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JP4245239B2 - Porous film - Google Patents
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JP4245239B2 - Porous film - Google Patents

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JP4245239B2
JP4245239B2 JP26452699A JP26452699A JP4245239B2 JP 4245239 B2 JP4245239 B2 JP 4245239B2 JP 26452699 A JP26452699 A JP 26452699A JP 26452699 A JP26452699 A JP 26452699A JP 4245239 B2 JP4245239 B2 JP 4245239B2
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acrylate copolymer
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慶裕 植谷
茂 藤田
一成 山本
俊祐 能見
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質フィルムに関する。さらに詳しくは、電池の正極負極間に配置されてこれらを隔離させる電池用セパレーター等として好適に用いられる多孔質フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
多孔質フィルムは、電池用セパレーター、電解コンデンサー隔膜、透湿防水材、各種フィルター等に用いられている。中でも電池用セパレーターは、電池として軽量・高起電力・高エネルギーが得られ、しかも自己放電が少ないリチウム二次電池の重要な部材として注目を集めており、今後は電気自動車用バッテリーの構成部材としても期待されている。
【0003】
リチウム二次電池では金属リチウムやリチウムイオンが用いられているので、プロトン性の溶媒は使用することができず、非プロトン性の溶媒が使用される。例えば、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルフォラン等の有機溶媒にLiPF6 、LiBF4 、LiClO4 等の電解質を溶解したものが用いられる。これらの有機溶媒は表面張力が高く、通常セパレーターとして使用されているポリオレフィン樹脂からなる多孔質フィルムの細孔へ電解液が十分に含浸されず、局部的に電極が利用できなかったり、電池の内部抵抗が大きくなるという問題がある。また、電池作製直後は細孔中に電解液が含浸されていても、充放電を繰り返しているうちに電極の膨張収縮等により、セパレーター細孔中から電解液が逸散して局部的な液枯れをおこし、電池内部抵抗が高くなる場合があることが問題となっている。
【0004】
このような問題点を解決する手段として、例えば特開平5−94812号公報では、ポリオレフィン微多孔膜の細孔の内部表面および膜表面に界面活性剤による処理を施すことを提案している。しかし、このような手段では、処理した界面活性剤が、電解液中へ溶出し、電池の内部抵抗を高めたり、電極上で酸化還元反応をしてしまい、電池の特性を低下させることが懸念される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電池用セパレーターとして使用した場合、電池で使用される電解液に対して優れた濡れ性を有し、サイクル特性、安全性の高い電池を得ることができる多孔質フィルムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、ポリオレフィン樹脂70〜98重量%と、エチレン−エチルアクリレート共重合体樹脂及び/又はエチレン−メチルアクリレート共重合体樹脂2〜30重量%とからなる電池用セパレーター用多孔質フィルムに関する。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の多孔質フィルムは、マトリックスとなるポリオレフィン樹脂に加えて、エチレン−エチルアクリレート共重合体樹脂及び/又はエチレン−メチルアクリレート共重合体樹脂(以下、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂と略す)を含有している点に大きな特徴を有する。電池の電解液として用いられている非プロトン性の有機溶媒を用いた電解液に対する濡れ性は、ポリオレフィン樹脂単独では不十分であるが、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂が含有されていることにより著しく向上する。また、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂はポリオレフィン樹脂と一体化して含有されているため、本発明の多孔質フィルムを電池用セパレーターとして用いた際にも、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂が電解液中に溶出して、電池特性を低下させることがない。これは、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂が有するアルキルアクリレート基によるものであると考えられる。
【0008】
エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂中のアルキルアクリレートの含有量は、通常5〜35重量%が好ましく、9〜25重量%がさらに好ましい。アルキルアクリレートの含有量は、濡れ性改善の効果を得るために、5重量%以上が好ましく、ポリオレフィン樹脂との相溶性を高め、局所的な濡れ性の改善を防止するために、35重量%以下が好ましい。一方、エチレンの含有量は、65〜95重量%が好ましく、75〜91重量%がより好ましい。
【0009】
エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂の密度は920〜950kg/m3 が好ましい。
【0010】
また、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂の融点は、55〜100℃が好ましく、温度190℃、荷重2.16kgfの条件下でのメルトフローレート(以下、MFRとする)は、0.5〜100g/10分が好ましい。
【0011】
本発明の多孔質フィルムにおいて、マトリックスとなるポリオレフィン樹脂としては、多孔質フィルムを電池用セパレーターとして用いる場合、強度が低いと、破断によって正極と負極が接触して内部短絡を引き起こし、電池として機能しなくなるため、できるだけ高い膜強度を有するものが好ましい。この点から、ポリオレフィン樹脂は超高分子量ポリオレフィン樹脂を含有していることが好ましい。超高分子量ポリオレフィン樹脂としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン等のオレフィンの単独重合体、共重合体及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中では、得られる多孔質フィルムの高強度化の観点から、超高分子量ポリエチレン樹脂が好ましい。
【0012】
超高分子量ポリオレフィン樹脂の重量平均分子量は、5×105 以上、好ましくは1×106 〜20×106 、より好ましくは1×106 〜15×106 が望ましい。
【0013】
重量平均分子量5×105 以上、好ましくは1×106 以上の超高分子量ポリオレフィン樹脂は、ポリオレフィン樹脂中に、1重量%以上、好ましくは30重量%以上、より好ましくは50〜100重量%含有されていることが望ましい。
【0014】
超高分子量ポリオレフィン樹脂以外にポリオレフィン樹脂に含有されていてもよい樹脂としては、前記と同様のオレフィンの単独重合体、共重合体及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中では、高密度ポリエチレン樹脂が好ましい。これらの樹脂の重量平均分子量は、好ましくは5×105 未満、より好ましくは1×104 以上、5×105 未満、特に好ましくは、1×104 〜3×105 である。
【0015】
ポリオレフィン樹脂とエチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂の配合組成は、ポリオレフィン樹脂が70〜98重量%、好ましくは85〜95重量%であり、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂が2〜30重量%、好ましくは5〜15重量%である。エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂の配合量が2重量%未満であると、濡れ性の改善が十分でなく、30重量%を越えると、多孔質フィルムの強度及び耐熱性の点で不十分である。
【0016】
本発明の多孔質フィルムの厚さは、好ましくは1〜60μm、より好ましくは5〜45μmであり、空孔率は、好ましくは25〜70%である。
【0017】
本発明の多孔質フィルムは、例えば、ポリオレフィン樹脂、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂及び溶媒を含有する樹脂組成物を溶融混練し、得られた溶融混練物をシート状に成形し、得られたシート状成形物を圧延処理した後、延伸及び脱溶媒処理を行うことにより得られる。
【0018】
樹脂組成物の調製に用いられる溶媒としては、ポリオレフィン樹脂及びエチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂の溶解性に優れたものであれば、特に限定されないが、凝固点が−10℃以下のものが好ましく用いられる。このような溶媒の好ましい具体例としては、例えば、デカン、デカリン、流動パラフィン等の脂肪族又は脂環式炭化水素、沸点がこれらに対応する鉱油留分等が挙げられ、なかでも、流動パラフィン等の不揮発性溶媒が好ましく、凝固点が−45〜−10℃、40℃での動粘度が65cst以下の不揮発性溶媒がより好ましい。
【0019】
ポリオレフィン樹脂、エチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂及び溶媒の混合割合は、樹脂の種類、溶解性、混練温度等により異なるため、一概には決定できないが、得られるスラリー状の樹脂組成物を溶融混練してシート状に成形できる程度であれば特に限定されず、通常、ポリオレフィン樹脂及びエチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂の総量が、樹脂組成物の10〜30重量%であることが好ましい。
【0020】
なお、前記樹脂組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、造核剤、顔料、帯電防止剤等の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で添加することができる。
【0021】
樹脂組成物の溶融混練は、ポリオレフィン樹脂及びエチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂のポリマー鎖の十分な絡み合いを得るために、樹脂組成物に十分な剪断力を作用させて行うことが好ましい。従って、樹脂組成物の溶融混練には、通常、混合物に強い剪断力を与えることができるニーダや二軸押出機が好ましく用いられる。
【0022】
樹脂組成物を溶融混練する際の温度は、適当な温度条件下であればよく、特に限定されないが、115〜185℃が好ましい。溶融混練の際の温度は、樹脂組成物を十分に混練して、ポリオレフィン樹脂及びエチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂のポリマー鎖の十分な絡み合いを得るために、115℃以上が好ましく、適度な粘度で、樹脂組成物に十分な剪断力を作用させるために、185℃以下が好ましい。
【0023】
溶融混練物をシート状に成形する方法は、特に限定されず、例えば、ドライアイスにより冷却された金属板に挟み込み急冷して急冷結晶化によりシート状成形物にしてもよく、Tダイ等を取り付けた押出機などを用いてシート状に成形した後、冷却して結晶化させてもよい。
【0024】
なお、得られるシート状成形物の表面層のみならず、中心部までポリオレフィン樹脂及びエチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂を微細に結晶化させて、高強度、高空孔率で、均一、かつ緻密な孔構造を有する多孔質フィルムを得るためには、溶融混練物を、樹脂組成物に用いた溶媒の凝固点以下の温度、好ましくは−45〜−10℃、より好ましくは−40〜−15℃に冷却することが望ましく、その平均冷却速度は50℃/分以上が好ましい。
【0025】
シート状成形物の厚みは、通常、1〜20mmが好ましく、2〜10mmがより好ましい。
【0026】
このようにして得られたシート状成形物は、溶融混練により引き延ばされ、絡み合っているフィブリル繊維が毛球状に戻って、太い繊維を形成し、シート状成形物に大きな貫通孔が形成されるのを防止するために、直ちに後述する圧延処理に供するか、又は用いた溶媒の凝固点以下の温度で保存して、ポリオレフィン樹脂及びエチレン−アルキルアクリレート共重合体樹脂の結晶構造を維持することが好ましい。
【0027】
圧延処理は、例えば、ヒートプレスを用いて行うことができる。圧延により、シート状成形物の厚みを均一にして、より高強度を有する多孔質フィルムを得ることができる。圧延処理後のシート状成形物の厚みは、0.1〜3mmが好ましく、0.2〜0.5mmがより好ましい。
【0028】
延伸処理の方式は特に限定されるものではなく、通常のテンター法、ロール法、インフレーション法またはこれらの方法の組み合わせであってもよい。また、一軸延伸、二軸延伸等いずれの方式をも適用することができ、二軸延伸の場合は、縦横同時延伸又は逐次延伸のいずれでもよいが、縦横同時延伸が好ましい。
【0029】
圧延されたシート状成形物の延伸倍率は、1方向に2〜20倍が好ましく、面延伸倍率は4〜400倍が好ましい。
【0030】
圧延処理及び延伸処理時の温度は、ともに、ポリオレフィン樹脂の融点−30℃以上、ポリオレフィン樹脂の融点+5℃以下の温度が好ましく、ポリオレフィン樹脂の融点−25℃以上、ポリオレフィン樹脂の融点以下の温度がより好ましい。なお、本明細書において、ポリオレフィン樹脂の融点とは、DSC測定におけるオンセット温度を言う。その他の圧延処理及び延伸処理条件は、通常用いられる公知の条件を採用することができる。
【0031】
脱溶媒処理は、シート状成形物から溶媒を除去して多孔質構造を形成させる工程であり、例えば、シート状成形物を溶剤で洗浄して残留する溶媒を除去することにより行うことができる。溶剤は、樹脂組成物の調製に用いた溶媒に応じて適宜選択することができるが、具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素等の塩素化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等の易揮発性溶剤が挙げられ、これらは単独で又は二種以上を混合して用いることができる。かかる溶剤を用いた脱溶媒処理の方法は、特に限定されず、例えば、シート状成形物を溶剤中に浸漬して溶媒を抽出する方法、溶剤をシート状成形物にシャワーする方法等が挙げられる。
【0032】
なお、本発明では、例えば、前記シート状成形物を脱溶媒処理してから延伸処理に供してもよく、またシート状成形物をそのまま延伸処理してから脱溶媒処理を行ってもよい。あるいは、延伸処理前に脱溶媒処理を行い、延伸処理後に再度脱溶媒処理を行って残存溶媒を除去する態様であってもよい。
【0033】
本発明の多孔質フィルムは、このようにして得られた多孔質フィルムに、必要に応じてさらにフィルムの熱収縮を防止するためのヒートセット処理等を施し、形状固定して得られたものであってもよい。
【0034】
本発明の多孔質フィルムは、通常用いられている電池の電解液に対する濡れ性に非常に優れているため、電池用セパレーターとして好適に用いることができる。
【0035】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。なお、各種特性については下記要領にて測定を行う。
【0036】
〔融点〕
(株)セイコー電子工業製の示差走査熱量計「DSC−200」を使用し、昇温速度10℃/minの割合で測定し、オンセット温度を融点とする。
【0037】
〔MFR〕
JIS K7210に準拠した方法に基づき、温度190℃、荷重2.16kgfの条件下で測定する。
【0038】
〔膜厚〕
1/10000mmシックネスゲージを用いて、多孔質フィルムの厚みを端部から中心部の範囲で任意に5点測定し、その平均値とする。
【0039】
〔空孔率〕
多孔質フィルムの面積S(cm2 )当たりの重量W(g)、膜厚t(μm)および樹脂の密度d(g/cm3 )から次式によって算出する。
【0040】
空孔率(%)=(1−104 ×W/S/t/d)×100
【0041】
〔突刺し強度〕
突刺し強度は、カトーテック(株)製の圧縮試験機「KES−G5」を使用して針突刺し試験を行い、測定により得られた荷重変位曲線より最大荷重を読み取り、突刺し強度値とした。針は直径1.0mm、先端曲率半径0.5mmのものを用い、突刺し速度は2mm/秒とした。
【0042】
実施例1
超高分子量ポリエチレン樹脂(重量平均分子量:2×106 、融点:133℃)15重量部と、エチレン−エチルアクリレート共重合体(エチルアクリレート含有量:25重量%、MFR:5g/10分、密度:940kg/m3 、融点:75℃)1重量部とを流動パラフィン(凝固点:−15℃、40℃における動粘度:59cst)85重量部に加え、スラリー状に均一に混合し、得られた樹脂組成物を小型ニーダーに仕込み、160℃の温度で約60分間加熱し、溶融混練して超高分子量ポリエチレン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体樹脂及び溶媒からなる溶融混練物を得た。この溶融混練物を予め冷却した金属板にはさみ、−15℃まで急冷し、超高分子量ポリエチレンを結晶化させて、厚み6mmのゲル状のシート状成形物を得た。次いで、得られたシート状成形物を、ヒートプレスにより、115℃の温度で圧延して厚みを約0.2mmにした後、さらに約120℃の温度で縦横4×4倍に同時二軸延伸した。延伸したシート状成形物をヘキサンに浸漬して、溶媒である流動パラフィンを抽出(即ち、脱溶媒)し、超高分子量ポリエチレンとエチレン−エチルアクリレート共重合体からなる多孔質フィルムを得た。さらにこの多孔質フィルムをSUS製の枠に固定して、134℃で1時間ヒートセット処理を施し、厚さ20μm、空孔率30%の多孔質フィルムを得た。得られた多孔質フィルムの厚さ25μm当りの突刺し強度は1200gfであった。
【0043】
実施例2
実施例1において、エチレン−エチルアクリレート共重合体の代わりにエチレン−メチルアクリレート共重合体(メチルアクリレート含有量:20重量%、MFR:2g/10分、密度:943kg/m3 、融点:77℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして、超高分子量ポリエチレンとエチレン−メチルアクリレート共重合体からなる厚さ20μm、空孔率31%の多孔質フィルムを得た。得られた多孔質フィルムの厚さ25μm当りの突刺し強度は1150gfであった。
【0044】
比較例1
実施例1において、エチレン−エチルアクリレート共重合体を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして、超高分子量ポリエチレンのみからなる厚さ20μm、空孔率39%の多孔質フィルムを得た。得られた多孔質フィルムの厚さ25μm当りの突刺し強度は1300gfであった。
【0045】
比較例2
超高分子量ポリエチレン樹脂の使用量を10重量部に、エチレン−エチルアクリレート共重合体の使用量を5重量部にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、厚さ22μm、空孔率27%の多孔質フィルムを得た。得られた多孔質フィルムの厚さ25μm当りの突刺し強度は600gfであり、非常に低いものであった。
【0046】
試験例1
1対の白金メッシュ電極(40mm×50mm)を3cmの距離に配し、電極間の中央にサンプルホルダーを固定できるようにした電解液槽に、電解液として、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートを容量比で2:1に調製した溶液を入れた。その後、完全な乾燥状態の多孔質フィルムを、乾燥状態のサンプルホルダーに保持して25℃に調整した電解液槽に挿入し、0.2〜0.3秒毎にサンプリングして膜抵抗の経時変化を測定した。なお、抵抗の測定は、LCRメーター「KC546」(KOKUYO ELECTRIC社製)にて、周波数10kHzの交流抵抗を測定した。
【0047】
実施例1、2及び比較例1で得られた多孔質フィルムの膜抵抗の測定結果を図1に示す。この結果より、実施例1及び2で得られた多孔質フィルムは本来の膜抵抗へ約5秒で達し、比較例1で得られた多孔質フィルムと対比して、非常に濡れ性が良好であることが分かる。
【0048】
【発明の効果】
本発明により、電池用セパレーターとして使用することで、電池で使用される電解液に対して優れた濡れ性を有し、サイクル特性、安全性の高い電池を得ることができる多孔質フィルムを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1、2及び比較例1で得られた多孔質フィルムの膜抵抗の測定結果を示すグラフである。なお、グラフ中の○、□、●は、それぞれ、実施例1、実施例2、比較例1の多孔質フィルムの測定結果を示す。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a porous film. More specifically, the present invention relates to a porous film that is preferably used as a battery separator or the like that is disposed between positive and negative electrodes of a battery to isolate them.
[0002]
[Prior art]
The porous film is used for battery separators, electrolytic capacitor diaphragms, moisture-permeable waterproof materials, various filters, and the like. In particular, battery separators are attracting attention as important components for lithium secondary batteries that are lightweight, have high electromotive force and high energy, and have little self-discharge. Is also expected.
[0003]
Since lithium lithium and lithium ions are used in the lithium secondary battery, a protic solvent cannot be used, and an aprotic solvent is used. For example, a solution obtained by dissolving an electrolyte such as LiPF 6 , LiBF 4 , or LiClO 4 in an organic solvent such as propylene carbonate, γ-butyrolactone, or sulfolane is used. These organic solvents have high surface tension, and the electrolyte solution is not sufficiently impregnated into the pores of the porous film made of polyolefin resin, which is usually used as a separator. There is a problem that resistance increases. In addition, even if the electrolyte is impregnated in the pores immediately after the battery is manufactured, the electrolyte is dissipated from the separator pores due to expansion and contraction of the electrode during repeated charge and discharge, and the local liquid It is a problem that the battery internal resistance may increase due to withering.
[0004]
As means for solving such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-94812 proposes to treat the internal surface of the pores of the polyolefin microporous membrane and the membrane surface with a surfactant. However, with such means, the treated surfactant may elute into the electrolyte, increasing the internal resistance of the battery or causing a redox reaction on the electrode, which may deteriorate the characteristics of the battery. Is done.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a porous film that, when used as a battery separator, has excellent wettability with respect to an electrolyte used in a battery, and can provide a battery with high cycle characteristics and safety. There is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention relates to a porous film for a battery separator comprising 70 to 98% by weight of a polyolefin resin and 2 to 30% by weight of an ethylene-ethyl acrylate copolymer resin and / or an ethylene-methyl acrylate copolymer resin. .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The porous film of the present invention includes an ethylene-ethyl acrylate copolymer resin and / or an ethylene-methyl acrylate copolymer resin (hereinafter abbreviated as an ethylene-alkyl acrylate copolymer resin) in addition to the polyolefin resin as a matrix. It has a great feature in that it contains. The polyolefin resin alone is insufficient in wettability with respect to an electrolyte solution using an aprotic organic solvent used as an electrolyte solution for a battery, but it contains an ethylene-alkyl acrylate copolymer resin. Remarkably improved. In addition, since the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is integrated with the polyolefin resin, the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is electrolyzed even when the porous film of the present invention is used as a battery separator. It does not elute into the liquid and deteriorates battery characteristics. This is considered to be due to the alkyl acrylate group of the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin.
[0008]
The content of the alkyl acrylate in the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is usually preferably 5 to 35% by weight, and more preferably 9 to 25% by weight. The content of the alkyl acrylate is preferably 5% by weight or more in order to obtain the effect of improving the wettability, and 35% by weight or less in order to increase the compatibility with the polyolefin resin and prevent the local wettability from being improved. Is preferred. On the other hand, the ethylene content is preferably 65 to 95% by weight, and more preferably 75 to 91% by weight.
[0009]
The density of the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is preferably 920 to 950 kg / m 3 .
[0010]
The melting point of the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is preferably 55 to 100 ° C, and the melt flow rate (hereinafter referred to as MFR) under the conditions of a temperature of 190 ° C and a load of 2.16 kgf is 0.5 to 100 g / 10 min is preferred.
[0011]
In the porous film of the present invention, as a polyolefin resin as a matrix, when the porous film is used as a battery separator, if the strength is low, the positive electrode and the negative electrode come into contact with each other due to breakage, causing an internal short circuit and functioning as a battery. Since it is eliminated, the one having as high a film strength as possible is preferable. In this respect, the polyolefin resin preferably contains an ultrahigh molecular weight polyolefin resin. Examples of the ultrahigh molecular weight polyolefin resin include homopolymers and copolymers of olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, and 1-hexene, and mixtures thereof. Then, from the viewpoint of increasing the strength of the resulting porous film, an ultrahigh molecular weight polyethylene resin is preferred.
[0012]
The weight average molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyolefin resin is 5 × 10 5 or more, preferably 1 × 10 6 to 20 × 10 6 , more preferably 1 × 10 6 to 15 × 10 6 .
[0013]
The ultrahigh molecular weight polyolefin resin having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 or more, preferably 1 × 10 6 or more is contained in the polyolefin resin in an amount of 1% by weight or more, preferably 30% by weight or more, more preferably 50 to 100% by weight. It is desirable that
[0014]
Examples of the resin that may be contained in the polyolefin resin in addition to the ultrahigh molecular weight polyolefin resin include the same olefin homopolymers, copolymers, and mixtures thereof as described above. Among these, high density polyethylene Resins are preferred. The weight average molecular weight of these resins is preferably less than 5 × 10 5 , more preferably 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 , and particularly preferably 1 × 10 4 to 3 × 10 5 .
[0015]
The composition of the polyolefin resin and the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is such that the polyolefin resin is 70 to 98% by weight, preferably 85 to 95% by weight, the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is 2 to 30% by weight, Preferably it is 5 to 15% by weight. When the blending amount of the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is less than 2% by weight, the wettability is not sufficiently improved, and when it exceeds 30% by weight, the strength and heat resistance of the porous film are insufficient. is there.
[0016]
The thickness of the porous film of the present invention is preferably 1 to 60 μm, more preferably 5 to 45 μm, and the porosity is preferably 25 to 70%.
[0017]
The porous film of the present invention was obtained by, for example, melt-kneading a resin composition containing a polyolefin resin, an ethylene-alkyl acrylate copolymer resin and a solvent, and molding the obtained melt-kneaded product into a sheet shape. It is obtained by rolling and removing the solvent after rolling the sheet-like molded product.
[0018]
The solvent used for the preparation of the resin composition is not particularly limited as long as it is excellent in solubility of polyolefin resin and ethylene-alkyl acrylate copolymer resin, but those having a freezing point of −10 ° C. or less are preferably used. It is done. Preferable specific examples of such a solvent include, for example, aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as decane, decalin, and liquid paraffin, and mineral oil fractions having boiling points corresponding to these, among which liquid paraffin and the like Non-volatile solvents having a freezing point of −45 to −10 ° C. and a kinematic viscosity at 40 ° C. of 65 cst or less are more preferable.
[0019]
The mixing ratio of the polyolefin resin, ethylene-alkyl acrylate copolymer resin and solvent varies depending on the type of resin, solubility, kneading temperature, etc., so it cannot be determined unconditionally, but the resulting slurry resin composition is melt-kneaded. The amount of the polyolefin resin and the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin is generally preferably 10 to 30% by weight of the resin composition.
[0020]
It should be noted that additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, a nucleating agent, a pigment, and an antistatic agent are added to the resin composition as necessary within a range that does not impair the object of the present invention. be able to.
[0021]
The melt kneading of the resin composition is preferably performed by applying a sufficient shearing force to the resin composition in order to obtain sufficient entanglement of the polymer chains of the polyolefin resin and the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin. Therefore, for the melt-kneading of the resin composition, a kneader or a twin screw extruder that can give a strong shearing force to the mixture is usually preferably used.
[0022]
The temperature at which the resin composition is melt-kneaded is not particularly limited as long as it is under an appropriate temperature condition, but is preferably 115 to 185 ° C. The temperature at the time of melt-kneading is preferably 115 ° C. or higher in order to sufficiently knead the resin composition and obtain sufficient entanglement of the polymer chains of the polyolefin resin and the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin, with an appropriate viscosity. And in order to make sufficient shearing force act on a resin composition, 185 degrees C or less is preferable.
[0023]
The method of forming the melt-kneaded material into a sheet is not particularly limited. For example, the melt-kneaded material may be rapidly cooled by being sandwiched between metal plates cooled with dry ice and rapidly cooled to crystallize, and a T-die or the like is attached. After forming into a sheet shape using an extruder or the like, it may be cooled and crystallized.
[0024]
In addition, not only the surface layer of the obtained sheet-like molded product, but also finely crystallize the polyolefin resin and the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin to the center, and have high strength, high porosity, uniform and dense In order to obtain a porous film having a pore structure, the melt-kneaded product is heated to a temperature below the freezing point of the solvent used in the resin composition, preferably −45 to −10 ° C., more preferably −40 to −15 ° C. It is desirable to cool, and the average cooling rate is preferably 50 ° C./min or more.
[0025]
The thickness of the sheet-like molded product is usually preferably 1 to 20 mm, and more preferably 2 to 10 mm.
[0026]
The sheet-like molded product thus obtained is stretched by melt-kneading, and the intertwined fibril fibers return to a hair-globule to form thick fibers and large through-holes are formed in the sheet-like molded product. In order to maintain the crystal structure of the polyolefin resin and the ethylene-alkyl acrylate copolymer resin by immediately subjecting to a rolling treatment described later or storing at a temperature below the freezing point of the solvent used. preferable.
[0027]
The rolling process can be performed using, for example, a heat press. By rolling, the thickness of the sheet-like molded product can be made uniform, and a porous film having higher strength can be obtained. 0.1-3 mm is preferable and, as for the thickness of the sheet-like molding after a rolling process, 0.2-0.5 mm is more preferable.
[0028]
The stretching method is not particularly limited, and may be a normal tenter method, roll method, inflation method, or a combination of these methods. In addition, any method such as uniaxial stretching or biaxial stretching can be applied. In the case of biaxial stretching, either longitudinal or transverse simultaneous stretching or sequential stretching may be used, but longitudinal and transverse simultaneous stretching is preferable.
[0029]
The stretch ratio of the rolled sheet-like molded product is preferably 2 to 20 times in one direction, and the surface stretch ratio is preferably 4 to 400 times.
[0030]
The temperature during the rolling treatment and the stretching treatment is preferably a temperature of the melting point of the polyolefin resin of −30 ° C. or more and a melting point of the polyolefin resin of + 5 ° C. or less, and a temperature of the melting point of the polyolefin resin of −25 ° C. or more and the melting point of the polyolefin resin or less. More preferred. In the present specification, the melting point of the polyolefin resin refers to an onset temperature in DSC measurement. As other rolling treatment and stretching treatment conditions, commonly used known conditions can be adopted.
[0031]
The solvent removal treatment is a step of removing the solvent from the sheet-like molded product to form a porous structure, and can be performed, for example, by washing the sheet-like molded product with a solvent to remove the remaining solvent. The solvent can be appropriately selected according to the solvent used for the preparation of the resin composition. Specifically, hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane and decane, chlorination such as methylene chloride and carbon tetrachloride, etc. Easily volatile solvents such as hydrocarbons, ethers such as diethyl ether, dioxane and the like can be mentioned, and these can be used alone or in admixture of two or more. The method of desolvation treatment using such a solvent is not particularly limited, and examples thereof include a method of extracting a solvent by immersing a sheet-like molded product in a solvent, a method of showering the solvent on the sheet-like molded product, and the like. .
[0032]
In the present invention, for example, the sheet-shaped molded product may be subjected to a solvent removal treatment and then subjected to a stretching treatment, or the sheet-shaped molded material may be stretched as it is, and then the solvent removal treatment may be performed. Alternatively, a mode in which the solvent removal treatment is performed before the stretching treatment, and the solvent removal treatment is performed again after the stretching treatment to remove the residual solvent may be employed.
[0033]
The porous film of the present invention is obtained by subjecting the porous film thus obtained to a heat-setting treatment for preventing thermal contraction of the film, if necessary, and fixing the shape. There may be.
[0034]
Since the porous film of the present invention is very excellent in wettability with respect to the electrolyte of a battery that is usually used, it can be suitably used as a battery separator.
[0035]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Various characteristics are measured as follows.
[0036]
[Melting point]
A differential scanning calorimeter “DSC-200” manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd. is used and measured at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, and the onset temperature is defined as the melting point.
[0037]
[MFR]
Based on a method according to JIS K7210, the measurement is performed under conditions of a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kgf.
[0038]
[Film thickness]
Using a 1/10000 mm thickness gauge, the thickness of the porous film is arbitrarily measured at five points in the range from the end to the center, and the average value is obtained.
[0039]
[Porosity]
The weight is calculated from the weight W (g) per area S (cm 2 ) of the porous film, the film thickness t (μm), and the resin density d (g / cm 3 ) by the following equation.
[0040]
Porosity (%) = (1-10 4 × W / S / t / d) × 100
[0041]
[Puncture strength]
The piercing strength is determined by performing a needle piercing test using a compression tester “KES-G5” manufactured by Kato Tech Co., Ltd., reading the maximum load from the load displacement curve obtained by the measurement, did. A needle having a diameter of 1.0 mm and a tip curvature radius of 0.5 mm was used, and the piercing speed was 2 mm / second.
[0042]
Example 1
15 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene resin (weight average molecular weight: 2 × 10 6 , melting point: 133 ° C.), ethylene-ethyl acrylate copolymer (ethyl acrylate content: 25% by weight, MFR: 5 g / 10 min, density) : 1 part by weight of 940 kg / m 3 , melting point: 75 ° C. was added to 85 parts by weight of liquid paraffin (solidifying point: −15 ° C., kinematic viscosity at 40 ° C .: 59 cst), and mixed uniformly in a slurry. The resin composition was charged into a small kneader, heated at a temperature of 160 ° C. for about 60 minutes, and melt-kneaded to obtain a melt-kneaded product composed of an ultrahigh molecular weight polyethylene resin, an ethylene-ethyl acrylate copolymer resin, and a solvent. This melt-kneaded product was sandwiched between pre-cooled metal plates, rapidly cooled to −15 ° C., and ultrahigh molecular weight polyethylene was crystallized to obtain a gel-like sheet-like molded product having a thickness of 6 mm. Next, the obtained sheet-like molded product was rolled by a heat press at a temperature of 115 ° C. to a thickness of about 0.2 mm, and then simultaneously biaxially stretched 4 × 4 times in length and width at a temperature of about 120 ° C. did. The stretched sheet-like molded product was immersed in hexane, and liquid paraffin as a solvent was extracted (that is, desolventized) to obtain a porous film made of ultrahigh molecular weight polyethylene and an ethylene-ethyl acrylate copolymer. Furthermore, this porous film was fixed to a frame made of SUS and subjected to heat setting at 134 ° C. for 1 hour to obtain a porous film having a thickness of 20 μm and a porosity of 30%. The resulting porous film had a puncture strength of 1200 gf per 25 μm thickness.
[0043]
Example 2
In Example 1, instead of ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer (methyl acrylate content: 20% by weight, MFR: 2 g / 10 min, density: 943 kg / m 3 , melting point: 77 ° C. ) Was used in the same manner as in Example 1 to obtain a porous film made of ultrahigh molecular weight polyethylene and ethylene-methyl acrylate copolymer having a thickness of 20 μm and a porosity of 31%. The obtained porous film had a puncture strength of 1150 gf per 25 μm thickness.
[0044]
Comparative Example 1
A porous film having a thickness of 20 μm and a porosity of 39% made of only ultrahigh molecular weight polyethylene was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ethylene-ethyl acrylate copolymer was not used. It was. The puncture strength per 25 μm thickness of the obtained porous film was 1300 gf.
[0045]
Comparative Example 2
Except for changing the amount of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin to 10 parts by weight and the amount of the ethylene-ethyl acrylate copolymer to 5 parts by weight, respectively, the thickness was 22 μm and the porosity was the same as in Example 1. A 27% porous film was obtained. The obtained porous film had a piercing strength per 25 μm thickness of 600 gf, which was very low.
[0046]
Test example 1
A pair of platinum mesh electrodes (40 mm x 50 mm) are placed at a distance of 3 cm, and an electrolytic solution tank in which the sample holder can be fixed in the center between the electrodes is mixed with ethylene carbonate and dimethyl carbonate as a volume ratio. A solution prepared to 2: 1 was added. Thereafter, the completely dried porous film is inserted into an electrolytic solution tank held at a dried sample holder and adjusted to 25 ° C., and is sampled every 0.2 to 0.3 seconds to elapse the membrane resistance. Changes were measured. In addition, the measurement of resistance measured the alternating current resistance of frequency 10kHz with LCR meter "KC546" (made by KOKYO ELECTRIC).
[0047]
The measurement results of the membrane resistance of the porous films obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are shown in FIG. From this result, the porous films obtained in Examples 1 and 2 reached the original membrane resistance in about 5 seconds, and compared with the porous film obtained in Comparative Example 1, the wettability was very good. I know that there is.
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a porous film that can be used as a battery separator and has excellent wettability with respect to an electrolytic solution used in the battery, and can obtain a battery having high cycle characteristics and safety. It became possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing measurement results of membrane resistance of porous films obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG. In addition, (circle), (square), and ● in a graph show the measurement result of the porous film of Example 1, Example 2, and the comparative example 1, respectively.

Claims (4)

ポリオレフィン樹脂70〜98重量%と、エチレン−エチルアクリレート共重合体樹脂及び/又はエチレン−メチルアクリレート共重合体樹脂2〜30重量%とからなる電池用セパレーター用多孔質フィルム。A porous film for a battery separator comprising 70 to 98% by weight of a polyolefin resin and 2 to 30% by weight of an ethylene-ethyl acrylate copolymer resin and / or an ethylene-methyl acrylate copolymer resin. ポリオレフィン樹脂が重量平均分子量5×105 以上の超高分子量ポリオレフィン樹脂を1重量%以上含有してなる請求項1記載の多孔質フィルム。2. The porous film according to claim 1, wherein the polyolefin resin contains 1% by weight or more of an ultrahigh molecular weight polyolefin resin having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 or more. 超高分子量ポリオレフィン樹脂が超高分子量ポリエチレン樹脂である、請求項2記載の多孔質フィルム The porous film according to claim 2, wherein the ultrahigh molecular weight polyolefin resin is an ultrahigh molecular weight polyethylene resin . 多孔質フィルムの厚さが1〜60μmである請求項1〜3いずれか記載の多孔質フィルム The porous film according to claim 1, wherein the porous film has a thickness of 1 to 60 μm .
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