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TWI879100B - 用於貼合複數膜的系統及使用其製備複合膜的方法 - Google Patents

用於貼合複數膜的系統及使用其製備複合膜的方法 Download PDF

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TWI879100B
TWI879100B TW112135640A TW112135640A TWI879100B TW I879100 B TWI879100 B TW I879100B TW 112135640 A TW112135640 A TW 112135640A TW 112135640 A TW112135640 A TW 112135640A TW I879100 B TWI879100 B TW I879100B
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林志忠
林嘉民
郭哲銘
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輝能科技股份有限公司
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Abstract

一種用於貼合複數膜的系統包含第一膜、具有複數元件的第二膜、貼合滾輪、以及具有可形變外層之可形變滾輪，其中第二膜的挺度較第一膜的挺度低。藉由使用本發明之用於貼合複數膜的系統，可形變滾輪的可形變外層於貼合過程中產生足夠的形變以填入挺度不足的第二膜上未被複數元件覆蓋之區域，使挺度不足的第二膜與第一膜平整地互相貼合而產生表面沒有皺摺的複合膜。本發明亦提供使用上述系統製備複合膜的方法。

Description

用於貼合複數膜的系統及使用其製備複合膜的方法
本發明係有關一種用於貼合複數膜的系統，特別是一種包含具可形變外層之可形變滾輪之用於貼合複數膜的系統及使用其製備複合膜的方法。
近年來，各種電子產品朝向輕薄、微小化發展，使得各種薄膜貼合技術的應用層面更為廣泛，最常見的薄膜貼合技術為滾輪捲繞(roll to roll)的方式，其為一種高效能、連續性的生產方式，專門處理可撓性質的薄膜貼合加工，利用待貼合的筒狀原料與欲貼合的薄膜筒狀原料，以滾輪帶動壓合的方式來進行連續性的貼合，貼合完成後可再捲成圓筒狀或進行裁切，以作為半成品供後續加工使用。
薄膜貼合的主要關鍵在於如何使薄膜貼合後不產生皺摺，使貼合後的積層體能夠平整，前案譬如為WO2011093427A1號專利，主要利用絕緣性薄膜、金屬箔、間隔薄膜、金屬箔、以及絕緣性薄膜重疊並進行熱壓合，再從間隔薄膜剝離而獲得兩個單面積層體，使其能夠貼合平整。
然而，於薄膜的背面具有元件的情況下，元件因具有一定高度會形成立體障礙，立體障礙之間會產生空隙，再加上薄膜的厚度較薄無法提供足夠的挺度，當此薄膜與另一薄膜貼合時就會產生皺摺，使所產生 的複合膜之表面將非常不平整。然現在技術上，儘管提出許多改善貼合平整的技術，卻並未考量薄膜上具有立體障礙的情況，為處理產生的皺摺，製程中需暫停生產機器以人為方式處理皺摺，因此生產機速受影響且增加人力成本。
有鑑於此，本發明提出一種嶄新的用於貼合複數膜的系統及使用其製備複合膜的方法，以解決上述貼合複數膜所面臨的問題。
本發明的主要目的在於提供一種用於貼合複數膜的系統及使用其製備複合膜的方法，所製備的複合膜的表面並無皺摺，因此不需暫停生產機器，故能加快生產機速，也由於不需額外人工處理皺摺，可降低人工成本。
為達到上述目的，本發明提供一種用於貼合複數膜的系統，其包含第一膜、第二膜、貼合滾輪以及可形變滾輪。第一膜具有位於相反側的第一表面及第二表面，第二膜亦具有位於相反側的第一表面及第二表面。第二膜的第一表面配置成朝向第一膜的第一表面，第二膜的挺度較第一膜的挺度低，且第二表面上具有複數元件以及未被複數元件覆蓋之至少一空隙。貼合滾輪用以接觸第一膜的第二表面，可形變滾輪用以接觸第二膜的第二表面，且可形變滾輪相對於貼合滾輪相鄰設置。可形變滾輪具有可形變外層，可形變外層產生形變以填入第二膜之第二表面上的至少一空隙。其中貼合滾輪配置成藉由第一膜及第二膜與可形變滾輪間接接觸，且可形變滾輪配置成藉由第一膜及第二膜與貼合滾輪間接接觸。藉由使用本 發明之用於貼合複數膜的系統，可形變滾輪的可形變外層於貼合過程中產生足夠的形變以填入挺度不足的第二膜上之複數元件間的空隙，使挺度不足的第二膜能與第一膜平整地互相貼合而產生表面沒有皺摺的複合膜。
根據本發明所揭露之實施例複數元件的每一者係電池相關元件。
根據本發明所揭露之實施例，第二膜之複數元件之相鄰兩者的距離係2毫米至150毫米。
根據本發明所揭露之實施例，可形變滾輪包含一內輪，且可形變外層包覆內輪。
根據本發明所揭露之實施例，可形變滾輪之可形變外層的蕭氏A硬度係15度至50度。
根據本發明所揭露之實施例，可形變滾輪之可形變外層的厚度係1毫米至4毫米。
根據本發明所揭露之實施例，可形變外層的材料係聚合物。
根據本發明所揭露之實施例，可形變外層的材料係多孔性的。
根據本發明所揭露之實施例，貼合滾輪之蕭氏A硬度係大於可形變滾輪之蕭氏A硬度。
另一方面，本發明亦提供一種製備複合膜的方法，其利用前述之用於貼合複數膜的系統進行貼合，該製備複合膜的方法包含：
使貼合滾輪接收第一膜、並將第一膜的第一表面朝向第二膜的第一表面壓合，同時使可形變滾輪接收第二膜、並將第二膜的第一表面 朝向第一膜的第一表面壓合，其中可形變滾輪的可形變外層產生形變以填入第二膜的第二表面上的至少一空隙；以及
得到第一膜與第二膜貼合的複合膜。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
21:貼合滾輪
22:可形變滾輪
221:可形變外層
2211:孔洞
2212:微孔
222:內輪
31:第一進料滾輪
32:第二進料滾輪
40:第二膜
401:第一表面
402:第二表面
41:元件
411:空隙
50:第一膜
501:第一表面
502:第二表面
第1圖為本發明之實施例所提供之用於貼合複數膜的系統之示意圖。
第2圖為本發明之實施例所提供之用於貼合複數膜的系統之可形變滾輪之示意圖。
第3圖為本發明之實施例所提供之用於貼合複數膜的系統之可形變滾輪及貼合滾輪同時壓合第一膜及第二膜之側視圖。
第4A圖為本發明之實施例所提供之用於貼合複數膜的系統之可形變滾輪及貼合滾輪同時壓合第一膜及第二膜之示意圖。
第4B圖為本發明之實施例所提供之用於貼合複數膜的系統之可形變滾輪及貼合滾輪同時壓合第一膜及第二膜之剖面示意圖。
第5A、5B圖為本發明實施例所提供之用於貼合複數膜的系統之可形變滾輪的另一實施態樣示意圖。
第6圖為本發明之使用用於貼合複數膜的系統製備複合膜的流程圖。
第1圖為本發明之實施例所提供之用於貼合複數膜的系統之 示意圖。該用於貼合複數膜的系統包含第一膜50、具有複數元件41的第二膜40、第一進料滾輪31、第二進料滾輪32、貼合滾輪21、以及具有可形變外層221的可形變滾輪22。
第一進料滾輪31將第一膜50導引至貼合滾輪21，而第二進料滾輪32將第二膜40導引至可形變滾輪22。貼合滾輪21接收第一膜50，並配置成可透過第一膜50和第二膜40與可形變滾輪22間接接觸以將第一膜50壓向第二膜40；與此同時，可形變滾輪22接收第二膜40並配置成可透過第一膜50和第二膜40與貼合滾輪21間接接觸以將第二膜40壓向第一膜50。在可形變滾輪22壓合第二膜40的過程中，可形變外層221產生形變以壓合第二膜40上未被複數元件41覆蓋的區域，因此，第一膜50與第二膜40貼合並形成沒有皺摺的複合膜。其中，此處說明僅為配合圖式說明，並非用以限制任何滾輪的數量與位置，在其他實施例中，若有三層以上的薄膜互相貼合，進料滾輪的數量會相應增加。
第一膜50具有位於相反側的第一表面501以及第二表面502，其中第一表面501配置成朝向第二膜40，使第一膜50的第一表面501與第二膜40貼合。第一膜50的厚度可為數微米至數千微米(μm)，且第一膜50可為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、其他塑膠薄膜、或其他具挺度的薄膜。
第二膜40具有位於相反側的第一表面401以及第二表面402，其中第一表面401配置成朝向第一膜50，以使第二膜40的第一表面401與第一膜50的第一表面501貼合。第二膜40的厚度可為0.001毫米(mm)至0.02毫米，較佳為0.004毫米至0.006毫米；第二膜40可為銅薄膜、鋁薄膜等金屬薄膜。第二膜40的第二表面402上具有複數元件41及未被複數元件41覆蓋的 區域，在未被複數元件41覆蓋的區域中，在相鄰兩元件41間者定義為空隙411，因此第二膜40的第二表面402上形成至少一空隙411。每一元件41的高度可為40微米至200微米，且相鄰元件41之距離可為2毫米至150毫米。複數元件41可為電池相關元件，譬如正極活性材料層、負極活性材料層、膠框等，且複數元件41的每一者可為相同的電池相關元件、或不同的電池相關元件。在一實施例中，複數元件41可皆為正極活性材料層、負極活性材料層或膠框；在另一實施例中，複數元件41的每一者可分別為正極活性材料層、負極活性材料層、或膠框等。
在一實施例中，第一膜50的第一表面501塗佈黏性物質以使得第一膜50的第一表面501與第二膜40的第一表面401貼合，其中上述黏性物質可為任何具有黏性的膠體。
在本發明中，第二膜40的挺度比第一膜50的挺度低。在本發明中，「挺度」是指薄膜抵抗彎曲的能力。第二膜40的挺度比第一膜50的挺度低，即第二膜40相較於第一膜50易產生皺摺。
貼合滾輪21用以接收第一進料滾輪31所導引之第一膜50，並持續接觸第一膜50的第二表面502。貼合滾輪21可為鋼輪、包膠輪等各種型態的空心滾輪或實心滾輪；貼合滾輪21的蕭氏A硬度可大於可形變滾輪22的蕭氏A硬度。
可形變滾輪22相對於貼合滾輪21相鄰設置，可形變滾輪22用以接收第二進料滾輪32所導引之第二膜40。可形變滾輪22具有可形變外層221及內輪222，可形變外層221覆蓋內輪222的外表面，如第2圖所示。可形變外層221的厚度可為1毫米(mm)至4毫米，其材料可為軟性的聚合物、 或多孔性的聚合物；具體而言，該聚合物可為橡膠，但不限於此。內輪222的直徑可為50毫米至250毫米，其可為實心或中空的鋼輪或鋁輪。可形變外層221的硬度可為蕭氏A硬度(Shore Scleroscope hardness grade A)15度至50度。
如圖3所示，第二膜40之第二表面402上具有複數元件41，由於複數元件41具有一定的高度與重量，因此具有一定機械強度，故有設置複數元件41的位置可支撐或補強第二膜40在該區域的挺度。至於第二膜40上未被複數元件41覆蓋的區域，尤其是位於空隙411區域的第二表面402，因無元件41的支撐，故在貼合過程中，可形變滾輪22的可形變外層221產生形變以壓合第二膜40之第二表面402上未被複數元件41覆蓋的區域，尤其，可形變外層221藉由抵靠於空隙411兩側之元件41並產生足夠的形變以填入空隙411，進而補強該區域在被貼合時的機械強度。因此，當可形變滾輪22壓合第二膜40且同時貼合滾輪21壓合第一膜50時，能使得第一膜50與第二膜40能非常平整地互相貼合，形成沒有皺摺的複合膜。
第4A圖為可形變滾輪22及貼合滾輪21同時壓合第一膜50及第二膜40之示意圖。貼合滾輪21將第一膜50的第一表面501朝向第二膜40的第一表面401壓合，同時可形變滾輪22將第二膜40的第一表面401朝向第一膜50的第一表面501壓合，以使第一膜50與第二膜40互相貼合。第二膜40之第二表面402上之複數元件41可為如圖所示之陣列的型態，亦可為排列不規則的型態。
第4B圖為第4A圖中沿包含可形變滾輪22之輪軸中心線及貼合滾輪21之輪軸中心線之平面的剖面圖。在第4B圖中，在貼合滾輪21將第 一膜50的第一表面501朝向第二膜40的第一表面401壓合的同時，可形變滾輪22將第二膜40的第一表面401朝向第一膜50的第一表面501壓合。具體而言，可形變滾輪22的可形變外層221產生形變以壓合第二膜40之第二表面402上未被複數元件41覆蓋的區域，尤其可形變外層221產生足夠的形變以填入複數元件41之相鄰兩者間的空隙411，能使得第一膜50與第二膜40貼合成沒有皺摺的複合膜。
可形變外層221亦可為內部具有孔洞2211的可形變外層221(見第5A圖)、或是外表面具有許多微孔2212的可形變外層221(見第5B圖)，這些可形變外層221於貼合過程中皆能產生足夠的形變以填入複數元件41之相鄰兩者間的空隙411。
第6圖為本發明之使用用於貼合複數膜的系統製備複合膜的方法的流程圖，該製備複合膜的方法包含：提供第一膜50(步驟S601)；提供第二膜40(步驟S602)；使第一進料滾輪31將第一膜50導引至貼合滾輪21以及使第二進料滾輪32將第二膜40導引至可形變滾輪22(步驟S603)；使貼合滾輪21接收第一膜50、並將第一膜50的第一表面501朝向第二膜40的第一表面401壓合，同時使可形變滾輪22接收第二膜40、並將第二膜40的第一表面401朝向第一膜50的第一表面501壓合，其中可形變滾輪22的可形變外層221產生形變以填入第二膜40之第二表面402的至少一空隙411(步驟S604)；以及得到第一膜50與第二膜40貼合的複合膜(步驟S605)。
本發明之用於貼合複數膜的系統能解決在該些膜層中挺度不足的薄膜與其他膜貼合時產生皺摺的問題，尤其適用於當挺度不足的薄膜其表面設置複數元件的情況。本發明的系統因包含可形變滾輪，其於貼合過程中可產生足夠的形變以填入挺度不足的薄膜上複數元件間的空隙，使挺度不足的薄膜與另一膜平整地互相貼合而產生表面沒有皺摺的複合膜。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
21:貼合滾輪
22:可形變滾輪
221:可形變外層
222:內輪
31:第一進料滾輪
32:第二進料滾輪
40:第二膜
401:第一表面
402:第二表面
41:元件
411:空隙
50:第一膜
501:第一表面
502:第二表面

Claims (10)

  1. 一種用於貼合複數膜的系統，包含：一第一膜，具有位於相反側的一第一表面及一第二表面，該第一膜的厚度為數微米至數千微米；一第二膜，位於該第一膜上方且該第二膜的厚度為0.001毫米至0.02毫米，其挺度較該第一膜的挺度低，具有位於相反側的一第一表面及一第二表面，該第一表面配置成朝向該第一膜的該第一表面，該第二表面上具有複數元件及未被該等複數元件覆蓋之至少一空隙，該至少一空隙係位於該複數元件之間；一貼合滾輪，用以接觸該第一膜的該第二表面；以及一可形變滾輪，用以接觸該第二膜的該第二表面，該可形變滾輪相對於該貼合滾輪相鄰設置，該可形變滾輪具有一可形變外層，該可形變外層藉由靠抵於該至少一空隙兩側之該元件產生形變以填入該第二膜的該第二表面上的該至少一空隙，而補強該第二膜之該第二表面上未被該複數元件覆蓋的區域在被貼合時的機械強度並壓合該區域，以使得該第二膜與該第一膜平整地貼合；其中，該貼合滾輪係配置成藉由該第一膜及該第二膜與該可形變滾輪間接接觸，且該可形變滾輪係配置成藉由該第一膜及該第二膜與該貼合滾輪間接接觸。
  2. 根據申請專利範圍第1項之用於貼合複數膜的系統，其中該等複數元件的每一者係電池相關元件。
  3. 根據申請專利範圍第1項之用於貼合複數膜的系統，其中該第二膜之該等複數元件之相鄰兩者的一距離係2毫米至150毫米。
  4. 根據申請專利範圍第1項之用於貼合複數膜的系統，其中該可形變滾輪包含一內輪，且該可形變外層包覆該內輪。
  5. 根據申請專利範圍第1項之用於貼合複數膜的系統，其中該可形變滾輪之該可形變外層的蕭氏A硬度係15度至50度。
  6. 根據申請專利範圍第5項之用於貼合複數膜的系統，其中該可形變滾輪之該可形變外層的厚度係1毫米至4毫米。
  7. 根據申請專利範圍第6項之用於貼合複數膜的系統，其中該可形變外層的材料係聚合物。
  8. 根據申請專利範圍第7項之用於貼合複數膜的系統，其中該可形變外層的材料係多孔性的。
  9. 根據申請專利範圍第1項之用於貼合複數膜的系統，其中該貼合滾輪之蕭氏A硬度係大於該可形變滾輪之蕭氏A硬度。
  10. 一種製備複合膜的方法，係使用如請求項1所述之用於貼合複數膜的系統，該製備複合膜的方法包含：使該貼合滾輪接收該第一膜、並將該第一膜的該第一表面朝向該第二膜的該第一表面壓合，同時使該可形變滾輪接收該第二膜、並將該第二膜的該第一表面朝向該 第一膜的該第一表面壓合，其中該可形變滾輪的該可形變外層產生形變以填入該第二膜的該第二表面上的該至少一空隙；以及得到該第一膜與該第二膜貼合的該複合膜。
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