JP6855166B2 - Separator for power storage device and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電デバイス用セパレータ及びその製造方法に関する。詳しくは、優れた性能を示す蓄電デバイス用セパレータ、及び該セパレータを少ない工程数で容易に製造する方法に関する。 The present invention relates to a separator for a power storage device and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a separator for a power storage device exhibiting excellent performance, and a method for easily manufacturing the separator with a small number of steps.
蓄電デバイスにおいては、正極と負極とを絶縁するとともに、電解液を保持して両極間のイオン伝導を司るセパレータが用いられている。近年では、携帯機器の多機能化及び軽量化、並びに車両の電動化乃至ハイブリッド化に伴い、蓄電デバイスには高い出力密度及び高い容量密度が求められている。
ポリオレフィン多孔膜は、電気絶縁性、イオン透過性等に優れ、適度のシャットダウン機能を有することから、セパレータ材料として広く用いられている。シャットダウン機能とは、デバイスが異常発熱を起こしたときにイオン透過性を抑制して電気化学反応の進行を停止させ、該デバイスの異常反応を安全にストップする機能である。ポリオレフィン多孔膜がシャットダウン機能に優れる機構は、異常発熱によってポリオレフィンが溶融してセパレータ中の細孔を閉塞させることによると考えられる。ポリオレフィン多孔膜はこのシャットダウン機能に優れることから、特に高出力密度及び高容量密度を要求される機器、例えば電気自動車、ハイブリッド自動車等における駆動電源としての蓄電デバイスにおけるセパレータとして適用されている。
In the power storage device, a separator that insulates the positive electrode and the negative electrode, holds an electrolytic solution, and controls ionic conduction between the two electrodes is used. In recent years, with the increasing functionality and weight reduction of mobile devices and the electrification or hybridization of vehicles, high output densities and high capacity densities are required for power storage devices.
Polyolefin porous membranes are widely used as separator materials because they are excellent in electrical insulation, ion permeability, etc., and have an appropriate shutdown function. The shutdown function is a function that suppresses ion permeability to stop the progress of the electrochemical reaction when the device generates abnormal heat, and safely stops the abnormal reaction of the device. It is considered that the mechanism by which the porous polyolefin membrane has an excellent shutdown function is that the polyolefin melts due to abnormal heat generation and closes the pores in the separator. Since the polyolefin porous membrane is excellent in this shutdown function, it is applied as a separator in a power storage device as a drive power source in equipment that requires high output density and high capacity density, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like.
ポリオレフィン多孔膜において、シャットダウン機能を含むセパレータとしての諸性能を向上すべく、該多孔膜に他の層を積層した多層構造のセパレータが検討されている。例えば特許文献1及び2には、それぞれ、ポリオレフィン多孔膜の少なくとも片面に、無機フィラーを含有する無機層を有する多層構造のセパレータが記載されている。 In a polyolefin porous membrane, a multilayer structure separator in which another layer is laminated on the porous membrane has been studied in order to improve various performances as a separator including a shutdown function. For example, Patent Documents 1 and 2 each describe a separator having a multilayer structure having an inorganic layer containing an inorganic filler on at least one side of a porous polyolefin membrane.
上記の特許文献1及び2の技術はいずれも所期の目標を満たすセパレータを提供することができ、従来技術に対して高い貢献を示す瞠目すべき技術である。これらの技術を追随模倣する後追いの特許文献も多数発表されている。
特許文献1及び2の技術及びこれらの模倣技術において、多層セパレータの製造は、基材としてのポリオレフィン多孔膜上に、無機層の構成材料を含有する塗工液を塗布して塗膜を形成し、然る後に塗膜を加熱し、場合により更に圧縮する方法によることが通常である。ここで、上記塗工液の塗布に先立って、基材上にコロナ放電処理を施すことが一般的である。
このコロナ放電処理は、基材表面の濡れ性を改良し、基材−無機層間の化学結合力を向上する目的でなされる。基材表面にコロナ放電処理を行わずに無機層を塗工形成しようとすると、塗工ハジキ等の濡れ不良が発生し、無機層の形成不良、剥れ等の問題が生じる場合がある。
Both of the above-mentioned techniques of Patent Documents 1 and 2 can provide a separator satisfying a desired target, and are remarkable techniques showing a high contribution to the prior art. Many follow-up patent documents have been published that follow and imitate these technologies.
In the techniques of Patent Documents 1 and 2 and these mimicking techniques, in the production of a multilayer separator, a coating liquid containing a constituent material of an inorganic layer is applied onto a polyolefin porous film as a base material to form a coating film. After that, the coating film is usually heated and, in some cases, further compressed. Here, it is common to perform a corona discharge treatment on the base material prior to the application of the coating liquid.
This corona discharge treatment is performed for the purpose of improving the wettability of the surface of the base material and improving the chemical bonding force between the base material and the inorganic layer. If an attempt is made to coat and form an inorganic layer on the surface of a base material without performing a corona discharge treatment, poor wetting such as coating repellent may occur, and problems such as poor formation and peeling of the inorganic layer may occur.
コロナ放電処理は、基材表面をコロナ放電により攻撃してイオン種、ラジカル種等の活性種を発生させ、該活性種が周囲雰囲気中の酸素、窒素、水等と反応してカルボニル基、カルボキシル基、水酸基等に転化することにより、基材表面を改質する技術である。該処理は、基材表面種の化学結合を切断して活性種を発生する点で侵襲的な処理であり、基材を損なう場合がある。例えば、基材表面にシワ、凹凸等の形状不良が発生し、これが塗工不良を引き起こす場合がある。或いはこの形状不良領域に放電の電荷集中が起こり、基材内にボイド、ピンホール等の構造不良を引き起こる場合がある。このような構造不良は、セパレータの耐電圧不良を招来する。更に、コロナ放電処理を行うための放電装置周辺は極めて清浄に維持する必要があり、少しの汚れが放電の不均一乃至局所集中をもたらし、塗工ムラ、異物欠陥等の不良の原因となる。
従って当業者は、コロナ放電処理を行わずに製造することができ、絶縁性、イオン透過性、密着性、シャットダウン性等に優れる多層セパレータを強く望んでいる。
In the corona discharge treatment, the surface of the base material is attacked by corona discharge to generate active species such as ionic species and radical species, and the active species react with oxygen, nitrogen, water, etc. in the ambient atmosphere to form a carbonyl group and carboxyl. This is a technique for modifying the surface of a base material by converting it into a group, a hydroxyl group, or the like. The treatment is invasive in that it cleaves the chemical bonds of the surface species of the base material to generate active species, and may damage the base material. For example, shape defects such as wrinkles and irregularities may occur on the surface of the base material, which may cause coating defects. Alternatively, the charge concentration of the discharge may occur in this poorly shaped region, causing structural defects such as voids and pinholes in the base material. Such a structural defect causes a withstand voltage defect of the separator. Further, it is necessary to keep the area around the discharge device for performing the corona discharge treatment extremely clean, and a small amount of dirt causes unevenness or local concentration of the discharge, which causes defects such as uneven coating and foreign matter defects.
Therefore, those skilled in the art strongly desire a multilayer separator which can be manufactured without corona discharge treatment and has excellent insulation, ion permeability, adhesion, shutdown property and the like.
この点、特許文献3〜5には、カルボキシル基含有モノマー単位を27質量%以上有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂を含有するセパレータについて記載されている。しかしながら、これらの特許文献には、カルボキシル基含有モノマー単位を2質量%以上27質量%未満有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂を含有する多孔層についての記載はない。
特許文献3〜5にかかる多孔層を用いたセパレータについて本発明者らが検討したところ、多孔層用塗工液の塗工前、ポリオレフィン基材にコロナ処理を行わない場合には、該塗工液を該基材に塗布する際に塗工液のハジキがあり、基材/多質層間の剥離強度、及びセパレータの熱収縮率に劣ることが分かった(後述する比較例1〜3参照)。
In this regard, Patent Documents 3 to 5 describe separators containing a water-soluble (meth) acrylic resin having a carboxyl group-containing monomer unit of 27% by mass or more. However, these patent documents do not describe a porous layer containing a water-soluble (meth) acrylic resin having a carboxyl group-containing monomer unit of 2% by mass or more and less than 27% by mass.
When the present inventors examined the separator using the porous layer according to Patent Documents 3 to 5, the coating was performed when the polyolefin base material was not corona-treated before the coating liquid for the porous layer was applied. It was found that when the liquid was applied to the base material, there was repulsion of the coating liquid, and the peel strength between the base material / multi-layer layer and the heat shrinkage rate of the separator were inferior (see Comparative Examples 1 to 3 described later). ..
特許文献6には、フッ素系界面活性剤を含有する多孔層を有するセパレータについて記載されている。この特許文献には、カルボキシル基含有モノマー単位を2質量%以上27質量%未満有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂を含有する多孔層についての記載はない。
この特許文献6にかかる多孔層を用いたセパレータについて、本発明者らが検討したところ、多孔層用塗工液の塗工前、ポリオレフィン基材にコロナ処理を行わない場合には、基材/多質層間の剥離強度に劣ることが分かった(後述する比較例5参照)。
Patent Document 6 describes a separator having a porous layer containing a fluorine-based surfactant. This patent document does not describe a porous layer containing a water-soluble (meth) acrylic resin having a carboxyl group-containing monomer unit of 2% by mass or more and less than 27% by mass.
When the present inventors examined the separator using the porous layer according to Patent Document 6, when the polyolefin substrate was not corona-treated before the coating liquid for the porous layer was applied, the substrate / It was found that the peel strength between the polylayers was inferior (see Comparative Example 5 described later).
本発明は、このような事情に基づいてなされたものである。本発明の目的は、多孔層用塗工液の塗工前、ポリオレフィン基材にコロナ処理を行わない場合であっても、該塗工液を該基材に塗布する際に該塗工液のハジキがなく、基材/多質層間の剥離強度に優れ、且つ熱安定性が優れたセパレータ、該セパレータを用いたレート特性に優れる蓄電デバイス、及び該セパレータをコロナ放電処理の有無にかかわらずに容易に製造する方法を提供することである。 The present invention has been made based on such circumstances. An object of the present invention is that even when the polyolefin base material is not subjected to the corona treatment before the coating liquid for the porous layer is applied, when the coating liquid is applied to the base material, the coating liquid is used. A separator that has no repellency, has excellent peel strength between the substrate / multi-layer, and has excellent thermal stability, a power storage device that uses the separator and has excellent rate characteristics, and the separator with or without corona discharge treatment. It is to provide a method of easy manufacture.
本発明は、以下の手段によって上記の目的を達成するものである。
[1] 多孔基材層から成るA層と、
カルボキシル基含有モノマー単位を2質量%以上27質量%未満有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)及びその塩から選択される第1の水溶性ポリマーを含有するB層と
を有することを特徴とする、蓄電デバイス用セパレータ。
[2] 前記B層が無機フィラーを更に含有する、[1]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[3] 前記B層における前記第1の水溶性ポリマーの含有割合が、前記無機フィラー100質量部に対して、0.1質量部〜5質量部である、[2]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[4] 前記第1の水溶性ポリマーが、前記水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)のアンモニウム塩又はナトリウム塩である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
The present invention achieves the above object by the following means.
[1] A layer composed of a porous base material layer and
It is characterized by having a water-soluble (meth) acrylic resin (b1) having a carboxyl group-containing monomer unit of 2% by mass or more and less than 27% by mass, and a B layer containing a first water-soluble polymer selected from salts thereof. Separator for power storage device.
[2] The separator for a power storage device according to [1], wherein the B layer further contains an inorganic filler.
[3] The power storage device according to [2], wherein the content ratio of the first water-soluble polymer in the B layer is 0.1 part by mass to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic filler. Separator.
[4] The power storage device according to any one of [1] to [3], wherein the first water-soluble polymer is an ammonium salt or a sodium salt of the water-soluble (meth) acrylic resin (b1). Separator for.
[5] 前記第1の水溶性ポリマーが、前記水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)のアンモニウム塩である、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[6] 前記B層が、カルボキシル基含有モノマー単位を27質量%以上有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)及びその塩から選択される第2の水溶性ポリマーを更に含有する、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[7] 前記第2の水溶性ポリマーが、前記水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)のアンモニウム塩である、[6]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[8] 前記B層が樹脂バインダを更に含有する、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[9] 前記樹脂バインダが非水溶性アクリル系(共)重合体である、[8]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[5] The separator for a power storage device according to any one of [1] to [4], wherein the first water-soluble polymer is an ammonium salt of the water-soluble (meth) acrylic resin (b1).
[6] The B layer further contains a second water-soluble polymer selected from a water-soluble (meth) acrylic resin (b2) having a carboxyl group-containing monomer unit of 27% by mass or more and a salt thereof [1]. ] To [5]. The separator for a power storage device according to any one of the items.
[7] The separator for a power storage device according to [6], wherein the second water-soluble polymer is an ammonium salt of the water-soluble (meth) acrylic resin (b2).
[8] The separator for a power storage device according to any one of [1] to [7], wherein the B layer further contains a resin binder.
[9] The separator for a power storage device according to [8], wherein the resin binder is a water-insoluble acrylic (co) polymer.
[10] 前記B層が無機フィラーを含有しない、[1]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[11] 前記第1の水溶性ポリマーが、前記水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)のアンモニウム塩又はナトリウム塩である、[10]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[12] 前記第1の水溶性ポリマーが、前記水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)のアンモニウム塩である、[10]又は[11]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[10] The separator for a power storage device according to [1], wherein the B layer does not contain an inorganic filler.
[11] The separator for a power storage device according to [10], wherein the first water-soluble polymer is an ammonium salt or a sodium salt of the water-soluble (meth) acrylic resin (b1).
[12] The separator for a power storage device according to [10] or [11], wherein the first water-soluble polymer is an ammonium salt of the water-soluble (meth) acrylic resin (b1).
[13] 前記B層が、カルボキシル基含有モノマー単位を27質量%以上有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)及びその塩から選択される第2の水溶性ポリマーを更に含有する、[10]〜[12]のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[14] 前記第2の水溶性ポリマーが、前記水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)のアンモニウム塩である、[13]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[15] 前記B層が樹脂バインダを更に含有する、[10]〜[14]のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[16] 前記第1の水溶性ポリマーの使用量が、前記樹脂バインダ100質量部に対して、0.5質量部以上である、[15]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[17] 前記樹脂バインダが非水溶性アクリル系(共)重合体である、[15]又は[16]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[13] The B layer further contains a second water-soluble polymer selected from a water-soluble (meth) acrylic resin (b2) having a carboxyl group-containing monomer unit of 27% by mass or more and a salt thereof [10]. ] To [12]. The separator for a power storage device according to any one of the items.
[14] The separator for a power storage device according to [13], wherein the second water-soluble polymer is an ammonium salt of the water-soluble (meth) acrylic resin (b2).
[15] The separator for a power storage device according to any one of [10] to [14], wherein the B layer further contains a resin binder.
[16] The separator for a power storage device according to [15], wherein the amount of the first water-soluble polymer used is 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resin binder.
[17] The separator for a power storage device according to [15] or [16], wherein the resin binder is a water-insoluble acrylic (co) polymer.
[18] 多孔基材層から成るA層を少なくとも含む単層又は多層の基材シートに、コロナ放電処理を行った後に、又はコロナ放電処理を行わずに、
該基材シート上に、カルボキシル基含有モノマー単位を2質量%以上27質量%未満有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)及びその塩から選択される第1の水溶性ポリマーを含有するB層を形成する工程を含むことを特徴とする、蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
[19] 前記B層が、カルボキシル基含有モノマー単位を27質量%以上有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)及びその塩から選択される第2の水溶性ポリマーを更に含有する、[18]に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
[20] 前記蓄電デバイス用セパレータが請求項1〜17のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータである、[18]に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
[18] A single-layer or multi-layer base sheet containing at least a layer A composed of a porous base material layer is subjected to a corona discharge treatment or without a corona discharge treatment.
B containing a water-soluble (meth) acrylic resin (b1) having a carboxyl group-containing monomer unit of 2% by mass or more and less than 27% by mass and a first water-soluble polymer selected from salts thereof on the base material sheet. A method for manufacturing a separator for a power storage device, which comprises a step of forming a layer.
[19] The B layer further contains a second water-soluble polymer selected from a water-soluble (meth) acrylic resin (b2) having a carboxyl group-containing monomer unit of 27% by mass or more and a salt thereof [18]. ]. The method for manufacturing a separator for a power storage device.
[20] The method for manufacturing a power storage device separator according to [18], wherein the power storage device separator is the power storage device separator according to any one of claims 1 to 17.
本発明により、多孔層用塗工液の塗工前、ポリオレフィン基材にコロナ処理を行わない場合であっても、該塗工液を該基材に塗布する際に該塗工液のハジキがなく、基材/多孔層間の剥離強度に優れ、且つ熱安定性に優れたセパレータ、該セパレータを用いたレート特性に優れる蓄電デバイス、及び該セパレータをコロナ放電処理の有無にかかわらず容易に製造する方法が提供される。 According to the present invention, even when the polyolefin base material is not subjected to the corona treatment before the coating liquid for the porous layer is applied, the coating liquid is repelled when the coating liquid is applied to the base material. It is easy to manufacture a separator having excellent peel strength between a substrate / porous layer and having excellent thermal stability, a power storage device using the separator and having excellent rate characteristics, and the separator regardless of the presence or absence of corona discharge treatment. A method is provided.
本発明の蓄電デバイス用セパレータは、少なくともA層及びB層を有する。以下、A層及びB層について順次説明する。 The separator for a power storage device of the present invention has at least an A layer and a B layer. Hereinafter, the A layer and the B layer will be described in order.
<A層>
本発明におけるA層は多孔基材層から成る。
多孔基材層であるA層は、ポリオレフィン樹脂を含有することが好ましい。A層がポリオレフィン樹脂を含有することは、蓄電デバイスにおけるシャットダウン性能を効果的に発現する観点から好ましい。A層におけるポリオレフィン樹脂の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90%以上であることが特に好ましい。とりわけ好ましくは、A層が実質的にポリオレフィン樹脂のみから成る場合である。
A層を構成するポリオレフィン樹脂としては、例えば、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、1−オクテン等から選択される1種以上の重合体又は共重合体を挙げることができる。
A層におけるポリオレフィン樹脂としては、セパレータの耐熱性を向上する観点から、ポリプロピレンを含有するポリオレフィン樹脂が好ましい。該ポリプロピレンの立体構造は任意であり、アイソタクティック、シンジオタクティック、及びアタクティック、並びにこれらの混合のいずれをも使用することができる。耐熱性とコストとのバランスを考慮すると、アイソタクティックポリプロピレンを使用することが好ましい。
<Layer A>
The layer A in the present invention is composed of a porous base material layer.
The A layer, which is a porous base material layer, preferably contains a polyolefin resin. It is preferable that the A layer contains a polyolefin resin from the viewpoint of effectively exhibiting the shutdown performance of the power storage device. The content ratio of the polyolefin resin in the layer A is preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% or more. preferable. Particularly preferably, the layer A is substantially composed of only a polyolefin resin.
As the polyolefin resin constituting the A layer, for example, one or more polymers or copolymers selected from ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene and the like. Can be mentioned.
As the polyolefin resin in the A layer, a polyolefin resin containing polypropylene is preferable from the viewpoint of improving the heat resistance of the separator. The three-dimensional structure of the polypropylene is arbitrary, and any of isotactics, syndiotactics, and tactics, and a mixture thereof can be used. Considering the balance between heat resistance and cost, it is preferable to use isotactic polypropylene.
上記のポリプロピレンを含有するポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリプロピレンと、
エチレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等から選択される1種以上の重合体又は共重合体と、
の混合物を挙げることができる。セパレータのシャットダウン性能と電気特性とのバランスを考慮すると、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物がより好ましい。該ポリエチレンとしては、例えば、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン等を挙げることができる。こらのうち、セパレータの強度向上の観点から、JIS K 7112に準拠して測定した密度が0.93g/cm3以上のポリエチレンを使用することが、特に好ましい。
A層におけるポリプロピレンの使用割合は、セパレータの耐熱性とシャットダウン性能とを両立させる観点から、1〜35質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜20質量%、更に好ましくは4〜10質量%である。
ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量は、3万〜1,200万であることが好ましく、より好ましくは5万〜200万、更に好ましくは10万〜100万である。A層の成形性、厚み安定性、シャットダウン性能の発現性の観点から、この範囲の分子量が好ましい。
Examples of the polyolefin resin containing polypropylene include polypropylene and
With one or more polymers or copolymers selected from ethylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, etc.
Can be mentioned as a mixture of. Considering the balance between the shutdown performance of the separator and the electrical characteristics, a mixture of polypropylene and polyethylene is more preferable. Examples of the polyethylene include low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene and the like. Of these, from the viewpoint of improving the strength of the separator, it is particularly preferable to use polyethylene having a density of 0.93 g / cm 3 or more measured in accordance with JIS K 7112.
The proportion of polypropylene used in the A layer is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 3 to 20% by mass, still more preferably 4 to 10% by mass, from the viewpoint of achieving both heat resistance and shutdown performance of the separator. %.
The viscosity average molecular weight of the polyolefin resin is preferably 30,000 to 12 million, more preferably 50,000 to 2 million, and even more preferably 100,000 to 1,000,000. A molecular weight in this range is preferable from the viewpoint of moldability of layer A, thickness stability, and development of shutdown performance.
A層は、ポリオレフィン樹脂の他に、本発明の効果を損なわない限りにおいて、他の成分を含有していてもよい。この他の成分としては、例えば、酸化防止剤、金属石鹸、紫外線吸収剤、帯電防止剤、着色料等を挙げることができる。これら他の成分の含有割合は、A層の全質量に対する他の成分合計の質量割合として、好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは5質量%以下である。 The layer A may contain other components in addition to the polyolefin resin as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other components include antioxidants, metal soaps, ultraviolet absorbers, antistatic agents, colorants and the like. The content ratio of these other components is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, as the mass ratio of the total of the other components to the total mass of the layer A.
A層は、多孔構造を有する。該多孔構造により、蓄電デバイスに組み込まれたときに、イオン伝導性、耐電圧性、及び機械的強度のすべてに優れたものとなる。
A層の平均孔径は、0.035〜0.060μmであることが好ましく、0.040〜0.060μmであることがより好ましく、0.042〜0.060μmであることが更に好ましい。A層の曲路率は、1.1〜1.7であることが好ましく、1.15〜1.67であることがより好ましく、1.1〜1.7であることが更に好ましい。A層の孔数は、100〜500個/μm2であることが好ましく、120〜450個/μm2であることが好ましく、140〜400個/μm2であることが更に好ましい。これら平均孔径、曲路率、及び孔数は、気液法により測定することができる。
適度のイオン伝導性及び耐電圧特性の観点から、
A層の気孔率は、50〜90%であることが好ましく、52〜75%であることがより好ましく、55〜70%であることが更に好ましく;
A層の厚みは、5〜22μmであることが好ましく、7〜20μmであることがより好ましい。
Layer A has a porous structure. The porous structure provides excellent ionic conductivity, withstand voltage, and mechanical strength when incorporated into a power storage device.
The average pore size of the layer A is preferably 0.035 to 0.060 μm, more preferably 0.040 to 0.060 μm, and even more preferably 0.042 to 0.060 μm. The curvature ratio of the A layer is preferably 1.1 to 1.7, more preferably 1.15 to 1.67, and even more preferably 1.1 to 1.7. Number of holes A layer is preferably from 100 to 500 pieces / [mu] m 2, is preferably from 120 to 450 pieces / [mu] m 2, and further preferably from 140 to 400 pieces / [mu] m 2. These average pore diameters, curvature ratios, and number of pores can be measured by the gas-liquid method.
From the viewpoint of moderate ionic conductivity and withstand voltage characteristics
The porosity of layer A is preferably 50-90%, more preferably 52-75%, and even more preferably 55-70%;
The thickness of the layer A is preferably 5 to 22 μm, more preferably 7 to 20 μm.
[A層の製造方法]
上記のようなA層は、公知の方法又はこれに当業者による適宜の変更を加えた方法により、製造することができる。
例えば、上記のポリオレフィン樹脂又はその混合物と、可塑剤と、と溶融混錬してポリオレフィン樹脂組成物とし、該ポリオレフィン樹脂組成物をシート状に成形した後、可塑剤を抽出する手法によることができる。
上記可塑剤としては、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス等の炭化水素類;フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル等のエステル類;オレイルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール等を挙げることができる。ポリオレフィン樹脂組成物における可塑剤の含有割合は、シート成形性と耐延伸性とのバランスをとる観点から、好ましくは30〜80質量%、より好ましくは40〜70質量%である。
[Manufacturing method of layer A]
The A layer as described above can be produced by a known method or a method obtained by appropriately modifying it by a person skilled in the art.
For example, a method may be used in which the above-mentioned polyolefin resin or a mixture thereof is melt-kneaded with a plasticizer to obtain a polyolefin resin composition, the polyolefin resin composition is formed into a sheet, and then the plasticizer is extracted. ..
Examples of the plasticizer include hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax; esters such as dioctyl phthalate and dibutyl phthalate; higher alcohols such as oleyl alcohol and stearyl alcohol. The content ratio of the plasticizer in the polyolefin resin composition is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 40 to 70% by mass, from the viewpoint of balancing sheet moldability and stretch resistance.
ポリオレフィン樹脂組成物の溶融混錬は、公知の混錬装置、例えば、出機、ニーダー、ラボプラストミル、混練ロール、バンバリーミキサー等によって行うことができる。混錬温度及び混錬時間は、ポリオレフィン樹脂組成物の組成及びセパレータの具体的使用目的等に応じて、当業者により適宜に設定される。
溶融混錬されたポリオレフィン樹脂組成物は、シート状に成形される。成形は、例えば、T−ダイを介して溶融混錬物を押出した後、例えば一対の冷却ロール間に挟持してシート状に成形する手法を挙げることができる。
成形後のシートは、好ましくは延伸される。この延伸は、同時二軸延伸であることが好ましい。延伸倍率は、MD方向に4〜10倍、TD方向に4〜10倍、面倍率として20〜100倍の範囲とすることが、膜強度と生産性のバランスの観点から好ましい。
The melt kneading of the polyolefin resin composition can be performed by a known kneading device, for example, a dispenser, a kneader, a lab plast mill, a kneading roll, a Banbury mixer or the like. The kneading temperature and kneading time are appropriately set by those skilled in the art according to the composition of the polyolefin resin composition, the specific purpose of use of the separator, and the like.
The melt-kneaded polyolefin resin composition is formed into a sheet. Examples of molding include a method in which a melt-kneaded product is extruded through a T-die and then sandwiched between a pair of cooling rolls to form a sheet.
The molded sheet is preferably stretched. This stretching is preferably simultaneous biaxial stretching. The draw ratio is preferably in the range of 4 to 10 times in the MD direction, 4 to 10 times in the TD direction, and 20 to 100 times as the surface magnification from the viewpoint of the balance between film strength and productivity.
次いで、シート状のポリオレフィン組成物から可塑剤を抽出除去することにより、シートを多孔化し、A層とすることができる。
抽出溶媒としては、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素;塩化メチレン、1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲ ン化炭化水素;ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロカーボン等の非塩素系ハロゲン化溶媒;エタノール、イソプロパノール等のアルコール;ジエ チルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン等を挙げることができる。
このようにして本発明におけるA層を製造することができる。
得られたA層は、これをそのままセパレータの製造に供してもよいし、更に親水化、架橋、熱固定等の操作を施した後に、セパレータの製造に供してもよい。
Then, by extracting and removing the plasticizer from the sheet-shaped polyolefin composition, the sheet can be made porous to form the A layer.
Examples of the extraction solvent include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and 1,1,1-trichloroethane; non-chlorine halogenated solvents such as hydrofluoroether and hydrofluorocarbon; Alcohols such as ethanol and isopropanol; ethers such as dietyl ether and tetrahydrofuran; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone can be mentioned.
In this way, the layer A according to the present invention can be produced.
The obtained layer A may be used as it is for the production of a separator, or may be further subjected to operations such as hydrophilization, cross-linking, and heat fixation, and then used for the production of a separator.
本発明におけるA層としては、市販品を用いてもよい。
本発明におけるA層として適用できる市販品としては、例えば、セルガード社製のCG2300、同2400、同2500、同3559、同5550、同5559等(以上いずれも製品名);
宇部興産社製のユーポア(製品名);
東レバッテリーセパレータフィルム社製のセティーラ(製品名);
Entek社製のLP(製品名);
等を挙げることができる。
As the layer A in the present invention, a commercially available product may be used.
Examples of commercially available products that can be applied as the A layer in the present invention include CG2300, 2400, 2500, 3559, 5550, and 5559 manufactured by Celgard Co., Ltd. (all of the above are product names).
Ube Industries, Ltd. Yupore (product name);
Setira (product name) manufactured by Toray Battery Separator Film Co., Ltd .;
LP (product name) manufactured by Entek;
And so on.
<B層>
本発明におけるB層は、少なくとも第1の水溶性ポリマーを含有する。このB層は、例えば、無機フィラーを更に含有する多孔層、又は無機フィラーを含有しない接着層であることができる。上記多孔層は、他の層に対する接着性を持たない非接着性多孔層である場合と、他の層に対する接着性を有する接着性多孔層と、を包含する。
本発明におけるB層は、上記第1の水溶性ポリマーとともに、第2の水溶性ポリマーを含有することが好ましい。
<B layer>
The B layer in the present invention contains at least the first water-soluble polymer. The B layer can be, for example, a porous layer further containing an inorganic filler or an adhesive layer containing no inorganic filler. The porous layer includes a case where it is a non-adhesive porous layer having no adhesiveness to another layer and an adhesive porous layer having adhesiveness to another layer.
The B layer in the present invention preferably contains a second water-soluble polymer together with the first water-soluble polymer.
[第1の水溶性ポリマー]
本発明における第1の水溶性ポリマーは、カルボキシル基含有モノマー単位を2質量%以上27質量%未満有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)及びその塩から選択される。第1の水溶性ポリマーの酸当量は、125〜850g/モルであることが好ましく、150〜800g/モルであることがより好ましい。
第1の水溶性ポリマーは、カルボキシル基含有モノマー及びその塩から選択されるモノマーと、(メタ)アクリル酸エステルと、場合により使用されるその他のモノマーと、の共重合体より成る群から選択される1種以上であることが好ましい。
上記カルボキシル基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、フマール酸、イタコン酸等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。このカルボキシル基含有モノマーとしては、(メタ)アクリル酸又はその塩を使用することが、モノマーの入手性及び共重合性の観点から好ましい。
カルボキシル基含有モノマーを塩として使用する場合に使用されるカウンターカチオンとしては、例えばアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、第4級アンモニウムイオン等を挙げることができる。これらのうち、セパレータの基材/多孔層間の剥離強度をより高くするとの観点から、アンモニウムイオン又はナトリウムイオンが好ましく、最終製品に残留した場合でもデバイスの充放電機能に悪影響を与える程度が少ないとの観点から、アンモニウムイオンがより好ましい。
[First water-soluble polymer]
The first water-soluble polymer in the present invention is selected from a water-soluble (meth) acrylic resin (b1) having a carboxyl group-containing monomer unit of 2% by mass or more and less than 27% by mass and a salt thereof. The acid equivalent of the first water-soluble polymer is preferably 125 to 850 g / mol, more preferably 150 to 800 g / mol.
The first water-soluble polymer is selected from the group consisting of a copolymer of a monomer selected from a carboxyl group-containing monomer and a salt thereof, a (meth) acrylic acid ester, and other monomers used in some cases. It is preferable that the number is one or more.
Examples of the carboxyl group-containing monomer include (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid and the like. These may be used alone or in combination of two or more. As the carboxyl group-containing monomer, it is preferable to use (meth) acrylic acid or a salt thereof from the viewpoint of monomer availability and copolymerizability.
Examples of the counter cation used when the carboxyl group-containing monomer is used as a salt include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, ammonium ions, and quaternary ammonium ions. Of these, ammonium ions or sodium ions are preferable from the viewpoint of increasing the peel strength between the base material / porous layer of the separator, and even if they remain in the final product, they have little adverse effect on the charge / discharge function of the device. From the viewpoint of, ammonium ion is more preferable.
上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、(メタ)アクリル酸のアリールエステル、(メタ)アクリル酸のアラルキルエステル等を挙げることができる。これらの具体例としては、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルとして、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等を;
(メタ)アクリル酸のアリールエステルとして、例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシフェニル等を;
(メタ)アクリル酸のアラルキルエステルとして、例えば、(メタ)アクリル酸ベンジル等を、それぞれ挙げることができる。
Examples of the (meth) acrylic acid ester include an alkyl ester of (meth) acrylic acid, an aryl ester of (meth) acrylic acid, and an aralkyl ester of (meth) acrylic acid. Specific examples of these include, as alkyl esters of (meth) acrylic acid, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, (meth). Butyl acrylate (meth) t-butyl acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, etc.;
As aryl esters of (meth) acrylic acid, for example, phenyl (meth) acrylic acid, hydroxyphenyl (meth) acrylic acid and the like;
Examples of the aralkyl ester of (meth) acrylic acid include benzyl (meth) acrylic acid and the like.
上記その他のモノマーとしては、例えば、芳香族ビニル化合物、共役ジエン、α−オレフィン等を挙げることができる。これらの具体例としては、
芳香族ビニル化合物として、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等を;
共役ジエンとして、例えば、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等を;
α−オレフィンとして、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン等を;
それぞれ挙げることができる。
Examples of the other monomer include aromatic vinyl compounds, conjugated diene, α-olefin and the like. Specific examples of these are
Examples of the aromatic vinyl compound include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, vinylpyridine and the like;
As the conjugated diene, for example, butadiene, isoprene, chloroprene, etc.;
As α-olefins, for example, ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene and the like;
Each can be listed.
第1の水溶性ポリマーにおけるカルボキシル基含有モノマー又はその塩に由来する重合単位の含有割合は、2質量%以上27質量%未満である。カルボキシル基含有モノマー又はその塩に由来する重合単位の含有割合がこの範囲内である第1の水溶性ポリマーは、塗工液の表面張力を、ポリオレフィン基材に対する濡れ性を十分に高くすることができる程度に低下させる湿潤剤として働く。そのためこの場合には、ポリオレフィン基材にコロナ処理を行わない場合であっても、塗工液を該基材に塗布する際に、該塗工液のハジキを少なくすることができる。
また、カルボキシル基含有ユニットは極性が高いことからフィラーとの親和性が高く、一方、アクリル酸エステル等の低極性のユニットは基材との親和性が高いことから、塗工液の乾燥後には、基材/多質層間の剥離強度を高める結着剤として働くと考えられる。従って、基材/多質層間の剥離強度が良好になるため、セパレータが加熱された状態においても耐熱性を有する多孔層と基材との間でずれが発生し難くなり、セパレータの熱収縮性が良好になると考えられる。
以上の観点から、カルボキシル基含有モノマー又はその塩に由来する重合単位の含有割合は、3質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
The content ratio of the polymerization unit derived from the carboxyl group-containing monomer or the salt thereof in the first water-soluble polymer is 2% by mass or more and less than 27% by mass. The first water-soluble polymer in which the content ratio of the polymerization unit derived from the carboxyl group-containing monomer or a salt thereof is within this range can sufficiently increase the surface tension of the coating liquid and the wettability with respect to the polyolefin substrate. It acts as a wetting agent that reduces it to the extent possible. Therefore, in this case, even when the polyolefin base material is not subjected to the corona treatment, the repelling of the coating liquid can be reduced when the coating liquid is applied to the base material.
In addition, the carboxyl group-containing unit has a high affinity with the filler because of its high polarity, while the low-polarity unit such as an acrylic acid ester has a high affinity with the base material, so that after the coating liquid is dried, the unit has a high affinity with the filler. , It is considered to work as a binder to increase the peel strength between the base material / multi-layer layer. Therefore, since the peel strength between the base material and the multi-layer is improved, it is difficult for a displacement between the heat-resistant porous layer and the base material to occur even when the separator is heated, and the heat shrinkability of the separator is reduced. Is considered to be good.
From the above viewpoint, the content ratio of the polymerization unit derived from the carboxyl group-containing monomer or a salt thereof is more preferably 3% by mass or more and 20% by mass or less.
第1の水溶性ポリマーの使用量としては、B層における後述の無機フィラーの有無に応じて、それぞれ以下のとおりである。
B層が無機フィラーを含有する場合、第1の水溶性ポリマーの使用量は、無機フィラー100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、0.1質量部以上5質量部以下がより好ましい。この範囲であれば、ポリオレフィン基材にコロナ放電処理を行わなくても、塗工液のハジキが起こらず、多孔層/基材間の剥離強度が良好となる。またこの範囲であれば、ポリオレフィン基材にコロナ放電処理を行った場合と行わない場合の、セパレータの透気度の上昇量(変化率)が小さく、好ましい。
B層が無機フィラーを含有しない場合、第1の水溶性ポリマーの使用量は任意である。しかしながら、B層が後述の樹脂バインダを含有する場合には、第1の水溶性ポリマーの使用量を、該樹脂バインダ100質量部に対して、0.5質量部以上とすることが好ましい。この範囲であれば、ポリオレフィン基材にコロナ放電処理を行わない場合であっても、塗工液のハジキが起こらず、接着層/基材間の剥離強度が良好となる。上記樹脂バインダを分散体として使用する場合には、該樹脂バインダの量は固形分換算値として計算される。
The amount of the first water-soluble polymer used is as follows, depending on the presence or absence of the inorganic filler described later in the B layer.
When the B layer contains an inorganic filler, the amount of the first water-soluble polymer used is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the inorganic filler. .. Within this range, even if the polyolefin base material is not subjected to the corona discharge treatment, the coating liquid is not repelled and the peel strength between the porous layer and the base material is good. Further, within this range, the amount of increase (rate of change) in the air permeability of the separator is small when the polyolefin substrate is subjected to the corona discharge treatment and when it is not subjected to the corona discharge treatment, which is preferable.
When the B layer does not contain an inorganic filler, the amount of the first water-soluble polymer used is arbitrary. However, when the B layer contains a resin binder described later, the amount of the first water-soluble polymer used is preferably 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resin binder. Within this range, even when the polyolefin base material is not subjected to the corona discharge treatment, the coating liquid is not repelled and the peel strength between the adhesive layer and the base material is good. When the resin binder is used as a dispersion, the amount of the resin binder is calculated as a solid content conversion value.
第1の水溶性ポリマーのガラス転移温度Tgは、−20〜120℃であることが好ましく、−10〜100℃であることがより好ましく、0〜80℃であることが更に好ましい。このガラス転移温度は、ASTM E1356−08に準拠して、示差走査熱量計(DSC)を用いて昇温速度10℃/分にて測定される値である。
第1の水溶性ポリマーについて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリアクリル酸ナトリウム換算の重量平均分子量Mwは、接着強度の観点から、5,000〜500,000であることが好ましく、7,000〜200,000であることがより好ましい。
The glass transition temperature Tg of the first water-soluble polymer is preferably -20 to 120 ° C, more preferably -10 to 100 ° C, and even more preferably 0 to 80 ° C. This glass transition temperature is a value measured at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with ASTM E1356-08.
For the first water-soluble polymer, the weight average molecular weight Mw in terms of sodium polyacrylate measured by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 5,000 to 500,000 from the viewpoint of adhesive strength. More preferably, it is 7,000 to 200,000.
[第2の水溶性ポリマー]
本発明におけるB層が含有することのできる第2の水溶性ポリマーは、カルボキシル基含有モノマー単位を27質量%以上有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)及びその塩から選択される。
第2の水溶性ポリマーは、(メタ)アクリル酸及びその塩から選択されるモノマーの重合体、並びに(メタ)アクリル酸及びその塩から選択されるモノマーと、(メタ)アクリル酸エステルと、場合により使用されるその他のモノマーと、の共重合体より成る群から選択される1種以上であることが好ましい。上記カルボキシル基含有モノマーを塩として用いる場合のカウンターカチオン、及び(メタ)アクリル酸エステルの各具体例としては、それぞれ、上記第1の水溶性ポリマーについて例示したのと同じ種を挙げることができる。
[Second water-soluble polymer]
The second water-soluble polymer that can be contained in the B layer in the present invention is selected from a water-soluble (meth) acrylic resin (b2) having a carboxyl group-containing monomer unit of 27% by mass or more and a salt thereof.
The second water-soluble polymer is a polymer of a monomer selected from (meth) acrylic acid and a salt thereof, a monomer selected from (meth) acrylic acid and a salt thereof, and a (meth) acrylic acid ester. It is preferable that the amount is one or more selected from the group consisting of a copolymer of the other monomers used in the above. Specific examples of the counter cation and the (meth) acrylic acid ester when the above-mentioned carboxyl group-containing monomer is used as a salt include the same species as exemplified for the above-mentioned first water-soluble polymer.
第2の水溶性ポリマーにおける(メタ)アクリル酸エステルは、形成されるB層のA層に対する密着性、得られるセパレータの透気性等を好ましい範囲に設定するとの観点から、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルが好ましく、より好ましくは(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、又は(メタ)アクリル酸イソプロピルであり、特に好ましくは(メタ)アクリル酸メチルである。
第2の水溶性ポリマーにおける(メタ)アクリル酸又はその塩に由来する重合単位の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、特に好ましくは90質量%以上である。(メタ)アクリル酸又はその塩に由来する重合単位の含有割合がこの範囲の第2の水溶性ポリマーは、後述する水性媒体対する溶解性や無機フィラーの分散性に優れ、B層の密着性及びセパレータの電気特性に優れることとなる。
第2の水溶性ポリマーにおけるその他のモノマーとしては、第1の水溶性ポリマーにおけるその他のモノマーとして上述したモノマーと同じものを使用することができる。
本発明における第2の水溶性ポリマーとしては、(メタ)アクリル酸及びその塩から選択されるモノマーの重合体であることがより好ましく、特に好ましくはポリ(メタ)アクリル酸アンモニウムである。
The (meth) acrylic acid ester in the second water-soluble polymer is made of (meth) acrylic acid from the viewpoint of setting the adhesion of the formed B layer to the A layer, the air permeability of the obtained separator, and the like within a preferable range. Alkyl esters are preferred, more preferably methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, or isopropyl (meth) acrylate, and particularly preferably methyl (meth) acrylate.
The content ratio of the polymerization unit derived from (meth) acrylic acid or a salt thereof in the second water-soluble polymer is preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and 80% by mass or more. Is more preferable, and particularly preferably 90% by mass or more. The second water-soluble polymer having a content ratio of the polymerization unit derived from (meth) acrylic acid or a salt thereof in this range is excellent in solubility in an aqueous medium described later and dispersibility of an inorganic filler, and has excellent adhesion of the B layer and adhesion of the inorganic filler. The electrical characteristics of the separator will be excellent.
As the other monomer in the second water-soluble polymer, the same monomer as the above-mentioned monomer can be used as the other monomer in the first water-soluble polymer.
The second water-soluble polymer in the present invention is more preferably a polymer of a monomer selected from (meth) acrylic acid and a salt thereof, and particularly preferably ammonium poly (meth) acrylic acid.
第2の水溶性ポリマーについて、第1の水溶性ポリマーと同様の手法により測定した重量平均分子量Mwは、存在する場合には無機フィラーの分散性が良好であるとの観点から、2,000〜20,000であることが好ましく、4,000〜100,000であることがより好ましい。 Regarding the second water-soluble polymer, the weight average molecular weight Mw measured by the same method as that of the first water-soluble polymer is from 2,000 to 2,000 from the viewpoint that the dispersibility of the inorganic filler is good when present. It is preferably 20,000, more preferably 4,000 to 100,000.
[第1の水溶性ポリマー及び第2の水溶性ポリマーの製造又は入手]
上記のような第1の水溶性ポリマー及び第2の水溶性ポリマーは、それぞれ、公知の方法又はこれに対して当業者による適宜の変更を加えた方法を用いる重合反応により、製造することができる。これらのポリマーにおける重合成分として(メタ)アクリル酸の塩を使用する場合には、(メタ)アクリル酸として重合反応に供した後に塩としてもよいし、(メタ)アクリル酸塩としたうえで重合反応に供してもよい。後述の水性媒体と同じ種類の媒体を用いる溶液重合により、緻密な構造制御が可能となる点で、(メタ)アクリル酸塩としたうえで重合反応に供することが好ましい。
[Manufacturing or obtaining a first water-soluble polymer and a second water-soluble polymer]
The first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer as described above can be produced by a polymerization reaction using a known method or a method appropriately modified by those skilled in the art, respectively. .. When a salt of (meth) acrylic acid is used as a polymerization component in these polymers, it may be subjected to a polymerization reaction as (meth) acrylic acid and then used as a salt, or it may be polymerized as a (meth) acrylic acid salt. It may be subjected to a reaction. Solution polymerization using the same type of medium as the aqueous medium described later enables precise structure control, and it is preferable to obtain (meth) acrylate and then subject it to the polymerization reaction.
第1の水溶性ポリマー及び第2の水溶性ポリマーは、それぞれ、市販品として入手してもよい。
第1の水溶性ポリマーの市販品としては、例えば、ジュリマーAT−210、ジュリマーET−325、ジュリマーAT−510、ジュリマーAT−613、(以上、東亞合成社製)等を挙げることができる。
第2の水溶性ポリマーの市販品としては、例えば、SNディスパーザント5468、SNディスパーザント5027(以上、サンノプコ社製);
アロンA6114、アロンA30SL、(以上、東亞合成社製)等を挙げることができる。
The first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer may be obtained as commercial products, respectively.
Examples of commercially available products of the first water-soluble polymer include Julimer AT-210, Julimer ET-325, Julimer AT-510, Julimer AT-613, and the like (all manufactured by Toagosei Co., Ltd.).
Examples of commercially available second water-soluble polymers include SN Dispersant 5468 and SN Dispersant 5027 (all manufactured by San Nopco);
Aaron A6114, Aron A30SL, (all manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and the like can be mentioned.
[第1の水溶性ポリマー及び第2の水溶性ポリマーの使用割合]
本発明のセパレータのB層における第1の水溶性ポリマーと第2の水溶性ポリマーとの使用割合は、両者の合計に対する第1の水溶性ポリマーの使用割合として、20質量部%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、75質量%以上であることが更に好ましい。このような使用割合で第1の水溶性ポリマー、又は両水溶性ポリマーを含有するB層は、A層に対してコロナ放電処理を行わない場合であっても、高い接着性を有することとなり、好ましい。
[Ratio of use of first water-soluble polymer and second water-soluble polymer]
The ratio of the first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer used in the B layer of the separator of the present invention shall be 20 parts by mass or more as the ratio of the first water-soluble polymer used to the total of both. Is more preferable, 50% by mass or more is more preferable, and 75% by mass or more is further preferable. The first water-soluble polymer or the B layer containing both water-soluble polymers at such a usage ratio has high adhesiveness even when the A layer is not subjected to the corona discharge treatment. preferable.
[多孔層]
本発明の蓄電デバイス用セパレータにおけるB層は、上記のような第1の水溶性ポリマー(及び場合により第2の水溶性ポリマー)とともに、無機フィラーを含有することができる。無機フィラーを含有するB層は、多数の細孔を有し、該細孔中に電解液を保持することができるから、得られる蓄電素子のイオン伝導性を確保する機能を発揮することができる。多孔層としてのB層は、上記の成分以外に、樹脂バインダ、増粘剤、等を、更に含有していてもよい。
この多孔層としては、他の層に対する接着性を持たない非接着性多孔層である場合と、他の層に対する接着性を有する接着性多孔層と、がある。以下の説明において、これら両者に共通する部分についてはまとめて説明し、各別に考慮する必要がある部分については、その旨の特記を付す。
多孔層であるB層において、第1の水溶性ポリマー及び第2の水溶性ポリマーは、それぞれ、無機フィラーの分散性を向上及び維持する分散剤としても機能すると考えられる。
[Perforated layer]
The B layer in the separator for a power storage device of the present invention can contain an inorganic filler together with the first water-soluble polymer (and optionally the second water-soluble polymer) as described above. Since the B layer containing the inorganic filler has a large number of pores and can hold the electrolytic solution in the pores, it can exert a function of ensuring the ionic conductivity of the obtained power storage element. .. The B layer as the porous layer may further contain a resin binder, a thickener, and the like in addition to the above components.
The porous layer includes a non-adhesive porous layer having no adhesiveness to other layers and an adhesive porous layer having adhesiveness to other layers. In the following explanation, the parts that are common to both of these will be explained together, and the parts that need to be considered separately will be given a special note to that effect.
In the B layer, which is a porous layer, the first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer are considered to function as dispersants for improving and maintaining the dispersibility of the inorganic filler, respectively.
多孔層であるB層に含有され得る無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウ ム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリナイト、ディカイト、ナクライ ト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス、ガラス繊維等を挙げることができる。これらのうち、得られるセパレータの電気化学特性に悪影響を及ぼさず、耐熱性を向上するとの観点から、アルミナ、水酸化酸化アルミニウム、カオリナイト、ディカイト、ナクラ イト、ハロイサイト、パイロフィライト等が好ましく;
水酸化酸化アルミニウム、カオリン等が、より好ましい。
Examples of the inorganic filler that can be contained in the B layer, which is a porous layer, include oxide-based ceramics such as alumina, silica, titania, zirconia, magnesia, ceria, itria, zinc oxide, and iron oxide; silicon nitride, titanium nitride, and nitride. Nitride-based ceramics such as boron; silicon carbide, calcium carbonate, magnesium sulfate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, aluminum hydroxide oxide, potassium titanate, talc, kaolinite, decite, nacrite, halloysite, pyrophyllite, Examples thereof include ceramics such as montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, silica sand, and glass fiber. Of these, alumina, aluminum hydroxide oxide, kaolinite, dekite, nakrite, halloysite, pyrophyllite, etc. are preferable from the viewpoint of improving the heat resistance without adversely affecting the electrochemical properties of the obtained separator;
Aluminum hydroxide oxide, kaolin and the like are more preferable.
無機フィラーの平均粒径は、0.1〜4.0μmであることが好ましく、0.2〜3.5μmであることがより好ましく、0.4〜3.0μmであることが更に好ましい。無機フィラーの平均粒径を上記範囲に調整することにより、得られるセパレータの耐熱性、特に耐熱収縮性に優れることとなり、好ましい。
多孔層であるB層における無機フィラーの量は、上記第1の水溶性ポリマー及び第2の水溶性ポリマーの合計1質量部に対して、15〜200質量部となる量とすることが好ましく、20〜100質量部となる量とすることがより好ましい。
B層が多孔層である場合、その厚みは、0.1〜50μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることがより好ましく、1〜10μmであることが更に好ましい。
The average particle size of the inorganic filler is preferably 0.1 to 4.0 μm, more preferably 0.2 to 3.5 μm, and even more preferably 0.4 to 3.0 μm. By adjusting the average particle size of the inorganic filler within the above range, the heat resistance of the obtained separator, particularly the heat shrinkage, is excellent, which is preferable.
The amount of the inorganic filler in the B layer, which is a porous layer, is preferably 15 to 200 parts by mass with respect to 1 part by mass in total of the first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer. It is more preferable that the amount is 20 to 100 parts by mass.
When the B layer is a porous layer, its thickness is preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 0.5 to 15 μm, and even more preferably 1 to 10 μm.
−樹脂バインダ−
B層が無機フィラーを含有する場合、該B層は、樹脂バインダを更に含有することが好ましい。
この樹脂バインダは、無機フィラーを相互に結着する役割を果たすほか、B層と他の層との接着力を高める役割を果たす樹脂であることが好ましい。
樹脂バインダの種類としては、セパレータとしたときに蓄電デバイスの電解液に対して不溶であり、且つ該蓄電デバイスの使用範囲で電気化学的に安定な樹脂を用いることが好ましい。
-Resin binder-
When the B layer contains an inorganic filler, the B layer preferably further contains a resin binder.
This resin binder is preferably a resin that plays a role of binding inorganic fillers to each other and also plays a role of enhancing the adhesive force between the B layer and another layer.
As the type of resin binder, it is preferable to use a resin that is insoluble in the electrolytic solution of the power storage device when used as a separator and is electrochemically stable within the range of use of the power storage device.
多孔層であるB層における樹脂バインダの具体例としては、以下の1)〜7)が挙げられる。
1)ポリオレフィン:例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンラバー、及びこれらの変性体;
2)共役ジエン系重合体:例えば、スチレン−ブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体及びその水素化物;
3)アクリル系(共)重合体:例えば、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体;
4)ポリビニルアルコール系樹脂:例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル;
Specific examples of the resin binder in the B layer, which is a porous layer, include the following 1) to 7).
1) Polyolefin: For example, polyethylene, polypropylene, ethylene propylene rubber, and modified products thereof;
2) Conjugate diene-based polymer: For example, styrene-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and its hydride;
3) Acrylic (co) copolymer: For example, methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer;
4) Polyvinyl alcohol-based resin: For example, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate;
5)含フッ素樹脂:例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体;
6)セルロース系半合成系高分子化合物:例えば、ノニオン性のセルロース系半合成系高分子化合物、アニオン性のセルロース系半合成系高分子化合物、カチオン性のセルロース系半合成系高分子化合物;
7)融点及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂、又は融点を有しないが分解温度が200℃以上のポリマー:例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエステル。特に、耐久性の観点から全芳香族ポリアミド、中でもポリメタフェニレンイソフタルアミドが好適である。
これらの中でも、電極との馴染み易さの観点からは上記2)共役ジエン系重合体及び5)含フッ素樹脂が好ましく、耐電圧性の観点からは上記3)アクリル系(共)重合体が好ましく、熱収縮抑制の観点から上記6)セルロース系半合成系高分子化合物が好ましい。
5) Fluororesin: For example, vinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene Copolymers, hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene copolymers;
6) Cellulose-based semi-synthetic polymer compound: For example, nonionic cellulosic semi-synthetic polymer compound, anionic cellulosic semi-synthetic polymer compound, cationic cellulosic semi-synthetic polymer compound;
7) Resins with a melting point and / or glass transition temperature of 180 ° C. or higher, or polymers that do not have a melting point but have a decomposition temperature of 200 ° C. or higher: for example, polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamide. Imid, polyamide, polyester. In particular, from the viewpoint of durability, all aromatic polyamides, especially polymetaphenylene isophthalamide, are preferable.
Among these, the above 2) conjugated diene polymer and 5) fluororesin are preferable from the viewpoint of easy compatibility with the electrode, and the above 3) acrylic (co) polymer is preferable from the viewpoint of withstand voltage. From the viewpoint of suppressing heat shrinkage, the above 6) cellulosic semi-synthetic polymer compounds are preferable.
上記2)共役ジエン系重合体は、共役ジエン化合物を単量体単位として含む重合体である。
上記共役ジエン化合物としては、例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類等が挙げられ、これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。中でも、特に1,3−ブタジエンが好ましい。
The above 2) conjugated diene-based polymer is a polymer containing a conjugated diene compound as a monomer unit.
Examples of the conjugated diene compound include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chlor-1,3-butadiene, and substituted linear chain. Conjugated pentadienes, substitutions, side chain conjugated hexadiene and the like can be mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more. Of these, 1,3-butadiene is particularly preferable.
上記3)アクリル系(共)重合体は、(メタ)アクリル系化合物を単量体単位として含む重合体又は共重合体である。上記(メタ)アクリル系化合物とは、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも一つを示す。
上記3)アクリル系(共)重合体に用いられる(メタ)アクリル酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸を挙げることができる。
上記3)アクリル系(共)重合体に用いられる(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、
(メタ)アクリル酸アルキルエステル、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート;
エポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート;が挙げられ、これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
The above 3) acrylic (co) polymer is a polymer or copolymer containing a (meth) acrylic compound as a monomer unit. The (meth) acrylic compound refers to at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester.
Examples of the (meth) acrylic acid used in the above 3) acrylic (co) polymer include acrylic acid and methacrylic acid.
Examples of the (meth) acrylic acid ester used in the above 3) acrylic (co) polymer include, for example.
(Meta) Acrylic acid alkyl esters such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl amethacrylate, phenyl acrylate, phenyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate. ;
Epoxy group-containing (meth) acrylic acid esters such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate; may be used alone or in combination of two or more.
上記2)共役ジエン系重合体及び3)アクリル系(共)重合体は、これらと共重合可能な他の単量体を共重合させて得られるものであってもよい。用いられる共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸アルキルエステル、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体、クロトン酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、フマール酸、イタコン酸等が挙げられ、これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。上記の中でも、特に不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体が好ましい。不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート等が挙げられ、これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
上記2)共役ジエン系重合体は、他の単量体として上記(メタ)アクリル系化合物を共重合させて得られるものであってもよい。
The above-mentioned 2) conjugated diene-based polymer and 3) acrylic-based (co) polymer may be obtained by copolymerizing other monomers copolymerizable with these. Other copolymerizable monomers used include, for example, unsaturated carboxylic acid alkyl esters, aromatic vinyl-based monomers, vinyl cyanide-based monomers, and unsaturated monomers containing hydroxyalkyl groups. , Unsaturated carboxylic acid amide monomer, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Good. Among the above, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers are particularly preferable. Examples of the unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer include dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl itaconate, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, and the like. It may be used alone or in combination of two or more.
The above 2) conjugated diene polymer may be obtained by copolymerizing the above (meth) acrylic compound as another monomer.
多孔層であるB層における樹脂バインダの含有量は、該多孔層が接着性多孔層であるか、非接着性多孔層であるかによって、格別に考慮されるべきである。
多孔層が非接着性多孔層である場合、樹脂バインダの含有量は、無機フィラーを100質量%としたときに、1質量%〜15質量%とすることが好ましく、2〜10質量%とすることがより好ましい。一方、多孔層が接着性多孔層である場合、樹脂バインダの含有量は、無機フィラーを100質量%としたときに、10質量%〜50質量%とすることが好ましく、20〜40質量%とすることがより好ましい。
The content of the resin binder in the B layer, which is a porous layer, should be specially considered depending on whether the porous layer is an adhesive porous layer or a non-adhesive porous layer.
When the porous layer is a non-adhesive porous layer, the content of the resin binder is preferably 1% by mass to 15% by mass, preferably 2 to 10% by mass, when the inorganic filler is 100% by mass. Is more preferable. On the other hand, when the porous layer is an adhesive porous layer, the content of the resin binder is preferably 10% by mass to 50% by mass, preferably 20 to 40% by mass, when the inorganic filler is 100% by mass. It is more preferable to do so.
これらの樹脂バインダは、3)アクリル系(共)重合体が非水溶性である他は、水溶性及び非水溶性のどちらであってもよい。ただし、3)アクリル系(共)重合体は、非水溶性である点で、上記の第1及び第2の水溶性ポリマーと区別される。 These resin binders may be either water-soluble or water-insoluble, except that 3) the acrylic (co) polymer is water-insoluble. However, 3) the acrylic (co) polymer is distinguished from the above-mentioned first and second water-soluble polymers in that it is water-insoluble.
[接着層]
本発明の蓄電デバイス用セパレータにおけるB層が無機フィラーを含有しない場合、該B層は、B層と他の層との接着を司る接着層として機能することができる。接着層であるB層は、上記の第1の水溶性ポリマー(及び場合により第2の水溶性ポリマー)を含有するが、無機フィラーは実質的に含有しない。接着層であるB層における無機フィラーの含有割合は、5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1質量%以下であり、特に無機フィラーを全く含有しないことが好ましい。
[Adhesive layer]
When the B layer in the separator for a power storage device of the present invention does not contain an inorganic filler, the B layer can function as an adhesive layer that controls adhesion between the B layer and another layer. The B layer, which is an adhesive layer, contains the above-mentioned first water-soluble polymer (and optionally a second water-soluble polymer), but substantially does not contain an inorganic filler. The content ratio of the inorganic filler in the B layer, which is the adhesive layer, is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably no inorganic filler at all.
接着層であるB層は、上記の第1の水溶性ポリマー、及び場合により第2の水溶性ポリマーともに、樹脂バインダを更に含有することが好ましい。
接着層であるB層における樹脂バインダとしては、電極との馴染み易さの観点からは上記2)共役ジエン系重合体が好ましく、耐電圧性の観点からは上記3)アクリル系(共)重合体及び5)含フッ素樹脂が好ましい。特に好ましくは3)アクリル系(共)重合体である。
The B layer, which is an adhesive layer, preferably further contains a resin binder in both the first water-soluble polymer and, in some cases, the second water-soluble polymer.
As the resin binder in the B layer, which is the adhesive layer, the above 2) conjugated diene polymer is preferable from the viewpoint of easy compatibility with the electrode, and the above 3) acrylic (co) polymer is preferable from the viewpoint of withstand voltage. And 5) Fluororesin-containing resin is preferable. Particularly preferably, 3) an acrylic (co) polymer.
接着層であるB層における樹脂バインダは、
30℃未満の領域にガラス転移温度を示す第1の樹脂バインダと、
30℃以上の領域にガラス転移温度を示す第2の樹脂バインダと、
を含む混合物として使用することが好ましい。
The resin binder in the B layer, which is the adhesive layer, is
A first resin binder showing a glass transition temperature in a region of less than 30 ° C.
A second resin binder showing a glass transition temperature in the region of 30 ° C. or higher,
It is preferable to use it as a mixture containing.
低いガラス転移温度を示す第1の樹脂バインダのガラス転移温度は、30℃未満であることが好ましく、より好ましくは5℃以下であり、更に好ましくは−10℃以下である。ガラス転移温度が30℃未満の場合、多層との密着性及び接着強度の観点から好ましい。
高いガラス転移温度を示す第2の樹脂バインダのガラス転移温度は、30℃以上であることが好ましく、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは70℃以上である。ガラス転移温度が30℃以上の場合、セパレータ最表面のべたつき性及びハンドリング性の観点から好ましい。
The glass transition temperature of the first resin binder showing a low glass transition temperature is preferably less than 30 ° C., more preferably 5 ° C. or lower, still more preferably −10 ° C. or lower. When the glass transition temperature is less than 30 ° C., it is preferable from the viewpoint of adhesion to the multilayer and adhesive strength.
The glass transition temperature of the second resin binder showing a high glass transition temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 45 ° C. or higher, still more preferably 70 ° C. or higher. When the glass transition temperature is 30 ° C. or higher, it is preferable from the viewpoint of stickiness and handleability of the outermost surface of the separator.
接着層であるB層における樹脂バインダの含有量は、A層との関係によって設定されることが好ましい。具体的には、A層とB層との接触面積に応じて好ましい範囲が定まる。
接着層であるB層における樹脂バインダの含有量は、A層とB層との接触面積を基準として、0.05g/m2以上1.50g/m2以下が好ましく、より好ましくは0.07g/m2以上1.00g/m2以下であり、更に好ましくは0.10g/m2以上0.70g/m2以下である。樹脂バインダの含有量を0.05g/m2以上1.50g/m2以下とすることは、得られるセパレータにおいて、B層と基材との接着力を一層向上させるとともに、基材の孔を閉塞することによるサイクル特性(透過性)の低下を一層抑制する観点から好ましい。
樹脂バインダが上記の第1の樹脂バインダ及び第2の樹脂バインダの混合物である場合、両者の使用割合としては、両者の合計に対する第1の樹脂バインダの使用割合として、2〜50質量%とすることが好ましく、10〜30質量%とすることがより好ましい。
The content of the resin binder in the B layer, which is the adhesive layer, is preferably set according to the relationship with the A layer. Specifically, a preferable range is determined according to the contact area between the A layer and the B layer.
The content of the resin binder in an adhesive layer B layer, based on the contact area between the A layer and the B layer, 0.05 g / m 2 or more 1.50 g / m 2 or less, more preferably 0.07g It is / m 2 or more and 1.00 g / m 2 or less, and more preferably 0.10 g / m 2 or more and 0.70 g / m 2 or less. When the content of the resin binder and 0.05 g / m 2 or more 1.50 g / m 2 or less, the separator obtained, together with further improve the adhesion between the B layer and the substrate, the pores of the substrate It is preferable from the viewpoint of further suppressing a decrease in cycle characteristics (permeability) due to clogging.
When the resin binder is a mixture of the above-mentioned first resin binder and the second resin binder, the usage ratio of both is 2 to 50% by mass as the usage ratio of the first resin binder to the total of both. It is preferably 10 to 30% by mass, and more preferably 10 to 30% by mass.
B層が接着層である場合、その厚みは、2.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは1.0μm以下である。B層の平均厚さを2.0μm以下とすることは、ポリマー層による透過性低下を抑制するとともに、セパレータをロールとして保管する際のB層同士又はB層と基材との貼り付きを効果的に抑制する観点から好ましい。 When the B layer is an adhesive layer, its thickness is preferably 2.0 μm or less, more preferably 1.0 μm or less. Setting the average thickness of the B layer to 2.0 μm or less suppresses the decrease in permeability due to the polymer layer, and is effective in sticking the B layers to each other or between the B layer and the base material when the separator is stored as a roll. It is preferable from the viewpoint of suppressing the polymer.
[B層の形成方法]
本発明の蓄電デバイス用セパレータは、多孔基材層から成るA層を少なくとも含む単層又は多層の基材シート上にB層を形成することにより、製造することができる。
上記基材シートとしては、A層そのものから成る単層のシートを使用してもよいし、A層に他の層を有する多層のシートであってもよい。この他の層としては、本発明におけるB層であってもよいし、B層以外の層であってもよいし、B層及びB層以外の層の双方をともに有する場合であってもよい。これらB層及びB層以外の層は、それぞれ一層のみであってもよいし、これらのうちの少なくとも一方が2層以上存在していてもよい。
本発明における基材シートとして、好ましくは、A層そのものから成る単層のシートであるか、或いは、
A層に他の層を有する多層のシートであって、最外層のうちの少なくとも片方がA層である場合である。これらの場合において、B層は、基材シートのA層に接して形成されることが好ましい。
[Method of forming layer B]
The separator for a power storage device of the present invention can be produced by forming a B layer on a single-layer or multi-layer base sheet including at least an A layer composed of a porous base material layer.
As the base material sheet, a single-layer sheet composed of the A layer itself may be used, or a multi-layer sheet having another layer in the A layer may be used. The other layer may be the B layer in the present invention, may be a layer other than the B layer, or may have both a B layer and a layer other than the B layer. .. The B layer and the layers other than the B layer may be only one layer, or at least one of them may be present in two or more layers.
The base sheet in the present invention is preferably a single-layer sheet composed of the A layer itself, or a single-layer sheet.
This is a case where the sheet is a multi-layered sheet having another layer in the A layer, and at least one of the outermost layers is the A layer. In these cases, the B layer is preferably formed in contact with the A layer of the base material sheet.
B層の形成は、塗工法又は転写法によることが好ましい。
塗工法は、上記のような基材シート上に、B層の各成分を含有する塗工液を塗布して塗膜を形成し、次いでこれを加熱し、必要に応じて更にプレス工程を行って、A層上にB層を形成することにより、本発明の蓄電デバイス用セパレータを得ることができる。
The B layer is preferably formed by a coating method or a transfer method.
In the coating method, a coating liquid containing each component of the B layer is applied onto the base sheet as described above to form a coating film, which is then heated, and if necessary, a further pressing step is performed. By forming the B layer on the A layer, the separator for the power storage device of the present invention can be obtained.
上記塗工に先立って、基材シートに対してコロナ放電処理を行ってもよいし、行わなくともよい。しかしながら、本発明におけるB層は、コロナ放電処理を行わなくても効率的に形成されることができるから、上述したようなコロナ放電処理に起因する数々の不都合が生じる危険性を甘受して、敢えて該処理を行う実益はない。また、コロナ放電処理を行わない方が、製造コストの低廉性、及び得られるセパレータの透気度に優れることとなる。
従って、塗工に先立って、基材シートに対してコロナ放電処理を行わないことが好ましい。
Prior to the above coating, the base sheet may or may not be subjected to the corona discharge treatment. However, since the B layer in the present invention can be efficiently formed without performing the corona discharge treatment, it accepts the risk of causing various inconveniences due to the corona discharge treatment as described above. There is no real benefit to dare to do this. Further, when the corona discharge treatment is not performed, the manufacturing cost is low and the air permeability of the obtained separator is excellent.
Therefore, it is preferable not to perform the corona discharge treatment on the base sheet prior to the coating.
上記のような基材シートに、B層の各成分を含有する塗工液を塗布する。
該塗工液の媒体は、B層中の成分、特に第1の水溶性ポリマー及び第2の水溶性ポリマーの溶解性の点から、水性媒体とすることが好ましい。この水性媒体は、水、又は水と水溶性有機溶媒との混合物であることができる。該水溶性有機溶媒としては、例えばアルコール、エーテル等を挙げることができる。しかしながら塗工液の媒体としては、水を使用することが、良好な塗工性が得られること、並びに作業者及び環境への影響が少ないことから、好ましい。
塗工液は、B層中の各成分を所定の割合で含有する水溶液又は水分散体として調整されることが好ましい。塗工液は、多孔層を形成する場合には水分散体として、接着層を形成する場合には、水溶液として調製されることが、それぞれより好ましい。塗工液の固形分濃度は、好ましくは15〜70質量%であり、より好ましくは30〜50質量%である。
A coating liquid containing each component of the B layer is applied to the base sheet as described above.
The medium of the coating liquid is preferably an aqueous medium from the viewpoint of solubility of the components in the B layer, particularly the first water-soluble polymer and the second water-soluble polymer. The aqueous medium can be water, or a mixture of water and a water-soluble organic solvent. Examples of the water-soluble organic solvent include alcohol, ether and the like. However, it is preferable to use water as the medium of the coating liquid because good coatability can be obtained and the influence on the operator and the environment is small.
The coating liquid is preferably prepared as an aqueous solution or an aqueous dispersion containing each component in the B layer in a predetermined ratio. It is more preferable that the coating liquid is prepared as an aqueous dispersion when forming a porous layer and as an aqueous solution when forming an adhesive layer. The solid content concentration of the coating liquid is preferably 15 to 70% by mass, more preferably 30 to 50% by mass.
塗工方法としては、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ディップコーター法、ナイフコーター法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、スクイズコーター法、キャストコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法等の適宜の方法を採用することができる。
上記の塗工により、基材上に形成された塗膜を、次いで加熱し、塗膜中の分散媒を蒸散除去することにより、基材上にB層が形成されたセパレータを得ることができる。このときの加熱温度は、90℃以下とすることが好ましく、70℃以下とすることがより好ましい。
Examples of the coating method include a gravure coater method, a small diameter gravure coater method, a reverse roll coater method, a transfer roll coater method, a kiss coater method, a dip coater method, a knife coater method, an air doctor coater method, a blade coater method, and a rod coater method. , Squeeze coater method, cast coater method, die coater method, screen printing method, spray coating method and the like can be adopted as appropriate.
By the above coating, the coating film formed on the base material is then heated to evaporate and remove the dispersion medium in the coating film, whereby a separator having a B layer formed on the base material can be obtained. .. The heating temperature at this time is preferably 90 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or lower.
転写法は、例えば、以下の手法によることができる。
先ず、適当な基材フィルム上にB層の各成分を含有する塗工液を塗布し、低湿度ゾーン及び高湿度ゾーンを順次に通過させてB層成分をゲル化させて、基材フィルム上にゲル化したB層成分層を有する転写フィルムを製造する。次いで、該転写フィルムのB層成分層をA層上に積層して積層体とした後、凝固浴中を浸漬して、前記B層成分を多孔層又は接着層に転換する。そして、積層体から基材フィルムを剥離することにより、A層上にB層が積層されたセパレータを得ることができる。
The transcription method can be, for example, the following method.
First, a coating liquid containing each component of the B layer is applied onto an appropriate base film, and the low humidity zone and the high humidity zone are sequentially passed to gel the B layer component on the base film. A transfer film having a gelled B layer component layer is produced. Next, the B layer component layer of the transfer film is laminated on the A layer to form a laminated body, and then immersed in a coagulation bath to convert the B layer component into a porous layer or an adhesive layer. Then, by peeling the base film from the laminated body, a separator in which the B layer is laminated on the A layer can be obtained.
上記基材フィルムとしては、例えばポリエステル(特にポリエチレンテレフタレート)、ポリオレフィン(特にポリエチレン又はポリプロピレン)等を用いることができる。塗工液の調製、及び基材フィルム上への塗工液の塗工は、それぞれ、塗工法について説明したのと同様にして実施することができる。
低湿度ゾーンは、例えば、絶対湿度4g/m3以下、好ましくは3g/m3以下の湿度、及び20℃〜50℃の温度に調整されることが好ましい。高湿度ゾーンは、例えば、絶対湿度6g/m3〜25g/m3、好ましくは8g/m3〜15g/m3の湿度、及び20℃〜50℃の温度に調整されることが好ましい。各ゾーンの通過時間は、低湿度ゾーンについて3秒〜20秒、高湿度ゾーンについて3秒〜20秒とすることが好ましい。
As the base film, for example, polyester (particularly polyethylene terephthalate), polyolefin (particularly polyethylene or polypropylene) or the like can be used. The preparation of the coating liquid and the coating of the coating liquid on the base film can be carried out in the same manner as described for the coating method, respectively.
The low humidity zone is preferably adjusted to, for example, an absolute humidity of 4 g / m 3 or less, preferably a humidity of 3 g / m 3 or less, and a temperature of 20 ° C to 50 ° C. High humidity zones, for example, absolute humidity 6g / m 3 ~25g / m 3 , preferably it is preferably adjusted to a temperature of 8 g / m 3 humidity to 15 g / m 3, and 20 ° C. to 50 ° C.. The transit time of each zone is preferably 3 seconds to 20 seconds for the low humidity zone and 3 seconds to 20 seconds for the high humidity zone.
凝固浴としては、例えば、N−メチルピロリドン水溶液等を使用することが好ましい。凝固浴浸漬後の積層体は、適当な溶媒、例えば水、を用いて洗浄することが好ましい。
しかる後に積層体から基材フィルムを剥離することにより、本発明のセパレータを得ることができる。
As the coagulation bath, for example, it is preferable to use an aqueous solution of N-methylpyrrolidone or the like. The laminate after immersion in the coagulation bath is preferably washed with a suitable solvent such as water.
After that, the separator of the present invention can be obtained by peeling the base film from the laminate.
上記の工程によって得られたセパレータは、これをそのまま、又は必要に応じて公知の方法によるプレス、好ましくは熱プレスを行ったうえで、使用に供することができる。この任意的なプレスにおいて、プレス圧は1〜30MPaとすることが好ましく、プレス時間は、5秒〜30分程度とすることが適切である。 The separator obtained by the above step can be used as it is or after being pressed by a known method, preferably hot pressing, if necessary. In this arbitrary press, the press pressure is preferably 1 to 30 MPa, and the press time is preferably about 5 seconds to 30 minutes.
<セパレータ>
本発明の蓄電デバイス用セパレータは、上記のようなA層及びB層を有する。
B層としては、上記のとおり、例えば、多孔層、接着層等であることができる。A層上に、多孔層としてのB層及び接着層としてのB層が、重畳的に形成されていてもよい。B層は、A層の片面のみに形成されていてもよく、A層の両面に形成されていてもよい。A層の片面に、2層以上のB層が形成されていてもよい。本発明の蓄電デバイス用セパレータが、A層の片面又は両面に、合わせて2層以上のB層を有するものである場合、あるB層と他のB層とは、同じ成分構成を有するものであってもよいし、異なる成分構成を有するものであってもよい。
<Separator>
The separator for a power storage device of the present invention has the above-mentioned A layer and B layer.
As described above, the B layer can be, for example, a porous layer, an adhesive layer, or the like. A layer B as a porous layer and a layer B as an adhesive layer may be superposed on the layer A. The B layer may be formed on only one side of the A layer, or may be formed on both sides of the A layer. Two or more layers B may be formed on one side of the layer A. When the separator for a power storage device of the present invention has two or more B layers in total on one side or both sides of the A layer, one B layer and another B layer have the same composition. It may be present or it may have a different composition.
本発明における蓄電デバイス用セパレータは、例えば、以下のような層構成を有するものであることができる:
A層/接着層であるB層、
接着層であるB層/A層/接着層であるB層、
A層/非接着性多孔層であるB層、
A層/非接着性多孔層であるB層/接着層であるB層、
接着層であるB層/A層/非接着性多孔層であるB層/接着層であるB層、
非接着性多孔層であるB層/A層/非接着性多孔層であるB層、
接着層であるB層/非接着性多孔層であるB層/A層/非接着性多孔層であるB層/接着層であるB層、
A層/接着性多孔層であるB層、
接着性多孔層であるB層/A層/接着性多孔層であるB層、
等。
The separator for a power storage device in the present invention can have, for example, the following layer structure:
Layer A / Layer B, which is an adhesive layer,
B layer / A layer which is an adhesive layer / B layer which is an adhesive layer,
Layer A / Layer B, which is a non-adhesive porous layer,
A layer / B layer which is a non-adhesive porous layer / B layer which is an adhesive layer,
B layer which is an adhesive layer / A layer / B layer which is a non-adhesive porous layer / B layer which is an adhesive layer,
B layer / A layer which is a non-adhesive porous layer / B layer which is a non-adhesive porous layer,
B layer which is an adhesive layer / B layer which is a non-adhesive porous layer / A layer / B layer which is a non-adhesive porous layer / B layer which is an adhesive layer,
Layer A / Layer B, which is an adhesive porous layer,
B layer / A layer which is an adhesive porous layer / B layer which is an adhesive porous layer,
etc.
本発明の蓄電デバイス用セパレータは、上記いずれの層構成を有する場合であっても、B層用塗工液の塗工前、A層であるポリオレフィン基材にコロナ処理を行わない場合であっても、B層用塗工液のハジキがなく、A層/B層間の剥離強度に優れ、該セパレータを用いた蓄電デバイスはレート特性に優れる。このように、本発明の蓄電デバイス用セパレータは、A層に対して侵襲的なコロナ放電処理を行わずに、塗工法又は転写法によってB層を形成することにより、製造することができる。従って、該セパレータは、コロナ放電処理に起因する種々の不都合が回避されたものとすることができる。 Even if the separator for a power storage device of the present invention has any of the above layer configurations, it is a case where the polyolefin base material of the A layer is not corona-treated before the coating liquid for the B layer is applied. However, there is no repelling of the coating liquid for the B layer, the peel strength between the A layer / B layer is excellent, and the power storage device using the separator is excellent in rate characteristics. As described above, the separator for a power storage device of the present invention can be produced by forming the B layer by a coating method or a transfer method without performing an invasive corona discharge treatment on the A layer. Therefore, the separator can avoid various inconveniences caused by the corona discharge treatment.
<蓄電デバイス>
本発明のセパレータは、蓄電デバイスのセパレータとして好適に適用される。
この蓄電デバイスは、本発明のセパレータを備えるものである限り、それ以外の構成は特に限定されず、従来知られているものと同様であってもよい。本発明のセパレータを備える蓄電デバイスとしては、特に限定されないが、例えば、非水電解液電池等の電池、コンデンサ、キャパシタ等であることができる。
以下、蓄電デバイスが非水電解液電池である場合についての好適な態様について説明する。
正極、負極、及び非水電解液に限定はなく、公知のものを用いることができる。
<Power storage device>
The separator of the present invention is suitably applied as a separator for a power storage device.
As long as the power storage device includes the separator of the present invention, the other configurations are not particularly limited, and may be the same as those conventionally known. The power storage device provided with the separator of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a battery such as a non-aqueous electrolyte battery, a capacitor, a capacitor, or the like.
Hereinafter, a preferred embodiment in the case where the power storage device is a non-aqueous electrolyte battery will be described.
The positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolytic solution are not limited, and known ones can be used.
正極材料としては、例えば、LiCoO2、LiNiO2、スピネル型LiMnO4、オリビン型LiFePO4等のリチウム含有複合酸化物等が、負極材料としては、例えば、黒鉛質、難黒鉛化炭素質、易黒鉛化炭素質、複合炭素体等の炭素材料;シリコン、スズ、金属リチウム、各種合金材料等が挙げられる。
非水電解液としては、電解質を有機溶媒に溶解した電解液を用いることができ、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等が、電解質としては、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6等のリチウム塩が挙げられる。
Examples of the positive electrode material include lithium-containing composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , spinel-type LiMnO 4 , and olivine-type LiFePO 4 , and examples of the negative electrode material include graphite, non-graphitizable carbonaceous material, and easy-to-graphite. Carbon materials such as carbon dioxide and composite carbonaceous; silicon, tin, metallic lithium, various alloy materials and the like can be mentioned.
As the non-aqueous electrolytic solution, an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent can be used, and as the organic solvent, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and the like can be used. For example, lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , and LiPF 6 can be mentioned.
上記蓄電デバイスは、特に限定されないが、例えば、下記のようにして製造される。すなわち、本発明のセパレータを例えば幅10〜500mm(好ましくは80〜500mm)、長さ200〜4000m(好ましくは1000〜4000m)の縦長形状のセパレータとして作製する。次に、当該セパレータを、正極及び負極とともに、正極−セパレータ−負極−セパレータ、又は負極−セパレータ−正極−セパレータの順で重ねて積層物を得る。次いで、その積層物を、円筒形の又は扁平な渦巻状に巻回して巻回体を得る。そして、当該巻回体を外装体内に収納し、更に電解液を注入する等の工程を経ることにより、蓄電デバイスが得られる。
また、上記蓄電デバイスは、セパレータ、正極、及び負極を平板状に形成した後、正極−セパレータ−負極−セパレータ−正極、又は負極−セパレータ−正極−セパレータ−負極の順に積層して積層体を得た後、外装体内に収容し、そこに電解液を注入する等の工程を経て製造することもできる。
上記外装体としては、電池缶や袋状のフィルムを用いることができる。
The power storage device is not particularly limited, but is manufactured as follows, for example. That is, the separator of the present invention is produced as, for example, a vertically elongated separator having a width of 10 to 500 mm (preferably 80 to 500 mm) and a length of 200 to 4000 m (preferably 1000 to 4000 m). Next, the separator is laminated together with the positive electrode and the negative electrode in the order of positive electrode-separator-negative electrode-separator or negative electrode-separator-positive electrode-separator to obtain a laminate. The laminate is then wound into a cylindrical or flat spiral to obtain a wound body. Then, the power storage device can be obtained by accommodating the wound body in the outer body and further undergoing steps such as injecting an electrolytic solution.
Further, in the above-mentioned power storage device, after forming a separator, a positive electrode, and a negative electrode into a flat plate shape, the positive electrode-separator-negative electrode-separator-positive electrode or the negative electrode-separator-positive electrode-separator-negative electrode is laminated in this order to obtain a laminated body. After that, it can be manufactured by accommodating it in the outer body and injecting an electrolytic solution into it.
As the exterior body, a battery can or a bag-shaped film can be used.
以下、実施例の提示によって本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by presenting examples.
<測定方法及び評価方法>
以下における各種の測定及び評価は、それぞれ、下記の手順によって行った。
[塗工性(塗工ハジキ)の評価]
後述のセパレータの製造において、塗工液塗工直後の塗膜の状態を目視により観察し、ハジキ発生の有無及びその程度を調べた。塗工性は以下の基準により評価した。
ハジキが見られなかった場合:塗工性「○」(良好)
ハジキが見られた場合:塗工性「×」(不良)
<Measurement method and evaluation method>
The various measurements and evaluations described below were performed according to the following procedures.
[Evaluation of coatability (coating repellent)]
In the production of the separator described later, the state of the coating film immediately after the coating liquid was applied was visually observed, and the presence or absence of cissing and its degree were examined. The coatability was evaluated according to the following criteria.
If no repellency is seen: Workability "○" (good)
If repellent is seen: Workability "x" (defective)
[多孔層の剥離強度]
剥離強度は、各実施例及び比較例におけるセパレータの構成に応じて、多孔層とポリオレフィン多孔性基材との間、又は接着層とポリオレフィン多孔性基材との間の剥離強度であり、いずれも、以下の方法によって測定及び評価した。
剥離強度は、株式会社島津製作所社製の引張試験機(オートグラフ AG−IS)を用い、25℃の環境下において測定した。
上記で製造したセパレータを2.5cm×10cmの大きさに切り出し、基材面をガラスプレートに両面テープ(ニチバン株式会社製 ナイスタック NWBB−15)で固定し、多孔層又は接着層上に3M社製のセロテープ(登録商標)(スコッチ 810−3−12)を貼り付けた。貼り付けたテープの端の5mm程度を剥がし、テープ側を引張試験機の上側(引張側)に、基材側を引張試験機の下側(固定側)にそれぞれ装着し、多孔層の面に対して180°方向に100mm/minの速度で引っ張ったときの積分平均荷重を剥離強度とし、以下の基準で評価した。
剥離強度が100g/cm以上であった場合:剥離強度「○」(良好)
剥離強度が50g/cm以上100g/cm未満であった場合:剥離強度「△」(可)
剥離強度が10g/cm以上50g/cm未満であった場合:剥離強度「×」(不良)
剥離強度が10g/cm未満であった場合:剥離強度「××」(問題外)
[Peeling strength of porous layer]
The peel strength is the peel strength between the porous layer and the polyolefin porous base material or between the adhesive layer and the polyolefin porous base material, depending on the structure of the separator in each Example and Comparative Example. , Measured and evaluated by the following methods.
The peel strength was measured in an environment of 25 ° C. using a tensile tester (Autograph AG-IS) manufactured by Shimadzu Corporation.
The separator manufactured above is cut out to a size of 2.5 cm x 10 cm, the base material surface is fixed to a glass plate with double-sided tape (Nichiban Co., Ltd. Nystack NWBB-15), and 3M Co., Ltd. is placed on a porous layer or an adhesive layer. A cellophane tape (registered trademark) (Scotch 810-3-12) manufactured by Nichiban Co., Ltd. was attached. Peel off about 5 mm from the end of the attached tape, attach the tape side to the upper side (tensile side) of the tensile tester, and attach the base material side to the lower side (fixed side) of the tensile tester, and attach it to the surface of the porous layer. On the other hand, the integrated average load when pulled at a speed of 100 mm / min in the 180 ° direction was defined as the peel strength and evaluated according to the following criteria.
When the peel strength is 100 g / cm or more: Peel strength "○" (good)
When the peel strength is 50 g / cm or more and less than 100 g / cm: Peel strength "△" (possible)
When the peel strength is 10 g / cm or more and less than 50 g / cm: Peel strength "x" (defective)
When the peel strength is less than 10 g / cm: Peel strength "XX" (outside the problem)
[接着層の剥離強度]
セパレータ及び被着体としての正極集電体(冨士加工紙株式会社製アルミニウム箔、厚さ:20μm)をそれぞれ30mm×150mmに切り取り、重ね合わせて積層体を得た。次いで該積層体をテフロン(登録商標)シート(ニチアス株式会社製ナフロン(商標)PTFEシート TOMBO−No.9000)で挟んでサンプルを得た。得られた各サンプルについて、温度80℃及び圧力10MPaの条件下で、3分間に亘って積層方向にプレスを行うことによって試験用プレス体を得た。
得られた各試験用プレス体の基材又はセパレータと正極集電体との間の剥離強度を、株式会社島津製作所製オートグラフAG−IS型(商標)を用いて、JIS K6854−2に準じて引張速度200mm/分で測定した。剥離強度の値に応じて、下記評価基準により電極との接着性を評価した。
<評価基準>
○(許容):5N/m以上9.8N/m未満
×(不良):5N/m未満
[Peeling strength of adhesive layer]
A separator and a positive electrode current collector as an adherend (aluminum foil manufactured by Fuji Kako Paper Co., Ltd., thickness: 20 μm) were cut into 30 mm × 150 mm, respectively, and laminated to obtain a laminated body. Next, the laminate was sandwiched between Teflon (registered trademark) sheets (Nachias Corporation Naflon (trademark) PTFE sheet TOMBO-No. 9000) to obtain samples. Each of the obtained samples was pressed in the stacking direction for 3 minutes under the conditions of a temperature of 80 ° C. and a pressure of 10 MPa to obtain a test press.
The peel strength between the base material or separator of each test press and the positive electrode current collector obtained was based on JIS K6854-2 using Autograph AG-IS type (trademark) manufactured by Shimadzu Corporation. The tension was measured at a tensile speed of 200 mm / min. The adhesiveness with the electrode was evaluated according to the following evaluation criteria according to the value of the peel strength.
<Evaluation criteria>
○ (Allowable): 5 N / m or more and less than 9.8 N / m × (Defective): Less than 5 N / m
[熱収縮率]
得られたセパレータから12cm×12cm角のサンプルを切り出した。該サンプルのMD方向及びTD方向に、それぞれ、10cm間隔で2つずつ(計4つ)の印を付けた。
上記のサンプルを紙で挟んだ状態で、150℃のオーブン中に60分間静置した。オーブンからサンプルを取り出し冷却した後、印間の長さ(cm)を測定し、下記数式により熱収縮率を算出し、以下の基準により評価した。
熱収縮率(TD方向)(%)=(10−加熱後のTD方向の印間の長さ(cm))/10×100
熱収縮率(MD方向)(%)=(10−加熱後のMD方向の印間の長さ(cm))/10×100
熱収縮率が5%未満であった場合:熱収縮率「○」(良好)
熱収縮率が5%以上であった場合:熱収縮率「×」(不良)
[Heat shrinkage rate]
A 12 cm × 12 cm square sample was cut out from the obtained separator. Two marks (four in total) were marked at 10 cm intervals in each of the MD direction and the TD direction of the sample.
The above sample was sandwiched between papers and allowed to stand in an oven at 150 ° C. for 60 minutes. After taking out the sample from the oven and cooling it, the length (cm) between the marks was measured, the heat shrinkage rate was calculated by the following formula, and the evaluation was made according to the following criteria.
Heat shrinkage rate (TD direction) (%) = (10-length between marks in the TD direction after heating (cm)) / 10 × 100
Heat shrinkage rate (MD direction) (%) = (10-length between marks in MD direction after heating (cm)) / 10 × 100
When the heat shrinkage rate is less than 5%: Heat shrinkage rate "○" (good)
When the heat shrinkage rate is 5% or more: Heat shrinkage rate "x" (defective)
<基材の製造>
[ポリオレフィン多孔性基材の製造]
製造例S1(ポリオレフィン多孔性基材(S1)の製造)
粘度平均分子量Mv70万のポリエチレンホモポリマー47.5質量部と、
Mv25万のポリエチレンホモポリマー47.5質量部と、
Mv40万のポリプロピレンホモポリマー5質量部と
を、タンブラーブレンダー中でドライブレンドし、ポリマー混合物を得た。得られたポリマー混合物99質量部に、酸化防止剤としてのペンタエリスリチルテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]1質量部を加えて再度タンブラーブレンダー中でドライブレンドし、ポリマー組成物を得た。
得られたポリマー組成物を窒素置換し、窒素雰囲気中、フィーダー経由で二軸押出機に供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)をプランジャーポンプ経由で前記二軸押出機のシリンダー部に供給した。
押出される全混合物中の樹脂組成物濃度が33質量%、流動パラフィン濃度が67質量%となるようにフィーらー及びプランジャーポンプを調整して、これらを溶融混錬した。この溶融混錬は、設定温度200℃、スクリュー回転数100rpm、及び吐出量12kg/hの条件下で行った。
<Manufacturing of base material>
[Manufacturing of Polyolefin Porous Base Material]
Production Example S1 (Production of Polyolefin Porous Base Material (S1))
47.5 parts by mass of polyethylene homopolymer having a viscosity average molecular weight of Mv 700,000 and
47.5 parts by mass of polyethylene homopolymer with Mv250,000 and
5 parts by mass of polypropylene homopolymer of Mv 400,000 was dry-blended in a tumbler blender to obtain a polymer mixture. To 99 parts by mass of the obtained polymer mixture, 1 part by mass of pentaerythrityl tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant was added again in the tumbler blender. Dry blended with to give a polymer composition.
The obtained polymer composition was nitrogen-substituted and fed to a twin-screw extruder via a feeder in a nitrogen atmosphere. Further, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C., 7.59 × 10-5 m 2 / s) was supplied to the cylinder portion of the twin-screw extruder via a plunger pump.
The feer and the plunger pump were adjusted so that the concentration of the resin composition in the extruded total mixture was 33% by mass and the concentration of the liquid paraffin was 67% by mass, and these were melt-kneaded. This melt kneading was performed under the conditions of a set temperature of 200 ° C., a screw rotation speed of 100 rpm, and a discharge rate of 12 kg / h.
上記の溶融混合物を、表面温度を25℃に設定した冷却ロール上にT−ダイ経由で押出しキャストして、厚み1,600μmのゲルシートを得た。
ゲルシートを、同時二軸テンター延伸機に導いて、MD倍率7.0倍、TD倍率6.1倍、及び設定温度121℃の条件下で二軸延伸を行い、延伸シートを得た。
次いで、該延伸シートをメチルエチルケトン層に導き、十分に浸漬して流動パラフィンを抽出除去した後、メチルエチルケトンを乾燥除去して多孔シートを得た。
得られた多孔シートをTDテンターに導き、TD最大倍率2.0倍及び緩和率0.9倍として設定温度120℃において熱固定を行うことにより、膜厚12μm、気孔率40%、透気度150秒・100cc、突刺強度320gのポリオレフィン多孔性基材(S1)を得た。
The above-mentioned molten mixture was extruded and cast on a cooling roll having a surface temperature set to 25 ° C. via a T-die to obtain a gel sheet having a thickness of 1,600 μm.
The gel sheet was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine and biaxially stretched under the conditions of an MD magnification of 7.0 times, a TD magnification of 6.1 times, and a set temperature of 121 ° C. to obtain a stretched sheet.
Next, the stretched sheet was led to a methyl ethyl ketone layer, and the stretched sheet was sufficiently immersed to extract and remove liquid paraffin, and then the methyl ethyl ketone was dried and removed to obtain a porous sheet.
The obtained perforated sheet was guided to a TD tenter and heat-fixed at a set temperature of 120 ° C. with a maximum TD magnification of 2.0 times and a relaxation rate of 0.9 times to achieve a film thickness of 12 μm, a porosity of 40%, and an air permeability. A polyolefin porous substrate (S1) having a puncture strength of 320 g at 150 seconds and 100 cc was obtained.
上記における粘度平均分子量Mvは、ASTM−D4020に準拠し、デカリン中135℃において測定した極限粘度[η]から、下記数式:
[η]=k×Mva
{式中、ポリエチレンについてはk=6.77及びa=0.67であり、ポリプロピレンについてはk=1.10及びa=0.80である。}によって求めた値である。
気孔率は、ポリオレフィン多孔膜から10cm×10cm角の試料を切り取り、その体積(cm3)及び質量(g)を測定し、膜密度を0.95(g/cm3)として、下記数式を用いて計算した値である。
気孔率(%)=(体積−質量/膜密度)/体積×100
透気度としては、JIS P−8117に準拠し、東洋精器(株)製のガーレー式透気度計G−B2(商標)により測定した透気抵抗度の値を採用した。
突刺強度については、カトーテック製のハンディー圧縮試験器KES−G5(商標)を用いて、開口部の直径が11.3mmの試料ホルダーでポリオレフィン多孔性基材を固定したうえ、この固定されたポリオレフィン多孔性基材の中央部を、針先端の曲率半径が0.5mmのピンにより、突刺速度2mm/secで、25℃雰囲気下にて突刺試験を行ったときの最大突刺荷重(g)の値を採用し、これを突刺強度とした。
The viscosity average molecular weight Mv in the above is based on ASTM-D4020, and from the ultimate viscosity [η] measured at 135 ° C. in decalin, the following formula:
[Η] = k × Mva a
{In the formula, k = 6.77 and a = 0.67 for polyethylene, and k = 1.10 and a = 0.80 for polypropylene. } Is the value obtained by.
For the porosity, a sample of 10 cm × 10 cm square is cut out from a porous polyolefin membrane, the volume (cm 3 ) and mass (g) of the sample are measured, and the film density is 0.95 (g / cm 3 ), and the following formula is used. It is a value calculated by.
Porosity (%) = (volume-mass / membrane density) / volume x 100
As the air permeability, the value of the air permeability resistance measured by the Garley type air permeability meter GB2 (trademark) manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was adopted in accordance with JIS P-8117.
For the puncture strength, a handy compression tester KES-G5 (trademark) manufactured by Katou Tech was used to fix the polyolefin porous substrate with a sample holder having an opening diameter of 11.3 mm, and then this fixed polyolefin. The value of the maximum piercing load (g) when a piercing test was performed on the central part of the porous substrate with a pin having a radius of curvature of 0.5 mm at the tip of the needle at a piercing speed of 2 mm / sec in an atmosphere of 25 ° C. Was adopted, and this was used as the piercing strength.
(ポリオレフィン多孔性基材(S2)の用意)
ポリオレフィン多孔性基材S2としてCG2500(乾式、PP製、セルガード株式会社)を用意した。
(Preparation of polyolefin porous substrate (S2))
CG2500 (dry type, made of PP, Celgard Co., Ltd.) was prepared as the polyolefin porous base material S2.
<樹脂バインダの製造>
製造例P1
撹拌機、還流冷却器、滴下槽、及び温度計を取り付けた反応容器に、初期仕込みとして、水65質量部、及びアクアロンKH10(商品名、第一工業製薬(株)製、ポリオキシエチレン−1−(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩:100%固形分)0.5質量部を投入した。次いで、反応容器中の温度を80℃に維持しつつ、ペルオキソ二硫酸アンモニウムの10質量%水溶液1.5質量部(固形分換算値として0.15質量部)を添加した。
ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液を添加した5分後に、
(メタ)アクリル酸エステル化合物として、メチルメタクリレート26.5質量部、シクロヘキシルメタクリレート6質量部、ブチルアクリレート25質量部、及び2−エチルへキシルメタクリレート35質量部;
官能基含有単量体として、メタクリル酸1質量部、アクリル酸1.5質量部、グリシジルメタクリレート3質量部、及び2−ヒドロキシエチルメタクリレート2質量部;
乳化剤として、アクアロンKH10を1.5質量部、ペルオキソ二硫酸アンモニウム10質量%水溶液1.5質量部(固形分換算値として0.15質量部)、並びに
水55質量部
からなる乳化混合液を、150分かけて滴下槽から前記反応容器中に滴下した。滴下中、反応系のpHは4以下に維持した。乳化混合液の投入終了後、反応容器の温度を80℃に維持しつつ、120分間撹拌継続した後、室温まで冷却した。
冷却後、200メッシュの金網でろ過を行って凝集物等を除去した後、25質量%のアンモニア水でpHを8に調整し、更に水を添加して希釈することにより、濃度45質量%のアクリル系ポリマー(1)を含有するラテックスを得た。
<Manufacturing of resin binder>
Production example P1
65 parts by mass of water and Aqualon KH10 (trade name, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., polyoxyethylene-1) were initially charged in a reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, a dropping tank, and a thermometer. -(Allyloxymethyl) alkyl ether sulfate ammonium salt: 100% solid content) 0.5 parts by mass was added. Next, 1.5 parts by mass (0.15 parts by mass in terms of solid content) of a 10% by mass aqueous solution of ammonium peroxodisulfate was added while maintaining the temperature in the reaction vessel at 80 ° C.
5 minutes after adding the aqueous solution of ammonium peroxodisulfate,
As the (meth) acrylic acid ester compound, 26.5 parts by mass of methyl methacrylate, 6 parts by mass of cyclohexyl methacrylate, 25 parts by mass of butyl acrylate, and 35 parts by mass of 2-ethylhexyl methacrylate;
As functional group-containing monomers, 1 part by mass of methacrylic acid, 1.5 parts by mass of acrylic acid, 3 parts by mass of glycidyl methacrylate, and 2 parts by mass of 2-hydroxyethyl methacrylate;
As an emulsifier, 150 parts by mass of aqualon KH10, 1.5 parts by mass of a 10% by mass aqueous solution of ammonium peroxodisulfate (0.15 parts by mass in terms of solid content), and 55 parts by mass of water. It was dropped from the dropping tank into the reaction vessel over a minute. During the dropping, the pH of the reaction system was maintained at 4 or less. After the addition of the emulsified mixture was completed, the temperature of the reaction vessel was maintained at 80 ° C., stirring was continued for 120 minutes, and then the mixture was cooled to room temperature.
After cooling, filtration is performed with a 200-mesh wire mesh to remove agglomerates, etc., and then the pH is adjusted to 8 with 25% by mass of ammonia water, and water is further added to dilute the pH to a concentration of 45% by mass. A latex containing an acrylic polymer (1) was obtained.
製造例P2
撹拌機、還流冷却器、滴下槽、及び温度計を取り付けた反応容器に、初期仕込みとして、イオン交換水70.4質量部と、「アクアロンKH1025」(商品名、第一工業製薬株式会社製、25質量%水溶液)0.125質量部(固形分換算)と、「アデカリアソープSR1025」(商品名、株式会社ADEKA製、25質量%水溶液)0.125質量部(固形分換算)と、を投入し、反応容器内部温度を80℃に昇温し、80℃の温度を保ったまま、過硫酸アンモニウム(2質量%水溶液)0.15質量部(固形分換算)を添加した。
Production example P2
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux cooler, a dropping tank, and a thermometer, 70.4 parts by mass of ion-exchanged water and "Aqualon KH1025" (trade name, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) were initially charged. 0.125 parts by mass (solid content equivalent) of 25% by mass aqueous solution and 0.125 parts by mass (solid content equivalent) of "Adecaria Soap SR1025" (trade name, manufactured by ADEKA Co., Ltd., 25% by mass aqueous solution). The mixture was charged, the temperature inside the reaction vessel was raised to 80 ° C., and 0.15 parts by mass (in terms of solid content) of ammonium persulfate (2% by mass aqueous solution) was added while maintaining the temperature of 80 ° C.
過硫酸アンモニウム水溶液を添加した5分後に、
(メタ)アクリル酸エステル化合物として、メタクリル酸メチル5.1質量部、メタクリル酸シクロヘキシル25質量部、アクリル酸n−ブチル1質量部、メタクリル酸n−ブチル1質量部、及びアクリル酸2−エチルヘキシル60質量部;
官能基含有単量体として、メタクリル酸0.1質量部、アクリル酸0.1質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル2質量部、及びアクリルアミド5質量部;
乳化剤として、「アクアロンKH1025」(商品名、第一工業製薬株式会社製、25質量%水溶液)0.75質量部(固形分換算)、「アデカリアソープSR1025」(商品名、株式会社ADEKA製、25質量%水溶液)0.75質量部(固形分換算)、及びp−スチレンスルホン酸ナトリウム0.05質量部;
架橋剤として、トリメチロールプロパントリアクリレート0.7質量部;
開始剤として過硫酸アンモニウム(2質量%水溶液)0.15質量部(固形分換算);並びに
イオン交換水52質量部
の混合物を、ホモミキサーにより5分間混合させて、乳化液を作製した。得られた乳化液を、滴下槽から反応容器に150分かけて滴下した。
5 minutes after adding the ammonium persulfate aqueous solution,
As the (meth) acrylic acid ester compound, 5.1 parts by mass of methyl methacrylate, 25 parts by mass of cyclohexyl methacrylate, 1 part by mass of n-butyl acrylate, 1 part by mass of n-butyl methacrylate, and 2-ethylhexyl acrylate 60. Mass part;
As functional group-containing monomers, 0.1 parts by mass of methacrylic acid, 0.1 parts by mass of acrylic acid, 2 parts by mass of 2-hydroxyethyl methacrylate, and 5 parts by mass of acrylamide;
As emulsifiers, "Aqualon KH1025" (trade name, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., 25% by mass aqueous solution) 0.75 parts by mass (solid content conversion), "Adecaria Soap SR1025" (trade name, manufactured by ADEKA Corporation (25% by mass aqueous solution) 0.75 parts by mass (in terms of solid content), and 0.05 parts by mass of sodium p-styrene sulfonate;
As a cross-linking agent, 0.7 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate;
A mixture of 0.15 parts by mass (solid content equivalent) of ammonium persulfate (2% by mass aqueous solution) as an initiator; and 52 parts by mass of ion-exchanged water was mixed with a homomixer for 5 minutes to prepare an emulsion. The obtained emulsion was added dropwise from the dropping tank to the reaction vessel over 150 minutes.
乳化液の滴下終了後、反応容器内部温度を80℃に保ったまま90分間維持し、その後室温まで冷却し、エマルジョンを得た。得られたエマルジョンに水酸化アンモニウム水溶液(25質量%水溶液)を加えて、pH=9.0に調整することにより、濃度40質量%のアクリル系ポリマー(2A)を含有するラテックスを得た。
透過型電子顕微鏡(TEM)による観察の結果、このアクリル系ポリマー(2A)は、粒子径160nmの球形、単分散であることが分かった。得られたアクリル系ポリマー(2A)のガラス転移温度は−30℃であった。
After the completion of dropping the emulsion, the temperature inside the reaction vessel was maintained at 80 ° C. for 90 minutes, and then cooled to room temperature to obtain an emulsion. Ammonia hydroxide aqueous solution (25% by mass aqueous solution) was added to the obtained emulsion to adjust the pH to 9.0 to obtain a latex containing an acrylic polymer (2A) having a concentration of 40% by mass.
As a result of observation with a transmission electron microscope (TEM), it was found that this acrylic polymer (2A) was spherical and monodisperse with a particle size of 160 nm. The glass transition temperature of the obtained acrylic polymer (2A) was −30 ° C.
製造例P3
上記製造例P2において、反応容器に滴下する乳化液の成分を以下のように変更した他は製造例P2と同様にして、濃度40質量%のアクリル系ポリマー(2B)を含有するラテックスを得た。得られたアクリル系ポリマー(2B)のガラス転移温度は60℃であった。
Production example P3
In Production Example P2, a latex containing an acrylic polymer (2B) having a concentration of 40% by mass was obtained in the same manner as in Production Example P2 except that the components of the emulsion dropped into the reaction vessel were changed as follows. .. The glass transition temperature of the obtained acrylic polymer (2B) was 60 ° C.
[(メタ)アクリル酸エステル化合物]
メタクリル酸メチル:5質量部、
メタクリル酸シクロヘキシル:70質量部、
メタクリル酸n−ブチル:10質量部、及び
アクリル酸2−エチルヘキシル:11.8質量部;
[官能基含有単量体]
メタクリル酸:1質量部、
アクリル酸:1質量部、
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル:1質量部、及び
アクリルアミド:0.1質量部;
[乳化剤]
「アクアロンKH1025」(商品名、第一工業製薬株式会社製、25質量%水溶液)0.75質量部(固形分換算)、
「アデカリアソープSR1025」(商品名、株式会社ADEKA製、25質量%水溶液)0.75質量部(固形分換算)、及び
p−スチレンスルホン酸ナトリウム0.05質量部;
[架橋剤]
トリメチロールプロパントリアクリレート:0.1質量部;
[開始剤]
過硫酸アンモニウム(2質量%水溶液):0.15質量部(固形分換算);並びに
イオン交換水52質量部
の混合物。
[(Meta) acrylic acid ester compound]
Methyl methacrylate: 5 parts by mass,
Cyclohexyl methacrylate: 70 parts by mass,
N-Butyl methacrylate: 10 parts by mass, and 2-ethylhexyl acrylate: 11.8 parts by mass;
[Functional group-containing monomer]
Methacrylic acid: 1 part by mass,
Acrylic acid: 1 part by mass,
2-Hydroxyethyl methacrylate: 1 part by mass and acrylamide: 0.1 part by mass;
[emulsifier]
"Aqualon KH1025" (trade name, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., 25% by mass aqueous solution) 0.75 parts by mass (solid content equivalent),
"Adecaria Soap SR1025" (trade name, manufactured by ADEKA Corporation, 25% by mass aqueous solution) 0.75 parts by mass (in terms of solid content), and 0.05 parts by mass of sodium p-styrene sulfonate;
[Crosslinking agent]
Trimethylolpropane triacrylate: 0.1 parts by mass;
[Initiator]
Ammonium persulfate (2% by mass aqueous solution): 0.15 parts by mass (in terms of solid content); and a mixture of 52 parts by mass of ion-exchanged water.
上記製造例P2と同様にして評価したとところ、このアクリル系ポリマー(2B)は、粒子径は160nmの球形、単分散であり、ガラス転移温度は60℃であった。 When evaluated in the same manner as in Production Example P2, the acrylic polymer (2B) had a spherical particle size of 160 nm and a monodisperse, and had a glass transition temperature of 60 ° C.
<第1の水溶性ポリマーの製造>
製造例WS1(ポリマーEの製造)
攪拌機及びコンデンサを備えた槽型反応器へ、脱イオン水46g及びイソプロピルアルコール250gを仕込み80℃に保持した。この反応器へ、40質量%のメタクリル酸アンモニウム水溶液207g、アクリル酸メチル97g、及びメタクリル酸メチル151gを混合した単量体330g、並びに15質量%過硫酸アンモニウム水溶液60gを、5時間かけて滴下供給した。滴下終了後、反応液を80℃で3時間保持することにより、固形分濃度が40質量%、pHが7である、第1の水溶性ポリマーEを含む水溶液を得た。
得られたポリマーEの重量平均分子量(以下、「Mw」という)を、以下の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
測定装置:HLC8020システム〔東ソー(株)製〕
カラム:G4000PWxl、G3000PWxl、及びG2500PWxl〔東ソー(株)製〕を直列に連結して使用
溶離液:0.1MNaCl+リン酸バッファー(pH7)
検量線:ポリアクリル酸Na(創和科学製)を使用して作成
測定の結果、ポリマーEのMwは10,000であった。
<Manufacturing of first water-soluble polymer>
Production example WS1 (Production of polymer E)
46 g of deionized water and 250 g of isopropyl alcohol were charged into a tank reactor equipped with a stirrer and a condenser and maintained at 80 ° C. To this reactor, 207 g of a 40 mass% ammonium methacrylate aqueous solution, 97 g of methyl acrylate, and 151 g of methyl methacrylate were mixed, and 330 g of a monomer and 60 g of a 15 mass% ammonium persulfate aqueous solution were added dropwise over 5 hours. .. After completion of the dropping, the reaction solution was held at 80 ° C. for 3 hours to obtain an aqueous solution containing the first water-soluble polymer E having a solid content concentration of 40% by mass and a pH of 7.
The weight average molecular weight (hereinafter referred to as "Mw") of the obtained polymer E was measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Measuring device: HLC8020 system [manufactured by Tosoh Corporation]
Column: G4000PWxl, G3000PWxl, and G2500PWxl [manufactured by Tosoh Corporation] are connected in series and used. Eluent: 0.1M NaCl + phosphate buffer (pH 7)
Calibration curve: Prepared using sodium polyacrylate (manufactured by Sowa Kagaku) As a result of measurement, the Mw of polymer E was 10,000.
製造例WS2(ポリマーFの製造)
上記製造例WS1(ポリマーEの製造)において、
メタクリル酸アンモニウムをメタクリル酸ナトリウムに変更し、40質量%のメタクリル酸ナトリウム水溶液の使用量を247gに、アクリル酸メチルを90gに、メタクリル酸メチルを141gに変更した以外は、製造例WS1と同様にして、固形分濃度が40質量%、pHが7である、第1の水溶性ポリマーF(Mw:10,000)を含む水溶液を得た。
Production example WS2 (Production of polymer F)
In the above production example WS1 (production of polymer E),
Same as Production Example WS1 except that ammonium methacrylate was changed to sodium methacrylate, the amount of 40% by mass sodium methacrylate aqueous solution used was changed to 247 g, methyl acrylate was changed to 90 g, and methyl methacrylate was changed to 141 g. An aqueous solution containing the first water-soluble polymer F (Mw: 10,000) having a solid content concentration of 40% by mass and a pH of 7 was obtained.
製造例WS3(ポリマーGの製造)
上記製造例WS1(ポリマーEの製造)において、
メタクリル酸アンモニウム水溶液の使用量を247gに、アクリル酸メチルの使用量を90gに、メタクリル酸メチルの使用量を141gに、それぞれ変更した以外は、製造例WS1と同様にして、固形分濃度が40質量%、pHが7である、第1の水溶性ポリマーG(Mw:11,000)を含む水溶液を得た。
Production example WS3 (Production of polymer G)
In the above production example WS1 (production of polymer E),
The solid content concentration was 40 in the same manner as in Production Example WS1, except that the amount of the aqueous ammonium methacrylate solution was changed to 247 g, the amount of methyl acrylate used was 90 g, and the amount of methyl methacrylate used was 141 g. An aqueous solution containing the first water-soluble polymer G (Mw: 11,000) having a mass% of pH and a pH of 7 was obtained.
以下の実施例1〜16及び比較例1〜6では、基材シートにコロナ放電処理を行わずに塗工を行う態様についての試験を行い;
実施例17〜21及び参考例1では、基材シートにコロナ放電処理を行ったうえで塗工を行う態様についての試験を行った。
In Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 6 below, a test was conducted on a mode in which the base sheet is coated without corona discharge treatment;
In Examples 17 to 21 and Reference Example 1, a test was conducted on a mode in which the base sheet is subjected to a corona discharge treatment and then coated.
実施例1(但し、実施例1は、参考例Iである。)
<多孔層用塗工液の調製>
無機フィラーとして水酸化酸化アルミニウム粒子(平均粒径1.0μm)100質量部;
第1の水溶性ポリマーとしてポリマーAの水溶液(後述)を4質量部(ポリマーAの固形分として1質量部);及び
樹脂バインダとして、上記製造例P1で得たアクリル系ポリマー(1)5.0質量部;
を、100質量部の水にそれぞれ均一に溶解又は分散させることにより、多孔層形成用塗工液を調製した。
Example 1 (However, Example 1 is Reference Example I).
<Preparation of coating liquid for porous layer>
100 parts by mass of aluminum hydroxide oxide particles (average particle size 1.0 μm) as an inorganic filler;
4. As the first water-soluble polymer, 4 parts by mass (1 part by mass as the solid content of the polymer A) of the aqueous solution of the polymer A (described later); and as the resin binder, the acrylic polymer (1) obtained in Production Example P1 above. 0 parts by mass;
Was uniformly dissolved or dispersed in 100 parts by mass of water to prepare a coating liquid for forming a porous layer.
<セパレータの製造>
上記で調製した塗工液を、ポリオレフィン多孔膜(S1)の片面上に、グラビアコーターを用いて塗工目付け6.6g/m2となるように塗布した後、60℃において乾燥して、前記ポリオレフィン多孔膜上に厚さ4μmの多孔層を形成することにより、多層セパレータを製造した。ここで、塗工に際して、基材シートであるポリオレフィン多孔膜にコロナ放電処理を施さなかった。
<Manufacturing of separator>
The coating liquid prepared above was applied onto one side of the polyolefin porous film (S1) using a gravure coater so as to have a coating texture of 6.6 g / m 2, and then dried at 60 ° C. to obtain the above. A multilayer separator was produced by forming a porous layer having a thickness of 4 μm on the porous polyolefin membrane. Here, at the time of coating, the polyolefin porous film as the base sheet was not subjected to the corona discharge treatment.
上記で製造したセパレータについて、上述の方法に従って各種の評価を行った。評価結果は表2に示した。 The separator produced above was evaluated in various ways according to the method described above. The evaluation results are shown in Table 2.
実施例2
上記実施例1の<多孔層用塗工液の調製>において、
第1の水溶性ポリマーとしてのポリマーAの使用量を、固形分換算値として0.1質量部に変更し、
第2の水溶性ポリマーとして、下記ポリマーHを含有する水分散体1質量部(ポリマーHの固形分として0.4質量部)を更に用いた他は、実施例1と同様にして塗工液を調製し、該塗工液を用いてセパレータを製造して各種の評価を行った。評価結果は表2に示した。
Example 2
In <Preparation of coating liquid for porous layer> of Example 1 above,
The amount of polymer A used as the first water-soluble polymer was changed to 0.1 parts by mass as a solid content conversion value.
As the second water-soluble polymer, 1 part by mass of the aqueous dispersion containing the following polymer H (0.4 parts by mass as the solid content of the polymer H) was further used, and the coating liquid was applied in the same manner as in Example 1. Was prepared, a separator was produced using the coating liquid, and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 2.
実施例3〜21、比較例1〜6、及び参考例1(但し、実施例6及び17は、それぞれ参考例VI及びXVIIである。)
上記実施例2の<多孔層用塗工液の調製>において、無機フィラー、第1の水溶性ポリマー、及び第2の水溶性ポリマーの種類及び量を、それぞれ、表1に記載のとおりに変更して塗工液を調整し、そして
上記実施例1の<セパレータの製造>において、上記の塗工液を使用し、ポリオレフィン多孔膜の種類、及び基材シートに対するコロナ放電処理の有無、形成した多孔層の厚さを、それぞれ、表1に記載のとおりとした他は、実施例1と同様にしてセパレータを製造して各種の評価を行った。
Examples 3 to 21, Comparative Examples 1 to 6, and Reference Example 1 (However, Examples 6 and 17 are Reference Examples VI and XVII, respectively).
In <Preparation of coating liquid for porous layer> of Example 2 above, the types and amounts of the inorganic filler, the first water-soluble polymer, and the second water-soluble polymer were changed as shown in Table 1, respectively. The coating liquid was adjusted, and in the <Manufacturing of Separator> of Example 1 above, the above coating liquid was used to form the type of the porous polyolefin film and the presence or absence of corona discharge treatment on the base sheet. Separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the porous layer was set as shown in Table 1, and various evaluations were performed.
実施例17〜21及び参考例1においては、基材シートであるポリオレフィン多孔膜に対して、春日電機製のコロナ表面処理装置を用いて、放電量50W・min/m2の条件下でコロナ放電処理を施した後に、塗工液の塗工を行った。 In Examples 17 to 21 and Reference Example 1, a corona discharge device manufactured by Kasuga Electric Works Ltd. was used to discharge the polyolefin porous membrane as the base sheet under the condition of a discharge amount of 50 W · min / m 2. After the treatment, the coating liquid was applied.
評価結果は表2に示した。
なお、比較例5で使用の「F系界面活性剤」は本発明所定の「第1の水溶性ポリマー」には該当しないが、表作成上の便宜のために「第1の水溶性ポリマー」欄に記載した。
The evaluation results are shown in Table 2.
The "F-based surfactant" used in Comparative Example 5 does not correspond to the "first water-soluble polymer" prescribed in the present invention, but for convenience of table preparation, the "first water-soluble polymer". Described in the column.
表1における「酸モノマー比」とは、当該ポリマーにおけるカルボキシル基を有するモノマーの共重合割合を表し、「カチオン種」とは当該モノマーのカルボキシル基のカウンターカチオンの種類を表す。
表1における各成分の略称は、それぞれ、以下の意味である。
[基材(ポリオレフィン多孔膜)]
S1:上記合成例S1で得たポリオレフィン多孔膜(S1)
S2:セルガード社製、品名「CG2500」、
[無機フィラー]
水酸化酸化アルミニウム:平均粒径1.0μm
焼成カオリン:平均粒径1.0μm
アルミナ:平均粒径1.0μm
The "acid monomer ratio" in Table 1 represents the copolymerization ratio of the monomer having a carboxyl group in the polymer, and the "cation species" represents the type of counter cation of the carboxyl group of the monomer.
The abbreviations for each component in Table 1 have the following meanings.
[Base material (polyolefin porous membrane)]
S1: Polyolefin porous membrane (S1) obtained in the above synthesis example S1.
S2: Made by Cellguard, product name "CG2500",
[Inorganic filler]
Aluminum hydroxide: Average particle size 1.0 μm
Baked kaolin: average particle size 1.0 μm
Alumina: Average particle size 1.0 μm
[第1の水溶性ポリマー]
ポリマーA:東亞合成社製、商品名「ジュリマーAT−613」、水溶性アクリル共重合体のアンモニウム塩、カルボキシル基含有モノマー単位の割合=10質量%、Tg=76℃、固形分濃度25wt%
ポリマーB:東亞合成社製、商品名「ジュリマーAT−210」、水溶性アクリル共重合体のアンモニウム塩、カルボキシル基含有モノマー単位の割合=10質量%、Tg=−7.5℃、固形分濃度30wt%
ポリマーC:東亞合成社製、商品名「ジュリマーET−325」、水溶性アクリル共重合体のアンモニウム塩、カルボキシル基含有モノマー単位の割合=5質量%、Tg=28℃、固形分濃度30wt%
ポリマーD:東亞合成社製、商品名「ジュリマーAT−510」、水溶性アクリル共重合体のアンモニウム塩、カルボキシル基含有モノマー単位の割合=10質量%、Tg=27.5℃、固形分濃度30wt%
ポリマーE:上記製造例WS1で製造した水溶性アクリル共重合体のアンモニウム塩、カルボキシル基含有モノマー単位の割合=25質量%
ポリマーF:上記製造例WS2で製造した水溶性アクリル共重合体のナトリウム塩、カルボキシル基含有モノマー単位の割合=10質量%
ポリマーG:上記製造例WS3で製造した水溶性アクリル共重合体のアンモニウム塩、カルボキシル基含有モノマー単位の割合=30質量%
[First water-soluble polymer]
Polymer A: manufactured by Toagosei Co., Ltd., trade name "Julimer AT-613", ammonium salt of water-soluble acrylic copolymer, ratio of carboxyl group-containing monomer unit = 10% by mass, Tg = 76 ° C, solid content concentration 25 wt%
Polymer B: manufactured by Toagosei Co., Ltd., trade name "Julimer AT-210", ammonium salt of water-soluble acrylic copolymer, ratio of carboxyl group-containing monomer unit = 10% by mass, Tg = -7.5 ° C, solid content concentration 30 wt%
Polymer C: manufactured by Toagosei Co., Ltd., trade name "Julimer ET-325", ammonium salt of water-soluble acrylic copolymer, ratio of carboxyl group-containing monomer unit = 5% by mass, Tg = 28 ° C, solid content concentration 30 wt%
Polymer D: manufactured by Toagosei Co., Ltd., trade name "Julimer AT-510", ammonium salt of water-soluble acrylic copolymer, ratio of carboxyl group-containing monomer unit = 10% by mass, Tg = 27.5 ° C, solid content concentration 30 wt %
Polymer E: Ratio of ammonium salt and carboxyl group-containing monomer unit of the water-soluble acrylic copolymer produced in Production Example WS1 = 25% by mass.
Polymer F: Ratio of sodium salt and carboxyl group-containing monomer unit of the water-soluble acrylic copolymer produced in Production Example WS2 = 10% by mass.
Polymer G: Ratio of ammonium salt and carboxyl group-containing monomer unit of the water-soluble acrylic copolymer produced in Production Example WS3 = 30% by mass.
[第2の水溶性ポリマー]
ポリマーH:サンノプコ社製、商品名「SNディスパーサント5468」、ポリアクリル酸アンモニウム、固形分濃度40wt%
ポリマーI:東亞合成社製、商品名「アロンA6114」、アクリル酸エステルの共重合体、固形分濃度40wt%
ポリマーJ:サンノプコ社製、商品名「SNディスパーサント5027」、固形分濃度20wt%
[樹脂バインダ]
P1:上記合成例P1で得たアクリル系ポリマー(1)
[その他の成分]
F系界面活性剤:パーフルオロオクタンスルホン酸
[Second water-soluble polymer]
Polymer H: manufactured by San Nopco, trade name "SN Dispersant 5468", ammonium polyacrylate, solid content concentration 40 wt%
Polymer I: manufactured by Toagosei Co., Ltd., trade name "Aron A6114", copolymer of acrylic acid ester, solid content concentration 40 wt%
Polymer J: manufactured by San Nopco, trade name "SN Dispersant 5027", solid content concentration 20 wt%
[Resin binder]
P1: Acrylic polymer (1) obtained in Synthetic Example P1
[Other ingredients]
F-based surfactant: perfluorooctanesulfonic acid
実施例22〜26
無機フィラー、第1の水溶性ポリマー、及び第2の水溶性ポリマーの種類及び量を、それぞれ、表3に記載のとおりに変更した他は実施例2と同様にして塗工液を調整し、ポリオレフィン多孔性基材にコロナ処理をした場合、及びしていない場合のそれぞれについて、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
そして得られたセパレータにおいて、下記式で表される、透気度上昇率を求めた。結果を表3に記載した。
△AR(%)={(AR1―AR2)/A0}×100
AR0:ポリオレフィン多孔膜基材の透気度(秒/100cc)
AR1:ポリオレフィン多孔膜基材にコロナ処理を行ったうえで多孔膜を形成したセパレータの透気度(秒/100cc)
AR2:ポリオレフィン多孔膜基材にコロナ処理を行わずに多孔膜を形成したセパレータの透気度(秒/100cc)
△ARが30%未満であったとき:コロナ処理有無による透気度変化が小「◎」(極めて良好)
△ARが30%以上60%未満であったとき:コロナ処理有無による透気度変化が中程度「○」(良好)
△ARが60%以上であったとき:コロナ処理有無による透気度変化が大「△」(可)
Examples 22-26
The coating liquid was adjusted in the same manner as in Example 2 except that the types and amounts of the inorganic filler, the first water-soluble polymer, and the second water-soluble polymer were changed as shown in Table 3, respectively. Separators were prepared in the same manner as in Example 1 for each of the cases where the porous polyolefin substrate was corona-treated and the case where it was not treated.
Then, in the obtained separator, the rate of increase in air permeability represented by the following formula was determined. The results are shown in Table 3.
ΔAR (%) = {(AR1-AR2) / A0} × 100
AR0: Air permeability of polyolefin porous membrane substrate (seconds / 100 cc)
AR1: Air permeability (seconds / 100 cc) of a separator formed with a porous membrane after corona treatment on a polyolefin porous membrane base material.
AR2: Air permeability (seconds / 100 cc) of a separator in which a porous membrane is formed on a polyolefin porous membrane base material without corona treatment.
△ When AR is less than 30%: Small change in air permeability with or without corona treatment "◎" (extremely good)
△ When AR is 30% or more and less than 60%: Moderate change in air permeability with or without corona treatment “○” (good)
When the AR is 60% or more: The change in air permeability with or without corona treatment is large "△" (possible)
実施例27
<接着層用塗工液の調製>
樹脂バインダとして、上記製造例P2で得たアクリル系ポリマー2Aの20質量部及び上記製造例P3で得たアクリル系ポリマー2Bの80質量部;
を、100質量部の水にそれぞれ均一に溶解させて樹脂バインダの溶液を得た。この溶液に、第1の水溶性ポリマーとしてポリマーAの水溶液4質量部(ポリマーAの固形分として1質量部、アクリル系ポリマー固形分100質量部に対するポリマーAの固形分として5質量部)を加え、均一に混合して、接着層用塗工液を得た。
<セパレータの製造>
上記塗工液を、ポリオレフィン多孔性基材S1の片面上に、コロナ放電処理を行わずに、グラビアコーターにより、塗工目付け0.5g/m2となるように全面に塗布した後、50℃において1分間加熱して乾燥することにより、ポリオレフィン多孔性基材上に層厚1μmの接着層を形成し、セパレータを得た。
上記で製造したセパレータについて、上述の方法に従って各種の評価を行った。評価結果は表5に示した。
Example 27
<Preparation of coating liquid for adhesive layer>
As the resin binder, 20 parts by mass of the acrylic polymer 2A obtained in Production Example P2 and 80 parts by mass of the acrylic polymer 2B obtained in Production Example P3;
Was uniformly dissolved in 100 parts by mass of water to obtain a resin binder solution. To this solution, 4 parts by mass of an aqueous solution of polymer A as a first water-soluble polymer (1 part by mass as a solid content of polymer A, 5 parts by mass as a solid content of polymer A with respect to 100 parts by mass of acrylic polymer solid content) was added. , Uniformly mixed to obtain a coating solution for an adhesive layer.
<Manufacturing of separator>
The above coating liquid was applied to one side of the polyolefin porous base material S1 by a gravure coater without performing a corona discharge treatment, and then applied to the entire surface so as to have a coating texture of 0.5 g / m 2, and then 50 ° C. By heating and drying for 1 minute in the above, an adhesive layer having a layer thickness of 1 μm was formed on the porous polyolefin substrate, and a separator was obtained.
The separator produced above was evaluated in various ways according to the method described above. The evaluation results are shown in Table 5.
実施例28
上記実施例27の<接着層用塗工液の調製>において、
更に第2の水溶性ポリマーとして、ポリマーHを含有する水分散体1質量部(ポリマーHの固形分として0.4質量部)を用いた他は、実施例27と同様にして塗工液を調製し、該塗工液を用いてセパレータを製造して各種の評価を行った。評価結果は表5に示した。
Example 28
In <Preparation of coating liquid for adhesive layer> of Example 27 above,
Further, as the second water-soluble polymer, the coating liquid was applied in the same manner as in Example 27, except that 1 part by mass of the aqueous dispersion containing the polymer H (0.4 parts by mass as the solid content of the polymer H) was used. It was prepared, and a separator was produced using the coating liquid and various evaluations were performed. The evaluation results are shown in Table 5.
実施例29〜35並びに比較例7及び8
上記実施例27において、第1の水溶性ポリマーの種類及び量を、それぞれ、表4に記載のとおりに変更して塗工液を調整し、そして
該塗工液を使用し、ポリオレフィン多孔膜の種類を表4に記載のとおりとした他は、実施例27と同様にしてセパレータを製造した。
Examples 29-35 and Comparative Examples 7 and 8
In Example 27, the type and amount of the first water-soluble polymer were changed as shown in Table 4 to prepare a coating liquid, and the coating liquid was used to prepare a porous polyolefin membrane. A separator was produced in the same manner as in Example 27, except that the types were as shown in Table 4.
参考例2
基材シートに対して、春日電機製のコロナ表面処理装置による放電量50W・min/m2のコロナ放電処理を行ったうえで塗工を行った他は、比較例7と同様にしてセパレータを製造した。
Reference example 2
A separator was applied in the same manner as in Comparative Example 7, except that the base sheet was coated after being subjected to a corona discharge treatment of a discharge amount of 50 W · min / m 2 by a corona surface treatment device manufactured by Kasuga Electric Works. Manufactured.
実施例29〜35、比較例7及び8、並びに参考例2の評価結果は表4に合わせて示した。
下記の表4における成分の名称等の略号の意味は、表1におけるのと同じである。
The evaluation results of Examples 29 to 35, Comparative Examples 7 and 8, and Reference Example 2 are shown in Table 4.
The meanings of abbreviations such as component names in Table 4 below are the same as those in Table 1.
実施例36及び37、並びに参考例3及び4
<電池評価>
実施例2及び27、並びに参考例1及び2で得られたセパレータを用いて製造した電池について、以下の手順によってレート特性の評価を行った。
(1)正極の作製
正極活物質としてニッケル−マンガン−コバルト複合酸化物(NMC)(Ni:Mn:Co=1:1:1(元素比)、密度4.70g/cm3)を90.4質量%、導電助材としてグラファイト粉末(KS6)(密度2.26g/cm3、数平均粒子径6.5μm)を1.6質量%、及びアセチレンブラック粉末(AB)(密度1.95g/cm3、数平均粒子径48nm)を3.8質量%、並びにバインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)(密度1.75g/cm3)を4.2質量%の比率で混合し、これらをN−メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを、正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の片面にダイコーターを用いて塗布し、130℃において3分間乾燥した後、ロールプレス機を用いて圧縮成形することにより、正極を作製した。このときの正極活物質塗布量は109g/m2であった。
Examples 36 and 37, and Reference Examples 3 and 4
<Battery evaluation>
The rate characteristics of the batteries manufactured using the separators obtained in Examples 2 and 27 and Reference Examples 1 and 2 were evaluated by the following procedure.
(1) Preparation of positive electrode 90.4 of nickel-manganese-cobalt composite oxide (NMC) (Ni: Mn: Co = 1: 1: 1 (element ratio), density 4.70 g / cm 3 ) was used as the positive electrode active material. Mass%, graphite powder (KS6) (density 2.26 g / cm 3 , number average particle diameter 6.5 μm) 1.6 mass% as conductive auxiliary material, and acetylene black powder (AB) (density 1.95 g / cm) 3. A number average particle diameter of 48 nm) was mixed at a ratio of 3.8% by mass, and polyvinylidene fluoride (PVDF) (density 1.75 g / cm 3 ) as a binder was mixed at a ratio of 4.2% by mass, and these were mixed with N-methyl. A slurry was prepared by dispersing in pyrrolidone (NMP). This slurry is applied to one side of a 20 μm-thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector using a die coater, dried at 130 ° C. for 3 minutes, and then compression-molded using a roll press to obtain a positive electrode. Made. The amount of the positive electrode active material applied at this time was 109 g / m 2 .
(2)負極の作製
負極活物質としてグラファイト粉末A(密度2.23g/cm3、数平均粒子径12.7μm)を87.6質量%及びグラファイト粉末B(密度2.27g/cm3、数平均粒子径6.5μm)を9.7質量%、並びにバインダとしてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.4質量%(固形分換算)(固形分濃度1.83質量%水溶液)及びジエンゴム系ラテックス1.7質量%(固形分換算)(固形分濃度40質量%水溶液)を精製水中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを負極集電体となる厚さ12μmの銅箔の片面にダイコーターで塗布し、120℃において3分間乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成形することにより、負極を作製した。このときの負極活物質塗布量は5.2g/m2であった。
(2) Preparation of negative electrode As the negative electrode active material, graphite powder A (density 2.23 g / cm 3 , number average particle diameter 12.7 μm) was added to 87.6% by mass and graphite powder B (density 2.27 g / cm 3 , number 2.27 g / cm 3, number). Average particle size (6.5 μm) is 9.7% by mass, and carboxymethyl cellulose ammonium salt 1.4% by mass (solid content equivalent) (solid content concentration 1.83% by mass aqueous solution) and diene rubber latex 1.7 as a binder. A slurry was prepared by dispersing mass% (in terms of solid content) (solid content concentration 40% by mass aqueous solution) in purified water. This slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 12 μm to be a negative electrode current collector with a die coater, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and then compression-molded with a roll press to prepare a negative electrode. The amount of the negative electrode active material applied at this time was 5.2 g / m 2 .
(3)非水電解液の調製
エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート=1:2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1.0mol/Lとなるように溶解させることにより、非水電解液を調製した。
(3) Preparation of non-aqueous electrolyte solution Non-aqueous solution is prepared by dissolving LiPF 6 as a solute in a mixed solvent of ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 1: 2 (volume ratio) so as to have a concentration of 1.0 mol / L. An electrolytic solution was prepared.
(4)電池組立
実施例2及び27、並びに比較例1及び7で得られたセパレータのそれぞれを24mmφ、正極及び負極をそれぞれ16mmφの円形に切り出した。
正極及び負極の各活物質面とが対向するように、負極、セパレータ、正極の順に重ね、22.6N/cm、及び70℃の条件下で、プレス速度2m/分にてロールプレスしたうえで、蓋付きステンレス金属製容器に収容した。容器と蓋とは絶縁されており、容器は負極の銅箔と、蓋は正極のアルミニウム箔と、それぞれ接していた。この容器内に前記非水電解液を0.4ml注入して密閉することにより、電池(簡易電池)を組み立てた。
(4) Battery Assembly The separators obtained in Examples 2 and 27 and Comparative Examples 1 and 7 were cut out into a circle of 24 mmφ, and the positive electrode and the negative electrode were cut out into a circle of 16 mmφ, respectively.
The negative electrode, the separator, and the positive electrode are stacked in this order so that the positive electrode and the active material surfaces of the negative electrode face each other, and roll-pressed under the conditions of 22.6 N / cm and 70 ° C. at a press speed of 2 m / min. , Contained in a stainless metal container with a lid. The container and the lid were insulated, and the container was in contact with the copper foil of the negative electrode and the lid was in contact with the aluminum foil of the positive electrode. A battery (simple battery) was assembled by injecting 0.4 ml of the non-aqueous electrolytic solution into this container and sealing the container.
(5)レート特性の評価
上記(4)で組み立てた簡易電池を、25℃において、電流値3mA(約0.5C)で電池電圧4.2Vまで充電した後、4.2Vを保持するようにして電流値を3mAから絞り始めるという方法により、電池作成後の最初の充電を合計6時間行った。その後、電流値3mAで電池電圧3.0Vまで放電した。
次に、25℃において、電流値6mA(約1.0C)で電池電圧4.2Vまで充電した後、4.2Vを保持するようにして電流値を6mAから絞り始めるという方法により、合計3時間充電を行った。その後、電流値6mAで電池電圧3.0Vまで放電した時の放電容量を1C放電容量(mAh)とした。
更に、25℃において、電流値6mA(約1.0C)で電池電圧4.2Vまで充電した後、4.2Vを保持するようにして電流値を6mAから絞り始めるという方法により、合計3時間充電を行った。その後、電流値を変量して電池電圧3.0Vまで放電した時の放電容量を2C放電容量(mAh)とした。
前記(1C)の放電容量に対する前記(2C)の放電容量の割合を容量維持率(%)と定義し、各セパレートを用いて製造された電池のレート特性を求めた。結果を表5に示した。
(5) Evaluation of rate characteristics The simple battery assembled in (4) above is charged to a battery voltage of 4.2 V at a current value of 3 mA (about 0.5 C) at 25 ° C., and then holds 4.2 V. By the method of starting to throttle the current value from 3 mA, the first charge after the battery was made was performed for a total of 6 hours. After that, the battery was discharged to a battery voltage of 3.0 V at a current value of 3 mA.
Next, at 25 ° C., the battery is charged to a battery voltage of 4.2 V with a current value of 6 mA (about 1.0 C), and then the current value is started to be throttled from 6 mA so as to maintain 4.2 V for a total of 3 hours. It was charged. After that, the discharge capacity when discharged to a battery voltage of 3.0 V at a current value of 6 mA was defined as 1 C discharge capacity (mAh).
Further, at 25 ° C., the battery is charged to a battery voltage of 4.2 V with a current value of 6 mA (about 1.0 C), and then charged for a total of 3 hours by a method of holding 4.2 V and starting to throttle the current value from 6 mA. Was done. After that, the discharge capacity when the current value was variable and discharged to the battery voltage of 3.0 V was defined as the 2C discharge capacity (mAh).
The ratio of the discharge capacity of (2C) to the discharge capacity of (1C) was defined as the capacity retention rate (%), and the rate characteristics of the batteries manufactured using each separate were obtained. The results are shown in Table 5.
表5から理解されるとおり、多孔層又は接着層が水溶性(メタ)アクリル系樹脂又はその塩を含有する本発明のセパレータは、基材シートに対してコロナ放電処理を行わずに製造された場合であっても、レート特性は高いレベルに維持され、電池特性が損われることのないことが確認された。 As can be understood from Table 5, the separator of the present invention in which the porous layer or the adhesive layer contains a water-soluble (meth) acrylic resin or a salt thereof was produced without subjecting the base sheet to a corona discharge treatment. Even in this case, it was confirmed that the rate characteristics were maintained at a high level and the battery characteristics were not impaired.
Claims (10)
カルボキシル基含有モノマー単位を2質量%以上20質量%以下(但し、20質量%を除く)有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)のアンモニウム塩又はナトリウム塩である第1の水溶性ポリマー並びにカルボキシル基含有モノマー単位を27質量%以上有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)及びその塩から選択される第2の水溶性ポリマーを含有するB層と
を有し、かつ
前記第1の水溶性ポリマーがアクリルアミドを含まない
ことを特徴とする、蓄電デバイス用セパレータ。 A layer composed of a porous base material layer and
A first water-soluble polymer which is an ammonium salt or a sodium salt of a water-soluble (meth) acrylic resin (b1) having a carboxyl group-containing monomer unit of 2% by mass or more and 20% by mass or less (excluding 20% by mass). possess a B layer containing a carboxyl group-containing monomer units of 27 mass% or more with a water-soluble (meth) second water-soluble polymer selected from an acrylic resin (b2) and salts thereof, and
A separator for a power storage device, characterized in that the first water-soluble polymer does not contain acrylamide.
△AR(%)={(AR1―AR2)/AR0}×100
{式中、AR0:ポリオレフィン多孔膜基材の透気度(秒/100cc)
AR1:ポリオレフィン多孔膜基材にコロナ処理を行ったうえで多孔膜を形成した蓄電デバイス用セパレータの透気度(秒/100cc)
AR2:ポリオレフィン多孔膜基材にコロナ処理を行わずに多孔膜を形成した前記蓄電デバイス用セパレータの透気度(秒/100cc)}
で表される透気度上昇率が、60%未満である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The following formula:
ΔAR (%) = {(AR1-AR2) / AR0} × 100
{In the formula, AR0: Air permeability of polyolefin porous membrane substrate (seconds / 100 cc)
AR1: Air permeability (seconds / 100 cc) of a separator for a power storage device in which a porous film is formed after corona treatment is performed on a polyolefin porous film base material.
AR2: Air permeability (seconds / 100 cc) of the separator for a power storage device in which a porous film is formed on a polyolefin porous film substrate without corona treatment.
The separator for a power storage device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the rate of increase in air permeability represented by is less than 60%.
該基材シート上に、カルボキシル基含有モノマー単位を2質量%以上20質量%以下(但し、20質量%を除く)有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b1)のアンモニウム塩又はナトリウム塩である第1の水溶性ポリマー並びにカルボキシル基含有モノマー単位を27質量%以上有する水溶性(メタ)アクリル系樹脂(b2)及びその塩から選択される第2の水溶性ポリマーを含有するB層を形成する工程を含み、かつ
前記第1の水溶性ポリマーがアクリルアミドを含まない
ことを特徴とする、蓄電デバイス用セパレータの製造方法。 After or without corona discharge treatment, a single-layer or multi-layer base sheet containing at least layer A composed of a porous base material layer is subjected to corona discharge treatment or without corona discharge treatment.
A water-soluble (meth) acrylic resin (b1) ammonium salt or sodium salt having a carboxyl group-containing monomer unit of 2% by mass or more and 20% by mass or less (excluding 20% by mass) on the base sheet. A layer B containing a first water-soluble polymer and a second water-soluble polymer selected from a water-soluble (meth) acrylic resin (b2) having a carboxyl group-containing monomer unit of 27% by mass or more and a salt thereof is formed. process only contains, and
A method for producing a separator for a power storage device, wherein the first water-soluble polymer does not contain acrylamide.
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