した後、コレクター２１０と、ノズル２２２との間に高電圧を印加した状態で、ノズル２２２からポリマー溶液を吐出することにより、第１ナノ繊維層２０の他方面に層状の第３ナノ繊維層４０を形成する（図２（ｃ）参照。）。
【００４７】
これにより、実施形態１に係るセパレーター１０を製造することができる。
【００４８】
３．実施形態１の効果
（１）セパレーターの効果
実施形態１に係るセパレーター１０は、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０を備えるため、第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０の働きにより、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するものとなる。
【００４９】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０と、第１のナノ繊維層２０よりも薄い第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０を備えるため、平面視格子状の第１ナノ繊維層２０を厚くして機械的強度を高くすることができる。この場合、第１ナノ繊維層２０を厚くしたとしても、第１ナノ繊維層２０が平面視格子状の構造を有するため、電解液の流通が良好に保たれる結果、イオン伝導性が低下することもない。
【００５０】
その結果、実施形態１に係るセパレーター１０は、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターとなる。
【００５１】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、第１ナノ繊維層２０が７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有するため、高い機械的強度を有し、かつ、適切な厚さを有するセパレーターとなる。
【００５２】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０がともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有するため、高い絶縁性、高いデンドライト耐性及び高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。
【００５３】
また、実施形態１に係るセパレーター１０は、第１ナノ繊維層２０が平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有するため、高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。
【００５４】
さらにまた、実施形態１に係るセパレーター１０は、開口が平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有するため、高いイオン伝導性を有するセパレーターとなる。
【００５５】
（２）セパレーターの製造方法の効果
実施形態１に係るセパレーターの製造方法によれば、上記した第１工程及び第２工程をこの順序で含むものであるため、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有する実施形態１に係るセパレーター１０を製造することができる。
【００５６】
また、実施形態１に係るセパレーターの製造方法によれば、第２工程においては、電界紡糸法により第１ナノ繊維層２０の一方面に第２ナノ繊維層３０を形成するとともに、電界紡糸法により第１ナノ繊維層２０の他方面に第３ナノ繊維層４０を形成するため、第１ナノ繊維層２０と、第２ナノ繊維層３０及び第３ナノ繊維層４０との接合強度の高い高品質なセパレーターを製造することが可能となる。
【００５７】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るセパレーターの製造方法に用いるコレクター１１０ａの構造を説明するために示す図である。図５（ａ）はコレクター１１０ａの下面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図５（ｃ）は図４（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【００５８】
実施形態２に係るセパレーターの製造方法は、基本的には、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程で用いるコレクターの構造が異なる。すなわち、実施形態２に係るセパレーターの製造方法で用いるコレクター１１０ａは、コレクター電極１１４が、ノズル１２２と等電位の電極体１１８に絶縁部材１１６を介して埋め込まれた構造を有する。
【００５９】
このように、実施形態２に係るセパレーターの製造方法は、第１工程で用いるコレクターの構造が異なるが、上記した第１工程及び第２工程をこの順序で含むものであるため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法の場合と同様に、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターを製造することができる。
【００６０】
また、実施形態２に係るセパレーターの製造方法によれば、実施形態１に係るセパレーターの製造方法により製造されるセパレーターよりも、しっかりと開口された開口Ｏを有するセパレーターを製造することができる。
【００６１】
なお、実施形態２に係るセパレーターの製造方法は、第１工程で用いるコレクターの構造が異なること以外は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を有するため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００６２】
［実施形態３］
図６は、実施形態３に係るセパレーターの製造方法を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）はセパレーターが製造されていく様子を示す断面図である。
【００６３】
実施形態３に係るセパレーターの製造方法は、基本的には、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を含むが、第２工程の内容が異なる。すなわち、実施形態３に係るセパレーターの製造方法においては、図６に示すように、第２工程を実施する前に、第２ナノ繊維層３２及び第３ナノ繊維層４２として、電界紡糸法により製造した第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を準備しておき、第２工程においては、第１ナノ繊維層２０の一方面に上記した第２ナノ繊維層３２を貼り付けるとともに、第１ナノ繊維層２０の他方面に第３ナノ繊維層４２を貼り付けることとしている。このようにして実施形態３に係るセパレーター１２を製造することとしている。第２工程は、接着剤を用いて行うこともできるし、圧力を用いて行うこともできるし、熱及び圧力を用いて行うこともできる。
【００６４】
このように、実施形態３に係るセパレーターの製造方法は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法とは第２工程の内容が異なるが、上記した第１工程及び第２工程をこの順序で含むものであるため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法の場合と同様に、上記した構成を有し、高い絶縁性、高いデンドライト耐性、高いイオン伝導性及び高い機械的強度を有するセパレーターを製造することができる。
【００６５】
また、実施形態３に係るセパレーターの製造方法によれば、高い生産性でセパレーターを製造することが可能となる。
【００６６】
なお、実施形態３に係るセパレーターの製造方法は、第２工程の内容が異なること以外は、実施形態１に係るセパレーターの製造方法と同様の工程を有するため、実施形態１に係るセパレーターの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００６７】
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態様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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（２）上記各実施形態においては、正方形の開口を有する縦横格子状の第１ナノ繊維層を備え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。図７は、変形例に係るセパレーター１４，１６，１８を説明するために示す図である。図７に示すように、第１ナノ繊維層は、図７（ａ）に示すように、六角形の開口を有する格子状の形状を有していてもよいし、図７（ｂ）に示すように、三角形の開口を有する格子状の形状を有していてもよいし、図７（ｃ）に示すように、円形の開口を有する格子状の形状を有していてもよいし、その他の格子状の形状を有していてもよい。すなわち、本発明において、「格子状」には、任意の形状を有する開口と、当該開口を仕切る仕切り（格子）を有するものすべてが含まれる。
【００７０】
（３）上記各実施形態においては、上向きノズルを有する上向き式電界紡糸装置を用いて本発明のセパレーターの製造方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下向きノズルを有する下向き式電界紡糸装置や横向きノズルを有する横向き式電界紡糸装置を用いて本発明のセパレーターの製造方法を実施することもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１０，１２，１４，１６，１８…セパレーター、２０…第１ナノ繊維層、３０…第２ナノ繊維層、４０…第３ナノ繊維層、１００，２００…電界紡糸装置、１１０，１１０ａ，２１０…コレクター、１１２，２１２…支持体、１１４…コレクター電極、１１６…絶縁部材、１１８…電極体、１２０，２２０…ノズルブロック、１２２，２２２…ノズル、１３０，２３０…電源装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視格子状の第１ナノ繊維層と、
前記第１ナノ繊維層の一方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層と、
前記第１ナノ繊維層の他方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層とを備えることを特徴とするセパレーター。
【請求項２】
請求項１に記載のセパレーターにおいて、
前記第１ナノ繊維層は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有することを特徴とするセパレーター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセパレーターにおいて、
前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有することを特徴とするセパレーター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記第１ナノ繊維層は、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有することを特徴とするセパレーター。
【請求項５】
請求項４に記載のセパレーターにおいて、
前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することを特徴とするセパレーター。
【請求項６】
絶縁性の支持体上に位置する平面視格子状のコレクター電極と、ノズルとの間に高電圧を印加した状態で、前記ノズルからポリマー溶液を吐出することにより、前記コレクター電極上に平面視格子状の第１ナノ繊維層を形成する第１工程と、
前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層を配設するとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層を配設する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のセパレーターの製造方法において、
前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有する第１ナノ繊維層を形成することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のセパレーターの製造方法において、
前記第２工程においては、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有する第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を配設することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有する第１ナノ繊維層を形成することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のセパレーターの製造方法において、
前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載のセパレーターの製造方法において、
前記第２工程においては、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を形成するとともに、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を形成することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれかに記載のセパレーターの製造方法において、
前記第２工程を実施する前に、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、電界紡糸法により製造した第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を準備しておき、
前記第２工程においては、前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を貼り付けるとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を貼り付けることを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項１】
平面視格子状の第１ナノ繊維層と、
前記第１ナノ繊維層の一方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層と、
前記第１ナノ繊維層の他方面に配設され、前記第１のナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層とを備えることを特徴とするセパレーター。
【請求項２】
請求項１に記載のセパレーターにおいて、
前記第１ナノ繊維層は、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有することを特徴とするセパレーター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセパレーターにおいて、
前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層は、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有することを特徴とするセパレーター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記第１ナノ繊維層は、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有することを特徴とするセパレーター。
【請求項５】
請求項４に記載のセパレーターにおいて、
前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することを特徴とするセパレーター。
【請求項６】
絶縁性の支持体上に位置する平面視格子状のコレクター電極と、ノズルとの間に高電圧を印加した状態で、前記ノズルからポリマー溶液を吐出することにより、前記コレクター電極上に平面視格子状の第１ナノ繊維層を形成する第１工程と、
前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第２ナノ繊維層を配設するとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第１ナノ繊維層よりも薄い第３ナノ繊維層を配設する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のセパレーターの製造方法において、
前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、７μｍ〜３０μｍの範囲内にある厚さを有する第１ナノ繊維層を形成することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のセパレーターの製造方法において、
前記第２工程においては、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、ともに１μｍ〜５μｍの範囲内にある厚さを有する第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を配設することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記第１工程においては、前記第１ナノ繊維層として、平面視で格子の総面積よりも大きな総面積を有する多数の開口を有する第１ナノ繊維層を形成することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のセパレーターの製造方法において、
前記開口は、平面視で１０μｍ２〜２００μｍ２の範囲内にある平均面積を有することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載のセパレーターの製造方法において、
前記第２工程においては、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を形成するとともに、電界紡糸法により前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を形成することを特徴とするセパレーターの製造方法。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれかに記載のセパレーターの製造方法において、
前記第２工程を実施する前に、前記第２ナノ繊維層及び前記第３ナノ繊維層として、電界紡糸法により製造した第２ナノ繊維層及び第３ナノ繊維層を準備しておき、
前記第２工程においては、前記第１ナノ繊維層の一方面に前記第２ナノ繊維層を貼り付けるとともに、前記第１ナノ繊維層の他方面に前記第３ナノ繊維層を貼り付けることを特徴とするセパレーターの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９９０３７（Ｐ２０１２−１９９０３７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１８４１（Ｐ２０１１−６１８４１）
【出願日】平成２３年３月２０日（２０１１．３．２０）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２０日（２０１１．３．２０）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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