JP7243716B2 - SECONDARY BATTERY SEPARATOR, THERMOPLASTIC RESIN GRANULE, SLURRY COMPOSITION, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SECONDARY BATTERY - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池用セパレータ、熱可塑性樹脂造粒体、スラリー組成物、及びこれらの製造方法、並びに二次電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a secondary battery separator, a thermoplastic resin granule, a slurry composition, methods for producing these, and a secondary battery.
リチウムイオン電池のような二次電池は、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯ゲーム機などのポータブルデジタル機器に広く用いられている。近年は自動車用途として、ハイブリッド車、電気自動車、プラグインハイブリッド車などの電源としての使用が拡大してきている。 Secondary batteries such as lithium ion batteries are widely used in portable digital equipment such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, digital video cameras, and portable game machines. In recent years, as automobile applications, use as a power source for hybrid vehicles, electric vehicles, plug-in hybrid vehicles, and the like has been expanding.
リチウムイオン電池は、一般的に、正極活物質を正極集電体に積層した正極と、負極活物質を負極集電体に積層した負極との間に、二次電池用セパレータと電解質が介在した構成を有している。 Lithium ion batteries generally have a secondary battery separator and an electrolyte interposed between a positive electrode in which a positive electrode active material is laminated on a positive electrode current collector and a negative electrode in which a negative electrode active material is laminated on a negative electrode current collector. have a configuration.
二次電池用セパレータとしては、ポリオレフィン系多孔質基材が用いられている。二次電池用セパレータに求められる特性としては、多孔構造中に電解液を含み、イオン移動を可能にする特性(イオン伝導性)と、リチウムイオン電池が異常発熱した場合に、熱で溶融することで多孔構造が閉鎖され、イオン移動を停止させることで、発電を停止させる特性(シャットダウン機能)が挙げられる。また、高温時に二次電池用セパレータが熱収縮することで発生する正極と負極の接触による短絡を防ぐために、二次電池用セパレータには寸法安定性が求められている。 Polyolefin-based porous substrates are used as secondary battery separators. The characteristics required for secondary battery separators are the ability to contain the electrolyte in the porous structure and enable ion movement (ionic conductivity), and the ability to melt with heat when the lithium ion battery overheats. The porous structure is closed at , and ion migration is stopped, thereby stopping power generation (shutdown function). In addition, the secondary battery separator is required to have dimensional stability in order to prevent a short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode that occurs when the secondary battery separator thermally shrinks at high temperatures.
加えて、近年のリチウムイオン電池の高容量化、高出力化に伴い、二次電池用セパレータには前記特性のみならず、更なる特性が求められている。例えば、充放電を繰り返すことで電極と二次電池用セパレータの間に隙間が発生しサイクル特性が悪化することを防ぐために、二次電池用セパレータには、電解液を含浸した状態での電極との接着性(ウェット接着性)が求められている。 In addition, with the recent increase in capacity and output of lithium-ion batteries, separators for secondary batteries are required to have not only the above characteristics but also further characteristics. For example, in order to prevent the cycle characteristics from deteriorating due to gaps between the electrodes and the secondary battery separator due to repeated charging and discharging, the secondary battery separator is impregnated with an electrolyte solution. adhesiveness (wet adhesiveness) is required.
また、二次電池の製造工程において、正極、セパレータ、負極を積層した積層体を運搬する際に積層体の形を維持することや、捲回した正極、セパレータ、負極の積層体を円筒型、角型などの型に挿入する前にプレスする際に積層体の形が崩れないようにすることにより、生産性や電池性能を改善することが望まれている。このような観点からは、二次電池用セパレータには電解液を含浸する前のセパレータと電極との接着性(ドライ接着性)が求められている。さらには、二次電池の普及に伴い、二次電池の製造コストを下げることが求められており、二次電池用セパレータには低コスト化が求められている。 In addition, in the manufacturing process of the secondary battery, the shape of the laminate is maintained when the laminate of the positive electrode, the separator, and the negative electrode is transported, and the wound laminate of the positive electrode, the separator, and the negative electrode is formed into a cylindrical shape. It is desired to improve productivity and battery performance by keeping the shape of the laminate from collapsing when it is pressed before being inserted into a mold such as a rectangular mold. From this point of view, the secondary battery separator is required to have adhesiveness (dry adhesiveness) between the separator and the electrode before being impregnated with the electrolytic solution. Furthermore, with the widespread use of secondary batteries, there is a demand for reducing the production cost of secondary batteries, and for secondary battery separators, there is a demand for cost reduction.
特許文献1では、含フッ素重合体と多量の無機粒子を多孔質基材上に保持させることで、熱収縮が少なく、無機粒子の多孔質体への密着力を向上した二次電池用セパレータが提案されている。
In
特許文献2では、フッ素系樹脂と無機粒子と架橋高分子粒子を含む多孔質層をポリオレフィンからなる微多孔膜上に積層することで、熱収縮が少なく、電解液を含浸した状態での電極との接着性(ウェット接着性)が付与された二次電池用セパレータが提案されている。 In Patent Document 2, by laminating a porous layer containing a fluororesin, inorganic particles, and crosslinked polymer particles on a microporous film made of polyolefin, there is little thermal shrinkage, and an electrode impregnated with an electrolytic solution. There has been proposed a secondary battery separator imparted with adhesiveness (wet adhesiveness) of .
特許文献1では、含フッ素重合体を乳化重合法で製造しているため含フッ素重合体の粒径が小さく、電解液を含浸する前のセパレータと電極との接着性(ドライ接着性)、および電解液を含浸した後のセパレータと電極との接着性(ウェット接着性)が不十分になりやすいという課題があった。
In
また、特許文献2では、塗料の溶媒としてフッ素系樹脂を可溶な有機溶剤を用いる必要があり、環境高負荷ならびに高コストになりやすいという課題があった。 Moreover, in Patent Document 2, it is necessary to use an organic solvent capable of dissolving the fluororesin as a solvent for the paint, which has the problem of causing a high environmental load and a high cost.
本発明は上記課題に鑑み、優れた接着性、即ちドライ接着性またはウェット接着性を保持しながら環境負荷およびコストを効果的に抑制できる二次電池用セパレータを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a secondary battery separator capable of effectively suppressing environmental load and cost while maintaining excellent adhesiveness, that is, dry adhesiveness or wet adhesiveness.
本発明者らは、熱可塑性樹脂粒子を含み、複数の熱可塑性樹脂粒子の一次粒子が融着した融着物を含む熱可塑性樹脂造粒体を二次電池用セパレータに用いることにより、優れた接着性、即ちドライ接着性またはウェット接着性が得られることを見出し、本発明に想到した。 The present inventors have found that by using a thermoplastic resin granule containing thermoplastic resin particles and a fused material in which a plurality of primary particles of thermoplastic resin particles are fused together, as a separator for a secondary battery, excellent adhesion can be achieved. The inventors have found that dry adhesion or wet adhesion can be obtained, and arrived at the present invention.
上記課題を解決するため本発明は次の構成を有する。
1.多孔質基材の少なくとも片面に多孔質層を積層してなるセパレータであって、前記多孔質層の少なくとも一方の表層に熱可塑性樹脂造粒体を含み、前記熱可塑性樹脂造粒体は熱可塑性樹脂粒子を含む造粒体であって、複数の前記熱可塑性樹脂粒子の一次粒子が融着した融着物を含む、二次電池用セパレータ。
2.前記熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径が0.5μm以上30μm以下である、前記1に記載の二次電池用セパレータ。
3.下記式(1)で表される、前記熱可塑性樹脂造粒体を構成する前記熱可塑性樹脂粒子のメジアン径に対する前記熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(A)が、10以上250以下である、前記1または2に記載の二次電池用セパレータ。
(A)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/熱可塑性樹脂粒子のメジアン径(μm)…(1)
4.前記熱可塑性樹脂粒子が、ガラス転移点が80℃以下の熱可塑性樹脂粒子を含む、前記1~3のいずれか1に記載の二次電池用セパレータ。
5.前記熱可塑性樹脂粒子が、融点が50℃以上、160℃以下の熱可塑性樹脂粒子を含む、前記1~4のいずれか1に記載の二次電池用セパレータ。
6.前記熱可塑性樹脂が、ポリフッ化ビニリデン若しくはその共重合体またはアクリル系樹脂を1種以上含む、前記1~5のいずれか1に記載の二次電池用セパレータ。
7.前記多孔質層が無機粒子を含む無機粒子層を含み、少なくとも一部の前記熱可塑性樹脂造粒体は、一部分が前記無機粒子層の内部に埋没しており、かつ他の部分が前記無機粒子層の表面から外側に突出している、前記1~6のいずれか1に記載の二次電池用セパレータ。
8.下記式(4)で表される、前記熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径に対する前記無機粒子層の厚みの比(D)が、0.02以上1以下である、前記7に記載の二次電池用セパレータ。
(D)=無機粒子層の厚み(μm)/熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)…(4)
9.前記無機粒子がアルミナであって、エネルギー分散型X線分光法(EDX)で検出され、下記式(5)で表される、FとAlのピクセル数の合計に対するFのピクセル数の比(E)が0.1以上0.5以下である、前記7または8に記載の二次電池用セパレータ。
(E)=Fのピクセル数/(Fのピクセル数+Alのピクセル数)…(5)
10.前記多孔質層の面粗さが0.4μm以上15μm以下である、前記1~9のいずれか1に記載の二次電池用セパレータ。
11.前記1~10のいずれか1に記載の二次電池用セパレータを用いる二次電池。
12.熱可塑性樹脂粒子を含む造粒体であって、複数の前記熱可塑性樹脂粒子の一次粒子が融着した融着物を含む、熱可塑性樹脂造粒体。
13.下記式(1)で表される、前記熱可塑性樹脂造粒体を構成する前記熱可塑性樹脂粒子のメジアン径に対する前記熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(A)が、10以上250以下である、前記12に記載の熱可塑性樹脂造粒体。
(A)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/熱可塑性樹脂粒子のメジアン径(μm)…(1)
14.前記熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径が0.5μm以上30μm以下である、前記12または13に記載の熱可塑性樹脂造粒体。
15.前記熱可塑性樹脂粒子が、ガラス転移点が80℃以下の熱可塑性樹脂粒子を含む、前記12~14のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂造粒体。
16.前記熱可塑性樹脂粒子が、融点が50℃以上、160℃以下の熱可塑性樹脂粒子を含む、前記12~15のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂造粒体。
17.前記熱可塑性樹脂が、ポリフッ化ビニリデン若しくはその共重合体またはアクリル系樹脂を1種以上含む、前記12~16のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂造粒体。
18.二次電池用セパレータ用である、前記12~17のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂造粒体。
19.少なくとも前記12~18のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂造粒体が溶媒に分散した分散液を含むスラリー組成物。
20.前記分散液が、少なくとも無機粒子と、前記熱可塑性樹脂造粒体が溶媒に分散した分散液であって、下記式(2)で表される、前記無機粒子のメジアン径に対する前記熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(B)が、3以上100以下である、前記19に記載のスラリー組成物。
(B)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/無機粒子のメジアン径(μm)…(2)
21.前記熱可塑性樹脂造粒体を1wt%以上50wt%以下含む、前記19または20に記載のスラリー組成物。
22.下記式(3)で表される、前記無機粒子の含有量に対する前記熱可塑性樹脂造粒体の含有量の比(C)が0.05以上0.7以下である、前記20または21に記載のスラリー組成物。
(C)=熱可塑性樹脂造粒体の含有量(wt%)/無機粒子の含有量(wt%)…(3)
23.溶媒に分散した熱可塑性樹脂粒子を、熱可塑性樹脂粒子の融点未満、ガラス転移点以上の乾燥温度条件でスプレードライヤーにより噴霧乾燥造粒することを含む、熱可塑性樹脂造粒体の製造方法。
24.無機粒子、溶媒、および前記12~18のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂造粒体を混合することを含む、スラリー組成物の製造方法。
25.前記12~18のいずれか1に記載の熱可塑性樹脂造粒体、無機粒子、および溶媒を混合して作製したスラリー組成物を、多孔質基材上に塗布、乾燥する工程を含む、二次電池用セパレータの製造方法。In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
1. A separator comprising a porous layer laminated on at least one side of a porous substrate, wherein at least one surface layer of the porous layer contains thermoplastic resin granules, and the thermoplastic resin granules are thermoplastic A separator for a secondary battery, which is a granule containing resin particles, and contains a fused product in which primary particles of a plurality of thermoplastic resin particles are fused together.
2. 2. The secondary battery separator according to 1 above, wherein the thermoplastic resin granules have a median diameter of 0.5 μm or more and 30 μm or less.
3. The ratio (A) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules represented by the following formula (1) is 10 or more and 250 or less. 3. The secondary battery separator according to 1 or 2 above, wherein:
(A)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of thermoplastic resin particles (μm) (1)
4. 4. The secondary battery separator according to any one of 1 to 3 above, wherein the thermoplastic resin particles contain thermoplastic resin particles having a glass transition point of 80° C. or lower.
5. 5. The secondary battery separator according to any one of 1 to 4 above, wherein the thermoplastic resin particles contain thermoplastic resin particles having a melting point of 50° C. or higher and 160° C. or lower.
6. 6. The secondary battery separator according to any one of 1 to 5 above, wherein the thermoplastic resin contains one or more of polyvinylidene fluoride, a copolymer thereof, or an acrylic resin.
7. The porous layer includes an inorganic particle layer containing inorganic particles, and at least a portion of the thermoplastic resin granules is partly embedded in the inorganic particle layer and the other part is the inorganic particles. 7. The secondary battery separator according to any one of 1 to 6 above, which protrudes outward from the surface of the layer.
8. 8. The secondary according to 7 above, wherein the ratio (D) of the thickness of the inorganic particle layer to the median diameter of the thermoplastic resin granules represented by the following formula (4) is 0.02 or more and 1 or less Battery separator.
(D)=thickness of inorganic particle layer (μm)/median diameter of thermoplastic resin granules (μm) (4)
9. The inorganic particles are alumina, detected by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), represented by the following formula (5), the ratio of the number of pixels of F to the total number of pixels of F and Al (E ) is 0.1 or more and 0.5 or less.
(E)=number of pixels of F/(number of pixels of F+number of pixels of Al) (5)
10. 10. The secondary battery separator according to any one of 1 to 9 above, wherein the porous layer has a surface roughness of 0.4 μm or more and 15 μm or less.
11. A secondary battery using the secondary battery separator according to any one of 1 to 10 above.
12. 1. A granule containing thermoplastic resin particles, the thermoplastic resin granule comprising a fused material in which primary particles of a plurality of said thermoplastic resin particles are fused together.
13. The ratio (A) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules represented by the following formula (1) is 10 or more and 250 or less. 13. The thermoplastic resin granule according to 12 above.
(A)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of thermoplastic resin particles (μm) (1)
14. 14. The thermoplastic resin granules according to 12 or 13 above, wherein the thermoplastic resin granules have a median diameter of 0.5 μm or more and 30 μm or less.
15. 15. The thermoplastic resin granule according to any one of 12 to 14 above, wherein the thermoplastic resin particles contain thermoplastic resin particles having a glass transition point of 80° C. or less.
16. 16. The thermoplastic resin granule according to any one of 12 to 15 above, wherein the thermoplastic resin particles contain thermoplastic resin particles having a melting point of 50° C. or higher and 160° C. or lower.
17. 17. The thermoplastic resin granule according to any one of 12 to 16 above, wherein the thermoplastic resin contains one or more of polyvinylidene fluoride or its copolymer, or acrylic resin.
18. 18. The thermoplastic resin granule according to any one of 12 to 17 above, which is used for a secondary battery separator.
19. 19. A slurry composition comprising a dispersion liquid in which at least the thermoplastic resin granules according to any one of 12 to 18 are dispersed in a solvent.
20. The dispersion is a dispersion in which at least inorganic particles and the thermoplastic resin granules are dispersed in a solvent, and is represented by the following formula (2): 20. The slurry composition according to 19 above, wherein the median diameter ratio (B) of the particles is 3 or more and 100 or less.
(B)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of inorganic particles (μm) (2)
21. 21. The slurry composition according to 19 or 20 above, containing 1 wt % or more and 50 wt % or less of the thermoplastic resin granules.
22. 22. The above 20 or 21, wherein the ratio (C) of the content of the thermoplastic resin granules to the content of the inorganic particles, represented by the following formula (3), is 0.05 or more and 0.7 or less. slurry composition.
(C) = content of thermoplastic resin granules (wt%) / content of inorganic particles (wt%) (3)
23. A method for producing thermoplastic resin granules, which comprises spray-drying and granulating thermoplastic resin particles dispersed in a solvent with a spray dryer under drying temperature conditions below the melting point and above the glass transition point of the thermoplastic resin particles.
24. 19. A method for producing a slurry composition, comprising mixing inorganic particles, a solvent, and the thermoplastic resin granules according to any one of 12 to 18 above.
25. A secondary slurry composition prepared by mixing the thermoplastic resin granules according to any one of 12 to 18, inorganic particles, and a solvent is coated on a porous substrate and dried. A method for manufacturing a battery separator.
本発明の二次電池用セパレータは、高い接着性、即ちドライ接着性またはウェット接着性を保持しながら環境負荷およびコストを効果的に抑制することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The secondary battery separator of the present invention can effectively reduce environmental load and cost while maintaining high adhesiveness, that is, dry adhesiveness or wet adhesiveness.
本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、多孔質基材の少なくとも片面に多孔質層を積層してなるセパレータであって、前記多孔質層の少なくとも一方の表層に熱可塑性樹脂造粒体を含み、前記熱可塑性樹脂造粒体は複数の前記熱可塑性樹脂粒子の一次粒子が融着した融着物を含む。
本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、熱可塑性樹脂造粒体、無機粒子、および溶媒を混合して作製したスラリー組成物を、多孔質基材上に塗布、乾燥する工程を含む製造方法により製造することができる。また、本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、二次電池に好ましく用いることができる。
以下に、本発明の一実施形態について詳細に説明する。A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention is a separator formed by laminating a porous layer on at least one side of a porous substrate, and a thermoplastic resin granulated on at least one surface layer of the porous layer The thermoplastic resin granules contain a fused material in which the primary particles of the thermoplastic resin particles are fused together.
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention includes a step of applying a slurry composition prepared by mixing a thermoplastic resin granule, inorganic particles, and a solvent on a porous substrate and drying it. It can be manufactured by a manufacturing method. Moreover, the secondary battery separator according to the embodiment of the present invention can be preferably used for a secondary battery.
An embodiment of the present invention will be described in detail below.
<熱可塑性樹脂造粒体>
本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体は、熱可塑性樹脂粒子を含む造粒体であって、複数の熱可塑性樹脂粒子の一次粒子が融着した融着物を含む。
本発明の実施形態における熱可塑性樹脂造粒体とは、熱可塑性樹脂粒子を含む造粒体であって、複数の熱可塑性樹脂の一次粒子が互いに隣接する部分において融着した形態をとる、粒子状の熱可塑性樹脂造粒体である。このため、本発明の熱可塑性樹脂造粒体は、溶媒中で剪断力をかけ分散させたスラリー組成物中、ならびに該スラリー組成物を塗布、乾燥して形成した二次電池用セパレータの多孔質層内でも造粒体が崩壊することなく粒径および形状を保持でき、高い接着性を発現できる。本明細書において、造粒体とは、複数の一次粒子から形成される二次粒子を含む。ここで言う一次粒子とは、外見上の幾何学的形態から判断して単位粒子と考えられるものを意味する。<Thermoplastic resin granule>
A thermoplastic resin granule according to an embodiment of the present invention is a granule containing thermoplastic resin particles, and includes a fused product in which primary particles of a plurality of thermoplastic resin particles are fused together.
The thermoplastic resin granules in the embodiment of the present invention are granules containing thermoplastic resin particles, and are particles in which a plurality of primary particles of the thermoplastic resin are fused together at adjacent portions. It is a thermoplastic resin granule with a shape. For this reason, the thermoplastic resin granules of the present invention can be used in a slurry composition dispersed by applying a shearing force in a solvent, and in a porous separator for a secondary battery formed by coating and drying the slurry composition. The particle size and shape can be maintained even in the layer without the granules collapsing, and high adhesiveness can be exhibited. As used herein, granules include secondary particles formed from a plurality of primary particles. A primary particle as referred to herein means a particle that can be considered a unit particle judging from its apparent geometrical form.
本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体は、二次電池用セパレータ用に好ましく使用することができる。本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体は、複数の熱可塑性樹脂粒子から造粒されたものであるため造粒体内部に空隙を有しており、同粒径の中実粒子に比べて低比重である。そのため本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体を含むスラリー組成物を多孔質基材上に塗布、乾燥した場合、同粒径の中実粒子に比べ乾燥膜表面に移行し易く、接着性を発現し易い。また、空隙を有するため同粒径の中実粒子を用いた場合に比べ、樹脂使用量を抑えることができ、コストを低減することができる。さらに、本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体は、構成する複数の熱可塑性樹脂粒子に起因する凹凸が表面に存在するため、単一の同粒径粒子に比べて表面積が大きく、接着面積が大きくなるため好ましい。 The thermoplastic resin granules according to the embodiments of the present invention can be preferably used for secondary battery separators. Since the thermoplastic resin granules according to the embodiment of the present invention are granulated from a plurality of thermoplastic resin particles, they have voids inside the granules. It has a relatively low specific gravity. Therefore, when a slurry composition containing the thermoplastic resin granules according to the embodiment of the present invention is applied on a porous substrate and dried, it is easier to migrate to the dry film surface than solid particles of the same particle size, and adhesion It is easy to express sexuality. In addition, since the voids are present, the amount of resin used can be suppressed and the cost can be reduced as compared with the case where solid particles having the same particle size are used. Furthermore, the thermoplastic resin granule according to the embodiment of the present invention has unevenness on the surface due to the plurality of constituent thermoplastic resin particles. This is preferable because it increases the bonding area.
本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体は、下記式(1)を用いて算出される、熱可塑性樹脂造粒体を構成する熱可塑性樹脂粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(A)が、10以上250以下であることが好ましい。
(A)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/熱可塑性樹脂粒子のメジアン径(μm)・・・(1)In the thermoplastic resin granules according to the embodiment of the present invention, the thermoplastic resin granules with respect to the median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules, which is calculated using the following formula (1) is preferably 10 or more and 250 or less.
(A)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of thermoplastic resin particles (μm) (1)
熱可塑性樹脂造粒体を構成する熱可塑性樹脂粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(A)が10以上であると、熱可塑性樹脂造粒体の形状が不定形になりにくく、流動性の低下によりハンドリング性が悪化するのを抑制できる。また、かかる比が250以下であると粗大な融着体の割合が増加しにくく、物性のバラツキを抑制できる。熱可塑性樹脂造粒体を構成する熱可塑性樹脂粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(A)は15以上がより好ましく、20以上がさらに好ましく、30以上が特に好ましい。同様に、かかる比は200以下がより好ましく、150以下がさらに好ましく、100以下が特に好ましい。 When the ratio (A) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules is 10 or more, the shape of the thermoplastic resin granules becomes irregular. It is possible to suppress the deterioration of the handling property due to the deterioration of the fluidity. Further, when the ratio is 250 or less, the proportion of coarse fused bodies is less likely to increase, and variations in physical properties can be suppressed. The ratio (A) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules is more preferably 15 or more, still more preferably 20 or more, and particularly preferably 30 or more. Similarly, the ratio is more preferably 200 or less, more preferably 150 or less, and particularly preferably 100 or less.
上記熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径は0.5μm以上30μm以下が好ましい。メジアン径が0.5μm以上であると被着物との接触面積が小さくなりにくく、十分な接着性、即ちドライ接着性またはウェット接着性が得られる。一方、メジアン径が30μm以下であると分散安定性の低下を抑制し、スラリー中で沈降しにくい。熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径は、1μm以上がより好ましく、1.5μm以上がさらに好ましく、2μm以上が一層好ましく、9μm以上が特に好ましい。また、メジアン径は、25μm以下がより好ましく、20μm以下がさらに好ましく、15μm以下が特に好ましい。 The median diameter of the thermoplastic resin granules is preferably 0.5 μm or more and 30 μm or less. When the median diameter is 0.5 μm or more, the contact area with the adherend is less likely to decrease, and sufficient adhesion, ie, dry adhesion or wet adhesion can be obtained. On the other hand, when the median diameter is 30 μm or less, the decrease in dispersion stability is suppressed, and sedimentation in the slurry is less likely to occur. The median diameter of the thermoplastic resin granules is more preferably 1 μm or more, still more preferably 1.5 μm or more, even more preferably 2 μm or more, and particularly preferably 9 μm or more. Moreover, the median diameter is more preferably 25 μm or less, still more preferably 20 μm or less, and particularly preferably 15 μm or less.
本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体を構成する熱可塑性樹脂粒子のメジアン径は0.01μm以上1μm以下が好ましい。熱可塑性樹脂粒子のメジアン径は、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上がさらに好ましい。また同様に、熱可塑性樹脂粒子のメジアン径は0.7μm以下がより好ましく、0.4μm以下がさらに好ましい。メジアン径が0.01μm以上であると、熱可塑性樹脂粒子が造粒前に凝集しにくく、均一な造粒体を形成しやすい。メジアン径が1μm以下であると熱可塑性樹脂造粒体内部の熱可塑性樹脂粒子同士の接触面積が小さくなりにくく、熱可塑性樹脂造粒体が脆くなるのを抑制できる。 The median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules according to the embodiment of the present invention is preferably 0.01 μm or more and 1 μm or less. The median diameter of the thermoplastic resin particles is more preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more. Similarly, the median diameter of the thermoplastic resin particles is more preferably 0.7 μm or less, more preferably 0.4 μm or less. When the median diameter is 0.01 μm or more, the thermoplastic resin particles are less likely to agglomerate before granulation, and uniform granules are easily formed. When the median diameter is 1 μm or less, the contact area between the thermoplastic resin particles inside the thermoplastic resin granules is less likely to decrease, and fragility of the thermoplastic resin granules can be suppressed.
本発明の実施形態に用いる熱可塑性樹脂は、ガラス転移点が低い熱可塑性樹脂を1種以上含むことが、熱可塑性樹脂粒子間の融着を進める上で好ましい。上記熱可塑性樹脂は、同様の理由から、架橋された熱可塑性樹脂に比べ非架橋の熱可塑性樹脂が好ましい。
ガラス転移点が低い熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、メチルメタクリレート-スチレン共重合体、ポリアミド、ポリアセタール、ポリウレタン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)若しくはその共重合体が挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)若しくはその共重合体またはアクリル系樹脂を1種以上含むことがより好ましい。上記熱可塑性樹脂は、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)若しくはその共重合体がさらに好ましい。The thermoplastic resin used in the embodiment of the present invention preferably contains one or more thermoplastic resins having a low glass transition point in order to promote fusion bonding between thermoplastic resin particles. For the same reason, the thermoplastic resin is preferably a non-crosslinked thermoplastic resin rather than a crosslinked thermoplastic resin.
The thermoplastic resin having a low glass transition point is not particularly limited, but examples thereof include olefin resins such as polyethylene and polypropylene, acrylic resins, styrene-butadiene resins, methyl methacrylate-styrene copolymers, and polyamides. , polyacetal, polyurethane, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinylidene fluoride (PVdF) or copolymers thereof. More preferably, the thermoplastic resin contains one or more of polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer thereof, or an acrylic resin. More preferably, the thermoplastic resin is polyvinylidene fluoride (PVdF) or a copolymer thereof.
PVdF共重合体を構成する共重合成分、即ちフッ化ビニリデン(VDF)と共重合可能なフッ素系単量体としては、特に限定されるものではないが、フッ化ビニル、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、ペルフルオロメチルビニルエーテルに代表されるペルフルオロアルキルビニルエーテルなどを挙げることができる。これらの中でもVDFとHFPの共重合体は非水電解液に対する化学的、物理的な安定性が高く特に好ましい。 The copolymer component constituting the PVdF copolymer, that is, the fluorine-based monomer copolymerizable with vinylidene fluoride (VDF) is not particularly limited, but vinyl fluoride, trifluoroethylene, tetrafluoro Examples include ethylene, chlorotrifluoroethylene (CTFE), hexafluoropropylene (HFP), and perfluoroalkyl vinyl ether represented by perfluoromethyl vinyl ether. Among these, copolymers of VDF and HFP are particularly preferred because of their high chemical and physical stability to non-aqueous electrolytes.
PVdFおよびその共重合体の主な工業的製法として、乳化重合法と懸濁重合法の2つが挙げられる。乳化重合法ではメジアン径0.2~0.7μm程度の小粒径粒子が生成する。懸濁重合法ではメジアン径50~300μm程度の大粒径粒子が生成する。しかし、両製法により得られる粒子のメジアン径の中間となるメジアン径0.7μm超50μm未満の粒子を得ることは困難である。
本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体は、乳化重合法で合成された小粒径のPVdFまたはその共重合体を造粒することが好ましく、これにより、メジアン径0.7μm超50μm未満の造粒体を得やすい。Two major industrial processes for producing PVdF and its copolymers are emulsion polymerization and suspension polymerization. Emulsion polymerization produces small particles with a median diameter of about 0.2 to 0.7 μm. Suspension polymerization produces large particles with a median diameter of about 50 to 300 μm. However, it is difficult to obtain particles having a median diameter of more than 0.7 μm and less than 50 μm, which is intermediate between the median diameters of the particles obtained by both production methods.
The thermoplastic resin granules according to the embodiment of the present invention are preferably granulated from PVdF having a small particle size synthesized by an emulsion polymerization method or a copolymer thereof. It is easy to obtain granules of less than
上記熱可塑性樹脂のガラス転移点は80℃以下が好ましい。また、熱可塑性樹脂のガラス転移点は-100℃以上が好ましく、-80℃以上がより好ましく、-60℃以上がさらに好ましい。また同様に、熱可塑性樹脂のガラス転移点は50℃以下がより好ましく、20℃以下がさらに好ましい。ガラス転移点が-100℃以上であると室温および外気温で粘着性が発現するのを抑制し、保管の際などにセパレータ同士が接着して剥離が難しくなるブロッキングが生じるのを防止できる。ガラス転移点が80℃以下であると接着性の発現に高温処理が不要であるため、取扱性が向上する。なお、熱可塑性樹脂造粒体および熱可塑性樹脂粒子についても好ましいガラス転移点の範囲は同様である。熱可塑性樹脂造粒体および熱可塑性樹脂粒子のガラス転移点は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The glass transition point of the thermoplastic resin is preferably 80° C. or lower. The glass transition point of the thermoplastic resin is preferably −100° C. or higher, more preferably −80° C. or higher, and still more preferably −60° C. or higher. Similarly, the glass transition point of the thermoplastic resin is more preferably 50° C. or lower, more preferably 20° C. or lower. When the glass transition point is −100° C. or higher, it is possible to suppress the development of tackiness at room temperature and outside temperature, and prevent the occurrence of blocking, which makes separation difficult due to adhesion of separators during storage. When the glass transition point is 80° C. or lower, high-temperature treatment is not required for the development of adhesiveness, so handleability is improved. The preferred glass transition point range is the same for the thermoplastic resin granules and the thermoplastic resin particles. The glass transition point of the thermoplastic resin granules and thermoplastic resin particles can be measured by the method described in Examples.
また熱可塑性樹脂の融点は50℃以上160℃以下が好ましい。 Moreover, the melting point of the thermoplastic resin is preferably 50° C. or higher and 160° C. or lower.
上記熱可塑性樹脂の融点は、ドライ接着性の観点からは、50℃以上が好ましく、55℃以上がより好ましく、60℃以上がさらに好ましい。また同様に、熱可塑性樹脂の融点は150℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましく、110℃以下がさらに好ましく、100℃以下が一層好ましく、80℃以下が特に好ましい。融点が50℃以上であると熱可塑性樹脂造粒体同士が保管中および取扱中に融着しにくく、粗大な凝集体が形成されるのを抑制できる。融点が150℃以下であるとドライ接着性の発現に高温処理が不要であり、取扱性が向上する。 From the viewpoint of dry adhesion, the melting point of the thermoplastic resin is preferably 50° C. or higher, more preferably 55° C. or higher, and even more preferably 60° C. or higher. Similarly, the melting point of the thermoplastic resin is preferably 150° C. or lower, more preferably 130° C. or lower, even more preferably 110° C. or lower, even more preferably 100° C. or lower, and particularly preferably 80° C. or lower. When the melting point is 50° C. or higher, the thermoplastic resin granules are less likely to fuse together during storage and handling, and the formation of coarse aggregates can be suppressed. When the melting point is 150° C. or less, high-temperature treatment is not required for developing dry adhesiveness, and handleability is improved.
上記熱可塑性樹脂の融点は、ウェット接着性の観点からは、120℃以上が好ましく、130℃以上がより好ましく、140℃以上がさらに好ましい。また同様に、熱可塑性樹脂の融点は160℃以下が好ましく、155℃以下がより好ましく、150℃以下がさらに好ましく、145℃以下が特に好ましい。融点が120℃以上であると電解液への溶解性が低くなる傾向があり、ウェット接着性を長期間保持しやすい。融点が160℃以下であると電解液に膨潤しやすくなる傾向があり、膨潤した熱可塑性樹脂により被着物へのアンカー効果が発現しやすい。なお、熱可塑性樹脂造粒体および熱可塑性樹脂粒子についても好ましい融点の範囲は同様である。熱可塑性樹脂造粒体および熱可塑性樹脂粒子の融点は、実施例に記載の方法により測定することができる。 From the viewpoint of wet adhesion, the melting point of the thermoplastic resin is preferably 120° C. or higher, more preferably 130° C. or higher, and even more preferably 140° C. or higher. Similarly, the melting point of the thermoplastic resin is preferably 160° C. or lower, more preferably 155° C. or lower, even more preferably 150° C. or lower, and particularly preferably 145° C. or lower. If the melting point is 120° C. or higher, the solubility in the electrolytic solution tends to be low, and the wet adhesiveness can be easily maintained for a long period of time. When the melting point is 160° C. or lower, the thermoplastic resin tends to swell easily in the electrolytic solution, and the swollen thermoplastic resin tends to exhibit an anchoring effect to the adherend. The preferred range of melting point is the same for the thermoplastic resin granules and the thermoplastic resin particles. The melting point of the thermoplastic resin granules and thermoplastic resin particles can be measured by the method described in Examples.
熱可塑性樹脂の融点の制御は、PVdF共重合体の場合、共重合成分の比率調整によって可能となる。一例として、VDF-HFP共重合体であれば、共重合成分(HFP)比率が大きくなると、融点は低くなる。VDF-HFP共重合体の共重合成分比率は0.3mol%以上20mol%以下が好ましい。 In the case of PVdF copolymer, the melting point of thermoplastic resin can be controlled by adjusting the ratio of copolymer components. As an example, in the case of a VDF-HFP copolymer, the melting point decreases as the proportion of the copolymer component (HFP) increases. The copolymer component ratio of the VDF-HFP copolymer is preferably 0.3 mol % or more and 20 mol % or less.
上記共重合成分比率は、ドライ接着性の観点からは、9mol%以上が好ましく、10mol%以上がより好ましく、12mol%以上がさらに好ましい。また同様に、共重合成分比率は20mol%以下が好ましく、18mol%以下がより好ましく、16mol%以下がさらに好ましく、14mol%以下が特に好ましい。共重合成分比率が9mol%以上であると熱変形しやすく、より低温の処理で十分なドライ接着性を発現しやすい。共重合成分比率が20mol%以下であると後述する造粒の際に造粒装置壁面への融着が抑制される傾向にあり、高収率を得やすい。 From the viewpoint of dry adhesion, the copolymer component ratio is preferably 9 mol % or more, more preferably 10 mol % or more, and even more preferably 12 mol % or more. Similarly, the copolymer component ratio is preferably 20 mol % or less, more preferably 18 mol % or less, even more preferably 16 mol % or less, and particularly preferably 14 mol % or less. When the copolymer component ratio is 9 mol % or more, it is likely to be thermally deformed, and sufficient dry adhesiveness is likely to be exhibited by treatment at a lower temperature. When the copolymer component ratio is 20 mol % or less, fusion to the wall surface of the granulator tends to be suppressed during granulation, which will be described later, and a high yield can be easily obtained.
上記共重合成分比率は、ウェット接着性の観点からは、0.3mol%以上が好ましく、1mol%以上がより好ましく、2mol%以上がさらに好ましく、3mol%以上が特に好ましい。また同様に、共重合成分比率は9mol%以下が好ましく、8mol%以下がより好ましく、6mol%以下がさらに好ましく、5mol%以下が特に好ましく、4mol%以下が一層好ましい。共重合成分比率が0.3mol%以上であるとポリマーの結晶性が抑えられ、電解液による膨潤度が高くなる傾向があるため、ウェット接着しやすい。共重合成分比率が9mol%以下であると電解液への溶解性が低くなる傾向があり、ウェット接着性を長期間保持しやすい。 From the viewpoint of wet adhesion, the copolymer component ratio is preferably 0.3 mol % or more, more preferably 1 mol % or more, even more preferably 2 mol % or more, and particularly preferably 3 mol % or more. Similarly, the copolymer component ratio is preferably 9 mol % or less, more preferably 8 mol % or less, even more preferably 6 mol % or less, particularly preferably 5 mol % or less, and even more preferably 4 mol % or less. When the copolymer component ratio is 0.3 mol % or more, the crystallinity of the polymer is suppressed, and the degree of swelling due to the electrolytic solution tends to increase, which facilitates wet adhesion. When the copolymer component ratio is 9 mol % or less, the solubility in the electrolytic solution tends to be low, and the wet adhesiveness can be easily maintained for a long period of time.
<熱可塑性樹脂造粒体の製造方法>
本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂造粒体は、一例として、溶媒に分散した熱可塑性樹脂粒子を、好ましくは熱可塑性樹脂粒子の融点未満、ガラス転移点以上の乾燥温度条件でスプレードライヤーにより噴霧乾燥造粒することを含む製造方法によって製造することができる。造粒方法に特に限定は無く、転動造粒法、流動造粒法、転動流動造粒法、噴霧乾燥造粒法、混合造粒法などの公知の製法を用いて作製することができる。これらの中でも噴霧乾燥造粒法が凝集剤などの電池特性に悪影響を与える添加剤が不要なため好ましい。噴霧乾燥造粒法は、これに限定されるものではないが、噴霧乾燥機(スプレードライヤー)を用いて行うのが好ましい。以下、本明細書においては、スプレードライヤーを用いた噴霧乾燥造粒法をスプレードライ法と呼称する。<Method for producing thermoplastic resin granules>
For the thermoplastic resin granules according to the embodiment of the present invention, as an example, thermoplastic resin particles dispersed in a solvent are preferably dried by a spray dryer under conditions of a drying temperature lower than the melting point of the thermoplastic resin particles and higher than the glass transition point. It can be manufactured by a manufacturing method including spray drying granulation. The granulation method is not particularly limited, and it can be prepared using a known production method such as a tumbling granulation method, a fluidized granulation method, a tumbling fluidized granulation method, a spray drying granulation method, and a mixed granulation method. . Among these, the spray-drying granulation method is preferable because it does not require additives such as flocculants that adversely affect battery characteristics. Although the spray drying granulation method is not limited to this, it is preferably carried out using a spray dryer. In the present specification, the spray drying granulation method using a spray dryer is hereinafter referred to as the spray drying method.
噴霧乾燥造粒法により乾燥させ造粒する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば熱可塑性樹脂粒子分散液を微細な霧状として、好ましくは30℃以上160℃以下の熱風中に噴出させればよい。熱風の温度は40℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましく、60℃以上が特に好ましい。また同様に、熱風の温度は130℃以下がより好ましく、100℃以下がさらに好ましく、80℃以下が特に好ましい。熱風の温度を160℃以下とすることで、熱可塑性樹脂造粒体同士の融着による粗大な凝集体の形成を抑制しやすくなる。これにより、複数の熱可塑性樹脂粒子の一次粒子が融着した融着物を含む熱可塑性樹脂造粒体を得ることができる。また、熱可塑性樹脂粒子分散液を微細な霧状にする方法としては、例えば、回転円盤を用いた遠心噴霧による方法や、圧力ノズルを用いた加圧噴霧による方法など、公知の種々の方法を採用することができる。 The method of drying and granulating by a spray drying granulation method is not particularly limited. For example, the thermoplastic resin particle dispersion is made into a fine mist, and is preferably jetted into hot air at 30° C. or higher and 160° C. or lower. Let it be. The temperature of the hot air is preferably 40°C or higher, more preferably 50°C or higher, and particularly preferably 60°C or higher. Similarly, the temperature of the hot air is preferably 130° C. or lower, more preferably 100° C. or lower, and particularly preferably 80° C. or lower. By setting the temperature of the hot air to 160° C. or less, it becomes easier to suppress the formation of coarse aggregates due to fusion between the thermoplastic resin granules. This makes it possible to obtain a thermoplastic resin granule containing a fused material in which primary particles of a plurality of thermoplastic resin particles are fused together. As a method for making the thermoplastic resin particle dispersion into a fine mist, various known methods such as centrifugal spraying using a rotating disk and pressurized spraying using a pressure nozzle can be used. can be adopted.
<スラリー組成物>
本発明の実施形態に係るスラリー組成物は、上述した熱可塑性樹脂造粒体が溶媒に分散した分散液である。上記スラリー組成物は、好ましくは無機粒子と熱可塑性樹脂造粒体が溶媒に分散した分散液であって、下記式(2)で表される、無機粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(B)が、3以上100以下であることが好ましい。
(B)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/無機粒子のメジアン径(μm)・・・(2)<Slurry composition>
A slurry composition according to an embodiment of the present invention is a dispersion liquid in which the thermoplastic resin granules described above are dispersed in a solvent. The slurry composition is preferably a dispersion in which inorganic particles and thermoplastic resin granules are dispersed in a solvent, and the thermoplastic resin granules to the median diameter of the inorganic particles are represented by the following formula (2): is preferably 3 or more and 100 or less.
(B)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of inorganic particles (μm) (2)
無機粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(B)が3以上であると、熱可塑性樹脂造粒体が無機粒子の陰に隠れて多孔質層最表面への露出面積が減少するのを抑制でき、接着性が低下しにくい。無機粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(B)が100以下であると、無機粒子が形成する多孔構造を熱可塑性樹脂造粒体が塞ぎにくく、透気度の増大を抑制できる。無機粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(B)は4以上がより好ましく、9以上がさらに好ましく、14以上が特に好ましい。同様に、かかる比は80以下がより好ましく、60以下がさらに好ましく、40以下が特に好ましい。 When the ratio (B) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the inorganic particles is 3 or more, the thermoplastic resin granules are hidden behind the inorganic particles, resulting in an exposed area on the outermost surface of the porous layer. can be suppressed from decreasing, and the adhesiveness is less likely to decrease. When the ratio (B) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the inorganic particles is 100 or less, the thermoplastic resin granules are less likely to block the porous structure formed by the inorganic particles, resulting in an increase in air permeability. can be suppressed. The ratio (B) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the inorganic particles is preferably 4 or more, still more preferably 9 or more, and particularly preferably 14 or more. Similarly, the ratio is more preferably 80 or less, more preferably 60 or less, and particularly preferably 40 or less.
上記無機粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、非晶性シリカ、結晶性のガラスフィラー、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、マグネシア、水酸化マグネシウム、シリカ-アルミナ複合酸化物粒子、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、マイカ、ベーマイトなどが挙げられる。これらの無機粒子を1種類で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。 Examples of the inorganic particles include calcium carbonate, calcium phosphate, amorphous silica, crystalline glass filler, kaolin, talc, titanium dioxide, alumina, magnesia, magnesium hydroxide, silica-alumina composite oxide particles, barium sulfate, Calcium fluoride, lithium fluoride, zeolite, molybdenum sulfide, mica, boehmite and the like. One type of these inorganic particles may be used, or two or more types may be mixed and used.
上記無機粒子のメジアン径は、0.05μm以上が好ましく、0.20μm以上がより好ましく、0.30μm以上がさらに好ましい。同様に、無機粒子のメジアン径は、5.0μm以下であることが好ましく、3.0μm以下がより好ましく、1.0μm以下がさらに好ましい。無機粒子のメジアン径が0.05μm以上であると、多孔質層が緻密になりにくく透気度が高くなるのを抑制できる。また、空孔径が小さくなることにより電解液の含浸性が低下するのを抑制し、生産性を向上できる。無機粒子のメジアン径が5.0μm以下であると十分な寸法安定性が得られ、また、多孔質層の膜厚が増大するのを抑制し、電池特性を向上できる。 The median diameter of the inorganic particles is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.20 μm or more, and even more preferably 0.30 μm or more. Similarly, the median diameter of the inorganic particles is preferably 5.0 μm or less, more preferably 3.0 μm or less, even more preferably 1.0 μm or less. When the median diameter of the inorganic particles is 0.05 μm or more, the porous layer is less likely to be dense and air permeability can be suppressed from increasing. In addition, it is possible to suppress the impregnation of the electrolytic solution from deteriorating due to the smaller pore diameter, thereby improving the productivity. When the median diameter of the inorganic particles is 5.0 μm or less, sufficient dimensional stability can be obtained, and an increase in the thickness of the porous layer can be suppressed, thereby improving battery characteristics.
上記無機粒子の形状としては特に限定されず、どのような形状であってもよいが、例えば、球状、板状、針状、棒状、楕円状などが挙げられ、いずれの形状であってもよい。 The shape of the inorganic particles is not particularly limited, and may be any shape. .
スラリー組成物中の熱可塑性樹脂造粒体の含有量は1wt%以上50wt%以下が好ましい。熱可塑性樹脂造粒体の含有量が1wt%以上であると、熱可塑性樹脂造粒体の多孔質層表面への露出量が減少しにくく、接着性が低下するのを抑制できる。熱可塑性樹脂造粒体の含有量が50wt%以下であると多孔構造を熱可塑性樹脂造粒体が塞ぎにくく、透気度の増大を抑制できる。熱可塑性樹脂造粒体の含有量は3wt%以上がより好ましく、5wt%以上がさらに好ましく、7wt%以上が特に好ましい。同様に熱可塑性樹脂造粒体の含有量は30wt%以下がより好ましく、20wt%以下がさらに好ましく、12wt%以下が特に好ましい。 The content of the thermoplastic resin granules in the slurry composition is preferably 1 wt % or more and 50 wt % or less. When the content of the thermoplastic resin granules is 1 wt % or more, the amount of the thermoplastic resin granules exposed to the surface of the porous layer is less likely to decrease, and a decrease in adhesiveness can be suppressed. When the content of the thermoplastic resin granules is 50 wt % or less, the porous structure is less likely to be blocked by the thermoplastic resin granules, and an increase in air permeability can be suppressed. The content of the thermoplastic resin granules is more preferably 3 wt % or more, more preferably 5 wt % or more, and particularly preferably 7 wt % or more. Similarly, the content of the thermoplastic resin granules is more preferably 30 wt% or less, more preferably 20 wt% or less, and particularly preferably 12 wt% or less.
本発明の実施形態に係るスラリー組成物は、下記式(3)で表される、無機粒子の含有量に対する熱可塑性樹脂造粒体の含有量の比(C)が、0.05以上0.7以下であることが好ましい。
(C)=熱可塑性樹脂造粒体の含有量(wt%)/無機粒子の含有量(wt%)…(3)In the slurry composition according to the embodiment of the present invention, the ratio (C) of the content of the thermoplastic resin granules to the content of the inorganic particles, represented by the following formula (3), is 0.05 or more and 0.05 or more. It is preferably 7 or less.
(C) = content of thermoplastic resin granules (wt%) / content of inorganic particles (wt%) (3)
無機粒子の含有量に対する熱可塑性樹脂造粒体の含有量の比(C)が0.05以上であると熱可塑性樹脂造粒体が多量の無機粒子に埋没しにくく、多孔質層表面への露出量の減少により接着性が低下するのを抑制できる。また、かかる比が0.7以下であると多孔質層の構造維持に必要な無機粒子が不足しにくく、熱収縮の増大を抑制できる。無機粒子の含有量に対する熱可塑性樹脂造粒体の含有量の比(C)は0.07以上がより好ましく、0.1以上がさらに好ましく、0.15以上が特に好ましい。同様に、かかる比は0.5以下がより好ましく、0.4以下がさらに好ましく、0.35以下が特に好ましい。 When the ratio (C) of the content of the thermoplastic resin granules to the content of the inorganic particles is 0.05 or more, the thermoplastic resin granules are less likely to be embedded in a large amount of inorganic particles, and the content of the thermoplastic resin granules to the surface of the porous layer. It is possible to suppress deterioration in adhesiveness due to a decrease in the amount of exposure. Further, when the ratio is 0.7 or less, the inorganic particles necessary for maintaining the structure of the porous layer are less likely to run short, and an increase in thermal shrinkage can be suppressed. The ratio (C) of the content of the thermoplastic resin granules to the content of the inorganic particles (C) is more preferably 0.07 or more, still more preferably 0.1 or more, and particularly preferably 0.15 or more. Similarly, such a ratio is more preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, and particularly preferably 0.35 or less.
本発明の実施形態に係るスラリー組成物に用いる溶媒としては、多孔質基材への溶媒の含浸を抑制させる観点から、水を主成分とする溶媒が好ましい。なお、ここで主成分とは溶媒100質量%中、50質量%以上含まれている成分のことを言う。 As the solvent used in the slurry composition according to the embodiment of the present invention, a solvent containing water as a main component is preferable from the viewpoint of suppressing impregnation of the solvent into the porous substrate. Here, the main component means a component contained in 50% by mass or more in 100% by mass of the solvent.
上記の水を主成分とする溶媒中に占める水の割合は50質量%以上が好ましく、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。水の割合が50質量%以上であると、多孔質基材へ塗工する際に基材に塗工液が含浸しにくく所望の多孔質層を形成しやすい。また、塗工液の含浸により多孔質基材の搬送が困難となるのを抑制し、搬送中にシワが発生するのを防止できる。 The ratio of water in the solvent containing water as a main component is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and still more preferably 70% by mass or more. When the proportion of water is 50% by mass or more, the substrate is less likely to be impregnated with the coating solution when applied to the porous substrate, and a desired porous layer can be easily formed. In addition, it is possible to suppress difficulty in transporting the porous substrate due to the impregnation of the coating liquid, and to prevent wrinkles from occurring during transport.
また、本発明の実施形態に係るスラリー組成物に、上記の水を主成分とする溶媒を用いることで、フッ素系樹脂を可溶な有機溶剤などを用いる場合に比べ、環境負荷及びコストを効果的に抑制することができる。 In addition, by using the solvent containing water as the main component in the slurry composition according to the embodiment of the present invention, compared to the case of using an organic solvent capable of dissolving the fluororesin, the environmental load and cost are effectively reduced. can be effectively suppressed.
本発明の実施形態に係るスラリー組成物には、必要に応じて有機樹脂(バインダー)を添加してもよい。また、上記スラリー組成物に熱可塑性樹脂造粒体、有機樹脂および無機粒子を分散させる場合、必要であれば分散剤を用いてもよい。 An organic resin (binder) may be added to the slurry composition according to the embodiment of the present invention, if necessary. When the thermoplastic resin granules, the organic resin and the inorganic particles are dispersed in the slurry composition, a dispersant may be used if necessary.
分散剤の種類としては、特に限定されないが、例えば、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩などのカチオン系界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩などのアニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルなどのノニオン系界面活性剤、アルキルベタイン、アルキルアミンオキサイドなどの両性界面活性剤、および上記カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性のフッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤などが挙げられる。分散剤の種類としては、他にもポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸塩、ポリスルホン酸塩、ポリエーテルなどの高分子化合物などが挙げられる。これらの分散剤を1種類で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。 The type of dispersant is not particularly limited, but examples include cationic surfactants such as alkylamine salts and quaternary ammonium salts, alkyl sulfate salts, polyoxyethylene alkyl ether sulfate salts, alkylbenzene sulfonates, Anionic surfactants such as fatty acid salts, nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenols, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid esters, amphoteric surfactants such as alkylbetaines and alkylamine oxides , and the above-mentioned cationic, anionic, nonionic, amphoteric fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, and the like. Other types of dispersants include polymeric compounds such as polyvinylpyrrolidone, polycarboxylates, polysulfonates, and polyethers. These dispersants may be used singly or in combination of two or more.
分散剤の添加量としては、分散させる熱可塑性樹脂造粒体、有機樹脂、および無機粒子の合計100質量部に対して0.1質量部以上40質量部以下が好ましく、より好ましくは0.2質量部以上、さらに好ましくは0.5質量部以上である。また、分散剤の添加量は、好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは20質量部以下である。分散剤の添加量が40質量部以下であると、多孔質層に対する熱可塑性樹脂造粒体の含有量が小さくなるのを防ぎ、接着性の低下を抑制できる。 The amount of the dispersant to be added is preferably 0.1 parts by mass or more and 40 parts by mass or less, more preferably 0.2 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of the thermoplastic resin granules, the organic resin, and the inorganic particles to be dispersed. It is at least 0.5 part by mass, more preferably at least 0.5 part by mass. Also, the amount of the dispersant added is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less. When the amount of the dispersant added is 40 parts by mass or less, it is possible to prevent the content of the thermoplastic resin granules in the porous layer from becoming small, thereby suppressing the decrease in adhesiveness.
熱可塑性樹脂造粒体、有機樹脂、および無機粒子を分散させる方法としては、公知の手法を用いればよい。例えば、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、超音波装置、ペイントシェーカーなどが挙げられる。これら複数の混合分散機を組み合わせて段階的に分散を行ってもよい。 As a method for dispersing the thermoplastic resin granules, the organic resin, and the inorganic particles, a known technique may be used. Examples include ball mills, bead mills, sand mills, roll mills, homogenizers, ultrasonic homogenizers, high-pressure homogenizers, ultrasonic devices, and paint shakers. A plurality of these mixing and dispersing machines may be combined for stepwise dispersion.
本発明の実施形態に係るスラリー組成物は、無機粒子、溶媒、および上述の熱可塑性樹脂造粒体を混合することを含む製造方法によって製造することができる。 A slurry composition according to an embodiment of the present invention can be produced by a production method including mixing inorganic particles, a solvent, and the thermoplastic resin granules described above.
上記スラリー組成物は、後述する二次電池用セパレータに使用する目的で、多孔質基材へ塗工する塗工液に用いることができる。 The slurry composition can be used as a coating liquid to be applied to a porous substrate for the purpose of being used for a secondary battery separator described later.
塗工液を調製する順序としては特に限定はされない。分散工程の効率化の観点から、水を主成分とする溶媒に分散剤を添加、混合し、その溶液の中に熱可塑性樹脂造粒体、有機樹脂、および無機粒子を添加して塗工液を調製することが好ましい。 The order of preparing the coating liquid is not particularly limited. From the viewpoint of improving the efficiency of the dispersion process, a dispersant is added to and mixed with a solvent containing water as the main component, and thermoplastic resin granules, organic resins, and inorganic particles are added to the solution to obtain a coating liquid. is preferably prepared.
塗工液には、粒子同士や粒子と多孔質基剤とを結着させるために、必要であれば有機樹脂(バインダー)を添加してもよい。また、必要であれば適宜、酸化防止剤、安定化剤、消泡剤、レベリング剤などを塗工液に添加してもよい。 If necessary, an organic resin (binder) may be added to the coating liquid in order to bind the particles together or the particles and the porous base material. Moreover, if necessary, an antioxidant, a stabilizer, an antifoaming agent, a leveling agent, and the like may be added to the coating solution.
レベリング剤の種類としては、特に限定されないが、例えば、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩などのカチオン系界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩などのアニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルなどのノニオン系界面活性剤、アルキルベタイン、アルキルアミンオキサイドなどの両性界面活性剤、および上記カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性のフッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸塩、ポリスルホン酸塩、ポリエーテルなどの高分子化合物などが挙げられる。これらのレベリング剤を1種類で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。 The type of leveling agent is not particularly limited, but examples include cationic surfactants such as alkylamine salts and quaternary ammonium salts, alkyl sulfate salts, polyoxyethylene alkyl ether sulfate salts, alkylbenzene sulfonates, Anionic surfactants such as fatty acid salts, nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenols, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid esters, amphoteric surfactants such as alkylbetaines and alkylamine oxides , and polymer compounds such as cationic, anionic, nonionic, amphoteric fluorine-based surfactants, silicon-based surfactants, polyvinylpyrrolidone, polycarboxylates, polysulfonates, and polyethers. One type of these leveling agents may be used, or two or more types may be mixed and used.
レベリング剤の添加量としては、熱可塑性樹脂造粒体、有機樹脂、および無機粒子の合計100質量部に対して20質量部以下が好ましく、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。レベリング剤の添加量が20質量部以下であると、接着性の低下および二次電池内での副反応による電池特性の低下を抑制できる。 The amount of the leveling agent to be added is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and still more preferably 5 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the thermoplastic resin granules, the organic resin, and the inorganic particles. It is below. When the leveling agent is added in an amount of 20 parts by mass or less, it is possible to suppress the deterioration of the battery characteristics due to the deterioration of adhesion and the side reaction in the secondary battery.
<二次電池用セパレータ>
本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、多孔質基材の少なくとも片面に多孔質層を積層してなるセパレータであって、前記多孔質層の少なくとも一方の表層に熱可塑性樹脂造粒体を含み、前記熱可塑性樹脂造粒体は熱可塑性樹脂粒子を含む造粒体であって、複数の前記熱可塑性樹脂粒子の一次粒子が融着した融着物を含む、二次電池用セパレータである。
さらに、本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、多孔質基材の少なくとも片面に多孔質層を積層してなるセパレータであって、前記多孔質層の少なくとも一方の表層に上述の熱可塑性樹脂造粒体を含むことが好ましい。また、本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、好ましくは、上記多孔質層が無機粒子を含む無機粒子層を含み、少なくとも一部の上記熱可塑性樹脂造粒体は、一部分が無機粒子層の内部に埋没しており、かつ他の部分が無機粒子層の表面から外側に突出していることを特徴とする。本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、リチウムイオン電池などの二次電池に好適に用いることができる。<Separator for secondary battery>
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention is a separator formed by laminating a porous layer on at least one side of a porous substrate, and a thermoplastic resin granulated on at least one surface layer of the porous layer The thermoplastic resin granules are granules containing thermoplastic resin particles, and a separator for a secondary battery comprising a fused product in which primary particles of a plurality of thermoplastic resin particles are fused together be.
Further, a secondary battery separator according to an embodiment of the present invention is a separator obtained by laminating a porous layer on at least one side of a porous base material, wherein at least one surface layer of the porous layer is subjected to the above-described heat treatment. It preferably contains plastic resin granules. Further, in the secondary battery separator according to the embodiment of the present invention, the porous layer preferably includes an inorganic particle layer containing inorganic particles, and at least part of the thermoplastic resin granules is partially inorganic It is characterized by being buried inside the particle layer and protruding outside from the surface of the inorganic particle layer. The secondary battery separator according to the embodiment of the present invention can be suitably used for secondary batteries such as lithium ion batteries.
図1は、本発明の二次電池用セパレータの一実施形態のSEM画像である。本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、多孔質基材1の少なくとも片面に多孔質層を積層してなる。多孔質層は、無機粒子を含む無機粒子層2を含んでおり、さらに、多孔質層の少なくとも一方の表層に熱可塑性樹脂造粒体3を含む。電極との接着性発現のためには、熱可塑性樹脂造粒体3は無機粒子層2の内部に埋没していない状態で表面に付着していればよい。多孔質層からの熱可塑性樹脂造粒体の脱落を防ぎ、接着性を安定して発現させるためには、少なくとも一部の熱可塑性樹脂造粒体3は、その一部分が無機粒子層2の内部に埋没しており、かつ他の部分が無機粒子層2の表面から外側に突出していることが好ましい。
FIG. 1 is an SEM image of one embodiment of the secondary battery separator of the present invention. A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention is formed by laminating a porous layer on at least one surface of a
本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、下記式(4)から算出される、熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径に対する無機粒子層の厚みの比(D)が0.02以上1以下であることが好ましい。
(D)=無機粒子層の厚み(μm)/熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)・・・(4)In the secondary battery separator according to the embodiment of the present invention, the ratio (D) of the thickness of the inorganic particle layer to the median diameter of the thermoplastic resin granules calculated from the following formula (4) is 0.02 or more and 1 The following are preferable.
(D)=thickness of inorganic particle layer (μm)/median diameter of thermoplastic resin granules (μm) (4)
熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径に対する無機粒子層の厚みの比(D)が0.02以上であると、熱可塑性樹脂造粒体が無機粒子層表面から大きく突出しにくくセパレータの取扱中に多孔質層から脱落するのを抑制でき、電極との十分な接着性が得られる。熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径に対する無機粒子層の厚みの比(D)が1以下であると、熱可塑性樹脂造粒体が無機粒子層に埋没しにくく、電極と接触させ易く、十分な接着性が得られる。熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径に対する無機粒子層の厚みの比は、0.05以上がより好ましく、0.10以上がさらに好ましく、0.15以上が特に好ましい。同様に、かかる比は0.8以下がより好ましく、0.6以下がさらに好ましく、0.4以下が特に好ましい。 If the ratio (D) of the thickness of the inorganic particle layer to the median diameter of the thermoplastic resin granules is 0.02 or more, the thermoplastic resin granules will not protrude greatly from the surface of the inorganic particle layer, and the separator will become porous during handling. It is possible to suppress falling off from the thin layer and obtain sufficient adhesiveness with the electrode. When the ratio (D) of the thickness of the inorganic particle layer to the median diameter of the thermoplastic resin granules is 1 or less, the thermoplastic resin granules are less likely to be embedded in the inorganic particle layer, are easily brought into contact with the electrode, and are sufficiently Adhesion is obtained. The ratio of the thickness of the inorganic particle layer to the median diameter of the thermoplastic resin granules is more preferably 0.05 or more, still more preferably 0.10 or more, and particularly preferably 0.15 or more. Similarly, such a ratio is more preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less, and particularly preferably 0.4 or less.
無機粒子層の厚みは、0.10μm以上であることが好ましい。より好ましくは、無機粒子層の厚みは0.3μm以上であり、さらに好ましくは0.5μm以上である。同様に、無機粒子層の厚みは5.0μm以下であることが好ましく、4.0μm以下がより好ましく、3.0μm以下がさらに好ましい。無機粒子層の厚みが0.10μm以上であると、熱可塑性樹脂造粒体がセパレータの取扱中に多孔質層から脱落しにくく、電極との十分な接着性が得られる。また、5.0μm以下であると、透気度の上昇が大きくなるのを抑制できるとともに、接着性が十分となる。また、片面のみに積層した場合、カールが著しくなる場合があるため、多孔質基材の両面に無機粒子層を積層させることが好ましい。また、無機粒子層を両面に積層する場合は、同様の理由から、それぞれの面の無機粒子層の厚みの差は、1μm以下にすることが好ましい。 The thickness of the inorganic particle layer is preferably 0.10 μm or more. More preferably, the thickness of the inorganic particle layer is 0.3 μm or more, and still more preferably 0.5 μm or more. Similarly, the thickness of the inorganic particle layer is preferably 5.0 μm or less, more preferably 4.0 μm or less, even more preferably 3.0 μm or less. When the thickness of the inorganic particle layer is 0.10 μm or more, the thermoplastic resin granules are less likely to fall off from the porous layer during handling of the separator, and sufficient adhesiveness to the electrodes can be obtained. Further, when the thickness is 5.0 μm or less, the increase in air permeability can be suppressed, and the adhesiveness is sufficient. In addition, if the inorganic particle layer is laminated on only one side, curling may become remarkable, so it is preferable to laminate the inorganic particle layer on both sides of the porous substrate. Moreover, when the inorganic particle layer is laminated on both sides, the difference in the thickness of the inorganic particle layer on each side is preferably 1 μm or less for the same reason.
本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータの多孔質層の面粗さは0.4μm以上15μm以下であることが好ましい。面粗さが0.4μm以上であると、無機粒子層表面からの熱可塑性樹脂造粒体の突出が小さくなりにくく、接着性が十分となる。また、15μm以下であると、熱可塑性樹脂造粒体の無機粒子層への埋没が小さくなるのを抑制し、セパレータ取扱中に熱可塑性樹脂造粒体が脱落するのを防止できる。面粗さは1.0μm以上がより好ましく、1.5μm以上がさらに好ましい。また同様に、面粗さは10μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。 The surface roughness of the porous layer of the secondary battery separator according to the embodiment of the present invention is preferably 0.4 μm or more and 15 μm or less. When the surface roughness is 0.4 μm or more, the protrusion of the thermoplastic resin granules from the surface of the inorganic particle layer is less likely to be small, and sufficient adhesiveness is obtained. Further, when the thickness is 15 μm or less, the embedding of the thermoplastic resin granules in the inorganic particle layer can be suppressed, and the thermoplastic resin granules can be prevented from falling off during handling of the separator. The surface roughness is more preferably 1.0 μm or more, more preferably 1.5 μm or more. Similarly, the surface roughness is more preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less.
本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、無機粒子がアルミナであって、エネルギー分散型X線分光法(EDX)により測定され、下記式(5)から算出される、フッ素(F)とアルミニウム(Al)のピクセル数の合計に対するフッ素(F)のピクセル数の比(E)は0.1以上0.5以下であることが好ましい。
(E)=Fのピクセル数/(Fのピクセル数+Alのピクセル数)・・・(5)In the secondary battery separator according to the embodiment of the present invention, the inorganic particles are alumina, and fluorine (F) is measured by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and calculated from the following formula (5). The ratio (E) of the number of pixels of fluorine (F) to the total number of pixels of aluminum (Al) is preferably 0.1 or more and 0.5 or less.
(E)=number of pixels of F/(number of pixels of F+number of pixels of Al) (5)
フッ素とアルミニウムのピクセル数の合計に対するフッ素のピクセル数の比(E)が0.1以上であると、フッ素を含有する熱可塑性樹脂造粒体の無機粒子層表層への分布が小さくなるのを抑制し、接着性を向上できる。また、0.5以下であると、無機粒子層の構造維持に必要な無機粒子が十分となり、熱収縮が増大するのを抑制できる。フッ素とアルミニウムのピクセル数の合計に対するフッ素のピクセル数の比(E)は0.12以上がより好ましく、0.14以上がさらに好ましく、0.16以上が特に好ましい。同様に0.4以下がより好ましく、0.3以下がさらに好ましく、0.25以下が特に好ましい。 When the ratio (E) of the number of pixels of fluorine to the total number of pixels of fluorine and aluminum is 0.1 or more, the distribution of the fluorine-containing thermoplastic resin granules on the surface layer of the inorganic particle layer is reduced. can be suppressed and the adhesion can be improved. Moreover, when it is 0.5 or less, the inorganic particles necessary for maintaining the structure of the inorganic particle layer are sufficient, and an increase in thermal shrinkage can be suppressed. The ratio (E) of the number of pixels of fluorine to the total number of pixels of fluorine and aluminum is preferably 0.12 or more, more preferably 0.14 or more, and particularly preferably 0.16 or more. Similarly, it is more preferably 0.4 or less, still more preferably 0.3 or less, and particularly preferably 0.25 or less.
本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、上述の熱可塑性樹脂造粒体、無機粒子、および溶媒を混合して作製したスラリー組成物を、多孔質基材上に塗布(塗工)、乾燥する工程を含む製造方法によって製造することができる。塗工方法としては、公知の方法で塗工すればよい。例えば、グラビアコーティング、スリットダイコーティング、ナイフコーティング、キスコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、吹き付け塗装、浸漬コーティング、スピンコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、パット印刷、他の種類の印刷などが利用できる。塗工方法はこれらに限定されることはなく、用いる熱可塑性樹脂造粒体、有機樹脂、無機粒子、バインダー、分散剤、レベリング剤、使用する溶媒、基材などの好ましい条件に合わせて適宜選択すればよい。また、塗工性を向上させるために、例えば、多孔質基材にコロナ処理、プラズマ処理などの塗工面の表面処理を行ってもよい。 In the secondary battery separator according to the embodiment of the present invention, a slurry composition prepared by mixing the above-described thermoplastic resin granules, inorganic particles, and a solvent is applied (coated) on a porous substrate. , can be produced by a production method including a step of drying. As a coating method, a known method may be used. For example, gravure coating, slit die coating, knife coating, kiss coating, roll coating, bar coating, spray coating, dip coating, spin coating, screen printing, inkjet printing, pad printing, other types of printing, and the like can be used. The coating method is not limited to these, and is appropriately selected according to preferable conditions such as thermoplastic resin granules, organic resins, inorganic particles, binders, dispersants, leveling agents, solvents to be used, and substrates. do it. In order to improve coatability, for example, the porous substrate may be subjected to surface treatment such as corona treatment or plasma treatment.
多孔質基材の両面に多孔質層を積層させる場合は、片面ずつ塗工して乾燥させてもよいし、両面同時に塗工して乾燥させてもよい。両面同時に塗工して乾燥させる方が、生産性が良く好ましい。 When the porous layer is laminated on both sides of the porous substrate, one side may be coated and dried, or both sides may be simultaneously coated and dried. Simultaneous coating and drying on both sides is preferred because of high productivity.
また接着性の観点から、片面のみに多孔質層を積層するよりも両面に多孔質層を積層する方が好ましい。両面に多孔質層を積層することで、正極、負極の両面で接着性が得られることから、工程取扱性が優れるためである。 From the viewpoint of adhesiveness, lamination of porous layers on both sides is more preferable than lamination of porous layers on only one side. This is because by laminating the porous layers on both sides, adhesiveness can be obtained on both sides of the positive electrode and the negative electrode, so that process handleability is excellent.
[多孔質基材]
本発明の実施形態において、多孔質基材としては、内部に空孔を有する多孔膜、不織布、または繊維状物からなる多孔膜シートなどが挙げられる。多孔質基材を構成する材料としては、電機絶縁性であり、電気的に安定で、電解液にも安定である樹脂から構成されていることが好ましい。また、シャットダウン機能を付与する観点から、用いる樹脂は融点が200℃以下の熱可塑性樹脂が好ましい。ここでのシャットダウン機能とは、リチウムイオン電池が異常発熱した場合に、熱で溶融することで多孔構造を閉鎖し、イオン移動を停止させて、発電を停止させる機能のことである。[Porous substrate]
In an embodiment of the present invention, the porous substrate includes a porous membrane having pores inside, a nonwoven fabric, or a porous membrane sheet made of a fibrous material. The material constituting the porous substrate is preferably composed of a resin that is electrically insulating, electrically stable, and stable in an electrolytic solution. Moreover, from the viewpoint of imparting a shutdown function, the resin to be used is preferably a thermoplastic resin having a melting point of 200° C. or less. The shutdown function here is a function that, when the lithium-ion battery overheats abnormally, closes the porous structure by melting with heat, stops the movement of ions, and stops power generation.
多孔質基材に用いる熱可塑性樹脂としては、例えばポリオレフィン系樹脂が挙げられる。多孔質基材はポリオレフィン系多孔質基材であることが好ましい。また、ポリオレフィン系多孔質基材は融点が200℃以下であるポリオレフィン系多孔質基材であることがより好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、これらの共重合体、およびこれらを組み合わせた混合物などが挙げられ、例えばポリエチレンを90質量%以上含有する単層の多孔質基材、ポリエチレンとポリプロピレンからなる多層の多孔質基材などが挙げられる。 Thermoplastic resins used for the porous substrate include, for example, polyolefin resins. The porous substrate is preferably a polyolefin porous substrate. Further, the polyolefin-based porous substrate is more preferably a polyolefin-based porous substrate having a melting point of 200° C. or less. Specific examples of polyolefin-based resins include polyethylene, polypropylene, copolymers thereof, and mixtures thereof. For example, a single-layer porous substrate containing 90% by mass or more of polyethylene, A multi-layered porous base material made of polypropylene and the like can be mentioned.
多孔質基材の製造方法としては、ポリオレフィン系樹脂をシートにした後に延伸することで多孔質化する方法やポリオレフィン系樹脂を流動パラフィンなどの溶剤に溶解させてシートにした後に溶剤を抽出することで多孔質化する方法が挙げられる。 As a method for producing a porous base material, a method of forming a polyolefin resin into a sheet and then stretching it to make it porous, or a method of dissolving the polyolefin resin in a solvent such as liquid paraffin to form a sheet and then extracting the solvent. and a method of making it porous.
多孔質基材の厚みは、3μm以上50μm以下が好ましい。多孔質基材の厚みが50μm以下であると多孔質基材の内部抵抗が高くなるのを抑制できる。また、多孔質基材の厚みが3μm以上であると製造し易く、また十分な力学特性が得られる。多孔質基材の厚みは5μm以上がより好ましい。また同様に、多孔質基材の厚みは30μm以下がより好ましい。 The thickness of the porous substrate is preferably 3 μm or more and 50 μm or less. When the thickness of the porous substrate is 50 µm or less, it is possible to suppress an increase in the internal resistance of the porous substrate. Moreover, when the thickness of the porous substrate is 3 μm or more, it is easy to manufacture, and sufficient mechanical properties can be obtained. More preferably, the thickness of the porous substrate is 5 μm or more. Similarly, the thickness of the porous substrate is more preferably 30 μm or less.
多孔質基材の透気度は、50秒/100cc以上1000秒/100cc以下であることが好ましい。より好ましくは500秒/100cc以下である。透気度が1000秒/100cc以下であると、十分なイオン移動性が得られ、電池特性の低下を抑制できる。多孔質基材の透気度が50秒/100cc以上であると、十分な力学特性が得られる。 The air permeability of the porous substrate is preferably 50 sec/100 cc or more and 1000 sec/100 cc or less. More preferably, it is 500 seconds/100 cc or less. When the air permeability is 1000 sec/100 cc or less, sufficient ion mobility can be obtained, and deterioration of battery characteristics can be suppressed. Sufficient mechanical properties can be obtained when the air permeability of the porous substrate is 50 seconds/100 cc or more.
<二次電池>
本発明の実施形態に係る二次電池は、上述の二次電池用セパレータを用いた二次電池である。上記二次電池としては、好ましくは、リチウムイオン電池などの二次電池が挙げられる。リチウムイオン電池は、一般に、正極活物質を正極集電体に積層した正極と、負極活物質を負極集電体に積層した負極との間に、二次電池用セパレータと電解質が介在した構成を有する。<Secondary battery>
A secondary battery according to an embodiment of the present invention is a secondary battery using the secondary battery separator described above. The secondary battery is preferably a secondary battery such as a lithium ion battery. Lithium ion batteries generally have a configuration in which a secondary battery separator and an electrolyte are interposed between a positive electrode in which a positive electrode active material is laminated on a positive electrode current collector and a negative electrode in which a negative electrode active material is laminated on a negative electrode current collector. have.
正極は、活物質、バインダー樹脂、および導電助剤等からなる正極材が集電体上に積層されたものであり、活物質としては、LiCoO2、LiNiO2、Li(NiCoMn)O2、などの層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMn2O4などのスピネル型マンガン酸化物、およびLiFePO4などの鉄系化合物などが挙げられる。バインダー樹脂としては、耐酸化性が高い樹脂を使用すればよい。具体的にはフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂などが挙げられる。導電助剤としては、カーボンブラック、黒鉛などの炭素材料が用いられる。集電体としては、金属箔が好適であり、特にアルミニウムが用いられることが多い。The positive electrode is obtained by laminating a positive electrode material composed of an active material, a binder resin, a conductive aid, etc. on a current collector, and the active material includes LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li(NiCoMn)O 2 , and the like. spinel-type manganese oxides such as LiMn 2 O 4 , and iron-based compounds such as LiFePO 4 . A resin having high oxidation resistance may be used as the binder resin. Specific examples include fluorine-based resins, acrylic-based resins, and styrene-butadiene-based resins. Carbon materials such as carbon black and graphite are used as the conductive aid. As the current collector, a metal foil is suitable, and aluminum is often used in particular.
負極は、活物質、バインダー樹脂および導電助剤等からなる負極材が集電体上に積層されたものであり、活物質としては、人造黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボンなどの炭素材料、スズやシリコンなどのリチウム合金系材料、Liなどの金属材料、およびチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)などが挙げられる。バインダー樹脂としては、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂などが用いられる。導電助剤としては、カーボンブラック、黒鉛などが用いられている。集電体としては、金属箔が好適であり、特に銅箔が用いられることが多い。The negative electrode is obtained by laminating a negative electrode material composed of an active material, a binder resin, a conductive aid, etc. on a current collector, and carbon materials such as artificial graphite, natural graphite, hard carbon, and soft carbon are used as the active material. , lithium alloy materials such as tin and silicon, metal materials such as Li, and lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ). A fluorine-based resin, an acrylic resin, a styrene-butadiene-based resin, or the like is used as the binder resin. Carbon black, graphite and the like are used as conductive aids. As the current collector, metal foil is suitable, and copper foil is often used in particular.
電解液は、二次電池の中で正極と負極との間でイオンを移動させる場となっており、電解質を有機溶媒にて溶解させた構成を有する。電解質としては、LiPF6、LiBF4、およびLiClO4などが挙げられる。電解質は、有機溶媒への溶解性、イオン伝導性の観点からは、LiPF6が好適に用いられる。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ガンマブチロラクトン、およびスルホランなどが挙げられる。これらの有機溶媒を1種類で、または2種類以上混合して使用してもよい。The electrolytic solution is a field for transferring ions between the positive electrode and the negative electrode in the secondary battery, and has a structure in which the electrolyte is dissolved in an organic solvent. Electrolytes include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and the like. LiPF 6 is preferably used as the electrolyte from the viewpoints of solubility in organic solvents and ion conductivity. Organic solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, gamma-butyrolactone, sulfolane, and the like. These organic solvents may be used singly or in combination of two or more.
二次電池の作製方法としては、まず活物質と導電助剤をバインダー溶液中に分散して電極用塗布液を調製し、この塗布液を集電体上に塗工して、溶媒を乾燥させることで正極、負極がそれぞれ得られる。乾燥後の塗工膜の膜厚は50μm以上500μm以下とすることが好ましい。得られた正極と負極の間に二次電池用セパレータを、それぞれの電極の活物質層と接するように配置し、アルミラミネートフィルムなどの外装材に封入し、電解液を注入した後に熱プレスする。その後、負極リードや安全弁を設置し、外装材を封止する。このようにして得られた二次電池は、電極と二次電池用セパレータとの接着性が良いため、サイクル特性に優れ、かつ寸法安定性に優れ、また、低コストでの製造が可能となる。 As a method for producing a secondary battery, first, an active material and a conductive agent are dispersed in a binder solution to prepare an electrode coating liquid, and this coating liquid is applied onto a current collector, and the solvent is dried. Thus, a positive electrode and a negative electrode are obtained. The film thickness of the coating film after drying is preferably 50 μm or more and 500 μm or less. A secondary battery separator is placed between the obtained positive electrode and negative electrode so as to be in contact with the active material layer of each electrode, sealed in an outer packaging material such as an aluminum laminate film, and hot-pressed after injecting an electrolytic solution. . After that, a negative electrode lead and a safety valve are installed, and the exterior material is sealed. The secondary battery obtained in this way has good adhesion between the electrode and the secondary battery separator, so that it has excellent cycle characteristics and excellent dimensional stability, and can be manufactured at low cost. .
〔測定例1:ガラス転移点〕
「JIS K7121:2012 プラスチックの転移温度測定方法」の規定に準じた示差走査熱量測定(DSC)において、株式会社島津製作所製DSC-60(示差走査熱量分析装置)にて、測定パンに2~3mgの熱可塑性樹脂粒子を入れ測定用試料とし、以下の条件にて測定した。観測されるベースラインと変曲点での接線の交点をガラス転移点(℃)とした。
昇温速度 : 10℃/min
測定温度範囲 : -100~200℃[Measurement Example 1: Glass transition point]
In differential scanning calorimetry (DSC) according to the provisions of "JIS K7121: 2012 Plastic transition temperature measurement method", Shimadzu Corporation DSC-60 (differential scanning calorimeter), 2 to 3 mg in the measurement pan of the thermoplastic resin particles were put in and used as a sample for measurement, and the measurement was performed under the following conditions. The intersection of the observed baseline and the tangent line at the point of inflection was defined as the glass transition point (°C).
Heating rate: 10°C/min
Measurement temperature range: -100 to 200°C
〔測定例2:融点〕
「JIS K7121:2012 プラスチックの転移温度測定方法」の規定に準じた示差走査熱量測定(DSC)において、株式会社島津製作所製DSC-60(示差走査熱量分析装置)にて、測定パンに2~3mgの熱可塑性樹脂粒子を入れ測定用試料とし、以下の条件にて測定した。1回目の昇温時の吸熱ピークのピークトップの温度を融点(℃)とした。
昇温、冷却速度 : ±10℃/min
測定温度範囲 : -20~230℃[Measurement Example 2: Melting point]
In differential scanning calorimetry (DSC) according to the provisions of "JIS K7121: 2012 Plastic transition temperature measurement method", Shimadzu Corporation DSC-60 (differential scanning calorimeter), 2 to 3 mg in the measurement pan of the thermoplastic resin particles were put in and used as a sample for measurement, and the measurement was performed under the following conditions. The peak top temperature of the endothermic peak during the first temperature rise was taken as the melting point (°C).
Temperature rise, cooling rate: ±10°C/min
Measurement temperature range: -20 to 230°C
〔測定例3:メジアン径〕
熱可塑性樹脂粒子または熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(体積基準)(μm)を、株式会社堀場製作所製レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-920で測定した。超音波を強度6設定で1分間印加した時点で測定を開始し、測定終了まで超音波印加を継続した。装置内の溶媒は水を使用し、PVdF共重合体の絶対屈折率は1.41とした。[Measurement Example 3: Median diameter]
The median diameter (volume basis) (μm) of the thermoplastic resin particles or thermoplastic resin granules was measured with a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-920 manufactured by Horiba, Ltd. Measurement was started when ultrasonic waves were applied for 1 minute at a setting of
〔測定例4:重量平均分子量〕
熱可塑性樹脂粒子の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリスチレンによる校正曲線と対比させて算出した。
装置 :株式会社島津製作所製 LA-10Aシリーズ
カラム:昭和電工株式会社製 KD-806M × 2本
移動相:ジメチルホルムアミド流量 :1.0ml/min
検出 :示差屈折率計
カラム温度:40℃[Measurement Example 4: Weight Average Molecular Weight]
The weight average molecular weight of the thermoplastic resin particles was calculated using a gel permeation chromatography method by comparing with a polystyrene calibration curve.
Apparatus: LA-10A series manufactured by Shimadzu Corporation Column: KD-806M × 2 columns manufactured by Showa Denko K.K. Mobile phase: dimethylformamide Flow rate: 1.0 ml/min
Detection: Differential refractometer Column temperature: 40°C
〔測定例5:無機粒子層の厚み〕
株式会社日立ハイテクノロジーズ製イオンミリング装置IM-4000にて二次電池用セパレータのサンプル断面を切り出し、その断面を株式会社日立ハイテクノロジーズ製超高分解能電解放出形走査電子顕微鏡SU8010にて観察して、その観察領域内において熱可塑性樹脂造粒体の存在しない無機粒子からなる部分について多孔質基材との界面から最も高い所を選択し、無機粒子層の厚み(μm)として計測した。無機粒子層の厚み(μm)としては、100mm×100mmサイズのサンプルから任意の5箇所についてそれぞれ観察、選択、計測し平均した値を用いた。[Measurement Example 5: Thickness of Inorganic Particle Layer]
A sample cross section of the secondary battery separator is cut out with an ion milling device IM-4000 manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd., and the cross section is observed with an ultra-high resolution field emission scanning electron microscope SU8010 manufactured by Hitachi High-Technologies Co., Ltd. In the observation area, the highest point from the interface with the porous substrate was selected for the portion composed of inorganic particles in which the thermoplastic resin granules did not exist, and the thickness (μm) of the inorganic particle layer was measured. As the thickness (μm) of the inorganic particle layer, a value obtained by observing, selecting, measuring, and averaging five arbitrary points from a 100 mm×100 mm size sample was used.
〔測定例6:多孔質層内の熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径〕
顕微鏡下で二次電池用セパレータの多孔質層を削り取り、水中で撹拌抽出後、遠心分離により可溶物と不溶物に分離し、不溶物についてさらに無機粒子と熱可塑性樹脂造粒体を分離した。熱可塑性樹脂造粒体についてメジアン径(体積基準)(μm)を株式会社堀場製作所製レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-920で測定した。超音波を強度6設定で1分間印加した時点で測定を開始し、測定終了まで超音波印加を継続した。装置内の溶媒は水を使用し、PVdF共重合体の絶対屈折率は1.41とした。[Measurement Example 6: Median diameter of thermoplastic resin granules in porous layer]
The porous layer of the secondary battery separator was scraped off under a microscope, stirred and extracted in water, separated into soluble matter and insoluble matter by centrifugation, and the insoluble matter was further separated into inorganic particles and thermoplastic resin granules. . The median diameter (volume basis) (μm) of the thermoplastic resin granules was measured with a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-920 manufactured by HORIBA, Ltd. Measurement was started when ultrasonic waves were applied for 1 minute at a setting of
〔測定例7:透気度〕
二次電池用セパレータの100mm×100mmサイズの試料3枚からそれぞれ任意の一箇所を選び、株式会社東洋精機製作所製ガーレー式デンソメーターG-B3Cを用いてJIS P 8117(2009)に準拠して測定を行った。得られた値の平均値を透気度(sec/100cc)とした。[Measurement Example 7: Air Permeability]
Select an arbitrary point from each of three 100 mm × 100 mm size samples of a secondary battery separator, and measure according to JIS P 8117 (2009) using a Gurley densometer G-B3C manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. did The average value of the obtained values was defined as the air permeability (sec/100cc).
〔測定例8:ドライ接着強度〕
活物質が黒鉛、バインダーがフッ化ビニリデン樹脂(PVdF)、導電助剤がカーボンブラックの負極30mm×100mmと二次電池用セパレータ40mm×150mmを、活物質と多孔質層が接触するように設置し、熱ロールプレス機にて0.5MPa、85℃、0.2m/minで熱プレスを行った。続いて、株式会社エー・アンド・デイ製テンシロン万能試験機RTG-1210を用いてピール法(180°剥離、剥離速度100mm/min)にてドライ接着強度(N/m)を測定した。ロードセルはTLU-5N-G(最大荷重容量5N)を装着し、測定開始から測定終了までの100mmの間において連続的に測定した。20~60mmの荷重の平均値を算出し、幅1m当たりの値に換算して剥離強度(ドライ接着強度)とした。なお、剥離界面において、多孔質基材側に多孔質層の一部が残存する場合があるが、この場合も負極と多孔質層の剥離強度(ドライ接着強度)として算出した。[Measurement Example 8: Dry Adhesion Strength]
A negative electrode of 30 mm × 100 mm and a separator of 40 mm × 150 mm for a secondary battery containing graphite as an active material, vinylidene fluoride resin (PVdF) as a binder, and carbon black as a conductive agent were placed so that the active material and the porous layer were in contact with each other. and a hot roll press at 0.5 MPa, 85° C., and 0.2 m/min. Subsequently, the dry adhesive strength (N/m) was measured by a peel method (180° peeling, peeling speed 100 mm/min) using a Tensilon universal tester RTG-1210 manufactured by A&D Co., Ltd. A TLU-5N-G (maximum load capacity of 5N) was mounted as a load cell, and the measurement was continuously performed for 100 mm from the start of measurement to the end of measurement. The average value of the load of 20 to 60 mm was calculated and converted into the value per 1 m of width to obtain the peel strength (dry adhesive strength). A part of the porous layer may remain on the side of the porous substrate at the peeling interface.
〔測定例9:ウェット接着強度〕
一般に、正極にはフッ素系樹脂のバインダーが用いられ、フッ素系樹脂を含む多孔質層がセパレータ上に備えられている場合、フッ素系樹脂同士の相互拡散により接着性が担保されやすい。一方、一般に負極にはフッ素系樹脂以外のバインダーが用いられ、フッ素系樹脂の拡散が起きにくいため、正極に比べ負極はセパレータとの接着性が得られにくい。そこで、本測定では、以下に述べるウェット接着強度を測定することにより、セパレータと負極との間のウェット接着性の指標として評価した。図2は、ウェット接着強度の測定方法を模式的に示す正面断面図である。以下、図2を参照して、詳細を記載する。[Measurement Example 9: Wet Adhesion Strength]
In general, a fluororesin binder is used for the positive electrode, and when a porous layer containing the fluororesin is provided on the separator, mutual diffusion between the fluororesins tends to ensure adhesion. On the other hand, binders other than fluorine-based resins are generally used for the negative electrode, and diffusion of the fluorine-based resin is less likely to occur. Therefore, in this measurement, the wet adhesion strength described below was measured and evaluated as an index of the wet adhesion between the separator and the negative electrode. FIG. 2 is a front cross-sectional view schematically showing a method for measuring wet adhesive strength. Details are described below with reference to FIG.
(負極の作製)
増粘剤および活物質の分散剤としてカルボキシメチルセルロースを1.5質量部含む水溶液を、活物質としての人造黒鉛96.5質量部に加えて混合し、さらにバインダーとして、固形分として2質量部のスチレンブタジエンラテックスを加えて混合して負極合剤含有スラリーとした。この負極合剤含有スラリーを、厚みが8μmの銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗付して乾燥して負極層を形成し、その後、ロールプレス機により圧縮成形して集電体を除いた負極層の密度を1.5g/cm3にして、負極5を作製した。(Preparation of negative electrode)
An aqueous solution containing 1.5 parts by mass of carboxymethyl cellulose as a thickener and a dispersant for the active material was added to 96.5 parts by mass of artificial graphite as the active material and mixed, and a binder of 2 parts by mass as a solid content was added. Styrene-butadiene latex was added and mixed to obtain a negative electrode mixture-containing slurry. This negative electrode mixture-containing slurry is evenly applied to both sides of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 8 μm and dried to form a negative electrode layer. A
(試験用巻回体の作製)
上記で作製された負極5(機械方向161mm×幅方向30mm)と、作製された二次電池用セパレータ4(機械方向160mm×幅方向34mm)を重ね、金属板(長さ300mm、幅25mm、厚さ1mm)を巻き芯として二次電池用セパレータ4が内側になるように二次電池用セパレータ4と負極5を巻き取り、金属板を引き抜いて試験用巻回体7を得た。試験用巻回体は長さ約34mm×幅約28mmとなった。(Preparation of winding body for test)
The
(ウェット接着強度の測定方法)
ポリプロピレンからなるラミネートフィルム(長さ70mm、幅65mm、厚さ0.07mm)を2枚重ね、4辺のうち3辺を溶着した袋状のラミネートフィルム6内に試験用巻回体7を入れた。エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比3:7で混合した溶媒にLiPF6を1mol/Lの割合で溶解させた電解液500μLをグローブボックス中でラミネートフィルム6の開口部から注入し、試験用巻回体7に含浸させ、真空シーラーで開口部の一辺を封止した。(Method for measuring wet adhesive strength)
Two laminate films made of polypropylene (length 70 mm, width 65 mm, thickness 0.07 mm) were stacked, and three of the four sides were welded together. . 500 μL of an electrolytic solution prepared by dissolving LiPF 6 at a ratio of 1 mol/L in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate at a volume ratio of 3:7 was injected from the opening of the
次に、ラミネートフィルム6に封入した試験用巻回体7を、2枚のガスケット(厚さ1mm、5cm×5cm)で挟み込み、精密加熱加圧装置(新東工業株式会社製、CYPT-10)にて98℃、0.6MPaで2分間加圧し、室温で放冷した。ラミネートフィルム6に封入したまま、加圧後の試験用巻回体7について、万能試験機(株式会社島津製作所製、AGS-J)を用いてウェット接着強度を測定した。
Next, the test wound
2本のアルミニウム製L字アングル8(厚さ1mm、10mm×10mm、長さ5cm)を90°部分が上になるように平行に、端部をそろえて配置し、90°部分を支点として支点間距離が15mmとなるよう固定した。2本のアルミニウム製L字アングル8の支点間距離の中間である7.5mm地点に、試験用巻回体の幅方向の辺(約28mm)の中点を合わせて、アルミニウム製L字アングル8の長さ方向の辺からはみ出さないように、試験用巻回体7を配置した。
Two aluminum L-shaped angles 8 (thickness: 1 mm, 10 mm x 10 mm, length: 5 cm) are arranged parallel to each other with the 90° part facing upward, and the 90° part is used as the fulcrum. They were fixed so that the distance between them was 15 mm. Align the middle point of the side (about 28 mm) in the width direction of the test roll with the 7.5 mm point, which is the middle of the distance between the fulcrums of the two aluminum L-shaped
次に、圧子として、アルミニウム製L字アングル9(厚さ1mm、10mm×10mm、長さ4cm)の長さ方向の辺から試験用巻回体の長さ方向の辺(約34mm)がはみ出さないように、かつ平行にして、試験用巻回体の幅方向の辺の中点にアルミニウム製L字アングル9の90°部分を合わせ、90°部分が下になるようにアルミニウム製L字アングル9を万能試験機のロードセル(ロードセル容量50N)に固定した。3個の試験用巻回体を負荷速度0.5mm/minにて測定し、得られた最大試験力の平均値をウェット接着強度(N)とした。
Next, as an indenter, the lengthwise side (about 34mm) of the test roll protrudes from the lengthwise side of the aluminum L-shaped angle 9 (thickness 1mm, 10mm x 10mm, length 4cm). Align the 90° part of the aluminum L-shaped
〔測定例10:EDX〕
各実施例、比較例で得られた二次電池用セパレータ表面をイオンスパッタ装置(日本電子株式会社製、JEC-3000FC)でスパッタリングした後、走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、SU8010)に接続したエネルギー分散型X線分光装置(オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製、EMAXEvolution X-MAXN)により測定した。加速電圧4.5kV、倍率1千倍で観察視野を定め、電子線像を解像度4096で取り込んだ後、解像度4096でマッピングを行った。マッピング結果に対して相の分析を行い、フッ素とアルミニウムのピクセル数の合計に対するフッ素のピクセル数の比を算出した。[Measurement Example 10: EDX]
After sputtering the surface of the secondary battery separator obtained in each example and comparative example with an ion sputtering device (manufactured by JEOL Ltd., JEC-3000FC), a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, SU8010) It was measured with an energy dispersive X-ray spectrometer (EMAXEvolution X-MAXN, manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd.) connected to . An observation field was determined at an accelerating voltage of 4.5 kV and a magnification of 1,000 times, and an electron beam image was captured at a resolution of 4,096, and then mapped at a resolution of 4,096. A phase analysis was performed on the mapping results to calculate the ratio of fluorine pixels to the sum of fluorine and aluminum pixels.
〔測定例11:面粗さ〕
各実施例、比較例で得られた二次電池用セパレータを3D形状測定機(株式会社キーエンス製、VR-3200)で観察して、セパレータ表面の面粗さをランダムに10点測定した。得られた値の平均値を求め、面粗さ(μm)とした。[Measurement Example 11: Surface Roughness]
The secondary battery separator obtained in each example and comparative example was observed with a 3D shape measuring machine (VR-3200 manufactured by Keyence Corporation), and the surface roughness of the separator surface was randomly measured at 10 points. The average value of the obtained values was obtained and taken as the surface roughness (μm).
[実施例1]
乳化重合法で作製されたフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VDF/HFP=88/12)粒子の25wt%水分散液を藤崎電機株式会社製スプレードライヤーMDL-050(C)Mを用いて熱風温度50℃で噴霧乾燥し、熱可塑性樹脂造粒体を得た。[Example 1]
A 25 wt% aqueous dispersion of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (VDF/HFP = 88/12) particles prepared by emulsion polymerization was treated with a spray dryer MDL-050(C)M manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd. The mixture was spray-dried at a hot air temperature of 50° C. to obtain thermoplastic resin granules.
上記熱可塑性樹脂造粒体に、無機粒子としてアルミナ粒子(メジアン径0.5μm)を不揮発性固形分の質量比で25:75になるように水を加えて混合した。またバインダーとしてアクリル系樹脂を熱可塑性樹脂造粒体と無機粒子の合計100質量部に対して3.9質量部添加し、レベリング剤として界面活性剤であるパーフルオロアルキル化合物を熱可塑性樹脂造粒体と無機粒子の合計100質量部に対して0.4質量部添加してスラリー組成物を調製した。得られたスラリー組成物の固形分濃度は45wt%であった。このスラリー組成物をバーコータを用いて無機粒子層の厚みが片面あたり0.7μmとなる様にポリエチレン多孔質基材(厚み9μm、透気度175sec/100cc)の両面に塗工した。塗工したスラリー組成物を熱風オーブン中で50℃ 2min乾燥することで多孔質層を形成し、本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。 Alumina particles (median diameter: 0.5 µm) as inorganic particles were added to the above thermoplastic resin granules and mixed with water so that the mass ratio of the non-volatile solid content was 25:75. Further, 3.9 parts by mass of an acrylic resin is added as a binder with respect to a total of 100 parts by mass of the thermoplastic resin granules and inorganic particles, and a perfluoroalkyl compound, which is a surfactant, is added as a leveling agent to the thermoplastic resin granules. A slurry composition was prepared by adding 0.4 parts by mass to a total of 100 parts by mass of the solid and the inorganic particles. The solid content concentration of the obtained slurry composition was 45 wt %. This slurry composition was coated on both sides of a polyethylene porous substrate (thickness: 9 μm, air permeability: 175 sec/100 cc) using a bar coater so that the inorganic particle layer had a thickness of 0.7 μm per side. The coated slurry composition was dried in a hot air oven at 50° C. for 2 minutes to form a porous layer, thereby obtaining a secondary battery separator according to an embodiment of the present invention.
[実施例2]
無機粒子層の厚みが片面あたり1.5μmとなる様にバーコータを用いてスラリー組成物を塗工した以外は、実施例1と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 2]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that the slurry composition was applied using a bar coater so that the thickness of the inorganic particle layer was 1.5 μm per side. rice field.
[実施例3]
無機粒子層の厚みが片面あたり2.0μmとなる様にバーコータを用いてスラリー組成物を塗工した以外は、実施例1と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 3]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that the slurry composition was applied using a bar coater so that the thickness of the inorganic particle layer was 2.0 μm per side. rice field.
[実施例4]
無機粒子層の厚みが片面あたり3.0μmとなる様にバーコータを用いてスラリー組成物を塗工した以外は、実施例1と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 4]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that the slurry composition was applied using a bar coater so that the thickness of the inorganic particle layer was 3.0 μm per side. rice field.
[実施例5]
スプレードライヤーの熱風温度を70℃に変えた以外は、実施例3と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 5]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 3, except that the hot air temperature of the spray dryer was changed to 70°C.
[実施例6]
スプレードライヤーの熱風温度を90℃に変えた以外は、実施例3と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 6]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 3, except that the hot air temperature of the spray dryer was changed to 90°C.
[実施例7]
スラリー組成物中の熱可塑性樹脂造粒体と無機粒子の不揮発性固形分の質量比を10:90になるように混合した以外は、実施例3と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 7]
The second embodiment of the present invention was prepared in the same manner as in Example 3, except that the non-volatile solid content of the thermoplastic resin granules and the inorganic particles in the slurry composition was mixed so that the mass ratio was 10:90. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例8]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=95/5を用いた以外は、実施例3と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 8]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 3, except that the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP=95/5 was used.
[実施例9]
無機粒子としてメジアン径0.05μmのアルミナ粒子を用いた以外は、実施例3と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 9]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 3, except that alumina particles having a median diameter of 0.05 μm were used as the inorganic particles.
[実施例10]
スプレードライヤーで噴霧乾燥後にサイクロンで回収したメジアン径1μmの熱可塑性樹脂造粒体を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 10]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that a thermoplastic resin granule having a median diameter of 1 μm, which had been spray-dried with a spray dryer and recovered with a cyclone, was used.
[実施例11]
スプレードライヤーで噴霧乾燥後にサイクロンで回収したメジアン径2μmの熱可塑性樹脂造粒体、ならびにメジアン径1μmのアルミナ粒子を用い、無機粒子層の厚みが片面あたり4.0μmとなる様にバーコータを用いてスラリー組成物を塗工した。上記以外は実施例1と同様にして、本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 11]
Using a thermoplastic resin granule having a median diameter of 2 μm and collected by a cyclone after spray drying with a spray dryer and alumina particles having a median diameter of 1 μm, a bar coater was used so that the thickness of the inorganic particle layer was 4.0 μm per side. A slurry composition was applied. A secondary battery separator according to the embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
[実施例12]
スラリー組成物中の熱可塑性樹脂造粒体と無機粒子の不揮発性固形分の質量比を3:97になるように混合した以外は、実施例3と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 12]
The second embodiment of the present invention was prepared in the same manner as in Example 3, except that the non-volatile solid content of the thermoplastic resin granules and the inorganic particles in the slurry composition was mixed so that the mass ratio was 3:97. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例13]
スプレードライヤーで噴霧乾燥後にサイクロンで回収したメジアン径2μmの熱可塑性樹脂造粒体を用い、無機粒子層の厚みが片面あたり4.0μmとなる様にバーコータを用いてスラリー組成物を塗工した。上記以外は実施例1と同様にして、本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 13]
Using a thermoplastic resin granule having a median diameter of 2 μm collected by a cyclone after spray drying with a spray drier, the slurry composition was coated using a bar coater so that the thickness of the inorganic particle layer was 4.0 μm per side. A secondary battery separator according to the embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
[実施例14]
大川原化工機株式会社製スプレードライヤーL-8i型を用い、噴霧方式を遠心噴霧に変えた以外は、実施例6と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 14]
A separator for a secondary battery according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 6, except that a spray dryer Model L-8i manufactured by Okawara Kakoki Co., Ltd. was used and the spraying method was changed to centrifugal spraying.
[実施例15]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=90/10を用いた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 15]
A secondary battery separator according to an embodiment of the present invention was obtained in the same manner as in Example 14, except that the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP=90/10 was used.
[実施例16]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=95/8を用い、スプレードライヤーの熱風温度を100℃に変えた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 16]
The vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP = 95/8 was used, and the second embodiment of the present invention was prepared in the same manner as in Example 14, except that the hot air temperature of the spray dryer was changed to 100 ° C. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例17]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=95/5を用い、スプレードライヤーの熱風温度を110℃に変えた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 17]
The vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP = 95/5 was used, and the second embodiment of the present invention was prepared in the same manner as in Example 14, except that the hot air temperature of the spray dryer was changed to 110 ° C. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例18]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=85/15を用い、スプレードライヤーの熱風温度を50℃に変えた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 18]
The vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP = 85/15 was used, and the second embodiment of the present invention was prepared in the same manner as in Example 14, except that the hot air temperature of the spray dryer was changed to 50 ° C. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例19]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=96/4を用い、スプレードライヤーの熱風温度を120℃に変えた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 19]
A vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP = 96/4 was used, and the temperature of the hot air of the spray dryer was changed to 120°C in the same manner as in Example 14. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例20]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=97/3を用い、スプレードライヤーの熱風温度を125℃に変えた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 20]
A vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP = 97/3 was used, and the temperature of the hot air of the spray dryer was changed to 125°C in the same manner as in Example 14. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例21]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=98/2を用い、スプレードライヤーの熱風温度を135℃に変えた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 21]
A vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP = 98/2 was used, and the hot air temperature of the spray dryer was changed to 135 ° C., in the same manner as in Example 14. A separator for a secondary battery was obtained.
[実施例22]
フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体組成VDF/HFP=100/0を用い、スプレードライヤーの熱風温度を140℃に変えた以外は、実施例14と同様にして本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータを得た。[Example 22]
The vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer composition VDF/HFP = 100/0 was used, and the hot air temperature of the spray dryer was changed to 140 ° C., in the same manner as in Example 14. A separator for a secondary battery was obtained.
[比較例1]
スプレードライヤーによる造粒を行わずに乳化重合法で作製されたメジアン径0.7μmのフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VDF/HFP=88/12)粒子をスラリー組成物に用いた。上記以外は実施例3と同様にして、二次電池用セパレータを得た。[Comparative Example 1]
Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (VDF/HFP=88/12) particles having a median diameter of 0.7 μm and produced by emulsion polymerization without granulation using a spray dryer were used in the slurry composition. A secondary battery separator was obtained in the same manner as in Example 3 except for the above.
[比較例2]
スプレードライヤーによる造粒を行わずに乳化重合法で作製されたメジアン径0.7μmのフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VDF/HFP=95/5)粒子をスラリー組成物に用いた。上記以外は実施例3と同様にして、二次電池用セパレータを得た。[Comparative Example 2]
Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (VDF/HFP=95/5) particles having a median diameter of 0.7 μm and produced by emulsion polymerization without granulation using a spray dryer were used in the slurry composition. A secondary battery separator was obtained in the same manner as in Example 3 except for the above.
[比較例3]
スプレードライヤーによる造粒を行わずに、乳化重合法で作製されたメジアン径0.2μmのフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VDF/HFP=88/12)粒子をスラリー組成物に用いた。上記以外は実施例3と同様にして、二次電池用セパレータを得た。[Comparative Example 3]
Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (VDF/HFP=88/12) particles having a median diameter of 0.2 μm produced by an emulsion polymerization method without granulation using a spray dryer were used in the slurry composition. . A secondary battery separator was obtained in the same manner as in Example 3 except for the above.
[比較例4]
スプレードライヤーによる造粒を行わずに、懸濁重合法で作製されたメジアン径100μmのフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(VDF/HFP=88/12)粒子をスラリー組成物に用いた。上記以外は実施例3と同様にして、二次電池用セパレータを得た。塗工の際、スラリー組成物にはフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体粒子と思われる多量の沈降が見られ、塗膜は共重合体粒子を引き摺ったスジが観察された。[Comparative Example 4]
Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (VDF/HFP=88/12) particles having a median diameter of 100 μm prepared by suspension polymerization without granulation using a spray dryer were used in the slurry composition. A secondary battery separator was obtained in the same manner as in Example 3 except for the above. At the time of coating, a large amount of sediment thought to be vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer particles was observed in the slurry composition, and streaks dragged by the copolymer particles were observed in the coating film.
各実施例および比較例で用いた熱可塑性樹脂粒子のガラス転移点、熱可塑性樹脂粒子の融点、熱可塑性樹脂粒子の重量平均分子量、熱可塑性樹脂粒子のメジアン径、熱可塑性樹脂粒子の組成、熱可塑性樹脂造粒体の製法、熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径、熱可塑性樹脂粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(A)、スラリー組成物の溶媒、スラリー組成物中の無機粒子メジアン径、スラリー組成物中の無機粒子のメジアン径に対する熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径の比(B)、スラリー組成物中の熱可塑性樹脂造粒体の含有量、スラリー組成物作製時の熱可塑性樹脂造粒体と無機粒子との質量比、スラリー組成物中の無機粒子の含有量に対する熱可塑性樹脂造粒体の含有量の比(C)について、表1~表3に示す。 The glass transition point of the thermoplastic resin particles used in each example and comparative example, the melting point of the thermoplastic resin particles, the weight average molecular weight of the thermoplastic resin particles, the median diameter of the thermoplastic resin particles, the composition of the thermoplastic resin particles, the thermal Manufacturing method of plastic resin granules, median diameter of thermoplastic resin granules, ratio (A) of median diameter of thermoplastic resin granules to median diameter of thermoplastic resin particles, solvent for slurry composition, slurry composition median diameter of inorganic particles in the slurry composition, the ratio (B) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the inorganic particles in the slurry composition, the content of the thermoplastic resin granules in the slurry composition, the slurry composition Tables 1 to 3 for the mass ratio of the thermoplastic resin granules and the inorganic particles at the time of product production, and the ratio (C) of the content of the thermoplastic resin granules to the content of the inorganic particles in the slurry composition. shown in
各実施例および比較例で得られた二次電池用セパレータについて、無機粒子層の厚み(片面)、熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径、熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径に対する無機粒子層の厚みの比(D)、透気度、面粗さ、ドライ接着強度、ウェット接着強度、およびEDXで検出されるFとAlのピクセル数の合計に対するFのピクセル数の比(E)を測定した。測定結果を表1~表3に示す。なお、比較例1~4に関して、熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径を用いて算出する各数値については熱可塑性樹脂粒子のメジアン径を用いて算出した。 Regarding the secondary battery separators obtained in each example and comparative example, the thickness of the inorganic particle layer (one side), the median diameter of the thermoplastic resin granules, and the thickness of the inorganic particle layer with respect to the median diameter of the thermoplastic resin granules. The thickness ratio (D), air permeability, surface roughness, dry adhesion strength, wet adhesion strength, and the ratio (E) of the number of pixels of F to the total number of pixels of F and Al detected by EDX were measured. . Tables 1 to 3 show the measurement results. Regarding Comparative Examples 1 to 4, each numerical value calculated using the median diameter of the thermoplastic resin granules was calculated using the median diameter of the thermoplastic resin particles.
表1~表3に示すように、実施例1~22は、熱可塑性樹脂造粒体を用いたことで、比較例1~4と比較して、優れたドライ接着強度またはウェット接着強度を示すとともに、同等以上の面粗さ及び透気度を示した。図1は、実施例1の二次電池用セパレータのSEM画像である。図1に示すように、本発明の実施形態に係る二次電池用セパレータは、多孔質基材の少なくとも片面に多孔質層を積層してなり、多孔質層の少なくとも一方の表層に熱可塑性樹脂造粒体を含む。図2は、測定例9に示すウェット接着強度の測定方法を模式的に示す正面断面図である。 As shown in Tables 1 to 3, Examples 1 to 22 show excellent dry adhesive strength or wet adhesive strength compared to Comparative Examples 1 to 4 by using thermoplastic resin granules. In addition, it showed surface roughness and air permeability equal to or higher than the same. FIG. 1 is an SEM image of the secondary battery separator of Example 1. FIG. As shown in FIG. 1, the secondary battery separator according to the embodiment of the present invention is formed by laminating a porous layer on at least one side of a porous substrate, and a thermoplastic resin on at least one surface layer of the porous layer. Contains granules. FIG. 2 is a cross-sectional front view schematically showing the method for measuring the wet adhesive strength shown in Measurement Example 9. FIG.
本発明を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、2019年3月28日出願の日本特許出願(特願2019-063264)および2019年9月27日出願の日本特許出願(特願2019-177758)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. This application is based on a Japanese patent application (Japanese patent application 2019-063264) filed on March 28, 2019 and a Japanese patent application (Japanese patent application 2019-177758) filed on September 27, 2019, and the content is Incorporated here as a reference.
本発明によれば、優れた接着性、即ちドライ接着性またはウェット接着性を保持しながら環境負荷およびコストを効果的に抑制できる二次電池用セパレータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the separator for secondary batteries which can control an environmental impact and cost effectively can be provided, maintaining excellent adhesiveness, ie, dry adhesiveness or wet adhesiveness.
1 多孔質基材
2 無機粒子層
3 熱可塑性樹脂造粒体
4 二次電池用セパレータ
5 負極
6 ラミネートフィルム
7 試験用巻回体
8 アルミニウム製L字アングル
9 アルミニウム製L字アングル1 Porous substrate 2
Claims (24)
(A)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/熱可塑性樹脂粒子のメジアン径(μm)…(1) The ratio (A) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules represented by the following formula (1) is 10 or more and 250 or less. The secondary battery separator according to claim 1 or 2, wherein:
(A)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of thermoplastic resin particles (μm) (1)
(D)=無機粒子層の厚み(μm)/熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)…(4) 8. The two according to claim 7, wherein the ratio (D) of the thickness of the inorganic particle layer to the median diameter of the thermoplastic resin granules represented by the following formula (4) is 0.02 or more and 1 or less. Separator for secondary batteries.
(D)=thickness of inorganic particle layer (μm)/median diameter of thermoplastic resin granules (μm) (4)
(E)=Fのピクセル数/(Fのピクセル数+Alのピクセル数)…(5) The inorganic particles are alumina, detected by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), represented by the following formula (5), the ratio of the number of pixels of F to the total number of pixels of F and Al (E ) is from 0.1 to 0.5, the secondary battery separator according to claim 7 or 8.
(E)=number of pixels of F/(number of pixels of F+number of pixels of Al) (5)
(A)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/熱可塑性樹脂粒子のメジアン径(μm)…(1) The ratio (A) of the median diameter of the thermoplastic resin granules to the median diameter of the thermoplastic resin particles constituting the thermoplastic resin granules represented by the following formula (1) is 10 or more and 250 or less. The thermoplastic resin granule according to claim 12, which is
(A)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of thermoplastic resin particles (μm) (1)
(B)=熱可塑性樹脂造粒体のメジアン径(μm)/無機粒子のメジアン径(μm)…(2) The dispersion is a dispersion in which at least inorganic particles and the thermoplastic resin granules are dispersed in a solvent, and is represented by the following formula (2): 19. The slurry composition according to claim 18 , wherein the particles have a median diameter ratio (B) of 3 or more and 100 or less.
(B)=median diameter of thermoplastic resin granules (μm)/median diameter of inorganic particles (μm) (2)
(C)=熱可塑性樹脂造粒体の含有量(wt%)/無機粒子の含有量(wt%)…(3) 21. The method according to claim 19 or 20 , wherein the ratio (C) of the content of the thermoplastic resin granules to the content of the inorganic particles, represented by the following formula (3), is 0.05 or more and 0.7 or less A slurry composition as described.
(C) = content of thermoplastic resin granules (wt%) / content of inorganic particles (wt%) (3)
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