JP7057722B2 - Winding body of 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(以下、単に「セパレータ」ともいう。)の捲回体、及びその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、ポリオレフィン多孔性基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性ポリマー塗工層を有し、蓄電デバイス用として用いられるセパレータの捲回体に関する。 The present invention relates to a wound body of a separator for a power storage device (hereinafter, also simply referred to as “separator”) and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a wound body of a separator having a thermoplastic polymer coating layer containing a thermoplastic polymer on at least a part of at least one side of a porous polyolefin substrate and used for a power storage device. ..
近年、リチウムイオン電池を中心とした非水電解液電池の開発が活発に行われている。通常、非水電解液電池には、多孔質材料、例えば微多孔膜を基材として(本願明細書において「多孔性基材」ともいう。)有するセパレータが正負極間に設けられている。このようなセパレータは、正負極間の直接的な接触を防ぎ、微多孔中に保持した電解液を通じイオンを透過させる機能を有する。 In recent years, non-aqueous electrolyte batteries, mainly lithium-ion batteries, have been actively developed. Usually, a non-aqueous electrolyte battery is provided with a separator having a porous material, for example, a microporous membrane as a substrate (also referred to as “porous substrate” in the present specification) between the positive and negative electrodes. Such a separator has a function of preventing direct contact between the positive and negative electrodes and allowing ions to permeate through the electrolytic solution held in the microporous.
非水電解液電池のサイクル特性や安全性を向上するために、セパレータの改良が検討されている。例えば、特許文献1では、放電特性、安全性に優れた二次電池を提供することを目的として、多孔質膜上に反応性ポリマーを塗布、乾燥することにより接着剤を担持した多孔質フィルムが提案されている。 Improvements to the separator are being studied in order to improve the cycle characteristics and safety of non-aqueous electrolyte batteries. For example, in Patent Document 1, for the purpose of providing a secondary battery having excellent discharge characteristics and safety, a porous film in which a reactive polymer is applied on a porous membrane and dried to support an adhesive is used. Proposed.
近年、ポータブル機器の小型化、薄型化により、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイスにも小型化、薄型化が求められている。一方で、長時間携帯することを可能にするために、蓄電デバイスの体積エネルギー密度を向上させることによる高容量化も図られている。 In recent years, with the miniaturization and thinning of portable devices, there is a demand for miniaturization and thinning of power storage devices such as lithium ion secondary batteries. On the other hand, in order to make it possible to carry it for a long time, the capacity is also increased by improving the volumetric energy density of the power storage device.
従来から、セパレータには、異常加熱した場合に速やかに電池反応が停止される特性(ヒューズ特性)、及び高温になっても形状を維持して正極物質と負極物質とが直接反応する危険な事態を防止する性能(ショート特性)等の、安全性に関する性能が求められてきた。近年では、これらの安全性能に加えて、充放電電流の均一化、リチウムデンドライト抑制の観点から、セパレータと電極との接着性の向上が求められている。 Conventionally, the separator has a characteristic that the battery reaction is stopped promptly when abnormally heated (fuse characteristic), and a dangerous situation in which the positive electrode substance and the negative electrode substance directly react with each other while maintaining the shape even at a high temperature. There has been a demand for safety-related performance such as performance to prevent short-circuit characteristics (short-circuit characteristics). In recent years, in addition to these safety performances, it has been required to improve the adhesiveness between the separator and the electrode from the viewpoint of uniform charging / discharging current and suppression of lithium dendrite.
セパレータと電池電極との接着性を良くすることにより、充放電電流の不均一化が起こりにくくなり、また、リチウムデンドライトが析出しにくくなるため、結果として充放電サイクル寿命を長くすることが可能となる。 By improving the adhesiveness between the separator and the battery electrode, non-uniformity of the charge / discharge current is less likely to occur, and lithium dendrite is less likely to precipitate, resulting in a longer charge / discharge cycle life. Become.
例えば、特許文献1及び2には、多孔性基材上に形成された多孔性コーティング層の上に、更にポリマー溶液を塗布してセパレータを得て、該セパレータのポリマー層と電極とを接着固定することが提案されている。 For example, in Patent Documents 1 and 2, a polymer solution is further applied on a porous coating layer formed on a porous substrate to obtain a separator, and the polymer layer and the electrode of the separator are adhered and fixed. It is proposed to do.
しかしながら、特許文献1及び2に記載されているような従来のセパレータの捲回体を製造した場合、セパレータのコアへの捲回数が増加するにつれて、捲回体の内層に位置するセパレータへかかる圧力が高まり、熱可塑性ポリマー同士及び/又は熱可塑性ポリマーと基材とが貼り付いてしまうことがあった。このような現象は一般に「ブロッキング」と呼ばれる。ブロッキングにより、捲回体の内層側のセパレータを繰り出すことが困難となり、ハンドリング性が著しく損なわれることがあった。 However, in the case of manufacturing a wound body of a conventional separator as described in Patent Documents 1 and 2, as the number of times the separator is wound on the core increases, the pressure applied to the separator located in the inner layer of the wound body is increased. May be increased and the thermoplastic polymers and / or the thermoplastic polymer and the substrate may stick to each other. Such a phenomenon is generally called "blocking". Due to blocking, it becomes difficult to feed out the separator on the inner layer side of the wound body, and the handleability may be significantly impaired.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性ポリマー塗工層を有するセパレータの捲回体であって、セパレータと電極との接着性を損なわず、捲回体の巻ズレ及び皺の発生を抑え、かつブロッキングを低減することができる、蓄電デバイス用セパレータの捲回体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a wound body of a separator having a thermoplastic polymer coating layer containing a thermoplastic polymer, without impairing the adhesiveness between the separator and the electrode. It is an object of the present invention to provide a wound body of a separator for a power storage device, which can suppress the occurrence of winding misalignment and wrinkles of the wound body and reduce blocking.
本発明者らは、上記課題を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、ポリオレフィン多孔性基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマー塗工層を有するセパレータの捲回体において、最内層におけるセパレータ間の剥離強度を特定の範囲に調製することにより、上記課題を解決できることを見出した。また、捲回体を作製する際に、捲回張力を特定の範囲に調整することにより、上記捲回体を製造することができることを見出し、本発明を完成した。 As a result of diligent studies to achieve the above problems, the present inventors have found that the innermost layer of the wound body of a separator having a thermoplastic polymer coated layer on at least a part of at least one side of the porous polyolefin substrate. It has been found that the above problems can be solved by adjusting the peel strength between the separators to a specific range. Further, they have found that the wound body can be manufactured by adjusting the winding tension to a specific range when the wound body is manufactured, and completed the present invention.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
蓄電デバイス用セパレータの捲回体であって、
上記セパレータは、ポリオレフィン多孔性基材と、上記基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性ポリマー塗工層を有し、
上記捲回体は、捲回数が1000回以上10000回以下であり、最内層におけるセパレータ間の剥離強度が0.5mN/mm以上10mN/mm以下である、蓄電デバイス用セパレータの捲回体。
[2]
上記熱可塑性ポリマー塗工層が接着性を有する、項目1に記載の蓄電デバイス用セパレータの捲回体。
[3]
上記熱可塑性ポリマーの少なくとも一つのガラス転移温度が40℃以上である、項目1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータの捲回体。
[4]
上記熱可塑性ポリマー塗工層に含まれる熱可塑性ポリマーの塗工目付が0.02g/m2以上2.00g/m2以下である、項目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の捲回体。
[5]
上記熱可塑性ポリマー塗工層に含まれる熱可塑性ポリマーの塗工目付が0.02g/m2以上1.00g/m2以下である、項目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の捲回体。
[6]
上記熱可塑性ポリマー塗工層の片面あたりの厚みが2.0μm以下である、項目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の捲回体。
[7]
上記熱可塑性ポリマーが共役ジエン系ポリマー、アクリル系ポリマー、及びフッ素系ポリマーからなる群から選択される少なくとも一つを含む、項目1~6のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータの捲回体。
[8]
上記熱可塑性ポリマーが少なくとも(メタ)アクリレートモノマーをモノマー単位として含む共重合体を含む、項目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の捲回体。
[9]
蓄電デバイス用セパレータの捲回体の製造方法であって、上記方法は:
ポリオレフィン多孔性基材の少なくとも片面の少なくとも一部に、熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性ポリマー塗工層を付設して、セパレータを得ることと;
上記セパレータを、20N/m以上70N/m以下の張力で、コアに1000回以上10000回以下捲回することとを含む、方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
It is a winding body of a separator for a power storage device.
The separator has a polyolefin porous substrate and a thermoplastic polymer coating layer containing a thermoplastic polymer on at least a part of at least one side of the substrate.
The wound body is a wound body of a separator for a power storage device, in which the number of windings is 1000 or more and 10000 times or less, and the peel strength between separators in the innermost layer is 0.5 mN / mm or more and 10 mN / mm or less.
[2]
The wound body of the separator for a power storage device according to item 1, wherein the thermoplastic polymer coating layer has adhesiveness.
[3]
The wound body of the separator for a power storage device according to item 1 or 2, wherein at least one of the thermoplastic polymers has a glass transition temperature of 40 ° C. or higher.
[4]
The storage device according to any one of items 1 to 3, wherein the thermoplastic polymer contained in the thermoplastic polymer coating layer has a coating weight of 0.02 g / m 2 or more and 2.00 g / m 2 or less. A wound body of the separator.
[5]
The storage device according to any one of items 1 to 3, wherein the thermoplastic polymer contained in the thermoplastic polymer coating layer has a coating weight of 0.02 g / m 2 or more and 1.00 g / m 2 or less. A wound body of the separator.
[6]
The wound body of a separator for a power storage device according to any one of items 1 to 5, wherein the thickness per one side of the thermoplastic polymer coating layer is 2.0 μm or less.
[7]
The winding of the separator for a power storage device according to any one of items 1 to 6, wherein the thermoplastic polymer comprises at least one selected from the group consisting of a conjugated diene polymer, an acrylic polymer, and a fluorine polymer. body.
[8]
The wound body of a separator for a power storage device according to any one of items 1 to 7, wherein the thermoplastic polymer contains a copolymer containing at least a (meth) acrylate monomer as a monomer unit.
[9]
It is a method of manufacturing a wound body of a separator for a power storage device, and the above method is:
A thermoplastic polymer coating layer containing a thermoplastic polymer is attached to at least a part of at least one side of the polyolefin porous substrate to obtain a separator;
A method comprising winding the separator around a core 1000 times or more and 10000 times or less with a tension of 20 N / m or more and 70 N / m or less.
本発明によれば、電極とセパレータとを接着させるための熱可塑性ポリマー塗工層が付設されたセパレータの捲回体であっても、電極との接着性を損なわず、さらにはブロッキングを解消した蓄電デバイス用セパレータの捲回体を提供することができる。 According to the present invention, even in the case of a wound body of a separator provided with a thermoplastic polymer coating layer for adhering the electrode and the separator, the adhesiveness to the electrode is not impaired and blocking is eliminated. It is possible to provide a wound body of a separator for a power storage device.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と略記する。)について詳細に説明する。尚、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, abbreviated as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the present embodiment, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist thereof.
[蓄電デバイス用セパレータの捲回体]
本実施形態に係る蓄電デバイス用セパレータの捲回体(以下、単に「捲回体」ともいう。)は、ポリオレフィン多孔性基材と、上記基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性ポリマー塗工層を有するセパレータの捲回体である。蓄電デバイス用セパレータの捲回体は、一般的には、機械方向に連続的に製造されたセパレータが巻芯(「コア」ともいう。)に巻かれた捲回体である。捲回体の捲回数は1000回以上10000回以下であり、セパレータがコアに固着していない巻始めから、捲回数の10%以内の領域(本願明細書において「最内層」という。)におけるセパレータ間の剥離強度が、0.5mN/mm以上10mN/mm以下である。最内層の剥離強度は、好ましくは0.5mN/mm以上10.0mN/mm以下、より好ましくは0.5mN/mm以上7.0mN/mm以下、更に好ましくは0.5mN/mm以上3.0mN/mm以下である。剥離強度が0.5mN/mm以上であることで、捲回体内に適度な接着力が発現し、捲回体作製時の巻ズレを抑制することができ、また捲回されたセパレータに皺が発生することが少なくなる。また、剥離強度が10mN/mm以下であることで、電極-セパレータ積層体作製時に、捲回体からセパレータを良好に繰り出すことができる。
[Wrapper of separator for power storage device]
The wound body of the separator for a power storage device according to the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “wrapped body”) has a polyolefin porous base material and a thermoplastic polymer on at least a part of at least one side of the base material. It is a wound body of a separator having a thermoplastic polymer coating layer contained therein. The wound body of the separator for a power storage device is generally a wound body in which a separator continuously manufactured in the mechanical direction is wound around a winding core (also referred to as a "core"). The number of turns of the wound body is 1000 times or more and 10000 times or less, and the separator in the region within 10% of the number of turns (referred to as the "innermost layer" in the present specification) from the beginning of winding in which the separator is not fixed to the core. The peel strength between them is 0.5 mN / mm or more and 10 mN / mm or less. The peel strength of the innermost layer is preferably 0.5 mN / mm or more and 10.0 mN / mm or less, more preferably 0.5 mN / mm or more and 7.0 mN / mm or less, and further preferably 0.5 mN / mm or more and 3.0 mN or less. / Mm or less. When the peel strength is 0.5 mN / mm or more, an appropriate adhesive force is developed in the wound body, it is possible to suppress winding misalignment during the production of the wound body, and wrinkles are formed on the wound separator. It is less likely to occur. Further, when the peel strength is 10 mN / mm or less, the separator can be satisfactorily unwound from the wound body when the electrode-separator laminate is manufactured.
本実施形態の蓄電デバイス用セパレータの捲回体の製造方法は、ポリオレフィン多孔性基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマー塗工層を付設してセパレータを得ることと;上記セパレータを、セパレータをコアに1000回以上10000回以下捲回することとを含む。捲回工程におけるセパレータの張力は、20N/m以上70N/m以下であり、より好ましくは20N/m以上50N/mである。捲回張力が20N/m以上であることで、捲回体内に適度な接着力が発現し、捲回体作製時の巻ズレを抑制することができ、また捲回されたセパレータに皺が発生することが少なくなる。また、捲回張力が70N/m以下であることで、電極-セパレータ積層体作製時に、捲回体からセパレータを良好に繰り出すことができる。 The method for manufacturing a wound body of a separator for a power storage device according to the present embodiment is to obtain a separator by attaching a thermoplastic polymer coating layer to at least a part of at least one side of a porous polyolefin substrate; It includes winding the separator around the core 1000 times or more and 10,000 times or less. The tension of the separator in the winding step is 20 N / m or more and 70 N / m or less, and more preferably 20 N / m or more and 50 N / m or less. When the winding tension is 20 N / m or more, an appropriate adhesive force is developed in the wound body, it is possible to suppress the winding deviation at the time of manufacturing the wound body, and wrinkles are generated in the wound separator. Less to do. Further, when the winding tension is 70 N / m or less, the separator can be satisfactorily unwound from the wound body when the electrode-separator laminated body is manufactured.
捲回工程は、ポリオレフィン多孔性基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマー塗工層を付設した後から、電極-セパレータ積層体を作製する前までの間に行われる、セパレータを巻き取る工程である。 The winding step is performed between the time when the thermoplastic polymer coating layer is applied to at least a part of at least one side of the polyolefin porous substrate and the time before the electrode-separator laminate is produced, and the separator is wound up. It is a process.
本実施形態に係る捲回体において、セパレータを巻き取るためのコアの材料は特に限定されない。コアの材料としては、例えば、紙、樹脂、金属、及びそれらの組み合わせを使用することができる。コアの形状は、セパレータを巻き取ることができればよく、典型的には円筒形である。コアの径は特に限定されない。コアの幅は、セパレータの幅以上であれば特に限定されない。 In the wound body according to the present embodiment, the material of the core for winding the separator is not particularly limited. As the material of the core, for example, paper, resin, metal, or a combination thereof can be used. The shape of the core is typically cylindrical, as long as the separator can be wound up. The diameter of the core is not particularly limited. The width of the core is not particularly limited as long as it is equal to or larger than the width of the separator.
捲回体は、一般的にはコア上にセパレータを機械方向に任意の捲回数連続して巻き取ったものであり、本実施形態の捲回体の捲回数は、1000回以上10000回以下である。捲回数が10000回以下であることで、上記捲回張力の最大値(70N/m)であっても、セパレータ同士の貼り付きによる繰出し不良の発生を十分に低減することができる。 Generally, the wound body is formed by continuously winding a separator on a core in an arbitrary number of times in a mechanical direction, and the number of times the wound body of the present embodiment is wound is 1000 times or more and 10,000 times or less. be. When the number of windings is 10,000 or less, it is possible to sufficiently reduce the occurrence of feeding defects due to sticking between the separators even at the maximum value of the winding tension (70 N / m).
[熱可塑性ポリマー塗工層]
本実施形態において、熱可塑性ポリマー塗工層は、熱プレス工程を経ることにより、電極とセパレータを接着させることができる、接着性を有することが好ましい。すなわち、熱可塑性ポリマー塗工層は、電極とセパレータとの間の接着層として機能し得るものであることが好ましい。
[Thermoplastic polymer coating layer]
In the present embodiment, it is preferable that the thermoplastic polymer coating layer has an adhesive property that allows the electrode and the separator to be adhered to each other by undergoing a hot pressing step. That is, it is preferable that the thermoplastic polymer coating layer can function as an adhesive layer between the electrode and the separator.
熱可塑性ポリマー塗工層の基材に対する担持量(「塗工目付」ともいう。)は、固形分として、好ましくは0.02g/m2以上2.00g/m2以下、より好ましくは0.02g/m2以上1.50g/m2以下、更に好ましくは0.02g/m2以上1.00g/m2以下である。熱可塑性ポリマー塗工層の基材に対する担持量を0.02g/m2以上2.00g/m2以下の範囲に制御することで、基材の孔の閉塞によるサイクル特性(透過性)の低下を抑制しつつ、熱可塑性ポリマー塗工層と基材との密着力を一層向上させる効果を発現する観点から好ましい。
熱可塑性ポリマー塗工層の基材に対する担持量は、例えば、塗布液中の熱可塑性ポリマー含有量、熱可塑性ポリマー溶液の塗布量等を変更することにより、調整することができる。但し、担持量の調整方法は上記に限定されない。
The amount of the thermoplastic polymer coated layer supported on the substrate (also referred to as “coatsuke”) is preferably 0.02 g / m 2 or more and 2.00 g / m 2 or less as a solid content, and more preferably 0. 02 g / m 2 or more and 1.50 g / m 2 or less, more preferably 0.02 g / m 2 or more and 1.00 g / m 2 or less. By controlling the amount of the thermoplastic polymer coating layer carried on the substrate in the range of 0.02 g / m 2 or more and 2.00 g / m 2 or less, the cycle characteristics (permeability) are lowered due to the closure of the pores of the substrate. It is preferable from the viewpoint of exhibiting the effect of further improving the adhesion between the thermoplastic polymer coating layer and the base material while suppressing the above.
The amount of the thermoplastic polymer coating layer supported on the substrate can be adjusted, for example, by changing the content of the thermoplastic polymer in the coating liquid, the coating amount of the thermoplastic polymer solution, and the like. However, the method for adjusting the loading amount is not limited to the above.
熱可塑性ポリマー塗工層は、基材の片面あたり、基材の全面積100%に対して、80%以下の表面被覆率で基材の表面上に存在することが好ましく、より好ましくは70%以下、更に好ましくは60%以下の表面被覆率で、基材の少なくとも片面上に存在する。また、熱可塑性ポリマー塗工層が5%以上の表面被覆率で基材上に存在することが好ましい。この熱可塑性ポリマー塗工層の表面被覆率を80%以下とすることは、熱可塑性ポリマーによる基材の孔の閉塞を更に抑制し、セパレータの透過性を向上する観点から好ましい。一方、表面被覆率を5%以上とすることは、電極との接着性を一層向上する観点から好ましい。 The thermoplastic polymer coating layer is preferably present on the surface of the substrate with a surface coverage of 80% or less with respect to 100% of the total area of the substrate per one side of the substrate, more preferably 70%. Below, it is more preferably present on at least one side of the substrate with a surface coverage of 60% or less. Further, it is preferable that the thermoplastic polymer coating layer is present on the substrate with a surface coverage of 5% or more. It is preferable that the surface coverage of the thermoplastic polymer coating layer is 80% or less from the viewpoint of further suppressing the blockage of the pores of the base material by the thermoplastic polymer and improving the permeability of the separator. On the other hand, it is preferable to set the surface coverage to 5% or more from the viewpoint of further improving the adhesiveness with the electrode.
熱可塑性ポリマー塗工層の平均厚さは、片面で0.1~2.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1~1.0μm以下、更に好ましくは0.1~0.5μm以下である。熱可塑性ポリマー塗工層の平均厚みが2.0μm以下であることにより、熱可塑性ポリマーによる透過性低下を抑制するとともに、セパレータを捲回体として保管した際の熱可塑性ポリマー塗工層同士又は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。また、接着性と透過性との両立の観点から、使用する熱可塑性ポリマーの粒子径に相当する厚みであることが好ましい。熱可塑性ポリマー塗工層の平均厚みが0.1μm以上であることにより、電極活物質の凹凸に追従しやすいので好ましい。熱可塑性ポリマー塗工層の平均厚さは、例えば、基材に塗布する塗布液のおける熱可塑性ポリマー含有量、塗布液の塗布量、並びに塗布方法及び塗布条件を変更することにより、調整することができる。但し、熱可塑性ポリマー塗工層の平均厚さの調整方法は、それらに限らない。 The average thickness of the thermoplastic polymer coating layer is preferably 0.1 to 2.0 μm or less on one side, more preferably 0.1 to 1.0 μm or less, still more preferably 0.1 to 0.5 μm. It is as follows. When the average thickness of the thermoplastic polymer coating layer is 2.0 μm or less, the decrease in permeability due to the thermoplastic polymer is suppressed, and the thermoplastic polymer coating layers or the base when the separator is stored as a wound body. It is preferable from the viewpoint of effectively suppressing sticking to the material. Further, from the viewpoint of achieving both adhesiveness and permeability, it is preferable that the thickness corresponds to the particle size of the thermoplastic polymer used. It is preferable that the average thickness of the thermoplastic polymer coating layer is 0.1 μm or more because it easily follows the unevenness of the electrode active material. The average thickness of the thermoplastic polymer coating layer shall be adjusted, for example, by changing the thermoplastic polymer content in the coating liquid to be applied to the substrate, the coating amount of the coating liquid, and the coating method and coating conditions. Can be done. However, the method for adjusting the average thickness of the thermoplastic polymer coating layer is not limited to these.
熱可塑性ポリマー塗工層における熱可塑性ポリマーは、粒状の熱可塑性ポリマーを含むことが好ましく、熱可塑性ポリマーの実質的に全てが粒状の熱可塑性ポリマーであることがより好ましい。熱可塑性ポリマーが粒状であることで、セパレータと電極との接着性、及びセパレータのハンドリング性により優れる傾向にある。 The thermoplastic polymer in the thermoplastic polymer coating layer preferably contains a granular thermoplastic polymer, and more preferably substantially all of the thermoplastic polymers are granular thermoplastic polymers. Since the thermoplastic polymer is granular, it tends to be more excellent in the adhesiveness between the separator and the electrode and the handleability of the separator.
〈熱可塑性ポリマー〉
本実施形態で使用される熱可塑性ポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、α-ポリオレフィン等のポリオレフィン樹脂;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマーとこれらを含むコポリマー;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエンをモノマー単位として含む共役ジエン系ポリマー又はこれらを含むコポリマー及びその水素化物;アクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル等をモノマー単位として含むアクリル系ポリマー又はこれらを含むコポリマー及びその水素化物;エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類;エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;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、ポリエステル等の融点及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。また、熱可塑性ポリマーを合成する際に使用するモノマーとして、ヒドロキシル基、スルホン酸基、カルボキシル基、アミド基又はシアノ基を有するモノマーを用いることもできる。
<Thermoplastic polymer>
The thermoplastic polymer used in the present embodiment is not particularly limited, and is, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, α-polypolymer; a fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, and a copolymer containing these. Conjugate diene polymers containing conjugated diene such as butadiene and isoprene as monomer units or copolymers containing these and hydrides thereof; acrylic polymers containing acrylic acid esters, methacrylic acid esters and the like as monomer units or copolymers containing these and The hydride; rubbers such as ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol, and polyvinyl acetate; cellulose derivatives such as ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose; polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, and polyamide. Examples thereof include resins having a melting point and / or a glass transition temperature of 180 ° C. or higher, such as imide, polyamide and polyester, and mixtures thereof. Further, as the monomer used when synthesizing the thermoplastic polymer, a monomer having a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, an amide group or a cyano group can also be used.
これらの熱可塑性ポリマーのうち、電極活物質との結着性及び強度又は柔軟性に優れることから、共役ジエン系ポリマー、アクリル系ポリマー、及びフッ素系ポリマーからなる群から選択される少なくとも一つが好ましい。
これらの中でも、セパレータと電極の接着性及び、ラミネート型電池曲げ応力両立の観点から、アクリル系ポリマーが好ましい。
Among these thermoplastic polymers, at least one selected from the group consisting of conjugated diene-based polymers, acrylic-based polymers, and fluoropolymers is preferable because of its excellent binding property to the electrode active material and its strength or flexibility. ..
Among these, acrylic polymers are preferable from the viewpoints of adhesiveness between the separator and the electrode and compatibility with bending stress of the laminated battery.
(ジエン系ポリマー)
ジエン系ポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、ブタジエン、イソプレン等の共役の二重結合を2つ有する共役ジエンを重合して成るモノマー単位を含むポリマーが挙げられる。共役ジエンモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、2-メチル-1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、4,5-ジエチル-1,3-オクタジエン、3-ブチル-1,3-オクタジエン等が挙げられる。これらは単独で重合しても共重合してもよい。
(Diene polymer)
The diene-based polymer is not particularly limited, and examples thereof include a polymer containing a monomer unit formed by polymerizing a conjugated diene having two conjugated double bonds such as butadiene and isoprene. The conjugated diene monomer is not particularly limited, but for example, 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2 -Methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 4,5-diethyl-1,3-octadien, 3-butyl-1,3-octadien and the like can be mentioned. These may be polymerized alone or copolymerized.
ジエン系ポリマー中の、共役ジエンから構成されるモノマー単位の割合は、特に限定されないが、例えば、全ジエン系ポリマー中40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。 The ratio of the monomer unit composed of the conjugated diene in the diene polymer is not particularly limited, but is, for example, 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more in the total diene polymer. be.
ジエン系ポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の共役ジエンのホモポリマー及び共役ジエンと共重合可能なモノマーとのコポリマーが挙げられる。共重合可能なモノマーは、特に限定されないが、例えば、後述の(メタ)アクリレートモノマー、又は下記のモノマー(以下、「その他のモノマー」ともいう。)を挙げることができる。 The diene-based polymer is not particularly limited, and examples thereof include homopolymers of conjugated diene such as polybutadiene and polyisoprene, and copolymers of conjugated diene and a copolymerizable monomer. The copolymerizable monomer is not particularly limited, and examples thereof include the (meth) acrylate monomer described later and the following monomer (hereinafter, also referred to as “other monomers”).
「その他のモノマー」としては、特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のα,β-不飽和ニトリル化合物;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸等の不飽和カルボン酸類;スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、t-ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマー;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N-ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;メチルアクリレート、メチルメタクリレート等のアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステル化合物;β-ヒドロキシエチルアクリレート、β-ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシアルキル基含有化合物;アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等のアミド系モノマー等が挙げられ、これらを1種あるいは2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The "other monomer" is not particularly limited, and is, for example, an α, β-unsaturated nitrile compound such as acrylonitrile and methacrylnitrile; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid and fumaric acid; styrene. , Chlorostyrene, vinyltoluene, t-butylstyrene, vinylbenzoic acid, methyl vinylbenzoate, vinylnaphthalene, chloromethylstyrene, hydroxymethylstyrene, α-methylstyrene, divinylbenzene and other styrene monomers; Olefins; Halogen atom-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; Vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether and butyl biel ether; Methyl vinyl Vinyl ketones such as ketones, ethyl vinyl ketones, butyl vinyl ketones, hexyl vinyl ketones and isopropenyl vinyl ketones; heterocyclic-containing vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone, vinylpyridine and vinylimidazole; acrylic acids such as methyl acrylates and methyl methacrylates. Esters and / or methacrylic acid ester compounds; hydroxyalkyl group-containing compounds such as β-hydroxyethyl acrylate and β-hydroxyethyl methacrylate; amide-based monomers such as acrylamide, N-methylolacrylamide, acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
(アクリル系ポリマー)
アクリル系ポリマーは、特に限定されないが、好ましくは(メタ)アクリレートモノマーから構成されるモノマー単位を含む共重合体である。
(Acrylic polymer)
The acrylic polymer is not particularly limited, but is preferably a copolymer containing a monomer unit composed of a (meth) acrylate monomer.
なお、本明細書において「(メタ)アクリル酸」とは「アクリル酸又はメタクリル酸」を示し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート又はメタクリレート」を示す。 In the present specification, "(meth) acrylic acid" means "acrylic acid or methacrylic acid", and "(meth) acrylate" means "acrylate or methacrylate".
(メタ)アクリレートモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、n-テトラデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリレート;アミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレートが挙げられる。 The (meth) acrylate monomer is not particularly limited, and is, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t. -Butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate. Alkyl (meth) acrylates such as lauryl (meth) acrylates, n-tetradecyl (meth) acrylates and stearyl (meth) acrylates; hydroxyethyl (meth) acrylates, hydroxypropyl (meth) acrylates, hydroxybutyl (meth) acrylates and the like. Examples thereof include hydroxy group-containing (meth) acrylates; amino group-containing (meth) acrylates such as aminoethyl (meth) acrylates; and epoxy group-containing (meth) acrylates such as glycidyl (meth) acrylates.
(メタ)アクリレートモノマーから構成されるモノマー単位の割合は、特に限定されないが、全アクリル系ポリマーの質量を基準として、例えば40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。アクリル系ポリマーとしては、(メタ)アクリレートモノマーのホモポリマー、これと共重合可能なモノマーとのコポリマーが挙げられる。 The ratio of the monomer unit composed of the (meth) acrylate monomer is not particularly limited, but is, for example, 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, based on the mass of the total acrylic polymer. Is. Examples of the acrylic polymer include homopolymers of (meth) acrylate monomers and copolymers thereof with copolymerizable monomers.
共重合可能なモノマーとしては、上記ジエン系ポリマーの項目で列挙した「その他のモノマー」が挙げられ、これらを1種あるいは2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the copolymerizable monomer include "other monomers" listed in the above-mentioned item of diene polymer, and these may be used alone or in combination of two or more.
(フッ素系ポリマー)
フッ素系ポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、フッ化ビニリデンのホモポリマー、これと共重合可能なモノマーとのコポリマーが挙げられる。フッ素系ポリマーは、電気化学的安定性の観点から好ましい。
(Fluorine polymer)
The fluoropolymer is not particularly limited, and examples thereof include homopolymers of vinylidene fluoride and copolymers thereof with copolymerizable monomers. Fluorine-based polymers are preferred from the viewpoint of electrochemical stability.
フッ化ビニリデンから構成されるモノマー単位の割合は、特に限定されないが、フッ素系ポリマーを形成する全モノマーの質量を基準として、例えば、40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。 The ratio of the monomer unit composed of vinylidene fluoride is not particularly limited, but is, for example, 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 60, based on the mass of all the monomers forming the fluoropolymer. It is mass% or more.
フッ化ビニリデンと共重合可能なモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、フッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロアクリル酸、パーフルオロメタクリル酸、アクリル酸又はメタクリル酸のフルオロアルキルエステル等のフッ素含有エチレン性不飽和化合物;シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル等のフッ素非含有エチレン性不飽和化合物;ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のフッ素非含有ジエン化合物等を挙げることができる。 The monomer copolymerizable with vinylidene fluoride is not particularly limited, and for example, vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, trifluorochloroethylene, hexafluoropropylene, hexafluoroisobutylene, perfluoroacrylic acid, perfluoromethacrylic acid, etc. Fluorine-containing ethylenically unsaturated compounds such as fluoroalkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid; fluorine-free ethylenically unsaturated compounds such as cyclohexylvinyl ether and hydroxyethyl vinyl ether; fluorine-free diene compounds such as butadiene, isoprene and chloroprene. Can be mentioned.
フッ素系ポリマーのうち、フッ化ビニリデンのホモポリマー、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレンコポリマー、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレンコポリマー等が好ましい。特に好ましいフッ素系ポリマーは、フッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレンコポリマーであり、そのモノマー組成は、通常、フッ化ビニリデン30~90質量%、テトラフルオロエチレン9~50質量%及びヘキサフルオロプロピレン1~20質量%である。これらのフッ素樹脂粒子は、単独で又は2種以上を混合して使用してもよい。 Among the fluoropolymers, homopolymers of vinylidene fluoride, vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer and the like are preferable. Particularly preferred fluoropolymers are vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymers, the monomer composition of which is usually 30-90% by mass of vinylidene fluoride, 9-50% by mass of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. It is 1 to 20% by mass. These fluororesin particles may be used alone or in combination of two or more.
また、上記熱可塑性ポリマーを合成する際に使用するモノマーとして、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、スルホン酸基、アミド基、又はシアノ基を有するモノマーを用いることもできる。 Further, as the monomer used when synthesizing the thermoplastic polymer, a monomer having a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a sulfonic acid group, an amide group, or a cyano group can also be used.
ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、ペンテンオール等のビニル系モノマーを挙げることができる。 The monomer having a hydroxy group is not particularly limited, and examples thereof include vinyl-based monomers such as pentenol.
カルボキシル基を有するモノマーは、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸等のエチレン性二重結合を有する不飽和カルボン酸、ペンテン酸等のビニル系モノマーを挙げることができる。 The monomer having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include unsaturated carboxylic acids having an ethylenic double bond such as (meth) acrylic acid and itaconic acid, and vinyl-based monomers such as pentenic acid.
アミノ基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、メタクリル酸2-アミノエチル等を挙げることができる。 The monomer having an amino group is not particularly limited, and examples thereof include 2-aminoethyl methacrylate and the like.
スルホン酸基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリススルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸-2-スルホン酸エチル、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、3-アリロキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸等が挙げられる。 The monomer having a sulfonic acid group is not particularly limited, but for example, vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) Alice sulfonic acid, styrene sulfonic acid, (meth) acrylic acid-2-sulfonic acid ethyl, 2-. Examples thereof include acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid.
アミド基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。 The monomer having an amide group is not particularly limited, and examples thereof include acrylamide, methacrylamide, N-methylolacrylamide, and N-methylolmethacrylamide.
シアノ基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-シアノエチルアクリレート等を挙げることができる。 The monomer having a cyano group is not particularly limited, and examples thereof include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, and α-cyanoethyl acrylate.
本実施形態で用いる熱可塑性ポリマーは、ポリマーを単独で又は2種類以上混合して使用してもよいが、ポリマーを2種類以上含むことが好ましい。 The thermoplastic polymer used in the present embodiment may be used alone or in combination of two or more kinds, but it is preferable to contain two or more kinds of polymers.
本実施形態で用いる熱可塑性ポリマーは、100℃未満のガラス転移温度を有し、このガラス転移温度は、セパレータ同士のブロッキング現象を抑制する観点から、40℃以上が好ましい。ここで、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)で得られるDSC曲線から決定される。なお、本明細書では、ガラス転移温度をTgと表現する場合もある。
具体的には、DSC曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の変曲点における接線との交点により決定される。より詳細には、実施例に記載の方法を参照することができる。
The thermoplastic polymer used in the present embodiment has a glass transition temperature of less than 100 ° C., and the glass transition temperature is preferably 40 ° C. or higher from the viewpoint of suppressing the blocking phenomenon between separators. Here, the glass transition temperature is determined from the DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC). In this specification, the glass transition temperature may be expressed as Tg.
Specifically, it is determined by the intersection of a straight line extending the baseline on the low temperature side of the DSC curve to the high temperature side and a tangent line at the inflection point of the stepwise change portion of the glass transition. More specifically, the method described in the examples can be referred to.
ここで、「ガラス転移」はDSCにおいて試験片であるポリマーの状態変化に伴う熱量変化が吸熱側に生じたものを指す。このような熱量変化はDSC曲線において階段状変化形状又は階段状変化とピークとが組み合わさった形状として観測される。 Here, "glass transition" refers to a DSC in which a change in calorific value accompanying a change in the state of a polymer as a test piece occurs on the endothermic side. Such a calorific value change is observed in the DSC curve as a stepped change shape or a shape in which a stepped change and a peak are combined.
「階段状変化」とは、DSC曲線において、曲線がそれまでのベースラインから離れ、新たなベースラインに移行するまでの部分を示す。なお、ピーク及び階段状変化の組み合わさった形状も含む。 “Stepped change” refers to the portion of the DSC curve from the previous baseline to the transition to a new baseline. It also includes a combination of peaks and staircase changes.
「変曲点」とは、階段状変化部分のDSC曲線のこう配が最大になるような点を示す。また、階段状変化部分において上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点と表現することもできる。 The "inflection point" indicates a point where the gradient of the DSC curve of the stepped change portion is maximized. It can also be expressed as a point where an upwardly convex curve changes to a downwardly convex curve in the stepped change portion.
「ピーク」とは、DSC曲線において、曲線がベースラインから離れてから再度ベースラインに戻るまでの部分を示す。 “Peak” refers to the portion of the DSC curve from when the curve leaves the baseline until it returns to the baseline again.
「ベースライン」とは、試験片に転移及び反応を生じない温度領域のDSC曲線のことを示す。 The "baseline" refers to the DSC curve in the temperature range where no transition or reaction occurs in the test piece.
熱可塑性ポリマーが粒状であるとき、粒状熱可塑性ポリマーのガラス転移温度のうち少なくとも一つが、示差走査熱量測定法により測定されたときに、40℃以上の領域に存在することが好ましい。 When the thermoplastic polymer is granular, it is preferable that at least one of the glass transition temperatures of the granular thermoplastic polymer is present in the region of 40 ° C. or higher as measured by the differential scanning calorimetry method.
40℃以上の領域に存在するガラス転移温度は、セパレータ同士のブロッキング現象を抑制する点から、45℃以上100℃以下の領域にのみ存在することが好ましい。 The glass transition temperature existing in the region of 40 ° C. or higher is preferably present only in the region of 45 ° C. or higher and 100 ° C. or lower from the viewpoint of suppressing the blocking phenomenon between the separators.
本実施形態において、熱可塑性ポリマーのガラス転移温度は、40℃未満の領域に存在していてもよく、40℃以上の領域に存在していてもよい。熱可塑性ポリマーのガラス転移温度が40℃以上であることにより、セパレータと電極との接着性及びハンドリング性により優れる。また、電池作製時の加圧により発現する電極とセパレータとの間の接着性を高めることができる。 In the present embodiment, the glass transition temperature of the thermoplastic polymer may be present in a region of less than 40 ° C. or may be present in a region of 40 ° C. or higher. When the glass transition temperature of the thermoplastic polymer is 40 ° C. or higher, the adhesiveness and handleability between the separator and the electrode are excellent. In addition, the adhesiveness between the electrode and the separator, which is developed by pressurization during battery production, can be enhanced.
本実施形態では、熱可塑性ポリマーが、40℃未満の領域と、40℃以上の領域に2つのガラス転移温度を有していてもよい。これは、2種類以上の熱可塑性ポリマーをブレンドする方法、又はコアシェル構造を備える熱可塑性ポリマーを使用する方法等によって達成できる。コアシェル構造とは、中心部分に属するポリマーと、外殻部分に属するポリマーとの組成が異なる、二重構造の形態をしたポリマーである。 In this embodiment, the thermoplastic polymer may have two glass transition temperatures, one in the region below 40 ° C and the other in the region above 40 ° C. This can be achieved by a method of blending two or more kinds of thermoplastic polymers, a method of using a thermoplastic polymer having a core-shell structure, or the like. The core-shell structure is a polymer in the form of a double structure in which the composition of the polymer belonging to the central portion and the polymer belonging to the outer shell portion are different.
ポリマーブレンド又はコアシェル構造は、ガラス転移温度の高いポリマーと低いポリマーを組み合せることにより、熱可塑性ポリマー全体のガラス転移温度を制御でき、また、熱可塑性ポリマー全体に複数の機能を付与できる。例えば、ポリマーブレンドの場合は、特にガラス転移温度を40℃以上の領域に持つポリマーと、ガラス転移温度を40℃未満の領域に持つポリマーを2種類以上ブレンドすることで、耐ベタツキ性とポリオレフィン多孔性基材への塗れ性とを両立する観点で好ましい。コアシェル構造の場合は、外殻ポリマーの組成を変えることによって、ポリオレフィン多孔性基材等のような他の材料に対する接着性又は相溶性を調整することができ、中心部分に属するポリマーを調整することで、例えば熱プレス後の電極への接着性を高めることができる。また、粘性の高いポリマーと弾性の高いポリマーとを組み合わせて、粘弾性の制御をすることもできる。 The polymer blend or core-shell structure can control the glass transition temperature of the entire thermoplastic polymer by combining a polymer having a high glass transition temperature and a polymer having a low glass transition temperature, and can impart multiple functions to the entire thermoplastic polymer. For example, in the case of a polymer blend, by blending two or more types of polymers having a glass transition temperature in the region of 40 ° C or higher and a polymer having a glass transition temperature in the region of less than 40 ° C, stickiness resistance and polyolefin porosity can be obtained. It is preferable from the viewpoint of achieving both applicability to a sex substrate. In the case of a core-shell structure, the adhesiveness or compatibility with other materials such as a polyolefin porous substrate can be adjusted by changing the composition of the outer shell polymer, and the polymer belonging to the central portion can be adjusted. Therefore, for example, the adhesiveness to the electrode after hot pressing can be improved. Further, the viscoelasticity can be controlled by combining a highly viscous polymer and a highly elastic polymer.
本実施形態において、熱可塑性ポリマーのガラス転移温度、すなわちTgは、例えば、熱可塑性ポリマーを製造するのに用いるモノマー成分及び各モノマーの投入比を変更することにより適宜調整できる。すなわち、熱可塑性ポリマーの製造に用いられる各モノマーについて一般に示されているそのホモポリマーのTg(例えば、「ポリマーハンドブック」(A WILEY-INTERSCIENCE PUBLICATION)に記載)と、モノマーの配合割合とから概略推定することができる。例えば、約100℃のTgのポリマーを与えるスチレン、メチルメタクリレ-ト、及びアクリルニトリル等のモノマーを高比率で配合したコポリマーは、高いTgを有する。例えば、約-80℃のTgのポリマーを与えるブタジエン、約-50℃のTgのポリマーを与えるn-ブチルアクリレ-ト及び2-エチルヘキシルアクリレ-ト等のモノマーを高い比率で配合したコポリマーは、低いTgを有する。 In the present embodiment, the glass transition temperature of the thermoplastic polymer, that is, Tg, can be appropriately adjusted by, for example, changing the monomer component used for producing the thermoplastic polymer and the input ratio of each monomer. That is, it is roughly estimated from the Tg of the homopolymer generally shown for each monomer used in the production of the thermoplastic polymer (for example, described in the "Polymer Handbook" (A WILEY-INTERSCIENCE PUBLICATION)) and the mixing ratio of the monomers. can do. For example, a copolymer containing a high proportion of monomers such as styrene, methylmethacrylate, and acrylonitrile that give a polymer of Tg at about 100 ° C. has a high Tg. For example, copolymers containing high proportions of monomers such as butadiene, which gives a polymer of Tg at about -80 ° C, n-butylacryllate and 2-ethylhexylacrylate, which give a polymer of Tg at about -50 ° C, are low. Has Tg.
ポリマーのTgはFOXの式(下記式(1))より概算することができる。なお、本願の熱可塑性ポリマーのガラス転移点としては、上記DSCを用いた方法により測定したものを採用する。
1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+‥‥+Wi/Tgi+‥‥Wn/Tgn (1)
(式(1)中において、Tg(K)は、コポリマーのTg、Tgi(K)は、各モノマーiのホモポリマーのTg、Wiは、各モノマーの質量分率を各々示す。)
The Tg of the polymer can be estimated from the FOX formula (the following formula (1)). As the glass transition point of the thermoplastic polymer of the present application, the one measured by the method using the DSC is adopted.
1 / Tg = W 1 / Tg 1 + W 2 / Tg 2 + ... + Wi i / Tg i + ... W n / Tg n (1)
(In the formula (1), Tg (K) is the copolymer Tg, Tg i (K) is the homopolymer Tg of each monomer i , and Wi is the mass fraction of each monomer.)
本実施形態における熱可塑性ポリマーは、少なくとも一部が粒状となっている粒状熱可塑性ポリマーであることが好ましい。 The thermoplastic polymer in the present embodiment is preferably a granular thermoplastic polymer in which at least a part is granular.
粒状熱可塑性ポリマーの作製法としては、初めに熱可塑性ポリマーを合成し、それを種(シード)として、さらにモノマー、開始剤等を投入することにより、合成することが挙げられる。それにより、熱可塑性ポリマーの形状を粒状にすることができ、さらに熱可塑性ポリマーの粒径を大きくすることができる。
このような粒状熱可塑性ポリマーを用いることにより、セパレータと電極との接着性及びセパレータのハンドリング性により優れる傾向にある。ここで、粒状熱可塑性ポリマーの面積は、後記の実施例に記載のとおり、セパレータの最表面のSEMによる観察(倍率30000倍)によって測定される。
Examples of the method for producing a granular thermoplastic polymer include synthesizing a thermoplastic polymer first, using it as a seed, and further adding a monomer, an initiator, and the like. Thereby, the shape of the thermoplastic polymer can be granulated, and the particle size of the thermoplastic polymer can be further increased.
By using such a granular thermoplastic polymer, the adhesiveness between the separator and the electrode and the handleability of the separator tend to be superior. Here, the area of the granular thermoplastic polymer is measured by SEM observation (magnification 30,000 times) of the outermost surface of the separator as described in Examples described later.
粒状熱可塑性ポリマーの平均粒子径は、10nm以上2000nm未満が好ましく、100nm以上1000nm未満がより好ましい。10nm以上であることは、ポリオレフィン多孔膜基材に粒状熱可塑性ポリマーを塗工したときに、熱可塑性ポリマーが基材の孔に入り込まない程度の粒径を確保することができることから好ましく、2000nm未満であることは、セパレータと電極との接着性の観点から好ましい。 The average particle size of the granular thermoplastic polymer is preferably 10 nm or more and less than 2000 nm, and more preferably 100 nm or more and less than 1000 nm. The particle size of 10 nm or more is preferable because it is possible to secure a particle size such that the thermoplastic polymer does not enter the pores of the substrate when the granular thermoplastic polymer is applied to the polyolefin porous membrane substrate, and it is preferably less than 2000 nm. Is preferable from the viewpoint of adhesiveness between the separator and the electrode.
[ポリオレフィン多孔性基材]
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン樹脂を含有するポリオレフィン樹脂組成物から構成される微多孔膜であることが好ましく、ポリオレフィン樹脂を主成分とする微多孔膜であることがより好ましい。本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材中のポリオレフィン樹脂の含有量は特に限定されないが、蓄電デバイス用セパレータとして用いた場合のシャットダウン性能等の点から、基材を構成する全成分の質量分率の50%以上100%以下をポリオレフィン樹脂が占める、ポリオレフィン樹脂組成物から構成される多孔性基材であることが好ましい。基材中、ポリオレフィン樹脂が占める割合は60質量%以上100質量%以下がより好ましく、70質量%以上100質量%以下であることが更に好ましい。
[Polyolefin porous substrate]
The porous polyolefin base material in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably a microporous membrane composed of a polyolefin resin composition containing a polyolefin resin, and is preferably a microporous membrane containing a polyolefin resin as a main component. It is more preferably a membrane. The content of the polyolefin resin in the porous polyolefin base material in the present embodiment is not particularly limited, but the mass fraction of all the components constituting the base material is determined from the viewpoint of shutdown performance when used as a separator for a power storage device. It is preferable that the porous substrate is composed of a polyolefin resin composition in which the polyolefin resin accounts for 50% or more and 100% or less. The proportion of the polyolefin resin in the base material is more preferably 60% by mass or more and 100% by mass or less, and further preferably 70% by mass or more and 100% by mass or less.
〈ポリオレフィン樹脂〉
ポリオレフィン樹脂としては、特に限定されないが、通常の押出、射出、インフレーション、及びブロー成形等に使用するポリオレフィン樹脂、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、及び1-オクテン等のホモポリマー及びコポリマー、多段ポリマー等を使用することができる。また、これらのホモポリマー及びコポリマー、多段ポリマーから成る群から選ばれるポリオレフィンを、単独で、もしくは混合して使用することもできる。
<Polyolefin resin>
The polyolefin resin is not particularly limited, but is a polyolefin resin used for ordinary extrusion, injection, inflation, blow molding and the like, for example, ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and the like. And homopolymers and copolymers such as 1-octene, multistage polymers and the like can be used. In addition, polyolefins selected from the group consisting of these homopolymers, copolymers, and multistage polymers can be used alone or in admixture.
ポリエチレンは、蓄電デバイス用セパレータを形成するための基材の材料として、低融点であり、かつ高強度であることから、本実施形態では、ポリエチレンを主成分とする樹脂を使用することが好ましい。本願明細書において「主成分」とは、50質量%以上を構成する成分をいう。 Since polyethylene has a low melting point and high strength as a base material for forming a separator for a power storage device, it is preferable to use a resin containing polyethylene as a main component in the present embodiment. In the present specification, the "main component" means a component constituting 50% by mass or more.
ポリオレフィン樹脂の代表例としては、特に限定されないが、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、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、エチレン-プロピレンランダムコポリマー、ポリブテン、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。 Typical examples of the polyolefin resin are not particularly limited, but for example, low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, ethylene-propylene. Examples include random copolymers, polybutene, polyethylene propylene rubber and the like.
ここで、ポリプロピレンの立体構造に限定はなく、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン及びアタクティックポリプロピレンのいずれでもよい。 Here, the three-dimensional structure of polypropylene is not limited, and any of isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, and atactic polypropylene may be used.
ポリオレフィン樹脂組成物中の総ポリオレフィンに対するポリプロピレンの割合は、特に限定されないが、耐熱性と良好なシャットダウン機能の両立の観点から、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%、さらに好ましくは4~10質量%である。 The ratio of polypropylene to the total polyolefin in the polyolefin resin composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 3 to 20% by mass, from the viewpoint of achieving both heat resistance and a good shutdown function. %, More preferably 4 to 10% by mass.
この場合、ポリプロピレン以外のポリオレフィン樹脂としては、限定されないが、例えば、エチレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン等のオレフィン炭化水素のホモポリマー又はコポリマーが挙げられる。具体的には、ポリエチレン、ポリブテン、エチレン-プロピレンランダムコポリマー等が挙げられる。 In this case, the polyolefin resin other than polypropylene includes, but is not limited to, homopolymers or copolymers of olefin hydrocarbons such as ethylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene and 1-octene. Be done. Specific examples thereof include polyethylene, polybutene, ethylene-propylene random copolymer and the like.
多孔性基材の孔が熱溶融により閉塞するシャットダウン特性の点から、ポリプロピレン以外のポリオレフィン樹脂として、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のポリエチレンを用いることが好ましい。これらの中でも、強度の観点から、JIS K 7112に従って測定した密度が0.93g/cm3以上であるポリエチレンを使用することがより好ましい。 Polyethylene such as low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and ultra-high-molecular-weight polyethylene can be used as polyolefin resins other than polypropylene from the viewpoint of shut-down characteristics in which the pores of the porous substrate are closed by thermal melting. Is preferably used. Among these, from the viewpoint of strength, it is more preferable to use polyethylene having a density of 0.93 g / cm 3 or more measured according to JIS K 7112.
ポリオレフィン多孔性基材を構成するポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量は、特に限定されないが、3万以上1200万以下であることが好ましく、より好ましくは5万以上200万未満、さらに好ましくは10万以上100万未満である。粘度平均分子量が3万以上であると、溶融成形の際のメルトテンションが大きくなり成形性が良好になると共に、ポリマー同士の絡み合いにより高強度となる傾向にあるため好ましい。一方、粘度平均分子量が1200万以下であると、均一に溶融混練をすることが容易となり、シートの成形性、特に厚み安定性に優れる傾向にあるため好ましい。さらに、粘度平均分子量が100万未満であると、温度上昇時に孔を閉塞し易く、良好なシャットダウン機能が得られる傾向にあるため好ましい。なお、例えば、粘度平均分子量100万未満のポリオレフィンを単独で使用する代わりに、粘度平均分子量200万のポリオレフィンと粘度平均分子量27万のポリオレフィンの混合物であって、その粘度平均分子量が100万未満の混合物を用いてもよい。 The viscosity average molecular weight of the polyolefin resin constituting the polyolefin porous substrate is not particularly limited, but is preferably 30,000 or more and 12 million or less, more preferably 50,000 or more and less than 2 million, and further preferably 100,000 or more and 100. It is less than 10,000. When the viscosity average molecular weight is 30,000 or more, the melt tension at the time of melt molding becomes large and the moldability becomes good, and the polymer tends to be entangled with each other to have high strength, which is preferable. On the other hand, when the viscosity average molecular weight is 12 million or less, it becomes easy to uniformly melt and knead, and the formability of the sheet, particularly the thickness stability tends to be excellent, which is preferable. Further, when the viscosity average molecular weight is less than 1,000,000, the pores are easily closed when the temperature rises, and a good shutdown function tends to be obtained, which is preferable. For example, instead of using a polyolefin having a viscosity average molecular weight of less than 1 million alone, it is a mixture of a polyolefin having a viscosity average molecular weight of 2 million and a polyolefin having a viscosity average molecular weight of 270,000, and the viscosity average molecular weight is less than 1 million. A mixture may be used.
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材は、任意の添加剤を含有することができる。このような添加剤としては、特に限定されず、例えば、ポリオレフィン以外のポリマー;無機粒子;フェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類;紫外線吸収剤;光安定剤;帯電防止剤;防曇剤;着色顔料等が挙げられる。 The polyolefin porous substrate in this embodiment can contain any additive. Such additives are not particularly limited, and are, for example, polymers other than polyolefins; inorganic particles; antioxidants such as phenol-based, phosphorus-based and sulfur-based; metal soaps such as calcium stearate and zinc stearate; ultraviolet rays. Absorbents; light stabilizers; antistatic agents; antifogging agents; coloring pigments and the like.
これらの添加剤の合計含有量は、ポリオレフィン樹脂組成物100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましく、より好ましくは10質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下である。 The total content of these additives is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and further preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyolefin resin composition.
〈ポリオレフィン多孔性基材の物性〉
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材の突刺強度は、特に限定されないが、好ましくは200g/20μm以上、より好ましくは300g/20μm以上であり、好ましくは2000g/20μm以下、より好ましくは1000g/20μm以下である。突刺強度が200g/20μm以上であることは、電池捲回時における脱落した活物質等による破膜を抑制する観点から好ましい。また、充放電に伴う電極の膨張収縮によって短絡する懸念を抑制する観点からも好ましい。一方、2000g/20μm以下とすることは、加熱時の配向緩和による幅収縮を低減できる観点から好ましい。ここで、突刺強度は、後記の実施例の記載の方法により測定される。
なお、上記突刺強度は、延伸倍率、延伸温度を調整する等により調節可能である。
<Physical characteristics of polyolefin porous substrate>
The puncture strength of the polyolefin porous substrate in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 200 g / 20 μm or more, more preferably 300 g / 20 μm or more, preferably 2000 g / 20 μm or less, and more preferably 1000 g / 20 μm or less. Is. It is preferable that the puncture strength is 200 g / 20 μm or more from the viewpoint of suppressing the film rupture due to the active material or the like that has fallen off during battery winding. It is also preferable from the viewpoint of suppressing the concern of short circuit due to expansion and contraction of the electrode due to charging and discharging. On the other hand, the value of 2000 g / 20 μm or less is preferable from the viewpoint of reducing width shrinkage due to relaxation of orientation during heating. Here, the puncture strength is measured by the method described in the examples below.
The puncture strength can be adjusted by adjusting the stretching ratio, stretching temperature, and the like.
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材の気孔率は、特に限定されないが、好ましくは20%以上、より好ましくは35%以上であり、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下、更に好ましくは70%以下である。気孔率を20%以上とすることは、セパレータの透過性を確保する観点から好ましい。一方、90%以下とすることは、突刺強さを確保する観点から好ましい。ここで、気孔率は後記の実施例の記載の方法により測定される。
なお、気孔率は、延伸倍率の変更等により調節可能である。
The porosity of the polyolefin porous substrate in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 20% or more, more preferably 35% or more, preferably 90% or less, more preferably 80% or less, still more preferably. It is 70% or less. It is preferable that the porosity is 20% or more from the viewpoint of ensuring the permeability of the separator. On the other hand, 90% or less is preferable from the viewpoint of ensuring piercing strength. Here, the porosity is measured by the method described in the examples below.
The porosity can be adjusted by changing the draw ratio or the like.
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材の透気度は、特に限定されないが、好ましくは10sec/100cc以上、より好ましくは50sec/100cc以上であり、好ましくは1000sec/100cc以下、より好ましくは500sec/100cc以下、更に好ましくは300sec/100ccである。透気度を10sec/100cc以上とすることは、蓄電デバイスの自己放電を抑制する観点から好ましい。一方、1000sec/100cc以下とすることは、良好な充放電特性を得る観点から好ましい。ここで、透気度は後記の実施例の記載の方法により測定される。
なお、上記透気度は、延伸温度、延伸倍率の変更等により調節可能である。
The air permeability of the polyolefin porous substrate in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 10 sec / 100 cc or more, more preferably 50 sec / 100 cc or more, preferably 1000 sec / 100 cc or less, and more preferably 500 sec / 100 cc. Hereinafter, it is more preferably 300 sec / 100 cc. It is preferable that the air permeability is 10 sec / 100 cc or more from the viewpoint of suppressing self-discharge of the power storage device. On the other hand, 1000 sec / 100 cc or less is preferable from the viewpoint of obtaining good charge / discharge characteristics. Here, the air permeability is measured by the method described in Examples described later.
The air permeability can be adjusted by changing the stretching temperature, stretching ratio, and the like.
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材の平均孔径は、好ましくは0.15μm以下、より好ましくは0.1μm以下であり、下限として好ましくは0.01μm以上である。平均孔径を0.15μm以下とすることは、蓄電デバイス用セパレータとする場合に、蓄電デバイスの自己放電を抑制し、容量低下を抑制する観点から好適である。平均孔径は、ポリオレフィン多孔性基材を製造する際の延伸倍率の変更等により調節可能である。 The average pore size of the polyolefin porous substrate in the present embodiment is preferably 0.15 μm or less, more preferably 0.1 μm or less, and the lower limit is preferably 0.01 μm or more. It is preferable that the average pore diameter is 0.15 μm or less from the viewpoint of suppressing the self-discharge of the power storage device and suppressing the capacity decrease when the separator for the power storage device is used. The average pore size can be adjusted by changing the draw ratio when producing the porous polyolefin substrate.
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材は、電池に用いたときの安全性の観点から、シャットダウン温度は、好ましくは120℃以上、200℃以下であり、より好ましくは165℃以下、更に好ましくは140℃以下である。 From the viewpoint of safety when the polyolefin porous substrate in the present embodiment is used in a battery, the shutdown temperature is preferably 120 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 165 ° C. or lower, still more preferably 140. It is below ° C.
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材の耐熱性の指標であるショート温度は、好ましくは140℃以上であり、より好ましくは150℃以上であり、さらに好ましくは160℃以上である。ショート温度を140℃以上とすることは、蓄電デバイス用セパレータとする場合に、蓄電デバイスの安全性の観点から好ましい。 The short temperature, which is an index of the heat resistance of the porous polyolefin substrate in the present embodiment, is preferably 140 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, still more preferably 160 ° C. or higher. It is preferable that the short-circuit temperature is 140 ° C. or higher from the viewpoint of safety of the power storage device when the separator for the power storage device is used.
本実施系におけるポリオレフィン多孔性基材の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下、更に好ましくは10μm以下である。この膜厚を2μm以上とすることは、機械的強度を向上させる観点から好ましい。一方、この膜厚を100μm以下とすることは、電池におけるセパレータの占有体積が減るため、電池の高容量化に有利となる傾向があるため好ましい。なお、上記膜厚は、キャスト後の膜の厚み、延伸倍率の変更等により調整可能である。 The film thickness of the polyolefin porous substrate in this embodiment is not particularly limited, but is preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more, preferably 100 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 20 μm or less, and further. It is preferably 10 μm or less. It is preferable that the film thickness is 2 μm or more from the viewpoint of improving the mechanical strength. On the other hand, it is preferable that the film thickness is 100 μm or less because the occupied volume of the separator in the battery is reduced, which tends to be advantageous for increasing the capacity of the battery. The film thickness can be adjusted by changing the thickness of the film after casting, the draw ratio, and the like.
〈ポリオレフィン多孔性基材の製造方法〉
本実施形態におけるポリオレフィン多孔性基材を製造する方法は、特に限定されず、公知の製造方法を採用することができる。例えば、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤とを溶融混練してシート状に成形後、場合により延伸した後、可塑剤を抽出することにより多孔化させる方法;ポリオレフィン樹脂組成物を溶融混練して高ドロー比で押出した後、熱処理と延伸によってポリオレフィン結晶界面を剥離させることにより多孔化させる方法;ポリオレフィン樹脂組成物と無機充填材とを溶融混練してシート上に成形後、延伸によってポリオレフィンと無機充填材との界面を剥離させることにより多孔化させる方法;ポリオレフィン樹脂組成物を溶解後、ポリオレフィンに対する貧溶媒に浸漬させポリオレフィンを凝固させると同時に溶剤を除去することにより多孔化させる方法等が挙げられる。
<Manufacturing method of polyolefin porous base material>
The method for producing the porous polyolefin substrate in the present embodiment is not particularly limited, and a known production method can be adopted. For example, a method in which a polyolefin resin composition and a plasticizer are melt-kneaded to form a sheet, then stretched in some cases, and then made porous by extracting the plasticizer; the polyolefin resin composition is melt-kneaded and highly drawn. A method of extruding by ratio and then exfoliating the polyolefin crystal interface by heat treatment and stretching to make it porous; the polyolefin resin composition and the inorganic filler are melt-kneaded, molded on a sheet, and then stretched to form the polyolefin and the inorganic filler. A method of making the polyolefin resin porous by peeling off the interface with the polyolefin; a method of immersing the polyolefin resin composition in a poor solvent for the polyolefin to coagulate the polyolefin and at the same time removing the solvent to make the polyolefin porous.
以下、ポリオレフィン多孔性基材を製造する方法の一例として、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤とを溶融混練してシート状に成形後、可塑剤を抽出する方法について説明する。 Hereinafter, as an example of a method for producing a porous polyolefin base material, a method of melting and kneading a polyolefin resin composition and a plasticizer to form a sheet and then extracting the plasticizer will be described.
まず、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤を溶融混練する。溶融混練方法としては、例えば、ポリオレフィン樹脂及び必要によりその他の添加剤を、押出機、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の樹脂混練装置に投入し、樹脂成分を加熱溶融させながら任意の比率で可塑剤を導入して混練する方法が挙げられる。この際、ポリオレフィン樹脂、その他の添加剤及び可塑剤を樹脂混練装置に投入する前に、予めヘンシェルミキサー等を用い所定の割合で事前混練しておくことが好ましい。より好ましくは、事前混練において可塑剤の一部のみを投入し、残りの可塑剤を樹脂混練装置サイドフィードしながら混練することである。このようにすることにより、可塑剤の分散性を高め、後の工程で樹脂組成物と可塑剤の溶融混練合物のシート状成形体を延伸する際に、破膜することなく高倍率で延伸することができる。 First, the polyolefin resin composition and the plasticizer are melt-kneaded. As a melt-kneading method, for example, a polyolefin resin and, if necessary, other additives are put into a resin kneading device such as an extruder, a kneader, a lab plast mill, a kneading roll, and a Banbury mixer, and the resin component is heated and melted. A method of introducing a plasticizer at the ratio of the above and kneading the plasticizer can be mentioned. At this time, it is preferable to pre-knead the polyolefin resin, other additives and the plasticizer at a predetermined ratio using a Henschel mixer or the like before putting them into the resin kneading apparatus. More preferably, in the pre-kneading, only a part of the plasticizer is added, and the remaining plasticizer is kneaded while side-feeding the resin kneader. By doing so, the dispersibility of the plasticizer is enhanced, and when the sheet-shaped molded product of the melt-kneaded product of the resin composition and the plasticizer is stretched in a later step, it is stretched at a high magnification without breaking the film. can do.
可塑剤としては、ポリオレフィンの融点以上において均一溶液を形成しうる不揮発性溶媒を用いることができる。このような不揮発性溶媒の具体例として、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が挙げられる。これらの中で、流動パラフィンは、ポリエチレン又はポリプロピレンとの相溶性が高く、溶融混練物を延伸しても樹脂と可塑剤の界面剥離が起こり難いので、均一な延伸が実施し易くなる傾向にあるため好ましい。 As the plasticizer, a non-volatile solvent capable of forming a uniform solution above the melting point of the polyolefin can be used. Specific examples of such a non-volatile solvent 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. Among these, liquid paraffin has high compatibility with polyethylene or polypropylene, and even if the melt-kneaded product is stretched, interfacial peeling between the resin and the plasticizer is unlikely to occur, so that uniform stretching tends to be easy to carry out. Therefore, it is preferable.
ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤の比率は、これらを均一に溶融混練して、シート状に成形できる範囲であれば特に限定はない。例えば、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤とから成る組成物中に占める可塑剤の質量分率は、好ましくは30~80質量%、より好ましくは40~70質量%である。可塑剤の質量分率が80質量%以下であると、溶融成形時のメルトテンションが不足し難く、成形性が向上する傾向にある。一方、質量分率が30質量%以上であると、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤の混合物を高倍率で延伸してもポリオレフィン鎖の切断が起こらず、均一かつ微細な孔構造を形成し強度も増加しやすい。 The ratio of the polyolefin resin composition and the plasticizer is not particularly limited as long as they can be uniformly melt-kneaded and molded into a sheet. For example, the mass fraction of the plasticizer in the composition composed of the polyolefin resin composition and the plasticizer is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 40 to 70% by mass. When the mass fraction of the plasticizer is 80% by mass or less, the melt tension at the time of melt molding is unlikely to be insufficient, and the moldability tends to be improved. On the other hand, when the mass fraction is 30% by mass or more, even if the mixture of the polyolefin resin composition and the plasticizer is stretched at a high magnification, the polyolefin chain is not cut, a uniform and fine pore structure is formed, and the strength is also high. It is easy to increase.
次に、溶融混練物をシート状に成形する。シート状成形体を製造する方法としては、例えば、溶融混練物を、Tダイ等を介してシート状に押出し、熱伝導体に接触させて樹脂成分の結晶化温度より充分に低い温度まで冷却して固化する方法が挙げられる。冷却固化に用いられる熱伝導体としては、金属、水、空気、あるいは可塑剤自身等が使用できるが、金属製のロールが熱伝導の効率が高いため好ましい。この際、金属製のロールに接触させる際に、ロール間で挟み込むと、熱伝導の効率がさらに高まると共に、シートが配向して膜強度が増し、シートの表面平滑性も向上するためより好ましい。Tダイよりシート状に押出す際のダイリップ間隔は400μm以上3000μm以下であることが好ましく、500μm以上2500μm以下であることがさらに好ましい。ダイリップ間隔が400μm以上であると、メヤニ等が低減され、膜品位へ影響する欠点(例えば、スジ等)が少なく、その後の延伸工程において膜破断等を防ぐことができる傾向にある。一方、ダイリップ間隔が3000μm以下であると、冷却速度が速く冷却ムラを防げると共に、シートの厚み安定性を維持できる傾向にある。 Next, the melt-kneaded product is formed into a sheet. As a method for producing a sheet-shaped molded product, for example, the melt-kneaded product is extruded into a sheet shape via a T-die or the like, brought into contact with a heat conductor, and cooled to a temperature sufficiently lower than the crystallization temperature of the resin component. There is a method of solidifying. As the heat conductor used for cooling and solidification, metal, water, air, a plasticizer itself, or the like can be used, but a metal roll is preferable because of its high heat conduction efficiency. At this time, if it is sandwiched between the rolls when it is brought into contact with the metal roll, the efficiency of heat conduction is further increased, the sheet is oriented to increase the film strength, and the surface smoothness of the sheet is also improved, which is more preferable. The die lip interval when extruded into a sheet from the T die is preferably 400 μm or more and 3000 μm or less, and more preferably 500 μm or more and 2500 μm or less. When the die lip interval is 400 μm or more, the shavings and the like are reduced, there are few defects (for example, streaks and the like) that affect the film quality, and there is a tendency that the film breakage and the like can be prevented in the subsequent stretching step. On the other hand, when the die lip interval is 3000 μm or less, the cooling rate is high, cooling unevenness can be prevented, and the thickness stability of the sheet tends to be maintained.
このようにして得たシート状成形体を延伸することが好ましい。延伸処理としては、一軸延伸又は二軸延伸のいずれも好適に用いることができるが、得られる多孔膜の強度等の観点から二軸延伸が好ましい。シート状成形体を二軸方向に高倍率延伸すると、分子が面方向に配向し、最終的に得られる多孔膜が裂け難くなり、高い突刺強度を有するものとなる。延伸方法としては、例えば、同時二軸延伸、逐次二軸延、多段延伸、多数回延伸等の方法を挙げることができ、突刺強度の向上、延伸の均一性、シャットダウン性の観点から同時二軸延伸が好ましい。 It is preferable to stretch the sheet-shaped molded product thus obtained. As the stretching treatment, either uniaxial stretching or biaxial stretching can be preferably used, but biaxial stretching is preferable from the viewpoint of the strength of the obtained porous membrane and the like. When the sheet-shaped molded product is stretched at a high magnification in the biaxial direction, the molecules are oriented in the plane direction, the finally obtained porous film is less likely to tear, and the sheet-shaped molded product has high puncture strength. Examples of the stretching method include simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, multistage stretching, and multiple stretching, and simultaneous biaxial stretching can be performed from the viewpoint of improving puncture strength, stretching uniformity, and shutdown property. Stretching is preferred.
なお、同時二軸延伸とは、MD方向(多孔性基材の機械方向)の延伸とTD方向(多孔性基材のMDを90°の角度で横切る方向)の延伸が同時に施される延伸方法をいい、各方向の延伸倍率は異なってもよい。逐次二軸延伸とは、MD方向、又はTD方向の延伸が独立して施される延伸方法をいい、MD方向又はTD方向に延伸がなされている際は、他方向は非拘束状態又は定長に固定されている状態とする。 Simultaneous biaxial stretching is a stretching method in which stretching in the MD direction (mechanical direction of the porous substrate) and stretching in the TD direction (direction of crossing the MD of the porous substrate at an angle of 90 °) are performed at the same time. The draw ratio in each direction may be different. Sequential biaxial stretching refers to a stretching method in which stretching in the MD direction or the TD direction is independently performed, and when stretching in the MD direction or the TD direction, the other direction is in an unconstrained state or a constant length. It is assumed that it is fixed to.
延伸倍率は、面倍率で20倍以上100倍以下の範囲であることが好ましく、25倍以上50倍以下の範囲であることがさらに好ましい。各軸方向の延伸倍率は、MD方向に4倍以上10倍以下、TD方向に4倍以上10倍以下の範囲であることが好ましく、MD方向に5倍以上8倍以下、TD方向に5倍以上8倍以下の範囲であることがさらに好ましい。総面積倍率が20倍以上であると、得られる多孔膜に十分な強度を付与できる傾向にあり、一方、総面積倍率が100倍以下であると延伸工程における膜破断を防ぎ、高い生産性が得られる傾向にある。 The draw ratio is preferably in the range of 20 times or more and 100 times or less in terms of surface magnification, and more preferably in the range of 25 times or more and 50 times or less. The draw ratio in each axial direction is preferably in the range of 4 times or more and 10 times or less in the MD direction, 4 times or more and 10 times or less in the TD direction, 5 times or more and 8 times or less in the MD direction, and 5 times in the TD direction. It is more preferable that the range is 8 times or more. When the total area magnification is 20 times or more, sufficient strength tends to be imparted to the obtained porous film, while when the total area magnification is 100 times or less, film breakage in the stretching step is prevented and high productivity is achieved. It tends to be obtained.
また、シート状成形体を圧延してもよい。圧延は、例えば、ダブルベルトプレス機等を使用したプレス法にて実施することができる。圧延は特に表層部分の配向を増すことができる。圧延面倍率は1倍より大きく3倍以下であることが好ましく、1倍より大きく2倍以下であることがより好ましい。圧延倍率が1倍より大きいと、面配向が増加し最終的に得られる多孔膜の膜強度が増加する傾向にある。一方、圧延倍率が3倍以下であると、表層部分と中心内部の配向差が小さく、膜の厚さ方向に均一な多孔構造を形成することができる傾向にあるため好ましい。 Further, the sheet-shaped molded product may be rolled. Rolling can be carried out by, for example, a pressing method using a double belt press machine or the like. Rolling can especially increase the orientation of the surface layer portion. The rolled surface magnification is preferably greater than 1x and 3x or less, and more preferably greater than 1x and 2x or less. When the rolling ratio is larger than 1 times, the surface orientation tends to increase and the film strength of the finally obtained porous film tends to increase. On the other hand, when the rolling ratio is 3 times or less, the orientation difference between the surface layer portion and the inside of the center is small, and a uniform porous structure tends to be formed in the thickness direction of the film, which is preferable.
次いで、シート状成形体から可塑剤を除去して多孔膜とする。可塑剤を除去する方法としては、例えば、抽出溶剤にシート状成形体を浸漬して可塑剤を抽出し、充分に乾燥させる方法が挙げられる。可塑剤を抽出する方法はバッチ式、連続式のいずれであってもよい。多孔膜の収縮を抑えるために、浸漬、乾燥の一連の工程中にシート状成形体の端部を拘束することが好ましい。また、多孔膜中の可塑剤残存量は1質量%未満にすることが好ましい。 Next, the plasticizer is removed from the sheet-shaped molded product to form a porous film. Examples of the method for removing the plasticizer include a method in which a sheet-shaped molded product is immersed in an extraction solvent to extract the plasticizer and sufficiently dried. The method for extracting the plasticizer may be either a batch method or a continuous method. In order to suppress the shrinkage of the porous film, it is preferable to restrain the end portion of the sheet-shaped molded product during a series of dipping and drying steps. Further, the residual amount of the plasticizer in the porous membrane is preferably less than 1% by mass.
抽出溶剤としては、ポリオレフィン樹脂に対して貧溶媒で、かつ可塑剤に対して良溶媒であり、沸点がポリオレフィン樹脂の融点より低いものを用いることが好ましい。このような抽出溶剤としては、例えば、n-ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素類;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類;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剤;エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類が挙げられる。なお、これらの抽出溶剤は、蒸留等の操作により回収して再利用してよい。 As the extraction solvent, it is preferable to use a solvent that is poor with respect to the polyolefin resin, is a good solvent with respect to the plasticizer, and has a boiling point lower than the melting point of the polyolefin resin. Examples of such an extraction solvent include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and 1,1,1-trichloroethane; non-chlorine type such as hydrofluoroether and hydrofluorocarbon. Hydrocarbon solvents; alcohols such as ethanol and isopropanol; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone can be mentioned. These extraction solvents may be recovered and reused by an operation such as distillation.
多孔膜の収縮を抑制するために、延伸工程後、又は、多孔膜形成後に熱固定又は熱緩和等の熱処理を行うこともできる。また、多孔膜に、界面活性剤等による親水化処理、電離性放射線等による架橋処理等の後処理を行ってもよい。放射線等による架橋処理等の後処理を行ってもよい。 In order to suppress the shrinkage of the porous film, heat treatment such as heat fixation or heat relaxation can be performed after the stretching step or after the formation of the porous film. Further, the porous membrane may be subjected to post-treatment such as hydrophilization treatment with a surfactant or the like, cross-linking treatment with ionizing radiation or the like. Post-treatment such as cross-linking treatment with radiation may be performed.
[多孔層]
本実施形態では、蓄電デバイス用セパレータは、ポリオレフィン多孔性基材と熱可塑性ポリマー塗工層に加えて、無機フィラー又は有機フィラーと樹脂製バインダを含む多孔層を備えていてもよい。多孔層の位置は、ポリオレフィン多孔性基材表面の少なくとも一部、熱可塑性ポリマー塗工層表面の少なくとも一部、及び/又はポリオレフィン多孔性基材と熱可塑性ポリマー塗工層との間が挙げられる。前記多孔層はポリオレフィン多孔性基材の片面であっても両面に備えていてもよい。
[Poor layer]
In the present embodiment, the separator for a power storage device may include a porous layer containing an inorganic filler or an organic filler and a resin binder in addition to the polyolefin porous substrate and the thermoplastic polymer coating layer. Positions of the porous layer include at least a portion of the surface of the polyolefin porous substrate, at least a portion of the surface of the thermoplastic polymer coated layer, and / or between the polyolefin porous substrate and the thermoplastic polymer coated layer. .. The porous layer may be provided on one side or both sides of the polyolefin porous base material.
〈無機フィラー〉
多孔層に使用する無機フィラーとしては、特に限定されないが、200℃以上の融点を持ち、電気絶縁性が高く、かつリチウムイオン二次電池の使用範囲で電気化学的に安定であるものが好ましい。
<Inorganic filler>
The inorganic filler used for the porous layer is not particularly limited, but preferably has a melting point of 200 ° C. or higher, has high electrical insulation, and is electrochemically stable within the range of use of the lithium ion secondary battery.
無機フィラーとしては、特に限定されないが、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、酸化鉄等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、ガラス繊維等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。 The inorganic filler is not particularly limited, and is, for example, oxide-based ceramics such as alumina, silica, titania, zirconia, magnesia, ceria, itria, zinc oxide, and iron oxide; nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride. Ceramics; Silicon Carbide, Calcium Carbonate, Magnesium Sulfate, Aluminum Sulfate, Aluminum Hydroxide, Aluminum Hydroxide, Potassium Titanium, Tarku, Kaolinite, Decite, Nacronite, Halloysite, Pyrophyllite, Montmorillonite, Sericite, Mica, Examples thereof include ceramics such as amesite, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand, and glass fibers, which may be used alone or in combination of two or more. good.
上記の中でも、電気化学的安定性及び多層多孔膜の耐熱特性を向上させる観点から、アルミナ、水酸化酸化アルミニウム等の酸化アルミニウム化合物;又はカオリナイト、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のイオン交換能を持たないケイ酸アルミニウム化合物が好ましい。前記酸化アルミニウム化合物としては、水酸化酸化アルミニウムが特に好ましい。イオン交換能を持たないケイ酸アルミニウム化合物としては、安価で入手も容易なため、カオリン鉱物で主に構成されているカオリンがより好ましい。カオリンには湿式カオリン及びこれを焼成処理した焼成カオリンがあるが、焼成カオリンは焼成処理の際に結晶水が放出されるのに加え、不純物が除去されるので、電気化学的安定性の点で特に好ましい。 Among the above, from the viewpoint of improving electrochemical stability and heat resistance of the multilayer porous film, aluminum oxide compounds such as alumina and aluminum hydroxide; or ions such as kaolinite, dekite, nacrite, halloysite and pyrophyllite. An aluminum silicate compound having no exchange ability is preferable. As the aluminum oxide compound, aluminum hydroxide oxide is particularly preferable. As the aluminum silicate compound having no ion exchange ability, kaolin mainly composed of kaolin minerals is more preferable because it is inexpensive and easily available. There are wet kaolin and calcined kaolin obtained by calcining the wet kaolin. In addition to releasing water of crystallization during the calcining process, calcined kaolin removes impurities, so that it is electrochemically stable. Especially preferable.
〈有機フィラー〉
有機フィラーとしては、例えば、架橋ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸、架橋ポリメタクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリシリコーン(ポリメチルシルセスキオキサン等)、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、ポリアミドイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン-ホルムアルデヒド縮合物等の各種架橋高分子微粒子;ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミド等の耐熱性高分子微粒子等が例示できる。また、これらの有機微粒子を構成する有機樹脂(高分子)は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体(ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体)、架橋体(前記の耐熱性高分子の場合)であってもよい。
これらの中でも、架橋ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸、架橋ポリメタクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸メチル、および架橋ポリシリコーン(ポリメチルシルセスキオキサン等)、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミドから成る群より選ばれる1種以上の樹脂であることが好ましい。
<Organic filler>
Examples of the organic filler include crosslinked polyacrylic acid, crosslinked polyacrylic acid ester, crosslinked polymethacrylic acid, crosslinked polymethacrylic acid ester, crosslinked polymethylmethacrylate, crosslinked polysilicone (polymethylsilsesquioxane, etc.), and crosslinked polystyrene. , Cross-linked polydivinylbenzene, styrene-divinylbenzene copolymer crosslinked product, polyimide, polyamideimide, melamine resin, phenol resin, benzoguanamine-formaldehyde condensate, etc. Examples thereof include heat-resistant polymer fine particles such as plastic crosslinks. Further, the organic resin (polymer) constituting these organic fine particles includes a mixture, a modified product, a derivative, and a copolymer (random copolymer, alternate copolymer, block copolymer, and graft) of the above-exemplified materials. It may be a polymer) or a crosslinked product (in the case of the above-mentioned heat-resistant polymer).
Among these, crosslinked polyacrylic acid, crosslinked polyacrylic acid ester, crosslinked polymethacrylic acid, crosslinked polymethacrylic acid ester, crosslinked polymethylmethacrylate, and crosslinked polysilicone (polymethylsilsesquioxane, etc.), polyimide, polyamideimide. , One or more resins selected from the group consisting of aramid.
フィラーの平均粒径は、0.1μmを超えて4.0μm以下であることが好ましく、0.2μmを超えて3.5μm以下であることがより好ましく、0.4μmを超えて3.0μm以下であることが更に好ましい。フィラーの平均粒径を上記範囲に調整することは、多孔層の厚さが薄い場合(例えば、7μm以下)であっても、高温での熱収縮を抑制する観点から好ましい。 The average particle size of the filler is preferably more than 0.1 μm and 4.0 μm or less, more preferably more than 0.2 μm and 3.5 μm or less, and more than 0.4 μm and 3.0 μm or less. Is more preferable. Adjusting the average particle size of the filler to the above range is preferable from the viewpoint of suppressing heat shrinkage at high temperatures even when the thickness of the porous layer is thin (for example, 7 μm or less).
フィラーにおいて、0.2μmを超えて1.4μm以下の粒径を有する粒子がフィラー全体に占める割合としては、好ましくは2体積%以上、より好ましくは3体積%以上、更に好ましくは5体積%以上であり、上限としては、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下である。 In the filler, the proportion of particles having a particle size of more than 0.2 μm and 1.4 μm or less in the entire filler is preferably 2% by volume or more, more preferably 3% by volume or more, still more preferably 5% by volume or more. The upper limit is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less.
フィラーにおいて、0.2μmを超えて1.0μm以下の粒径を有する粒子が無機フィラー全体に占める割合としては、好ましくは1体積%以上、より好ましくは2体積%以上であり、上限としては、好ましくは80体積%以下、より好ましくは70体積%以下である。 In the filler, the proportion of particles having a particle size of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less in the entire inorganic filler is preferably 1% by volume or more, more preferably 2% by volume or more, and the upper limit is. It is preferably 80% by volume or less, more preferably 70% by volume or less.
フィラーにおいて、0.5μmを超えて2.0μm以下の粒径を有する粒子がフィラー全体に占める割合としては、好ましくは8体積%以上、より好ましくは10体積以上であり、上限としては、好ましくは60体積%以下、より好ましくは50体積%以下である。 In the filler, the proportion of particles having a particle size of more than 0.5 μm and 2.0 μm or less in the entire filler is preferably 8% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, and the upper limit is preferably. It is 60% by volume or less, more preferably 50% by volume or less.
更に、フィラーにおいて、0.6μmを超えて1.4μm以下の粒径を有する粒子がフィラー全体に占める割合としては、好ましくは1体積%以上、より好ましくは3体積%以上であり、上限としては、好ましくは40体積%以下、より好ましくは30体積%以下である。 Further, in the filler, the proportion of particles having a particle size of more than 0.6 μm and 1.4 μm or less in the entire filler is preferably 1% by volume or more, more preferably 3% by volume or more, and the upper limit is It is preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less.
フィラーの粒度分布を上記範囲に調整することは、多孔層の厚さが薄い場合(例えば、7μm以下)であっても、高温での熱収縮を抑制する観点から好ましい。なお、フィラーの粒径の割合を調整する方法としては、例えば、ボールミル・ビーズミル・ジェットミル等を用いて無機フィラーを粉砕し、粒径を小さくする方法等を挙げることができる。 Adjusting the particle size distribution of the filler to the above range is preferable from the viewpoint of suppressing heat shrinkage at high temperatures even when the thickness of the porous layer is thin (for example, 7 μm or less). As a method for adjusting the ratio of the particle size of the filler, for example, a method of pulverizing the inorganic filler using a ball mill, a bead mill, a jet mill, or the like to reduce the particle size can be mentioned.
フィラーの形状としては、板状、鱗片状、針状、柱状、球状、多面体状、塊状等が挙げられ、上記形状を有するフィラーを複数種組み合わせて用いてもよい。多層多孔膜とした際に、後述の150℃熱収縮を10%以下に抑制することが可能であれば、フィラーの形状は、特に限定されないが、透過性向上の観点からは複数の面から成る多面体状、柱状、紡錘状が好ましい。 Examples of the shape of the filler include a plate shape, a scale shape, a needle shape, a columnar shape, a spherical shape, a polyhedral shape, a lump shape, and the like, and a plurality of types of fillers having the above shapes may be used in combination. The shape of the filler is not particularly limited as long as it is possible to suppress the heat shrinkage at 150 ° C. described later to 10% or less when the multilayer porous membrane is formed, but it is composed of a plurality of surfaces from the viewpoint of improving permeability. Polyhedral, columnar, and spindle-shaped are preferable.
フィラーが多孔層中に占める割合としては、フィラーの結着性、多層多孔膜の透過性及び耐熱性等の観点から適宜決定することができ、50質量%以上100質量%未満であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上99.99質量%以下、さらに好ましくは80質量%以上99.9質量%以下、特に好ましくは90質量%以上99質量%以下である。 The proportion of the filler in the porous layer can be appropriately determined from the viewpoints of filler binding, permeability of the multilayer porous film, heat resistance, etc., and is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass. , More preferably 70% by mass or more and 99.99% by mass or less, further preferably 80% by mass or more and 99.9% by mass or less, and particularly preferably 90% by mass or more and 99% by mass or less.
〈樹脂製バインダ〉
樹脂製バインダの種類としては、特に限定されないが、本実施形態において蓄電デバイス用セパレータをリチウムイオン二次電池用セパレータとして使用する場合には、リチウムイオン二次電池の電解液に対して不溶であり、かつリチウムイオン二次電池の使用範囲で電気化学的に安定なものを用いることが好ましい。
<Resin binder>
The type of resin binder is not particularly limited, but when the separator for a power storage device is used as a separator for a lithium ion secondary battery in the present embodiment, it is insoluble in the electrolytic solution of the lithium ion secondary battery. Moreover, it is preferable to use an electrochemically stable lithium ion secondary battery within the range of use.
樹脂製バインダの具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂;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、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム;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、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、エチレンプロピレンラバー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のゴム類;エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;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、ポリエステル等の融点及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂等が挙げられる。 Specific examples of the resin binder include, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene; fluororesins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer and ethylene-tetra. Fluorohydrate-containing rubber such as fluoroethylene copolymer; styrene-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and its hydride, methacrylic acid ester- Acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, rubbers such as ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate; ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc. Cellulose derivatives; Examples thereof include resins having a melting point and / or a glass transition temperature of 180 ° C. or higher, such as polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, and polyester.
樹脂製バインダとしてポリビニルアルコールを使用する場合、そのケン化度は85%以上100%以下であることが好ましい。ケン化度が85%以上であると、多層多孔膜を電池用セパレータとして使用した際に、短絡する温度(ショート温度)が向上し、より良好な安全性能が得られる傾向にあるため好ましい。ケン化度は、より好ましくは90%以上100%以下、さらに好ましくは95%以上100%以下、特に好ましくは99%以上100%以下である。また、ポリビニルアルコールの重合度は、200以上5000以下であることが好ましく、より好ましくは300以上4000以下、さらに好ましくは500以上3500以下である。重合度が200以上であると、少量のポリビニルアルコールで焼成カオリン等の無機フィラーを多孔膜に強固に結着でき、多孔層の力学的強度を維持しながら多孔層形成による多層多孔膜の透気度増加を抑えることができる傾向にあるため好ましい。また、重合度が5000以下であると、塗布液を調製する際のゲル化等を防止できる傾向にあるため好ましい。 When polyvinyl alcohol is used as the resin binder, the saponification degree is preferably 85% or more and 100% or less. When the saponification degree is 85% or more, when the multilayer porous membrane is used as a battery separator, the short-circuit temperature (short-circuit temperature) is improved, and better safety performance tends to be obtained, which is preferable. The degree of saponification is more preferably 90% or more and 100% or less, further preferably 95% or more and 100% or less, and particularly preferably 99% or more and 100% or less. The degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 200 or more and 5000 or less, more preferably 300 or more and 4000 or less, and further preferably 500 or more and 3500 or less. When the degree of polymerization is 200 or more, an inorganic filler such as calcined kaolin can be firmly bound to the porous membrane with a small amount of polyvinyl alcohol, and the air permeability of the multilayer porous membrane by forming the porous layer while maintaining the mechanical strength of the porous layer. It is preferable because it tends to suppress the increase in degree. Further, when the degree of polymerization is 5000 or less, gelation or the like when preparing the coating liquid tends to be prevented, which is preferable.
樹脂製バインダとしては、樹脂製ラテックスバインダが好ましい。樹脂製ラテックスバインダを用いた場合、フィラーとバインダとを含む多孔層をポリオレフィン多孔膜の少なくとも片面に積層した場合は、樹脂製バインダの一部又は全てを溶媒に溶解させた後に、得られた溶液をポリオレフィン多孔膜の少なくとも片面に積層し、貧溶媒への浸漬又は乾燥による溶媒除去等により樹脂製バインダを多孔膜に結着させた場合と比較して、イオン透過性が低下し難く、高出力特性が得られ易い傾向にある。加えて異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、円滑なシャットダウン特性を示し、高い安全性が得られ易い傾向にある。 As the resin binder, a resin latex binder is preferable. When a resin latex binder is used, when a porous layer containing a filler and a binder is laminated on at least one side of the polyolefin porous film, a solution obtained after dissolving a part or all of the resin binder in a solvent. Is laminated on at least one side of the polyolefin porous film, and the ion permeability is less likely to decrease and the output is high as compared with the case where the resin binder is bound to the porous film by dipping in a poor solvent or removing the solvent by drying. There is a tendency for the characteristics to be easily obtained. In addition, even when the temperature rises rapidly during abnormal heat generation, it exhibits smooth shutdown characteristics and tends to provide high safety.
樹脂製ラテックスバインダとしては、電気化学的安定性と結着性を向上させる観点から、脂肪族共役ジエン系単量体及び不飽和カルボン酸単量体、並びにこれらと共重合可能な他の単量体を乳化重合して得られるものが好ましい。乳化重合の方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。単量体及びその他の成分の添加方法については特に制限されるものではなく、一括添加方法、分割添加方法、連続添加方法の何れも採用することができ、また、一段重合、二段重合又は多段階重合等の何れも採用することができる。 As the resin latex binder, from the viewpoint of improving electrochemical stability and binding property, an aliphatic conjugated diene-based monomer and an unsaturated carboxylic acid monomer, and other single amounts copolymerizable with these are used. Those obtained by emulsion polymerization of the body are preferable. The method of emulsion polymerization is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. The method for adding the monomer and other components is not particularly limited, and any of a batch addition method, a split addition method, and a continuous addition method can be adopted, and one-stage polymerization, two-stage polymerization, or multiple addition methods can be adopted. Any of step polymerization and the like can be adopted.
脂肪族共役ジエン系単量体としては、特に限定されず、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。上記の中でも、特に1,3-ブタジエンが好ましい。 The aliphatic conjugated diene-based monomer is not particularly limited, and is, for example, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3butadiene, 2-chlor-1. , 3-butadiene, substituted linear conjugated pentadiene, substituted and side chain conjugated hexadiene, etc., these may be used alone or in combination of two or more. Among the above, 1,3-butadiene is particularly preferable.
不飽和カルボン酸単量体としては、特に限定されず、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のモノ又はジカルボン酸(無水物)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、特にアクリル酸、メタクリル酸が好ましい。 The unsaturated carboxylic acid monomer is not particularly limited, and examples thereof include mono- or dicarboxylic acids (anhydrous) such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. May be used alone or in combination of two or more. Among the above, acrylic acid and methacrylic acid are particularly preferable.
これらと共重合可能な他の単量体としては、特に限定されず、例えば、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、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、特に限定されないが、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、グリシジルメタクリレート、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、2-エチルヘキシルアクリ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。上記の中でも、特にメチルメタクリレートが好ましい。 The other monomer copolymerizable with these is not particularly limited, and for example, an aromatic vinyl-based monomer, a cyanide vinyl-based monomer, an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer, and a hydroxyalkyl group. Examples thereof include unsaturated monomers and unsaturated carboxylic acid amide monomers containing the above, and these may be used alone or in combination of two or more. Among the above, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers are particularly preferable. The unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer is not particularly limited, and for example, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl. Examples thereof include maleate, dimethylitaconate, monomethylfumarate, monoethylfumarate, 2-ethylhexyl acrylate and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Among the above, methyl methacrylate is particularly preferable.
なお、これらの単量体に加えて様々な品質及び物性を改良するために、上記以外の単量体成分をさらに使用することもできる。 In addition to these monomers, monomer components other than the above can be further used in order to improve various qualities and physical properties.
樹脂製バインダの平均粒径は、50~500nmであることが好ましく、より好ましくは60~460nm、更に好ましくは80~250nmである。樹脂製バインダの平均粒径が50nm以上である場合、無機フィラーとバインダとを含む多孔層をポリオレフィン多孔膜の少なくとも片面に積層した際、イオン透過性が低下し難く高出力特性が得られ易い。加えて異常発熱時の温度上昇が速い場合においても、円滑なシャットダウン特性を示し、高い安全性が得られ易い。樹脂製バインダの平均粒径が500nm以下である場合、良好な結着性を発現し、多層多孔膜とした場合に熱収縮が良好となり安全性に優れる傾向にある。 The average particle size of the resin binder is preferably 50 to 500 nm, more preferably 60 to 460 nm, and even more preferably 80 to 250 nm. When the average particle size of the resin binder is 50 nm or more, when the porous layer containing the inorganic filler and the binder is laminated on at least one surface of the polyolefin porous membrane, the ion permeability does not easily decrease and high output characteristics can be easily obtained. In addition, even when the temperature rises rapidly during abnormal heat generation, it exhibits smooth shutdown characteristics and is easy to obtain high safety. When the average particle size of the resin binder is 500 nm or less, good binding property is exhibited, and when a multilayer porous film is used, heat shrinkage is good and the safety tends to be excellent.
樹脂製バインダの平均粒径は、重合時間、重合温度、原料組成比、原料投入順序、pH等を調整することで制御することが可能である。 The average particle size of the resin binder can be controlled by adjusting the polymerization time, polymerization temperature, raw material composition ratio, raw material charging order, pH and the like.
多孔層の層厚は、耐熱性、絶縁性を向上させる観点から1μm以上であることが好ましく、電池の高容量化と透過性を向上させる観点から50μm以下であることが好ましい。多孔層の層厚は、より好ましくは1.5μm以上20μm以下、さらに好ましくは2μm以上10μm以下、さらにより好ましくは3μm以上10μm以下、特に好ましくは3μm以上7μm以下である。 The thickness of the porous layer is preferably 1 μm or more from the viewpoint of improving heat resistance and insulating properties, and preferably 50 μm or less from the viewpoint of improving the capacity and permeability of the battery. The thickness of the porous layer is more preferably 1.5 μm or more and 20 μm or less, further preferably 2 μm or more and 10 μm or less, still more preferably 3 μm or more and 10 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and 7 μm or less.
多孔層の層密度は、0.5~2.0g/cm3であることが好ましく、0.7~1.5cm3であることがより好ましい。多孔層の層密度が0.5g/cm3以上であると、高温での熱収縮率が良好となる傾向にあり、2.0g/cm3以下であると、透気度が低下する傾向にある。 The layer density of the porous layer is preferably 0.5 to 2.0 g / cm 3 , and more preferably 0.7 to 1.5 cm 3 . When the layer density of the porous layer is 0.5 g / cm 3 or more, the heat shrinkage rate at high temperature tends to be good, and when it is 2.0 g / cm 3 or less, the air permeability tends to decrease. be.
〈多孔層の形成方法〉
多孔層の形成方法としては、例えば、ポリオレフィン樹脂を主成分とする多孔性基材の少なくとも片面に、無機フィラーと樹脂製バインダとを含む塗布液を塗布して多孔層を形成する方法を挙げることができる。
<Method of forming a porous layer>
Examples of the method for forming the porous layer include a method of applying a coating liquid containing an inorganic filler and a resin binder to at least one surface of a porous substrate containing a polyolefin resin as a main component to form the porous layer. Can be done.
塗布液の溶媒としては、無機フィラー及び樹脂製バインダを均一かつ安定に分散できるものが好ましく、例えば、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、水、エタノール、トルエン、熱キシレン、塩化メチレン、ヘキサン等が挙げられる。 The solvent of the coating liquid is preferably one that can uniformly and stably disperse the inorganic filler and the resin binder, and for example, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, water, ethanol, and toluene. , Thermoxylene, methylene chloride, hexane and the like.
塗布液には、分散安定化又は塗工性の向上のために、界面活性剤等の分散剤;増粘剤;湿潤剤;消泡剤;酸、アルカリを含むpH調製剤等の各種添加剤を加えてもよい。これらの添加剤は、溶媒除去の際に除去できるものが好ましいが、リチウムイオン二次電池の使用範囲において電気化学的に安定で、電池反応を阻害せず、かつ200℃程度まで安定ならば多孔層内に残存してもよい。 In the coating liquid, various additives such as a dispersant such as a surfactant; a thickener; a wetting agent; an antifoaming agent; and a pH adjuster containing an acid and an alkali are used to stabilize the dispersion or improve the coatability. May be added. These additives are preferably those that can be removed when the solvent is removed, but are porous if they are electrochemically stable in the range of use of the lithium ion secondary battery, do not inhibit the battery reaction, and are stable up to about 200 ° C. It may remain in the layer.
フィラーと樹脂製バインダとを塗布液の溶媒に分散させる方法については、塗布工程に必要な塗布液の分散特性を実現できる方法であれば特に限定はない。例えば、ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ロールミル、高速インペラー分散、ディスパーザー、ホモジナイザー、高速衝撃ミル、超音波分散、撹拌羽根等による機械撹拌等が挙げられる。 The method of dispersing the filler and the resin binder in the solvent of the coating liquid is not particularly limited as long as it can realize the dispersion characteristics of the coating liquid required for the coating step. Examples thereof include ball mills, bead mills, planetary ball mills, vibration ball mills, sand mills, colloidal mills, attritors, roll mills, high-speed impeller dispersions, dispersers, homogenizers, high-speed impact mills, ultrasonic dispersions, mechanical stirring with stirring blades, and the like.
塗布液を多孔膜に塗布する方法については、必要とする層厚又は塗布面積を実現できる方法であれば特に限定はなく、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、スプレー塗布法等が挙げられる。 The method of applying the coating liquid to the porous membrane is not particularly limited as long as it can realize the required layer thickness or coating area. For example, the gravure coater method, the small diameter gravure coater method, the reverse roll coater method, and the transfer roll. Examples include the coater method, the kiss coater method, the dip coater method, the knife coater method, the air doctor coater method, the blade coater method, the rod coater method, the squeeze coater method, the cast coater method, the die coater method, the screen printing method, and the spray coating method. ..
塗布液の塗布に先立ち、多孔膜表面に表面処理を施すと、塗布液を塗布し易くなると共に、塗布後の無機フィラー含有多孔層と多孔膜表面との密着性が向上するため好ましい。表面処理の方法は、多孔膜の多孔質構造を著しく損なわない方法であれば特に限定はなく、例えば、コロナ放電処理法、機械的粗面化法、溶剤処理法、酸処理法、紫外線酸化法等が挙げられる。 It is preferable to apply a surface treatment to the surface of the porous film prior to the application of the coating liquid because the coating liquid can be easily applied and the adhesion between the inorganic filler-containing porous layer after coating and the surface of the porous film is improved. The surface treatment method is not particularly limited as long as it does not significantly impair the porous structure of the porous membrane. For example, a corona discharge treatment method, a mechanical roughening method, a solvent treatment method, an acid treatment method, and an ultraviolet oxidation method. And so on.
塗布後に塗布膜から溶媒を除去する方法については、多孔膜に悪影響を及ぼさない方法であれば特に限定はなく、例えば、多孔膜を固定しながらその融点以下の温度にて乾燥する方法、低温で減圧乾燥する方法等が挙げられる。多孔膜及び多層多孔膜のMD方向の収縮応力を制御する観点から、乾燥温度、捲回り張力等は適宜調整することが好ましい。 The method of removing the solvent from the coating film after coating is not particularly limited as long as it does not adversely affect the porous film. For example, a method of fixing the porous film and drying it at a temperature below its melting point, or at a low temperature. Examples thereof include a method of drying under reduced pressure. From the viewpoint of controlling the shrinkage stress of the porous membrane and the multilayer porous membrane in the MD direction, it is preferable to appropriately adjust the drying temperature, winding tension and the like.
[セパレータ]
本実施形態では、セパレータは、ポリオレフィン多孔性基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性ポリマー塗工層を有することにより、電極活物質との接着性に優れる。
[Separator]
In the present embodiment, the separator has an excellent adhesiveness to the electrode active material by having a thermoplastic polymer coating layer containing a thermoplastic polymer on at least a part of at least one side of the porous polyolefin substrate.
熱可塑性ポリマー塗工層が存在するセパレータの最表面に対して、アルミニウム箔を、温度80℃及び圧力10MPaの条件下で3分間に亘ってプレスした場合、セパレータとアルミニウム箔との間の剥離強度(以下「加熱剥離強度」ともいう)が、9.8N/m(10gf/cm)以上であることが好ましく、15gf/cm以上であることがより好ましく、20gf/cm以上であることがさらに好ましい。 When the aluminum foil is pressed against the outermost surface of the separator in which the thermoplastic polymer coating layer is present for 3 minutes under the conditions of a temperature of 80 ° C. and a pressure of 10 MPa, the peel strength between the separator and the aluminum foil is obtained. (Hereinafter also referred to as "heat peel strength") is preferably 9.8 N / m (10 gf / cm) or more, more preferably 15 gf / cm or more, and further preferably 20 gf / cm or more. ..
アルミニウム箔は電極集電体として一般的に使用されるので、加熱剥離強度の測定によって、加熱時のセパレータの電極に対する接着性を簡便に確認することができる。加熱剥離強度が10gf/cm以上であれば、蓄電デバイスの組立工程又は使用時に、電極とセパレータの剥離が低減され、蓄電デバイスの性能がより向上する。常温剥離強度及び加熱剥離強度は実施例に記載の方法により測定される。 Since the aluminum foil is generally used as an electrode current collector, the adhesiveness of the separator to the electrode during heating can be easily confirmed by measuring the heat peeling strength. When the heat peeling strength is 10 gf / cm or more, the peeling of the electrode and the separator is reduced during the assembly process or use of the power storage device, and the performance of the power storage device is further improved. The normal temperature peel strength and the heat peel strength are measured by the methods described in Examples.
本実施形態では、蓄電デバイス用セパレータの厚さ(すなわち、ポリオレフィン多孔性基材、熱可塑性ポリマー塗工層、任意の多孔層等を含むセパレータ全体の厚さ)は、好ましくは2μm以上、より好ましくは5μm以上であり、上限として好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは30μm以下である。厚さを2μm以上とすることは、蓄電デバイス用セパレータの強度確保の観点から好適である。一方、100μm以下とすることは、良好な充放電特性を得る観点から好ましい。 In the present embodiment, the thickness of the separator for a power storage device (that is, the thickness of the entire separator including the polyolefin porous substrate, the thermoplastic polymer coating layer, an arbitrary porous layer, etc.) is preferably 2 μm or more, more preferably. Is 5 μm or more, and the upper limit is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and further preferably 30 μm or less. It is preferable that the thickness is 2 μm or more from the viewpoint of ensuring the strength of the separator for a power storage device. On the other hand, it is preferable that the thickness is 100 μm or less from the viewpoint of obtaining good charge / discharge characteristics.
本実施形態における蓄電デバイス用セパレータの透気度は、好ましくは10sec/100cc以上、より好ましくは50sec/100cc以上であり、上限として好ましくは10000sec/100cc以下、さらに好ましくは1000sec/100cc以下である。透気度を10sec/100cc以上とすることは、蓄電デバイス用セパレータとする場合に、蓄電デバイスの自己放電を一層抑制する観点から好適である。一方、10000sec/100cc以下とすることは、良好な充放電特性を得る観点から好ましい。蓄電デバイス用セパレータの透気度は、ポリオレフィン多孔性基材を製造する際の延伸温度、延伸倍率の変更、熱可塑性ポリマーの面積割合、存在形態等により調節可能である。 The air permeability of the separator for a power storage device in the present embodiment is preferably 10 sec / 100 cc or more, more preferably 50 sec / 100 cc or more, and the upper limit is preferably 10000 sec / 100 cc or less, more preferably 1000 sec / 100 cc or less. It is preferable that the air permeability is 10 sec / 100 cc or more from the viewpoint of further suppressing the self-discharge of the power storage device when the separator for the power storage device is used. On the other hand, the value of 10,000 sec / 100 cc or less is preferable from the viewpoint of obtaining good charge / discharge characteristics. The air permeability of the separator for a power storage device can be adjusted by changing the stretching temperature, the stretching ratio, the area ratio of the thermoplastic polymer, the existence form, etc. when producing the porous polyolefin base material.
蓄電デバイス用セパレータは、耐熱性の指標であるショート温度が、好ましくは140℃以上であり、より好ましくは150℃以上であり、さらに好ましくは160℃以上である。ショート温度を160℃以上とすることは、蓄電デバイス用セパレータとする場合に、蓄電デバイスの安全性の観点から好ましい。 The separator for a power storage device has a short-circuit temperature, which is an index of heat resistance, preferably 140 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, and further preferably 160 ° C. or higher. It is preferable that the short-circuit temperature is 160 ° C. or higher from the viewpoint of the safety of the power storage device when the separator for the power storage device is used.
[熱可塑性ポリマー塗工層の形成方法]
ポリオレフィン多孔性基材上に熱可塑性ポリマーを形成する方法は、特に限定されず、例えば熱可塑性ポリマーを含有する塗布液をポリオレフィン多孔性基材に塗布する方法が挙げられる。
[Method for forming a thermoplastic polymer coating layer]
The method for forming the thermoplastic polymer on the polyolefin porous substrate is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying a coating liquid containing the thermoplastic polymer to the polyolefin porous substrate.
熱可塑性ポリマーを含有する塗布液を多孔膜に塗布する方法については、必要とする層厚又は塗布面積を実現できる方法であれば特に限定はない。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、スプレーコーター塗布法、インクジェット塗布等が挙げられる。これらのうち、熱可塑性ポリマーの塗工形状の自由度が高く、好ましい面積割合を容易に得られる点でグラビアコーター法又はスプレー塗布法が好ましい。 The method of applying the coating liquid containing the thermoplastic polymer to the porous membrane is not particularly limited as long as it can realize the required layer thickness or coating area. For example, gravure coater method, small diameter gravure coater method, reverse roll coater method, transfer roll coater method, kiss coater method, dip coater method, knife coater method, air doctor coater method, blade coater method, rod coater method, squeeze coater method, cast. Examples thereof include a coater method, a die coater method, a screen printing method, a spray coating method, a spray coater coating method, and an inkjet coating. Of these, the gravure coater method or the spray coating method is preferable because the degree of freedom in the coating shape of the thermoplastic polymer is high and a preferable area ratio can be easily obtained.
塗布液の媒体としては、熱可塑性ポリマーの貧溶媒が好ましい。塗布液の媒体として熱可塑性ポリマーの貧溶媒を用いた場合には、ポリオレフィン多孔性基材に熱可塑性ポリマーを塗工する際に、塗布液が多孔性基材の内部にまで入り込んで熱可塑性ポリマーが孔の表面及び内部を埋めてしまい透過性が低下してしまうことを効果的に防止できる。このような媒体としては水が好ましい。また、水と併用可能な媒体は、特に限定されないが、エタノール、メタノール等を挙げることができる。 As the medium of the coating liquid, a poor solvent of a thermoplastic polymer is preferable. When a poor solvent of the thermoplastic polymer is used as the medium of the coating liquid, when the thermoplastic polymer is applied to the polyolefin porous base material, the coating liquid penetrates into the inside of the porous base material and the thermoplastic polymer. Can effectively prevent the surface and the inside of the hole from being filled and the permeability from being lowered. Water is preferred as such a medium. The medium that can be used in combination with water is not particularly limited, and examples thereof include ethanol and methanol.
塗布に先立ち、多孔膜表面に表面処理をすると、塗布液を塗布し易くなると共に、多孔層と接着性ポリマーとの密着性が向上するため好ましい。表面処理の方法は、多孔膜の多孔質構造を著しく損なわない方法であれば特に限定はなく、例えば、コロナ放電処理法、プラズマ処理法、機械的粗面化法、溶剤処理法、酸処理法、紫外線酸化法等が挙げられる。 It is preferable to surface-treat the surface of the porous film prior to coating because the coating liquid can be easily applied and the adhesion between the porous layer and the adhesive polymer is improved. The surface treatment method is not particularly limited as long as it does not significantly impair the porous structure of the porous membrane. For example, a corona discharge treatment method, a plasma treatment method, a mechanical roughening method, a solvent treatment method, and an acid treatment method. , Ultraviolet oxidation method and the like.
塗布後に塗布膜から溶媒を除去する方法については、多孔膜に悪影響を及ぼさない方法であれば特に限定はない。例えば、多孔膜を固定しながらその融点以下の温度にて乾燥する方法、低温で減圧乾燥する方法、接着性ポリマーに対する貧溶媒に浸漬して接着性ポリマーを凝固させると同時に溶媒を抽出する方法等が挙げられる。 The method for removing the solvent from the coating film after coating is not particularly limited as long as it does not adversely affect the porous film. For example, a method of fixing a porous film and drying it at a temperature below its melting point, a method of drying under reduced pressure at a low temperature, a method of immersing in a poor solvent for an adhesive polymer to coagulate the adhesive polymer, and a method of extracting a solvent at the same time. Can be mentioned.
蓄電デバイス用セパレータは、捲回時のハンドリング性及び蓄電デバイスのレート特性が優れ、さらには、熱可塑性ポリマーとポリオレフィン多孔性基材との密着性及び透過性にも優れる。そのため、蓄電デバイス用セパレータの用途としては、特に限定されないが、例えば、非水電解液二次電池等の電池又はコンデンサー、キャパシタ等の蓄電デバイス用セパレータ、物質の分離等に好適に使用できる。 The separator for a power storage device is excellent in handleability at the time of winding and rate characteristics of the power storage device, and is also excellent in adhesion and permeability between the thermoplastic polymer and the porous polyolefin substrate. Therefore, the use of the separator for a power storage device is not particularly limited, but it can be suitably used, for example, for a battery such as a non-aqueous electrolyte secondary battery, a capacitor, a separator for a power storage device such as a capacitor, and separation of substances.
本実施形態に係るセパレータ捲回体は、上記の方法で得られたセパレータを、必要に応じてスリットした後、所定の巻き芯へ巻き取ることにより、製造される。セパレータ捲回体から巻き戻されたセパレータを、後述される積層体又は電池の製造に使用することもできる。 The separator winding body according to the present embodiment is manufactured by slitting the separator obtained by the above method as necessary and then winding it around a predetermined winding core. The separator rewound from the separator winding body can also be used for manufacturing a laminate or a battery described later.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明をするが、本発明は実施例に限定されるものではない。以下の製造例、実施例、及び比較例において使用した各種物性の測定方法や評価方法は、以下のとおりである。なお、特に記載のない限り各種測定および評価は室温23℃、1気圧、相対湿度50%の条件で行った。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the Examples. The methods for measuring and evaluating various physical properties used in the following production examples, examples, and comparative examples are as follows. Unless otherwise specified, various measurements and evaluations were carried out under the conditions of room temperature of 23 ° C., 1 atm and relative humidity of 50%.
[測定及び評価方法]
(1)ポリオレフィンの粘度平均分子量(以下、「Mv」ともいう。)
ASRM-D4020に準拠して、デカリン溶媒中における135℃での極限粘度[η](dl/g)を求めた。
ポリエチレンのMvは次式により算出した。
[η]=6.77×10-4Mv0.67
ポリプロピレンのMvは次式より算出した。
[η]=1.10×10-4Mv0.80
[Measurement and evaluation method]
(1) Viscosity average molecular weight of polyolefin (hereinafter, also referred to as "Mv")
The ultimate viscosity [η] (dl / g) at 135 ° C. in a decalin solvent was determined according to ASRM-D4020.
The Mv of polyethylene was calculated by the following formula.
[Η] = 6.77 × 10 -4 Mv 0.67
The Mv of polypropylene was calculated from the following equation.
[Η] = 1.10 × 10 -4 Mv 0.80
(2)膜厚(μm)
(2-1) ポリオレフィン多孔性基材、及び蓄電デバイス用セパレータの膜厚(μm)
ポリオレフィン多孔性基材、及び蓄電デバイス用セパレータから、各々、10cm×10cmのサンプルを切り出し、格子状に9箇所(3点×3点)を選んで、膜厚を微小測厚器(東洋精機製作所(株) タイプKBM)を用いて室温23±2℃で測定した。各々、9箇所の測定値の平均値を、ポリオレフィン多孔性基材、及び蓄電デバイス用セパレータの膜厚(μm)とした。
(2-2) 熱可塑性ポリマー被覆層の厚み(μm)
熱可塑性ポリマー被覆層の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)「型式S-4800、HITACHI社製」を用い、セパレータの断面観察により測定した。サンプルのセパレータを1.5mm×2.0mm程度に切り取り、ルテニウム染色した。ゼラチンカプセル内に染色サンプルとエタノールを入れ、液体窒素により凍結させた後、ハンマーでサンプルを割断した。サンプルをオスミウム蒸着し、加速電圧1.0kV、30,000倍にて観察し、熱可塑性ポリマー塗工層の厚みを算出した。なお、SEM画像にてポリオレフィン多孔性基材断面の多孔構造が見えない最表面領域を熱可塑性ポリマー被覆層の領域とした。
(2) Film thickness (μm)
(2-1) Film thickness (μm) of polyolefin porous substrate and separator for power storage device
A sample of 10 cm x 10 cm is cut out from the polyolefin porous substrate and the separator for the power storage device, 9 points (3 points x 3 points) are selected in a grid pattern, and the film thickness is measured by a micro-thickening instrument (Toyo Seiki Seisakusho). It was measured at room temperature 23 ± 2 ° C. using Type KBM Co., Ltd. The average value of the measured values at each of the nine points was taken as the film thickness (μm) of the polyolefin porous substrate and the separator for the power storage device.
(2-2) Thickness of thermoplastic polymer coating layer (μm)
The thickness of the thermoplastic polymer coating layer was measured by observing the cross section of the separator using a scanning electron microscope (SEM) "Model S-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.". The separator of the sample was cut to a size of about 1.5 mm × 2.0 mm and stained with ruthenium. The stained sample and ethanol were placed in a gelatin capsule, frozen in liquid nitrogen, and then the sample was cut with a hammer. The sample was vapor-deposited with osmium, observed at an acceleration voltage of 1.0 kV and 30,000 times, and the thickness of the thermoplastic polymer coated layer was calculated. The outermost surface region where the porous structure of the cross section of the polyolefin porous substrate cannot be seen in the SEM image was defined as the region of the thermoplastic polymer coating layer.
(3)ポリオレフィン多孔性基材の気孔率(%)
10cm×10cm角の試料をポリオレフィン多孔性基材から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)を求め、膜密度を0.95(g/cm3)として次式を用いて計算した。
気孔率=(1-質量/体積/0.95)×100
なお、膜密度は0.95(g/cm3)として算出した。
(3) Porosity (%) of the porous polyolefin substrate
A 10 cm × 10 cm square sample was cut from a porous polyolefin substrate, and its volume (cm 3 ) and mass (g) were determined, and the film density was 0.95 (g / cm 3 ), which was calculated using the following equation.
Porosity = (1-mass / volume / 0.95) x 100
The film density was calculated as 0.95 (g / cm 3 ).
(4)透気度(sec/100cc)
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。
(4) Air permeability (sec / 100cc)
It was measured by GB2 ™, a Garley type air permeability meter manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., in accordance with JIS P-8117.
(5)突刺強度(g)
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。次に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0.5mm、突刺速度2mm/secで、25℃雰囲気下にて突刺試験を行うことにより、最大突刺荷重として生の突刺強度(g)を得た。
(5) Puncture strength (g)
A polyolefin porous substrate was fixed with a sample holder having an opening diameter of 11.3 mm using a handy compression tester KES-G5 ™ manufactured by Kato Tech. Next, the central portion of the fixed polyolefin porous substrate was subjected to a puncture test at a needle tip with a radius of curvature of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec in an atmosphere of 25 ° C. to obtain a raw maximum piercing load. The puncture strength (g) was obtained.
(6)熱可塑性ポリマーのガラス転移温度
熱可塑性ポリマーの塗工液(不揮発分=38~42%、pH=9.0)を、アルミ皿に適量とり、130℃の熱風乾燥機で30分間乾燥した。乾燥後の乾燥皮膜約17mgを測定用アルミ容器に詰め、DSC測定装置(島津製作所社製、DSC6220)にて窒素雰囲気下におけるDSC曲線及びDDSC曲線を得た。なお測定条件は下記のとおりとした。
(1段目昇温プログラム)
70℃から毎分15℃の割合で昇温。110℃に到達後5分間維持。
(2段目降温プログラム)
110℃から毎分40℃の割合で降温。-50℃に到達後5分間維持。
(3段目昇温プログラム)
-50℃から毎分15℃の割合で130℃まで昇温。この3段目の昇温時にDSC及びDDSCのデータを取得。
そして、ベースライン(得られたDSC曲線におけるベースラインを高温側に延長した直線)と、変曲点(上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点)における接線との交点をガラス転移温度(Tg)とした。
(6) Glass transition temperature of thermoplastic polymer A suitable amount of the coating liquid of the thermoplastic polymer (nonvolatile content = 38 to 42%, pH = 9.0) is placed in an aluminum dish and dried in a hot air dryer at 130 ° C. for 30 minutes. bottom. About 17 mg of the dried film after drying was packed in an aluminum container for measurement, and a DSC curve and a DSC curve under a nitrogen atmosphere were obtained with a DSC measuring device (DSC6220 manufactured by Shimadzu Corporation). The measurement conditions were as follows.
(1st stage temperature rise program)
The temperature rises from 70 ° C to 15 ° C per minute. Maintained for 5 minutes after reaching 110 ° C.
(2nd stage temperature lowering program)
The temperature drops from 110 ° C to 40 ° C per minute. Maintain for 5 minutes after reaching -50 ° C.
(3rd stage temperature rise program)
The temperature rises from -50 ° C to 130 ° C at a rate of 15 ° C per minute. DSC and DDSC data are acquired when the temperature rises in the third stage.
Then, the intersection of the baseline (a straight line extending the baseline of the obtained DSC curve to the high temperature side) and the tangent line at the inflection point (the point where the upward convex curve changes to the downward convex curve) is transferred to the glass. The temperature (Tg) was used.
(7)熱可塑性ポリマーのゲル分率(トルエン不溶分)
テフロン(登録商標)板上に、熱可塑性ポリマーの塗工液(不揮発分=38~42%、pH=9.0)をスポイトで滴下し(直径5mm以下)、130℃の熱風乾燥機で30分間乾燥した。乾燥後、乾燥皮膜を約0.5g精秤(a)し、それを50mLポリエチレン容器に取り、そこに30mLのトルエンを注ぎ入れ3時間室温で振とうした。その後、内容物を325メッシュでろ過し、メッシュ上に残ったトルエン不溶分をメッシュごと、130℃の熱風乾燥機で1時間乾燥させた。なお、ここで使用する325メッシュはあらかじめその乾燥重量を量っておいた。
そして、トルエンを揮発させた後、トルエン不溶分の乾燥体と325メッシュの重量から、あらかじめ量っておいた325メッシュ重量を差し引くことでトルエン不溶分の乾燥重量(b)を得た。ゲル分率(トルエン不溶分)は、以下の計算式で算出した。
熱可塑性ポリマーのゲル分率(トルエン不溶分)=(b)/(a)×100 [%]
(7) Gel fraction of thermoplastic polymer (toluene insoluble content)
A thermoplastic polymer coating liquid (nonvolatile content = 38 to 42%, pH = 9.0) is dropped on a Teflon (registered trademark) plate with a dropper (diameter 5 mm or less), and 30 in a hot air dryer at 130 ° C. Dry for minutes. After drying, about 0.5 g of the dry film was precisely weighed (a), taken in a 50 mL polyethylene container, 30 mL of toluene was poured into the container, and the mixture was shaken at room temperature for 3 hours. Then, the contents were filtered through a 325 mesh, and the toluene insoluble content remaining on the mesh was dried together with the mesh in a hot air dryer at 130 ° C. for 1 hour. The dry weight of the 325 mesh used here was measured in advance.
Then, after the toluene was volatilized, the dry weight of the toluene insoluble matter (b) was obtained by subtracting the weight of the 325 mesh weighed in advance from the weight of the dried toluene insoluble matter and the 325 mesh. The gel fraction (toluene insoluble matter) was calculated by the following formula.
Gel fraction of thermoplastic polymer (toluene insoluble) = (b) / (a) x 100 [%]
(8)熱可塑性ポリマーの電解液に対する膨潤度(倍)
熱可塑性ポリマー又は熱可塑性ポリマーを分散させた溶液を130℃のオーブン中に1時間静置した後、乾燥させた熱可塑性ポリマーを0.5gになるように切り取り、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10gと一緒に50mLのバイアル瓶に入れ、3時間浸透させた後、サンプルを取り出し、上記混合溶媒にて洗浄し、重量(Wa)を測定した。その後、150℃のオーブン中に1時間静置したあと重量(Wb)を測定し、以下の式より熱可塑性ポリマーの電解液に対する膨潤度を測定した。
熱可塑性ポリマーの電解液に対する膨潤度(倍)=(Wa-Wb)÷(Wb)
(8) Degree of swelling (double) of the thermoplastic polymer with respect to the electrolytic solution
The thermoplastic polymer or the solution in which the thermoplastic polymer was dispersed was allowed to stand in an oven at 130 ° C. for 1 hour, and then the dried thermoplastic polymer was cut to 0.5 g, and ethylene carbonate: ethylmethyl carbonate = 1. : A 50 mL vial was placed with 10 g of a mixed solvent of 2 (volume ratio), soaked for 3 hours, the sample was taken out, washed with the above mixed solvent, and the weight (Wa) was measured. Then, after allowing it to stand in an oven at 150 ° C. for 1 hour, the weight (Wb) was measured, and the degree of swelling of the thermoplastic polymer with respect to the electrolytic solution was measured from the following formula.
Swelling degree (double) of thermoplastic polymer with respect to electrolytic solution = (Wa-Wb) ÷ (Wb)
(9)熱可塑性ポリマーの平均粒径(nm)
熱可塑性ポリマーの平均粒径を、粒子径測定装置(日機装株式会社製、Microtrac UPA150)を使用し、測定した。測定条件としては、ローディングインデックス=0.15~0.3、測定時間300秒とし、得られたデータにおける50%粒子径の数値を粒子径として記載した。
(9) Average particle size (nm) of thermoplastic polymer
The average particle size of the thermoplastic polymer was measured using a particle size measuring device (Microtrac UPA150 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The measurement conditions were a loading index of 0.15 to 0.3 and a measurement time of 300 seconds, and the numerical value of the 50% particle size in the obtained data was described as the particle size.
(10)熱可塑性ポリマー塗工層の目付(熱可塑性ポリマー塗工層の基材に対する担持量)
10cm×10cm角の試料を基材(ポリオレフィン多孔性基材又は、ポリオレフィン多孔性基材+無機フィラー多孔層)から切り取り、(株)島津製作所製の電子天秤AEL-200を用いて重量を測定した。得られた重量を100倍することで1m2当りの基材膜の目付け(g/m2)を算出した。次に、10cm×10cm角の試料をセパレータ(熱可塑性ポリマー塗工層+基材)から切り取り、(株)島津製作所製の電子天秤AEL-200を用いて質量を測定した。得られた質量を100倍することにより、1m2当りのセパレータの目付(g/m2)を算出した。1m2当りのセパレータの目付(g/m2)から1m2当りの基材の目付(g/m2)を減算することにより、1m2当りの熱可塑性ポリマー塗工層の目付(熱可塑性ポリマー塗工層の基材に対する担持量、g/m2)を算出した。
(10) Metsuke of the thermoplastic polymer coating layer (the amount of the thermoplastic polymer coating layer supported on the substrate)
A 10 cm × 10 cm square sample was cut from a base material (polyolefin porous base material or polyolefin porous base material + inorganic filler porous layer), and the weight was measured using an electronic balance AEL-200 manufactured by Shimadzu Corporation. .. By multiplying the obtained weight by 100, the basis weight (g / m 2 ) of the substrate film per 1 m 2 was calculated. Next, a 10 cm × 10 cm square sample was cut from a separator (thermoplastic polymer coating layer + base material), and the mass was measured using an electronic balance AEL-200 manufactured by Shimadzu Corporation. By multiplying the obtained mass by 100, the basis weight (g / m 2 ) of the separator per 1 m 2 was calculated. By subtracting the basis weight of the substrate per 1 m 2 (g / m 2 ) from the basis weight of the separator per 1 m 2 (g / m 2 ), the basis weight of the thermoplastic polymer coating layer per 1 m 2 (thermoplastic polymer). The amount of the coating layer carried on the substrate, g / m 2 ) was calculated.
(11)捲回体のハンドリング性(最内層の剥離強度)
捲回体のハンドリング性は、最内層の剥離強度で評価した。捲回体を最内層まで繰出していき、最も内側のセパレータと前記最も内側のセパレータの上に捲回されたセパレータとが重なった状態で切り出してサンプルを得た。得られたサンプルは、MD方向に75mm、TD方向に20mmに切り出して測定用サンプルを作製した。測定用サンプルはセパレータ間の90°剥離強度を、(株)イマダ製のフォースゲージZP5N及びMX2-500N(製品名)を用いて、引張速度50mm/分で測定し、以下の基準で評価した。
◎(良好):最内層の剥離強度が3.0mN/mm未満
○(許容):最内層の剥離強度が3.0mN/mm以上7.0mN/mm未満
△(悪):最内層の剥離強度が7.0mN/mm以上10.0mN/mm未満
×(不可):最内層の剥離強度が10.0mN/mm以上
(11) Handleability of the wound body (peeling strength of the innermost layer)
The handleability of the wound body was evaluated by the peel strength of the innermost layer. The wound body was unwound to the innermost layer, and cut out in a state where the innermost separator and the separator wound on the innermost separator were overlapped to obtain a sample. The obtained sample was cut out to 75 mm in the MD direction and 20 mm in the TD direction to prepare a measurement sample. For the measurement sample, the 90 ° peel strength between the separators was measured at a tensile speed of 50 mm / min using a force gauge ZP5N and MX2-500N (product name) manufactured by Imada Co., Ltd., and evaluated according to the following criteria.
◎ (Good): The peel strength of the innermost layer is less than 3.0 mN / mm ○ (Allowable): The peel strength of the innermost layer is 3.0 mN / mm or more and less than 7.0 mN / mm △ (Evil): The peel strength of the innermost layer Is 7.0 mN / mm or more and less than 10.0 mN / mm × (impossible): The peel strength of the innermost layer is 10.0 mN / mm or more.
(12)加熱剥離強度
セパレータ及び被着体としての正極集電体(株式会社UACJ製箔、合金番号A1085、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後に、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1MPa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。剥離強度の値に基づいて、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
◎(優秀):15N/m以上
○(良好):9.8N/m以上15N/m未満
△(許容):5N/m以上9.8N/m未満
×(不良):5N/m未満
(12) Heat peeling strength A separator and a positive current collector as an adherend (UACJ Foil Corporation, alloy number A1085, thickness: 20 μm) were cut into 30 mm × 150 mm, respectively, and laminated to obtain a laminated body. Later, 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 1 MPa to obtain a test press.
The peel strength between the base material or separator of each test press obtained and the positive electrode current collector is based on JIS K6854-2 using Autograph AG-IS type (trademark) manufactured by Shimadzu Corporation. The measurement was performed at a tensile speed of 200 mm / min. Based on the value of the peel strength, the adhesiveness with the electrode was evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation Criteria ◎ (Excellent): 15 N / m or more ○ (Good): 9.8 N / m or more and less than 15 N / m △ (Allowable): 5 N / m or more and less than 9.8 N / m × (Defective): Less than 5 N / m
温度80℃及び圧力1MPaの条件下で、1分間に亘って積層方向にプレスした試験用プレス体の剥離強度が5N/m以上あると、生産性の良いデバイス作製をする点において好ましい。 When the peel strength of the test press body pressed in the stacking direction for 1 minute under the conditions of a temperature of 80 ° C. and a pressure of 1 MPa is 5 N / m or more, it is preferable in terms of producing a device with good productivity.
(13)電極との接着性
セパレータと電極との接着性も以下の手順で評価した。
(13) Adhesion to the electrode The adhesiveness between the separator and the electrode was also evaluated by the following procedure.
(負極の作製)
負極活物質として人造グラファイト96.9質量%、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%とスチレン-ブタジエンコポリマーラテックス1.7質量%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℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形した。このとき、負極の活物質塗布量は106g/m2、活物質嵩密度は1.35g/cm3になるようにした。
(Manufacturing of negative electrode)
A slurry was prepared by dispersing 96.9% by mass of artificial graphite as a negative electrode active material, 1.4% by mass of an ammonium salt of carboxymethyl cellulose and 1.7% by mass of a styrene-butadiene copolymer latex as a binder in purified water. This slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 12 μm as a negative electrode current collector with a die coater, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and then compression-molded with a roll press machine. At this time, the amount of the active material applied to the negative electrode was 106 g / m 2 , and the bulk density of the active material was 1.35 g / cm 3 .
(電極との接着性評価)
上記方法により得られた負極を幅20mm、長さ40mmにカットした。この電極上にエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを2:3の比率(体積比)にて混合した電解液(富山薬品工業製)を負極が浸る程度にたらし、この上にセパレータを重ねた。この積層体をアルミジップに入れ、80℃、1MPaの条件下で、2分間プレスを行った後、積層体を取り出し、セパレータを電極から剥がした。
(評価基準)
◎:セパレータの100%の面積に負極活物質が付着した場合。
○:セパレータの30%以上100%未満の面積に負極活物質が付着した場合。
△:セパレータの10%以上30%未満の面積に負極活物質が付着した場合。
×:セパレータの10%未満の面積に負極活物質が付着した場合。
(Evaluation of adhesiveness with electrodes)
The negative electrode obtained by the above method was cut into a width of 20 mm and a length of 40 mm. An electrolytic solution (manufactured by Tomiyama Pure Chemical Industries, Ltd.), which was a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a ratio of 2: 3 (volume ratio), was poured onto this electrode to the extent that the negative electrode was immersed, and a separator was placed on top of this. This laminate was placed in an aluminum zip, pressed at 80 ° C. and 1 MPa for 2 minutes, then the laminate was taken out and the separator was peeled off from the electrode.
(Evaluation criteria)
⊚: When the negative electrode active material adheres to 100% of the area of the separator.
◯: When the negative electrode active material adheres to an area of 30% or more and less than 100% of the separator.
Δ: When the negative electrode active material adheres to an area of 10% or more and less than 30% of the separator.
X: When the negative electrode active material adheres to an area less than 10% of the separator.
(14)基材との接着性
セパレータの熱可塑性ポリマー被覆層に対し、幅12mm×長さ100mmのテープ(3M社製)を貼りつけた。テープを熱可塑性ポリマー被覆層とともに、基材(ポリオレフィン微多孔膜)から50mm/分の速度で剥がすときの力を90°剥離強度測定器(IMADA社製 製品名IP-5N)を用いて測定した。得られた測定結果に基づいて、下記評価基準で基材との接着力を評価した。
◎:6gf/mm以上
○:2gf/mm以上6gf/mm未満
△:2gf/mm未満
(14) Adhesiveness to the Substrate A tape (manufactured by 3M) having a width of 12 mm and a length of 100 mm was attached to the thermoplastic polymer coating layer of the separator. The force when the tape was peeled off from the substrate (polyolefin microporous film) together with the thermoplastic polymer coating layer at a speed of 50 mm / min was measured using a 90 ° peel strength measuring device (product name IP-5N manufactured by IMADA). .. Based on the obtained measurement results, the adhesive strength with the substrate was evaluated according to the following evaluation criteria.
⊚: 6 gf / mm or more ○: 2 gf / mm or more and less than 6 gf / mm Δ: less than 2 gf / mm
[製造例1-1A](ポリオレフィン微多孔膜1Aの製造)
粘度平均分子量(Mv)が70万のホモポリマーである高密度ポリエチレン45質量部と、Mvが30万のホモポリマーである高密度ポリエチレン45質量部と、粘度平均分子量が40万のホモポリマーであるポリプロピレン5質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリオレフィン混合物99質量部に、酸化防止剤としてテトラキス-[メチレン-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量部となるように、すなわち、ポリマー濃度が35質量部となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
[Production Example 1-1A] (Production of Polyolefin Microporous Membrane 1A)
45 parts by mass of high-density polyethylene, which is a homopolymer having a viscosity average molecular weight (Mv) of 700,000, 45 parts by mass of high-density polyethylene, which is a homopolymer having an Mv of 300,000, and a homopolymer having a viscosity average molecular weight of 400,000. 5 parts by mass of polypropylene was dry blended using a tumbler blender. To 99 parts by mass of the obtained polyolefin mixture, add 1 part by mass of tetrakis- [methylene- (3', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate] methane as an antioxidant, and tumbler again. The mixture was obtained by dry blending using a blender. The obtained mixture was fed to a twin-screw extruder under a nitrogen atmosphere by a feeder. Further, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C. 7.59 × 10-5 m 2 / s) was injected into the extruder cylinder by a plunger pump. The operating conditions of the feeder and pump were adjusted so that the proportion of liquid paraffin in the total extruded mixture was 65 parts by mass, that is, the polymer concentration was 35 parts by mass.
次いで、それらを二軸押出機内で230℃に加熱しながら溶融混練し、得られた溶融混練物を、T-ダイを経て表面温度80℃に制御された冷却ロール上に押し出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物を得た。このシートを同時二軸延伸機にて倍率7×6.4倍、温度112℃下で延伸した後、塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去後乾燥し、テンター延伸機にて温度130℃、横方向に2倍延伸した。その後、この延伸シートを幅方向に約10%緩和して熱処理を行い、表1に示すポリオレフィン微多孔膜1Aを得た。 Then, they were melt-kneaded while being heated to 230 ° C. in a twin-screw extruder, and the obtained melt-kneaded product was extruded through a T-die onto a cooling roll controlled to a surface temperature of 80 ° C. to extrude the extruded product. A sheet-shaped molded product was obtained by contacting with a cooling roll and molding (casting) to cool and solidify. This sheet was stretched at a magnification of 7 × 6.4 times with a simultaneous biaxial stretching machine at a temperature of 112 ° C., then immersed in methylene chloride to extract and remove liquid paraffin, dried, and then dried with a tenter stretching machine at a temperature of 130. It was stretched twice in the transverse direction at ° C. Then, this stretched sheet was relaxed by about 10% in the width direction and heat-treated to obtain the polyolefin microporous film 1A shown in Table 1.
得られたポリオレフィン微多孔膜1Aについて、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1に示す。 The physical properties of the obtained polyolefin microporous membrane 1A were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1.
[製造例1-2A](ポリオレフィン微多孔膜2Aの製造)
ポリオレフィン微多孔膜2Aとして、ポリプロピレン単層膜であるセルガードの型番「CG2500」(旭化成株式会社製)を用意した。使用した基材を表1に記す。
[Production Example 1-2A] (Production of Polyolefin Microporous Membrane 2A)
As the polyolefin microporous film 2A, a model number "CG2500" (manufactured by Asahi Kasei Corporation) of Cellguard, which is a polypropylene single layer film, was prepared. The base materials used are shown in Table 1.
[製造例1-3A](ポリオレフィン微多孔膜3Aの製造)
水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)を96.0質量部、アクリルラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、最低成膜温度0℃以下)4.0質量部、及びポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部を、100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製した。得られた塗布液をポリオレフィン樹脂多孔膜4Aの表面にマイクログラビアコーターを用いて塗布した。60℃にて乾燥して水を除去し、多孔層を2μmの厚さで形成して、微多孔膜3Aを得た。得られたポリオレフィン微多孔膜3Aを製造例1-1Aと同様に上記方法により評価した。得られた結果を表1に示す。
[Production Example 1-3A] (Production of Polyolefin Microporous Membrane 3A)
96.0 parts by mass of aluminum hydroxide (average particle size 1.0 μm), 4.0 parts by mass of acrylic latex (solid content concentration 40%, average particle size 145 nm, minimum film formation temperature 0 ° C or less), and polycarboxylic acid. A coating solution was prepared by uniformly dispersing 1.0 part by mass of an aqueous ammonium acid solution (SN Dispersant 5468 manufactured by Sannopco) in 100 parts by mass of water. The obtained coating liquid was applied to the surface of the polyolefin resin porous film 4A using a microgravure coater. It was dried at 60 ° C. to remove water, and a porous layer was formed to a thickness of 2 μm to obtain a microporous membrane 3A. The obtained polyolefin microporous membrane 3A was evaluated by the above method in the same manner as in Production Example 1-1A. The results obtained are shown in Table 1.
[製造例1-4A](ポリオレフィン微多孔膜4Aの製造)
押し出し量を1/2に変更した以外は、ポリオレフィン微多孔膜1Aと同様の操作を行うことにより、ポリオレフィン微多孔膜4Aを得た。得られたポリオレフィン微多孔膜4Aを物性を表1に示す。
[Production Example 1-4A] (Production of Polyolefin Microporous Membrane 4A)
The polyolefin microporous membrane 4A was obtained by performing the same operation as the polyolefin microporous membrane 1A except that the extrusion amount was changed to 1/2. The physical characteristics of the obtained polyolefin microporous membrane 4A are shown in Table 1.
[製造例1-5A](ポリオレフィン微多孔膜5Aの製造)
以下の材料:
SiO2「DM10C」(商標、トクヤマ社製)、
粘度平均分子量が70万の高密度ポリエチレン、
粘度平均分子量が25万の高密度ポリエチレン、
粘度平均分子量40万のホモポリプロピレン、
可塑剤として、流動パラフィン、及び
酸化防止剤として、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]
をスーパーミキサーにて予備混合することにより、第一原料を調製した。
[Production Example 1-5A] (Production of Polyolefin Microporous Membrane 5A)
The following materials:
SiO 2 "DM10C" (trademark, manufactured by Tokuyama Corporation),
High-density polyethylene with a viscosity average molecular weight of 700,000,
High-density polyethylene with a viscosity average molecular weight of 250,000,
Homopolypropylene with an average molecular weight of 400,000,
Liquid paraffin as a plasticizer, and pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate as an antioxidant]
Was premixed with a super mixer to prepare a first raw material.
以下の原料:
粘度平均分子量が70万の高密度ポリエチレン、粘度平均分子量が25万の高密度ポリエチレン、
粘度平均分子量40万のホモポリプロピレン、
可塑剤として、流動パラフィン、及び
酸化防止剤として、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]
をスーパーミキサーにて予備混合することにより、第二原料を調製した。
The following ingredients:
High-density polyethylene with an average viscosity molecular weight of 700,000, high-density polyethylene with an average viscosity molecular weight of 250,000,
Homopolypropylene with an average molecular weight of 400,000,
Liquid paraffin as a plasticizer, and pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate as an antioxidant]
Was premixed with a super mixer to prepare a second raw material.
上記第一及び第二原料を、フィーダーにより2台の二軸同方向スクリュー式押出機のフィード口へ個別に供給した。このとき、各原料とともに、溶融混練して押し出される全溶融混練物中に占める可塑剤(流動パラフィン)の量比が60質量%となるように、流動パラフィンをそれぞれの二軸押出機シリンダーへサイドフィードした。 The first and second raw materials were individually supplied to the feed ports of two twin-screw codirectional screw extruders by a feeder. At this time, the liquid paraffin is sided to each twin-screw extruder cylinder so that the amount ratio of the plasticizer (liquid paraffin) in the total melt-kneaded product extruded by melt-kneading together with each raw material is 60% by mass. Feeded.
続いて、第一及び第二原料の溶融混練物を、それぞれ、ギアポンプ及び導管を経て、2種3層の共押出しが可能なTダイを通し、一対のロール間に押出した。このようにして、上記第一原料からなる第一層を表層とし、上記第二原料からなる第二層を中間層とするシート状の組成物(第一層-第二層-第一層)を得た。その後、延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、ポリオレフィン微多孔膜1Aの製造例と同様の操作を行うことにより、ポリオレフィン微多孔膜5Aを得た。 Subsequently, the melt-kneaded products of the first and second raw materials were extruded between a pair of rolls through a T-die capable of co-extrusion of two types and three layers, respectively, via a gear pump and a conduit. In this way, a sheet-like composition (first layer-second layer-first layer) in which the first layer made of the first raw material is a surface layer and the second layer made of the second raw material is an intermediate layer. Got After that, the polyolefin microporous film 5A was obtained by performing the same operation as in the production example of the polyolefin microporous film 1A except that the stretching temperature and the relaxation rate were adjusted.
[製造例2-1B~4B](アクリルエマルジョンの塗工液の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下槽及び温度計を取りつけた反応容器に、イオン交換水70.4部と「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液)0.34部と「アデカリアソープSR1025」(登録商標、株式会社ADEKA製25%水溶液)0.34部を投入し、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%水溶液)を7.5部添加して、初期混合物を得た。
[Production Examples 2-1B-4B] (Production of Acrylic Emulsion Coating Liquid)
70.4 parts of ion-exchanged water and 0.34 parts of "Aqualon KH1025" (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in a reaction vessel equipped with a stirrer, reflux cooler, dropping tank and thermometer. And "Adecaria Soap SR1025" (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by ADEKA Corporation), 0.34 part was added, the temperature inside the reaction vessel was raised to 80 ° C, and ammonium persulfate was maintained at 80 ° C. 7.5 parts (2% aqueous solution) was added to obtain an initial mixture.
過硫酸アンモニウム水溶液(APS)を添加した5分後に、メタクリル酸メチル(MMA)71.5部、アクリル酸n-ブチル(BA)18.9部、アクリル酸2-エチルヘキシル(EHA)2部、メタクリル酸(MAA)0.1部、アクリル酸(AA)0.1部、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEMA)2部、アクリルアミド(AM)5部、メタクリル酸グリシジル(GMA)0.4部、トリメチロールプロパントリアクリレート(A-TMPT、新中村化学工業株式会社製)0.4部、「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液)3部、「アデカリアソープSR1025」(登録商標、株式会社ADEKA製25%水溶液)3部、p-スチレンスルホン酸ナトリウム(NaSS)0.05部、過硫酸アンモニウム(2%水溶液)7.5部、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン0.3部、イオン交換水52部の混合物をホモミキサーにより5分間混合させて作製した乳化液を、滴下槽から反応容器に150分かけて滴下した。 5 minutes after the addition of aqueous ammonium persulfate solution (APS), 71.5 parts of methyl methacrylate (MMA), 18.9 parts of n-butyl acrylate (BA), 2 parts of 2-ethylhexyl acrylate (EHA), methacrylic acid. 0.1 part of (MAA), 0.1 part of acrylic acid (AA), 2 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 5 parts of acrylamide (AM), 0.4 part of glycidyl methacrylate (GMA), trimethylol Propanetriacrylate (A-TMPT, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.) 0.4 parts, "Aqualon KH1025" (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Daiichi Kogyo Pharmaceutical Co., Ltd.) 3 parts, "Adecaria Soap SR1025" ( Registered trademark, ADEKA Co., Ltd. 25% aqueous solution) 3 parts, p-styrene sodium sulfonate (NaSS) 0.05 parts, ammonium persulfate (2% aqueous solution) 7.5 parts, γ-methacrylic acid propyltrimethoxysilane 0. The emulsion prepared by mixing 3 parts and 52 parts of ion-exchanged water with a homomixer for 5 minutes 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た。得られたエマルジョンを、水酸化アンモニウム水溶液(25%水溶液)でpH=9.0に調整し、熱可塑性ポリマー含有塗布液1Bを得た。 After the addition of the emulsion was completed, the temperature inside the reaction vessel was maintained at 80 ° C. for 90 minutes, and then cooled to room temperature. The obtained emulsion was adjusted to pH = 9.0 with an aqueous solution of ammonium hydroxide (25% aqueous solution) to obtain a coating liquid 1B containing a thermoplastic polymer.
モノマー及びその他使用原料の組成を、表2に記載のとおりに変更する以外は、2-1Bと同様にして、アクリル系コポリマーラテックスを得た(2-2B~4B)。得られた1B~4Bについて、上記方法により評価した。得られた結果を表2に記す。 Acrylic copolymer latex was obtained in the same manner as in 2-1B except that the compositions of the monomers and other raw materials used were changed as shown in Table 2 (2-2B to 4B). The obtained 1B to 4B were evaluated by the above method. The results obtained are shown in Table 2.
[製造例2-5B]
水分散させたラテックス上のポリビニリデンフルオロイド-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(HFP7mоl%、Tg:-30℃、50%平均粒径:150nm)(以下、水系PVdFとも言う。)をポリマー濃度30%で水に均一に分散させた原料ポリマー5Bを用意した。
[Manufacturing Example 2-5B]
A polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (HFP7 mL%, Tg: -30 ° C., 50% average particle size: 150 nm) (hereinafter, also referred to as aqueous PVdF) on a water-dispersed latex has a polymer concentration of 30%. The raw material polymer 5B uniformly dispersed in water was prepared.
表2に記載の原料ポリマー1B~4BのTgは全てFOXの式による概算値である。
表2中の略称は、それぞれ以下の材料を意味する。
MMA :メタクリル酸メチル
BA :アクリル酸n-ブチル
EHA :アクリル酸2-エチルヘキシル
MAA :メタクリル酸
AA :アクリル酸
HEMA :メタクリル酸2-ヒドロキシエチル
AM :アクリルアミド
GMA :メタクリル酸グリシジル
NaSS :p-スチレンスルホン酸ナトリウム
A-TMPT:トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業株式会社製)
KH1025:アクアロンKH1025(登録商標、第一工業製薬株式会社製)
SR1025:アデカリアソープSR1025(登録商標、株式会社ADEKA製)
APS :過硫酸アンモニウム
The Tg of the raw material polymers 1B to 4B shown in Table 2 are all approximate values according to the FOX formula.
The abbreviations in Table 2 mean the following materials, respectively.
MMA: Methyl methacrylate BA: n-butyl EHA acrylate: 2-ethylhexyl acrylate MAA: AA methacrylic acid: HEMA acrylate: 2-hydroxyethyl methacrylate AM: acrylamide GMA: glycidyl acrylate NaSS: p-styrene sulfonic acid Sodium A-TMPT: Trimethylol Propanetriacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.)
KH1025: Aqualon KH1025 (registered trademark, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
SR1025: Adecaria Soap SR1025 (registered trademark, manufactured by ADEKA CORPORATION)
APS: Ammonium persulfate
[実施例1]
表2に記載の原料ポリマー1Bを表1に記載のポリオレフィン微多孔膜1Aの片面の表面にグラビアコーターを用いて塗工液を塗布し、60℃にて乾燥して塗工液の水を除去した。さらに、もう片面も同様に塗工液を塗布し、再度乾燥させることにより、ポリオレフィン微多孔膜の両面に熱可塑性ポリマーを有するセパレータの捲回体(実施例1A)を得た。得られたセパレータについて、上記方法により、評価した。得られた結果を表3及び4に示す。
[Example 1]
The raw material polymer 1B shown in Table 2 is coated with a coating liquid on one surface of the polyolefin microporous film 1A shown in Table 1 using a gravure coater, and dried at 60 ° C. to remove water from the coating liquid. bottom. Further, the other side was similarly coated with the coating liquid and dried again to obtain a wound body (Example 1A) of a separator having a thermoplastic polymer on both sides of the microporous polyolefin membrane. The obtained separator was evaluated by the above method. The results obtained are shown in Tables 3 and 4.
[実施例2A~14A及び16A~18A、並びに比較例1A~2A]
また、同様にして、実施例2A~14A及び16A~18A、比較例1Aの捲回体を得た。比較例2Aは捲回体を得られなかった。得られた結果を表3及び4に示す。
[Examples 2A to 14A and 16A to 18A, and Comparative Examples 1A to 2A]
Further, in the same manner, wound bodies of Examples 2A to 14A and 16A to 18A and Comparative Example 1A were obtained. In Comparative Example 2A, a wound body could not be obtained. The results obtained are shown in Tables 3 and 4.
[実施例15A]
表2に記載の原料ポリマー1Bと4Bの固形分比率が1B:4B=80:20となるようにスラリーを調整し、それをポリオレフィン微多孔膜1Aに塗工した以外は、実施例1と同様にセパレータの捲回体(実施例15A)を得た。得られたセパレータについて、上記方法により、評価した。得られた結果を表3及び4に示す。
[Example 15A]
The same as in Example 1 except that the slurry was adjusted so that the solid content ratio of the raw material polymers 1B and 4B shown in Table 2 was 1B: 4B = 80: 20, and the slurry was applied to the polyolefin microporous film 1A. A wound body of the separator (Example 15A) was obtained. The obtained separator was evaluated by the above method. The results obtained are shown in Tables 3 and 4.
本実施形態に係る多孔膜の用途は、特に限定されないが、捲回時のハンドリング性及び蓄電デバイス用セパレータとしたときの蓄電デバイスのレート特性が優れ、さらには、熱可塑性ポリマーとポリオレフィン多孔性基材との接着性及び透過性にも優れるため、例えば、非水電解液二次電池等の電池やコンデンサー、キャパシタ等の蓄電デバイス用セパレータ、物質の分離等に好適に使用できる。 The use of the porous film according to the present embodiment is not particularly limited, but the handling property at the time of winding and the rate characteristic of the energy storage device when used as a separator for an energy storage device are excellent, and further, a thermoplastic polymer and a polyolefin porous group are excellent. Since it has excellent adhesion and permeability to materials, it can be suitably used, for example, for batteries such as non-aqueous electrolyte secondary batteries, capacitors, separators for power storage devices such as capacitors, and separation of substances.
Claims (8)
前記セパレータは、ポリオレフィン多孔性基材と、前記基材の少なくとも片面の少なくとも一部に熱可塑性ポリマーを含有する熱可塑性ポリマー塗工層を有し、
前記捲回体は、捲回数が1000回以上10000回以下であり、最内層におけるセパレータ間の剥離強度が0.5mN/mm以上10mN/mm以下である、蓄電デバイス用セパレータの捲回体。 It is a winding body of a separator for a power storage device.
The separator has a polyolefin porous substrate and a thermoplastic polymer coating layer containing a thermoplastic polymer on at least a part of at least one side of the substrate.
The wound body is a wound body of a separator for a power storage device, in which the number of windings is 1000 or more and 10000 times or less, and the peel strength between separators in the innermost layer is 0.5 mN / mm or more and 10 mN / mm or less.
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