CN104428920A - 蓄电设备用分隔件、层叠体及多孔膜 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供与电极的密合性优异的分隔件、进而处理性也优异的蓄电设备用分隔件。其具有:聚烯烃微多孔膜、和覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层,前述热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含前述热塑性聚合物的部分与不包含前热塑性聚合物的部分以海岛状存在于前述聚烯烃微多孔膜上,前述热塑性聚合物覆盖层中所包含的热塑性聚合物具有至少2个玻璃化转变温度,前述玻璃化转变温度中的至少一个存在于小于20℃的区域,前述玻璃化转变温度中的至少一个存在于20℃以上的区域。

Description

蓄电设备用分隔件、层叠体及多孔膜
技术领域
本发明涉及蓄电设备用分隔件、层叠体及多孔膜。
背景技术
近年来,以锂离子电池为中心的非水电解液电池的开发活跃地展开。通常,非水电解液电池中,微多孔膜(分隔件)设置于正负极之间。这样的分隔件具有防止正负极间的直接接触,使微多孔中所保持的电解液通过,从而使离子透过的功能。
为了提高非水电解液电池的循环特性、安全性,对于分隔件的改良进行了研究。例如,专利文献1中提出了:为了提供放电特性、安全性优异的二次电池,在多孔膜上涂布反应性聚合物,进行干燥,由此制成担载粘接剂的多孔薄膜。
另外,近年来,伴随着轻便机器的小型化、薄型化,对于锂离子二次电池等蓄电设备也要求小型化、薄型化。另外,为了能够长时间携带,通过提高体积能量密度而谋求高容量化。
此处,作为分隔件,除了一直以来追求的在进行了异常加热的情况下迅速地停止电池反应的特性(熔丝特性)、即便在高温下也能够维持形状防止正极物质与负极物质直接反应的危险的事态的性能(短路特性)等涉及安全性的性能之外,从充放电电流的均匀化、抑制锂枝晶的观点出发,还追求与电极的密合性的提高。
由于通过使分隔件与电池电极的密接性良好从而不易引起充放电电流的不均匀化、另外锂枝晶难以析出,结果能够延长充放电循环寿命。
作为这样的事情的基础的使分隔件具有粘接性的尝试,试着在聚烯烃微多孔膜上涂布粘接性的聚合物(例如,参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-59271号公报
专利文献2:日本特开2011-54502号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,专利文献1的分隔件存在如下问题:反应性聚合物与多孔膜的密合性不充分,因此,与电极的粘接不充分。另外,如果要提高反应性聚合物与多孔膜的密合性而降低反应性聚合物的玻璃化转变温度(Tg)的情况下,存在分隔件的最表面发粘,结果处理性降低等问题点。
另外,从卷绕电池时的处理性、粘接性、锂离子透过性的观点出发,专利文献1、2所记载的微多孔膜均还有改善的余地。
本发明的第一实施方式是鉴于上述问题点而做出的,目的在于提供与电极的密合性优异的分隔件、进而处理性也优异的蓄电设备用分隔件。
另外,本发明的第二实施方式是鉴于上述问题做出的,目的在于提供卷绕时的处理性和作为蓄电设备用分隔件时的蓄电设备的倍率特性优异的多孔膜、由该多孔膜制成的蓄电设备用分隔件、和使用了该分隔件的蓄电设备。进而,目的在于提供:热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性和透过性均优异的多孔膜、由该多孔膜制成的蓄电设备用分隔件和使用了该分隔件的蓄电设备。
用于解决问题的方案
本发明人等为了达成上述目的进行深入研究的结果发现,通过对聚烯烃微多孔膜的至少单面的至少一部分配合具有特定热特性的热塑性聚合物,能够解决上述问题。
即,本发明如下。
〔1〕一种蓄电设备用分隔件,其具有:聚烯烃微多孔膜、和覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层,
前述热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含前述热塑性聚合物的部分与不包含前热塑性聚合物的部分以海岛状存在于前述聚烯烃微多孔膜上,
前述热塑性聚合物覆盖层中所包含的热塑性聚合物具有至少2个玻璃化转变温度,
前述玻璃化转变温度中的至少一个存在于小于20℃的区域,
前述玻璃化转变温度中的至少一个存在于20℃以上的区域。
〔2〕根据前项〔1〕或〔2〕所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,
在前述热塑性聚合物覆盖层中,
在前述蓄电设备用分隔件的最表面侧存在有具有20℃以上的玻璃化转变温度的热塑性树脂,并且
在前述聚烯烃微多孔膜与前述热塑性聚合物覆盖层的界面侧存在有具有小于20℃的玻璃化转变温度的热塑性树脂。
〔3〕根据前项〔1〕或〔2〕所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,对于存在有前述热塑性聚合物覆盖层的、前述蓄电设备用分隔件的最表面重叠铝箔,在温度25℃、压力5MPa下进行3分钟加压后的剥离强度为8gf/cm以下。
〔4〕根据前项〔1〕~〔3〕的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,对于存在有前述热塑性聚合物覆盖层的、前述蓄电设备用分隔件的最表面重叠铝箔,在温度80℃、压力10MPa下进行3分钟加压后的剥离强度为30gf/cm以上。
〔5〕根据前项〔1〕~〔4〕的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,前述聚烯烃微多孔膜与前述热塑性聚合物覆盖层的90°剥离强度为6gf/mm以上。
〔6〕根据前项〔1〕~〔5〕的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,前述热塑性聚合物覆盖层中,存在于前述蓄电设备用分隔件的最表面的热塑性聚合物的至少一部分为粒状热塑性聚合物。
〔7〕根据前项〔6〕所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,前述粒状热塑性聚合物的平均粒径为0.01μm~0.4μm。
〔8〕根据前项〔1〕~〔7〕的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,相对于前述聚烯烃微多孔膜的总面积100%,前述被热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例为95%以下。
〔9〕根据前项〔1〕~〔8〕的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,相对于前述聚烯烃微多孔膜的总面积100%,前述被热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例为50%以下。
〔10〕一种层叠体,其由前项〔1〕~〔9〕所述的蓄电设备用分隔件与电极层叠而成。
〔11〕一种多孔膜,其具有:聚烯烃微多孔膜、和覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层,
前述热塑性聚合物覆盖层所包含的热塑性聚合物的玻璃化转变温度为-10℃以上且40℃以下,并且,
前述热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度为5倍以下。
〔12〕根据前项〔11〕所述的多孔膜,其特征在于,前述热塑性聚合物覆盖层的平均厚度为1.5μm以下。
〔13〕根据前项〔11〕或〔12〕所述的多孔膜,其特征在于,相对于前述聚烯烃微多孔膜的总面积100%,被前述热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例为70%以下。
〔14〕根据前项〔11〕~〔13〕的任一项所述的多孔膜,其特征在于,前述热塑性聚合物的凝胶率为90%以上。
〔15〕根据前项〔11〕~〔14〕的任一项所述的多孔膜,其特征在于,
前述热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含前述热塑性聚合物的部分与不包含前热塑性聚合物的部分以海岛状存在于前述聚烯烃微多孔膜上,
前述包含热塑性聚合物的部分形成为点状。
〔16〕根据前项〔15〕所述的多孔膜,其特征在于,前述点的平均长径为20~1000μm。
发明的效果
本发明的第一实施方式提供与电极的密合性优异的分隔件、进而处理性也优异的蓄电设备用分隔件。
另外,本发明的第二实施方式提供卷绕时的处理性和作为蓄电设备用分隔件时的蓄电设备的倍率特性优异的多孔膜、由该多孔膜制成的蓄电设备用分隔件、和使用了该分隔件的蓄电设备。进而提供:热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性和透过性均优异的多孔膜、由该多孔膜制成的蓄电设备用分隔件和使用了该分隔件的蓄电设备。
具体实施方式
以下,对于实施本发明的方式(以下,称为“本实施方式”。)详细地进行说明。需要说明的是,本发明并非限定于以下实施方式,可以在其主旨范围内加以各种变形进行实施。
[第1实施方式]
[蓄电设备用分隔件]
本实施方式的蓄电设备用分隔件(以下,也简单地称为“分隔件”。)具有:
聚烯烃微多孔膜(以下,也简单地称为“微多孔膜”。)、和覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层,
热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含前述热塑性聚合物的部分与不包含前热塑性聚合物的部分以海岛状存在于前述聚烯烃微多孔膜上,
前述热塑性聚合物覆盖层中所包含的热塑性聚合物具有至少2个玻璃化转变温度,
前述玻璃化转变温度中的至少一个存在于小于20℃的区域,
前述玻璃化转变温度中的至少一个存在于20℃以上的区域。
[热塑性聚合物覆盖层]
本实施方式的蓄电设备用分隔件具有覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层。
热塑性聚合物覆盖层包含具有至少2个玻璃化转变温度的热塑性聚合物。热塑性聚合物的玻璃化转变温度至少一个存在于小于20℃的区域,至少一个存在于20℃以上的区域。
〔热塑性聚合物〕
对于本实施方式所使用的热塑性聚合物,没有特别的限定,可列举出例如:聚乙烯、聚丙烯、α-聚烯烃等聚烯烃树脂;聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等含氟树脂及含有其的共聚物;包含丁二烯、异戊二烯等共轭二烯作为单体单元的二烯系聚合物或含有其的共聚物及其氢化物;包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等作为单体单元的丙烯酸系聚合物或含有其的共聚物及其氢化物;乙丙橡胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等橡胶类;乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物;聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚酯等熔点和/或玻璃化转变温度为180℃以上的树脂及其混合物等。另外,作为合成热塑性聚合物时所使用的单体,也可以使用具有羟基、磺酸基、羧基、酰胺基、氰基的单体。
这些热塑性聚合物中,从与电极活性物质的粘结性和强度、柔软性优异的角度出发,优选为二烯系聚合物、丙烯酸系聚合物或氟系聚合物。
(二烯系聚合物)
对于二烯系聚合物,没有特别的限定,有例如:包含将丁二烯、异戊二烯等具有2个共轭双键的共轭二烯聚合而成的单体单元的聚合物。对于共轭二烯单体,没有特别的限定,可列举出例如:1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-苯基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、1,3-己二烯、4,5-二乙基-1,3-辛二烯、3-丁基-1,3-辛二烯等。它们可以单独聚合,也可以共聚。
对于二烯系聚合物中的共轭二烯聚合而成的单体单元的比率,没有特别的限定,为例如:总二烯系聚合物中的40质量%以上,优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上。
对于上述二烯系聚合物,没有特别的限定,可列举出例如:聚丁二烯、聚异戊二烯等共轭二烯的均聚物以及与能够与共轭二烯共聚的单体的共聚物。对于能够共聚的单体,没有特别的限定,可列举出例如:后述的(甲基)丙烯酸酯单体、下述的单体(以下,也称为“其他的单体”。)。
对于“其他的单体”,没有特别的限定,可列举出例如:丙烯腈、甲基丙烯腈等α,β-不饱和腈化合物;丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸等不饱和羧酸类;苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基甲苯、叔丁基苯乙烯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基萘、氯甲基苯乙烯、羟甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯等苯乙烯系单体;乙烯、丙烯等烯烃类;氯乙烯、偏氯乙烯等含卤原子的单体;醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯酯类;甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚等乙烯基醚类;甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、丁基乙烯基酮、己基乙烯基酮、异丙烯基乙烯基酮等乙烯基酮类;N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑等含杂环的乙烯基化合物;丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯化合物;丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯等含羟烷基的化合物;丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等酰胺系单体等;它们可以使用一种或组合使用两种以上。
(丙烯酸系聚合物)
对于丙烯酸系聚合物,没有特别的限定,优选为包含将(甲基)丙烯酸酯单体聚合而成的单体单元的聚合物。
需要说明的是,本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸或甲基丙烯酸”,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
对于(甲基)丙烯酸酯单体,没有特别的限定,可列举出例如:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸正十四烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯等含羟基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸氨基乙酯等含有氨基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯。
对于将(甲基)丙烯酸酯单体聚合而成的单体单元的比率,没有特别的限定,为总丙烯酸系聚合物的例如40质量%以上,优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上。作为丙烯酸系聚合物,可列举出:(甲基)丙烯酸酯单体的均聚物、与能够与其共聚的单体的共聚物。
作为能够共聚的单体,可列举出上述二烯系聚合物的项目中所列举的“其他的单体”,它们可以使用一种,也可以组合使用两种以上。
(氟系聚合物)
对于氟系聚合物,没有特别的限定,可列举出例如:偏氟乙烯的均聚物、与能够与其共聚的单体的共聚物。从电化学的稳定性的观点出发,优选为氟系聚合物。
对于将偏氟乙烯聚合而成的单体单元的比率,没有特别的限定,例如为40质量%以上,优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上。
对于能够与偏氟乙烯共聚的单体,没有特别的限定,可列举出例如:氟代乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯、六氟异丁烯、全氟丙烯酸、全氟甲基丙烯酸、丙烯酸或甲基丙烯酸的氟代烷基酯等含氟烯属不饱和化合物;环己基乙烯基醚、羟乙基乙烯基醚等不含氟的烯属不饱和化合物;丁二烯、异戊二烯、氯丁烯等不含氟的二烯化合物等。
氟系聚合物中,优选为偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯共聚物等。特别优选的氟系聚合物为偏氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯共聚物,其单体组成通常为偏氟乙烯30~90质量%、四氟乙烯50~9质量%和六氟丙烯20~1质量%。这些氟树脂颗粒可以单独使用,也可以混合使用两种以上。
另外,作为合成上述热塑性聚合物时使用的单体,也可以使用具有羟基、羧基、氨基、磺酸基、酰胺基或氰基的单体。
对于具有羟基的单体,没有特别的限定,可列举出例如:戊烯醇等乙烯基系单体。
对于具有羧基的单体,没有特别的限定,可列举出例如:(甲基)丙烯酸、衣康酸等具有烯属双键的不饱和羧酸、戊烯酸等乙烯基系单体。
对于具有氨基的单体,没有特别的限定,可列举出例如:甲基丙烯酸2-氨基乙酯等。
对于具有磺酸基的单体,没有特别的限定,可列举出例如:乙烯基磺酸、甲基乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、(甲基)丙烯酸-2-磺酸乙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸等。
对于具有酰胺基的单体,没有特别的限定,可列举出例如:丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺等。
对于具有氰基的单体,没有特别的限定,可列举出例如:丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、α-氰基乙基丙烯酸酯等。
本实施方式中使用的热塑性聚合物,可以单独使用聚合物或者混合使用两种以上,优选包含两种以上聚合物。
(热塑性聚合物的玻璃化转变温度)
从分隔件与电极的密合性的观点出发,本实施方式中使用的热塑性聚合物具有如下热特性:具有至少2个玻璃化转变温度,玻璃化转变温度中至少一个存在于小于20℃的区域,玻璃化转变温度中至少一个存在于20℃以上的区域。此处,玻璃化转变温度是由差示扫描量热测定(DSC)得到的DSC曲线决定的。需要说明的是,本说明书中,也有将玻璃化转变温度作为Tg表现的情况。
具体而言,由将DSC曲线的低温侧的基线延长至高温侧得到的直线、与玻璃化转变的阶梯状变化部分的拐点的切线的交点而决定。更详细而言,可以参照实施例所述的方法。
此处,“玻璃化转变”是指DSC中伴随着作为试验片的聚合物的状态变化的热量变化在吸热侧产生。这样的热量变化以DSC曲线中阶梯状变化形状或者阶梯状变化与峰组合的形状的方式被观测到。
“阶梯状变化”表示DSC曲线中,曲线从到此为止的基线偏离并移动至新的基线的部分。需要说明的是,还包括峰和阶梯状变化组合而成的形状。
“拐点”表示阶梯状变化部分的DSC曲线的斜率成为最大的点。另外,阶梯状变化部分也可以表现为向上凸的曲线转变为向下凸的曲线的点。
“峰”表示DSC曲线中,曲线由基线偏离后又返回至基线的部分。
“基线”表示试验片中不产生转变和反应的温度区域的DSC曲线。
本实施方式中,由于所使用的热塑性聚合物的玻璃化转变温度中至少一个存在于小于20℃的区域,起到与微多孔膜的密合性优异、结果分隔件与电极的密合性优异的效果。所使用的热塑性聚合物的玻璃化转变温度优选至少一个存在于15℃以下的区域,更优选存在于-30℃以上且15℃以下的区域。
从提高热塑性聚合物与微多孔膜的密合性且良好地保持处理性的观点出发,存在于小于20℃的区域的玻璃化转变温度优选只存在于-30℃以上且15℃以下的区域。
本实施方式中,由于所使用的热塑性聚合物的玻璃化转变温度中至少一个存在于20℃以上的区域,起到分隔件与电极的粘接性和处理性优异的效果。所使用的热塑性聚合物的玻璃化转变温度优选至少一个存在于20℃以上且120℃以下的区域,更优选为50℃以上且120℃以下。由于玻璃化转变温度存在于上述范围,能够赋予良好的处理性。进而,通过制作电池时的加压,能够提高所表现的电极与分隔件间的密合性。
从提高热塑性聚合物与微多孔膜的密合性并且将处理性保持良好的观点出发,存在于20℃以上的区域的玻璃化转变温度优选只存在于20℃以上且120℃以下的区域,更优选只存在于50℃以上且120℃以下的区域。
热塑性聚合物具有2个玻璃化转变温度,可以通过例如:将2种以上的热塑性聚合物进行混合的方法、使用具备核壳结构的热塑性聚合物的方法而实现,对于这些方法,没有限定。核壳结构是指:属于中心部分的聚合物与属于外壳部分的聚合物由不同的组成形成的、具有二重结构的形态的聚合物。
特别是,共混聚合物、核壳结构能够通过组合玻璃化转变温度高的聚合物和低的聚合物来控制热塑性聚合物整体的玻璃化转变温度。另外,能够对热塑性聚合物整体赋予多种功能。例如,混合时,特别是通过将在20℃以上的区域具有玻璃化转变温度的聚合物、和在小于20℃的区域具有玻璃化转变温度的聚合物混合两种以上,能够兼顾耐发粘性和对于聚烯烃微多孔膜的涂布性。作为混合情况下的混合比,在20℃以上的区域具有玻璃化转变温度的聚合物与在小于20℃的区域具有玻璃化转变温度的聚合物的比优选在0.1:99.9~99.9:0.1的范围,更优选在5:95~95:5,进而为50:50~95:5,更优选为60:40~90:10。核壳结构的情况下,通过改变外壳聚合物,能够调整对于聚烯烃微多孔膜等其他材料的粘接性、相容性;通过调整属于中心部分的聚合物,可以调整为例如提高了对于热压制后的电极的粘接性的聚合物。另外,也可以通过组合粘性高的聚合物与弹性高的聚合物而控制粘弹性。
需要说明的是,对于具备核壳结构的热塑性聚合物的壳的玻璃化转变温度,没有特别的限定,优选小于20℃,更优选为15℃以下,进而优选为-30℃以上且15℃以下。另外,对于具备核壳结构的热塑性聚合物的核的玻璃化转变温度,没有特别的限定,优选为20℃以上,更优选为20℃以上且120℃以下,进而优选为50℃以上且120℃以下。
本实施方式中,热塑性聚合物的玻璃化转变温度即Tg,可以例如通过变更制造热塑性聚合物所使用的单体成分和各单体的投入比而适宜调整。即,对于热塑性聚合物的制造中所使用的各单体,可以由通常所示的该均聚物的Tg(例如,《ポリマーハンドブック》(聚合物手册)(AWILEY-INTERSCIENCE PUBLICATION)中的记载)和单体的配合比率大致推定。例如,以高比率配合了赋予了约100℃的Tg的聚合物的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、和丙烯腈等单体的共聚物能够得到高的Tg,例如,以高的比率配合了赋予约-80℃Tg的聚合物的丁二烯、赋予约-50℃Tg的聚合物的丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯等单体的共聚物,能够得到低的Tg。
另外,聚合物的Tg可以通过FOX的式子(下述式(1))大致算出。需要说明的是,作为本申请的热塑性聚合物的玻璃化转变温度,可以通过使用了上述DSC的方法测定的玻璃化转变温度。
1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+‥‥+Wi/Tgi+‥‥Wn/Tgn   (1)
(式(1)中,分别地Tg(K)表示共聚物的Tg,Tgi(K)表示各单体i均聚物的Tg,Wi表示各单体的质量分率。)
(热塑性聚合物覆盖层的结构)
热塑性聚合物覆盖层中,优选在蓄电设备用分隔件的最表面侧存在有具有20℃以上的玻璃化转变温度的热塑性树脂,并且在聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层的界面侧存在有具有小于20℃的玻璃化转变温度的热塑性树脂。需要说明的是,海岛状的热塑性聚合物覆盖层中,“最表面”是指将蓄电设备用分隔件与电极层叠时海岛状的热塑性聚合物覆盖层的与电极相接触的面。另外,“界面”是指海岛状的热塑性聚合物覆盖层中与聚烯烃微多孔膜相接触的面。
热塑性聚合物覆盖层中,蓄电设备用分隔件的最表面侧存在有具有20℃以上的玻璃化转变温度的热塑性树脂,由此与微多孔膜的密合性更优异,结果有分隔件与电极的密合性优异的倾向。另外,由于在聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层的界面侧存在有具有小于20℃的玻璃化转变温度的热塑性树脂,所以有分隔件与电极的粘接性和处理性更优异的倾向。
由于具有这样的热塑性聚合物覆盖层,有分隔件与电极的粘接性和处理性进一步提高的倾向。上述这样的结构可以这样实现:(a)热塑性聚合物包含:粒状(particle)热塑性聚合物和粘结剂聚合物,所述粘结剂聚合物以粒状热塑性聚合物露出于表面的状态使粒状热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜粘接,粒状热塑性聚合物的玻璃化转变温度处于20℃以上的区域,在聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层的界面侧存在有具有小于20℃的玻璃化转变温度的热塑性树脂;(b)热塑性聚合物为层叠结构,制成为分隔件时,成为最表层的部分的热塑性聚合物的玻璃化转变温度存在于20℃以上的区域,在聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层的界面侧存在有具有小于20℃的玻璃化转变温度的热塑性树脂等。需要说明的是,(b)热塑性聚合物也可以成为Tg不同的每种聚合物的层叠结构。
(海岛状)
热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含热塑性聚合物的部分与不包含塑性聚合物的部分以海岛状存在于聚烯烃微多孔膜上。对于海岛状,没有特别的限定,可列举出例如:线状、点状、棋盘状、条纹状、龟甲花纹状等。其中,从确保透过性和确保与电极均匀的粘接性的观点出发,更优选为点状。点状(dot)表示包含热塑性聚合物的部分与不包含热塑性聚合物的部分以海岛状存在于聚烯烃微多孔膜上。需要说明的是,热塑性聚合物覆盖层的包含热塑性聚合物的部分无论是岛状地独立,还是形成连续的面,都没有关系。岛状地独立的情况下,对于岛形状,没有特别的限定,从兼顾与电极的密合性和循环特性的观点出发,岛状点的间隔优选为5μm~500μm。另外,对于点的大小,没有特别的限定,从确保与电极的密合性的观点出发,平均长径优选为10μm以上且1000μm以下,更优选为20μm以上且800μm以下,进而优选为50μm以上且500μm以下。
热塑性聚合物的点的平均长径可以通过变更涂布液体的聚合物浓度、聚合物溶液的涂布量和涂布方法、涂布条件而进行调整。
(粒状热塑性聚合物)
对于本实施方式中的热塑性聚合物的结构,没有特别的限定,有例如:单层结构、由粒状热塑性聚合物与包围粒状热塑性聚合物的至少一部分的聚合物构成的结构、层叠结构等。热塑性聚合物覆盖层中,存在于蓄电设备用分隔件的最表面的热塑性聚合物的至少一部分优选为粒状热塑性聚合物。由于具有这样的结构,有分隔件与电极的粘接性以及分隔件的处理性更优异的倾向。
此处,粒状是指扫描电子显微镜(SEM)的测定中各个热塑性聚合物具有轮廓的状态;可以为细长形状,可以为球状,也可以为多边形状等。
本实施方式中,相对于存在于分隔件的最表面的热塑性聚合物的粒状热塑性聚合物的面积比例没有特别的限定,优选为95%以下,更优选为50%以上且95%以下。相对于存在于分隔件的最表面的热塑性聚合物的粒状热塑性聚合物的面积比例S由以下的式子算出。
S(%)=粒状热塑性聚合物的面积÷存在于分隔件的最表面的热塑性聚合物的总面积
此处,粒状热塑性聚合物的面积如后述的实施例所述,对于分隔件的最表面用SEM进行观察(倍率30000倍)而测定。
(热塑性聚合物的平均粒径)
粒状热塑性聚合物的平均粒径优选为0.01μm~1μm,更优选为0.05μm~0.5μm,进而优选为0.01μm~0.4μm。通过设在上述的范围内,溶液中的分散性变得良好,涂布时的溶液的浓度·粘度等的调节变得容易,由于容易形成均匀的填充层,对于电极的密合性和循环特性进一步提高,涂布厚度的控制也变得容易。
(热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度)
从循环特性等电池特性的观点出发,本实施方式的热塑性聚合物优选相对于电解液具有溶胀性。使干燥的热塑性聚合物(或者热塑性聚合物分散液)浸透电解液3小时,将洗涤之后的热塑性聚合物(A)的重量设为Wa、将(A)静置于150℃的烘箱中1小时后的重量设为Wb时,通过以下的式子计算出电解液。溶胀度优选为5倍以下,更优选为4.5倍以下,进而优选为4倍以下。另外,溶胀度优选为1倍以上,更优选为2倍以上。
热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度(倍)=(Wa-Wb)÷Wb
本实施方式中的热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度,可以通过例如变更聚合的单体成分和各单体的投入比而进行调节。
(热塑性聚合物的凝胶率)
本实施方式中,对于热塑性聚合物的凝胶率,没有特别的限定,从抑制在电解液中的溶解、维持电池内部的热塑性聚合物的强度的观点出发,优选为80%以上,更优选为85%以上,进而优选为90%以上。此处,如后述的实施例所述,凝胶率通过甲苯不溶分的测定而求出。
凝胶率可以通过变更聚合的单体成分和各单体的投入比、聚合条件而进行调节。
(热塑性聚合物的含量)
对于本实施方式的热塑性聚合物的含量,没有特别的限定,从不仅提高聚烯烃微多孔膜的粘接力还能够抑制由堵塞聚烯烃微多孔膜的孔导致的循环特性(透过性)的降低的观点出发,优选为0.05g/m2以上且1.0g/m2以下。更优选为0.07g/m2以上且0.8g/m2以下,进而优选为0.1g/m2以上且0.7g/m2以下。
热塑性聚合物的含量可以通过变更涂布液体的聚合物浓度、聚合物溶液的涂布量而进行调节。
(热塑性聚合物覆盖层的厚度)
本实施方式的热塑性聚合物覆盖层的平均厚度以单面计,优选为1.5μm以下,更优选为1.0μm以下,进而优选为0.5μm以下。由于热塑性聚合物的平均厚度为1.5μm以下,从有效地抑制由热塑性聚合物导致的透过性降低以及热塑性聚合物之间或热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的贴合的观点出发而优选。
热塑性聚合物的平均厚度可以通过变更涂布液体的聚合物浓度、聚合物溶液的涂布量以及涂布方法、涂布条件而进行调节。
热塑性聚合物覆盖层的厚度可以通过实施例所述的方法进行测定。
(被热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例)
本实施方式的分隔件在聚烯烃微多孔膜的至少单面至少一部分具有热塑性聚合物。相对于聚烯烃微多孔膜的总面积100%,被热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例(%)优选为95%以下,更优选为70%以下,进而优选为50%以下,更加优选为45%以下,进一步优选为40%以下。另外,面积比例(%)优选为5%以上。由于面积比例为95%以下,有能够进一步抑制由热塑性聚合物导致的聚烯烃微多孔膜的孔的堵塞,进一步提高透过性的倾向。另外,由于面积比例为5%以上,有粘接性进一步提高的倾向。此处,面积比例可以通过后述的实施例记载的方法而算出。
面积比例可以通过变更涂布液体的聚合物浓度、聚合物溶液的涂布量和涂布方法、涂布条件而进行调节。
[聚烯烃微多孔膜]
对于本实施方式的聚烯烃微多孔膜,没有特别的限定,可列举出例如:由含有聚烯烃的聚烯烃树脂组合物构成的多孔膜,优选为以聚烯烃树脂作为主要成分的多孔膜。本实施方式中的聚烯烃微多孔膜,对于聚烯烃树脂的含量,没有特别的限定,从用作蓄电设备用分隔件的情况下的切断性能等观点出发,优选为由聚烯烃树脂占构成多孔膜的总成分的质量分率的50%以上且100%以下的聚烯烃树脂组合物形成的多孔膜。聚烯烃树脂所占的比率更优选为60%以上且100%以下,进而优选为70%以上且100%以下。
对于聚烯烃树脂,没有特别的限定,是指通常的挤出、注射、吹胀成形(inflation)和吹塑成形(blow molding)等中使用的聚烯烃树脂,可以使用乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯和1-辛烯等均聚物和共聚物、多段聚合物等。另外,也可以单独使用或者混合使用选自由这些均聚物和共聚物、多段聚合物组成的组的聚烯烃。
对于聚烯烃树脂的代表例,没有特别的限定,可列举出例如:低密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、等规聚丙烯、无规聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚丁烯、乙丙橡胶等。
使用本实施方式的分隔件作为电池分隔件的情况下,由于低熔点且高强度,特别优选使用以高密度聚乙烯作为主要成分的树脂。
另外,为了多孔膜的耐热性提高,更优选使用由含有聚丙烯和聚丙烯以外的聚烯烃树脂的树脂组合物形成的多孔膜。
此处,对于聚丙烯的立体结构没有限定,可以为等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯的任一者。
对于聚烯烃树脂组合物中的聚丙烯相对于总聚烯烃的比率,没有特别的限定,从兼顾耐热性和良好的切断机能的观点出发,优选为1~35质量%,更优选为3~20质量%,进而优选为4~10质量%。
该情况下,对于聚丙烯以外的聚烯烃树脂没有限定,可列举出例如:乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯等烯烃的均聚物或共聚物。具体而言,可列举出:聚乙烯、聚丁烯、乙烯-丙烯无规共聚物等。
从孔由于热熔融而堵塞的切断特性的观点出发,作为聚丙烯以外的聚烯烃树脂,优选使用低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯。其中,从强度的观点出发,更优选使用根据JIS K 7112测定的密度为0.93g/cm3以上的聚乙烯。
对于构成聚烯烃微多孔膜的聚烯烃树脂的粘均分子量,没有特别的限定,优选为3万以上且1200万以下,更优选为5万以上且小于200万,进而优选为10万以上且小于100万。如果粘均分子量为3万以上,则有熔融成形时的熔体张力变大、成形性良好,而且由于聚合物间络合而成为高强度的倾向。另一方面,如果粘均分子量为1200万以下,则容易均匀地熔融混炼,有片的成形性、特别是厚度稳定性优异的倾向,因而优选。进而,如果粘均分子量小于100万,则有温度上升时容易堵塞孔,得到良好的切断机能的倾向,因而优选。需要说明的是,例如,也可以代替单独使用粘均分子量小于100万的聚烯烃,而使用粘均分子量200万的聚烯烃与粘均分子量27万的聚烯烃的混合物且其粘均分子量小于100万。
本实施方式中的聚烯烃微多孔膜可以含有任意的添加剂。对于这种添加剂,没有特别的限定,可列举出例如:聚烯烃以外的聚合物;无机颗粒;酚醛系、磷系、硫系等抗氧化剂;硬脂酸钙、硬脂酸锌等金属皂类;紫外线吸收剂、光稳定剂、防静电剂、防雾剂、着色颜料等。
相对于聚烯烃树脂组合物100质量份,这些添加剂的总计含量优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下,进而优选为5质量份以下。
(聚烯烃微多孔膜的物性)
对于本实施方式中的聚烯烃微多孔膜的穿刺强度,没有特别的限定,优选为200g/20μm以上,更优选为300g/20μm以上,优选为2000g/20μm以下,更优选为1000g/20μm以下。从抑制电池卷绕时脱落的活性物质等所导致的破膜的观点出发,优选使穿刺强度为200g/20μm以上。另外,从抑制由于伴随充放电的电极的膨胀收缩而发生短路的担心的观点出发也优选。另一方面,从能够减少由于加热时的取向松弛所导致的宽度收缩的观点出发,优选为2000g/20μm以下。此处,穿刺强度通过后述的实施例记载的方法进行测定。
需要说明的是,上述穿刺强度可通过调整拉伸倍率、拉伸温度等进行调节。
对于本实施方式中的聚烯烃微多孔膜的孔隙率,没有特别的限定,优选为20%以上,更优选为35%以上,优选为90%以下,优选为80%以下。从确保分隔件透过性的观点出发,优选使孔隙率为20%以上。另一方面,从确保穿刺强度的观点出发,优选为90%以下。此处,孔隙率通过后述实施例记载的方法测定。
需要说明的是,孔隙率可通过改变拉伸倍率等进行调节。
对于本实施方式中的聚烯烃微多孔膜的膜厚度,没有特别的限定,优选为2μm以上,更优选为5μm以上,且优选为100μm以下,更优选为60μm以下,进而优选为50μm以下。从提高机械强度的观点出发,优选使膜厚为2μm以上。另一方面,优选设为100μm以下,其原因在于由于分隔件的占有体积减小,因而在电池的高容量化方面有有利的倾向。
对于本实施方式的聚烯烃微多孔膜的透气度,没有特别的限定,优选为10sec/100cc以上,更优选为50sec/100cc以上,且优选为1000sec/100cc以下,更优选为500sec/100cc以下。从抑制蓄电设备的自放电的观点出发,优选使透气度为10sec/100cc以上。另一方面,从获得良好的充放电特性的观点出发,优选为1000sec/100cc以下。此处,透气度通过后述的实施例记载的方法进行测定。
需要说明的是,上述透气度可通过改变拉伸温度、拉伸倍率等进行调节。
本实施方式中的聚烯烃微多孔膜的平均孔径优选为0.15μm以下,更优选为0.1μm以下;作为下限,优选为0.01μm以上。通过将平均孔径设为0.15μm以下,制成为蓄电设备用分隔件的情况下,从抑制蓄电设备的自放电且抑制容量降低的观点出发而优选。平均孔径可以通过变更制造聚烯烃微多孔膜时的拉伸倍率进行调节。
作为本实施方式的聚烯烃微多孔膜的耐热性的指标的短路温度,优选为140℃以上,更优选为150℃以上,进而优选为160℃以上。制作蓄电设备用分隔件的情况下,从蓄电设备的安全性的观点出发,优选将短路温度设为140℃以上。
(聚烯烃微多孔膜的制造方法)
对于制造本实施方式的聚烯烃微多孔膜的方法,没有特别的限定,可以采用已知的制造方法。可列举出例如:将聚烯烃树脂组合物与增塑剂进行熔融混炼成形为片状之后,根据情况进行拉伸之后,提取增塑剂,从而使其多孔化的方法;将聚烯烃树脂组合物进行熔融混炼,以高拉伸比挤出之后,通过热处理和拉伸使聚烯烃结晶界面剥离而使其多孔化的方法;将聚烯烃树脂组合物与无机填充材料进行熔融混炼,在片上成形之后,通过拉伸使聚烯烃与无机填充材料的界面剥离而使其多孔化的方法;将聚烯烃树脂组合物熔解之后,使其浸渍于聚烯烃的不良溶剂中使聚烯烃凝固,同时去除溶剂而使其多孔化的方法等。
以下,对于制造多孔膜的方法的一例,对于将聚烯烃树脂组合物与增塑剂进行熔融混炼而成形为片状之后提取增塑剂的方法进行说明。
首先,将聚烯烃树脂组合物与增塑剂进行熔融混炼。作为熔融混炼方法,可列举出例如如下方法:将聚烯烃树脂和根据需要的其他的添加剂投入至挤出机、捏合机、Laboplasto Mill、混炼辊、班伯里密炼机等树脂混炼装置中,边使树脂成分加热熔融边以任意的比率导入增塑剂进行混炼。此时,优选在将聚烯烃树脂、其他的添加剂和增塑剂投入至树脂混炼装置之前,预先使用亨舍尔混合机等以规定的比率预先进行混炼。更优选在事先混炼中只投入增塑剂的一部分,将剩余的增塑剂边在树脂混炼装置侧喂料边进行混炼。这样,提高了增塑剂的分散性,在后续工序中将树脂组合物与增塑剂的熔融混炼合物的片状成形体进行拉伸时,能够不破膜而以高倍率进行拉伸。
作为增塑剂,可以使用在聚烯烃的熔点以上能够形成均匀溶液的不挥发性溶剂。作为这样的不挥发性溶剂的具体例子,可列举出例如:液体石蜡、石蜡等烃类,邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯等酯类;油醇、硬脂醇等高级醇等。其中,液体石蜡与聚乙烯、聚丙烯的相容性高,即便将熔融混炼物进行拉伸也不会引起树脂与增塑剂的界面剥离,所以有容易实施均匀的拉伸的倾向,因而优选。
聚烯烃树脂组合物与增塑剂的比率,只要在能够将它们均匀地进行熔融混炼而成形为片状的范围,则没有特别的限定。例如:包含聚烯烃树脂组合物和增塑剂的组合物中,增塑剂所占的质量分率优选为30~80质量%,更优选为40~70质量%。如果增塑剂的质量分率为80质量%以下,则有熔融成形时的熔体张力不会不足且成形性提高的倾向。另一方面,如果质量分率为30质量%以上,则即便将聚烯烃树脂组合物与增塑剂的混合物以高倍率进行拉伸也不会引起聚烯烃链的切断,容易形成均匀且微细的孔结构,强度也容易增加。
接着,将熔融混炼物成形为片状。作为制造片状成形体的方法,可列举出例如:将熔融混炼物通过T模头等挤出成片状,使之与导热体接触,冷却至充分地低于树脂成分的结晶化温度的温度,进行固化。作为冷却固化所使用的导热体,可以使用金属、水、空气或增塑剂自身等,金属制的辊的导热效率高,因而优选。此时,如果与金属制的辊接触时在辊间插入,则导热的效率进一步提高,并且片取向而膜强度增加,片的表面平滑性也提高,因而优选。由T模头挤出成片状时的模唇间隔优选为400μm以上且3000μm以下,更优选为500μm以上且2500μm以下。如果模唇间隔为400μm以上,则有浮渣等减少了,条纹、缺点等对膜品位的影响少,在之后的拉伸工序中能够防止膜破裂等的倾向。另一方面,如果模唇间隔为3000μm以下,则有防止冷却速度变快或防止冷却不均匀,并且能够维持片的厚度稳定性的倾向。
优选将这样得到的片状成形体进行拉伸。作为拉伸处理,优选使用单轴拉伸或双轴拉伸的任一者,但从得到的多孔膜的强度等观点出发,优选为双轴拉伸。如果将片状成形体沿双轴方向进行高倍率拉伸,则分子向面方向取向,最终得到的多孔膜难以裂开、具有高的穿刺强度。作为拉伸方法,可列举出例如:同时双轴拉伸、逐次双轴拉伸、多段拉伸、多次拉伸等方法;从穿刺强度的提高、拉伸的均匀性、切断性的观点出发,优选为同时双轴拉伸。
需要说明的是,此处,同时双轴拉伸是指如下拉伸方法:同时施加MD方向(微多孔膜的机械方向)的拉伸和TD方向(以90°的角度横切微多孔膜的MD的方向)的拉伸,各方向的拉伸倍率也可以不同。逐次双轴拉伸是指独立地实施MD方向或TD方向的拉伸的拉伸方法;在MD方向或TD方向进行拉伸时,其他方向为非约束状态或固定为定长的状态。
拉伸倍率以面倍率计优选在20倍以上且100倍以下的范围,更优选在25倍以上且50倍以下的范围。各轴方向的拉伸倍率优选在MD方向上为4倍以上且10倍以下、在TD方向上为4倍以上且10倍以下的范围,更优选在MD方向上为5倍以上且8倍以下、在TD方向上为5倍以上且8倍以下的范围。如果总面积倍率为20倍以上,则有能够对得到的多孔膜赋予充分的强度的倾向;另一方面,如果总面积倍率为100倍以下,则有能够防止拉伸工序中的膜破裂、得到高的生产率的倾向。
另外,也可以对片状成形体进行轧制。轧制可以例如按照使用了双带式压制机等的压制法进行实施。轧制能够特别地增加表层部分的取向。轧制面倍率优选为大于1倍且3倍以下,更优选为大于1倍且2倍以下。如果轧制倍率大于1倍,则有面取向增加而最终得到的多孔膜的膜强度增加的倾向。另一方面,如果轧制倍率为3倍以下,则有表层部分与中心内部的取向差小,从而能够在膜的厚度方向上形成均匀的多孔结构的倾向,因而优选。
接着,从片状成形体中去除增塑剂而制成多孔膜。作为去除增塑剂的方法,可列举出例如:使片状成形体浸渍于提取溶剂中而提取增塑剂,并充分地进行干燥的方法。提取增塑剂的方法可以是分批式、连续式的任一者。为了抑制多孔膜的收缩,优选在浸渍、干燥的一系列工序中约束片状成形体的端部。另外,多孔膜中的增塑剂残留量优选小于1质量%。
作为提取溶剂,优选对于聚烯烃树脂为不良溶剂、且对于增塑剂为良溶剂、沸点低于聚烯烃树脂的熔点的溶剂。作为这种提取溶剂,可列举出例如:正己烷、环己烷等烃类,二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷等卤化烃类,氢氟醚、氢氟烃等非氯系卤化溶剂,乙醇、异丙醇等醇类,二乙基醚、四氢呋喃等醚类,丙酮、甲乙酮等酮类。需要说明的是,这些提取溶剂可以通过蒸馏等操作而回收并再利用。
为了抑制多孔膜的收缩,也可以在拉伸工序后或多孔膜形成后进行热固定、热松弛等热处理。另外,也可以对多孔膜进行后处理如利用表面活性剂等的亲水化处理、利用电离性辐射线等的交联处理等。
〔多孔层〕
另外,本实施方式的蓄电设备用分隔件也可以具备包含无机填料和树脂制粘结剂的多孔层。多孔层的位置可列举出:聚烯烃微多孔膜表面的至少一部分、热塑性聚合物覆盖层表面的至少一部分、和/或聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层之间。前述多孔层可以是聚烯烃微多孔膜的单面,也可以具备双面。
(无机填料)
对于前述多孔层所使用的无机填料,没有特别的限定,优选为具有200℃以上的熔点、电绝缘性高并且在锂离子二次电池的使用范围内电化学稳定的物质。
对于无机填充材料,没有特别的限定,可举出例如:氧化铝、二氧化硅、氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化铈、氧化钇、氧化锌、氧化铁等氧化物系陶瓷,氮化硅、氮化钛、氮化硼等氮化物系陶瓷,碳化硅、碳酸钙、硫酸镁、硫酸铝、氧化铝、碱式氧化铝(Aluminum hydroxide oxide)、钛酸钾、滑石、高岭石、陶土、珍珠陶土、多水高岭石、叶蜡石、蒙脱石、绢云母、云母、镁绿泥石、膨润土、石棉、沸石、硅酸钙、硅酸镁、硅藻土、硅砂等陶瓷、玻璃纤维等,它们可以单独使用也可以组合使用多种。
上述中,从提高电化学的稳定性和多层多孔膜的耐热特性的观点出发,优选为氧化铝、碱式氧化铝等氧化铝化合物,高岭石、陶土、珍珠陶土、多水高岭石、叶蜡石等不具有离子交换能的硅酸铝化合物。作为前述酸化铝化合物,特别优选为碱式氧化铝。不具有离子交换能的硅酸铝化合物,由于廉价且容易入手,更优选为以高岭土矿物作为主要构成的高岭土。高岭土中有湿式高岭土及对其进行了焙烧处理的焙烧高岭土;焙烧高岭土由于在焙烧处理时不仅放出了结晶水而且去除了杂质,所以从电化学稳定性的观点出发而特别优选。
前述无机填料的平均粒径优选为超过0.1μm且4.0μm以下,更优选为超过0.2μm且3.5μm以下,进而优选为超过0.4μm且3.0μm以下。将无机填料的平均粒径调节为上述范围,从即便在多孔层的厚度薄的情况下(例如,为7μm以下)也能抑制高温下的热收缩的观点出发而优选。
前述无机填料中,具有超过0.2μm且1.4μm以下的粒径的颗粒占无机填料总体的比率,优选为2体积%以上,更优选为3体积%以上,进而优选为5体积%以上;作为上限,优选为90体积%以下、更优选为80体积%以下。
前述无机填料中,具有超过0.2μm且1.0μm以下粒径的颗粒占无机填料总体的比率,优选为1体积%以上,更优选为2体积%以上,作为上限优选为80体积%以下、更优选为70体积%以下。
另外,前述无机填料中,具有超过0.5μm且2.0μm以下粒径的颗粒占无机填料总体的比率,优选为8体积%以上,更优选为10体积%以上,作为上限优选为60体积%以下、更优选为50体积%以下。
进而,前述无机填料中,具有超过0.6μm且1.4μm以下粒径的颗粒占无机填料总体的比率,优选为1体积%以上,更优选为3体积%以上,作为上限优选为40体积%以下、更优选为30体积%以下。
将无机填料的粒度分布调整为上述范围是指:从即便在多孔层的厚度薄的情况下(例如7μm以下)也能抑制高温下的热收缩的观点出发而优选。需要说明的是,作为调整无机填料的粒径比率的方法,可列举出例如:使用球磨机·珠磨机·气流磨等将无机填料粉碎,从而减小粒径的方法等。
对于无机填料的形状,可列举出:板状、鳞片状、针状、柱状、球状、多面体状、块状等,也可以组合使用多种具有上述形状的无机填料。制成为多层多孔膜时,只要能够将后述的150℃热收缩控制在10%以下,则对于无机填料的形状,没有特别的限定,从透过性提高的观点出发,优选为包含多个面的多面体状、柱状、纺锤状。
对于前述无机填料在前述多孔层中所占的比率,可以根据无机填料的粘结性、多层多孔膜的透过性和耐热性等的观点出发而适宜决定,优选为50质量%以上且小于100质量%,更优选为70质量%以上且99.99质量%以下,进而优选为80质量%以上且99.9质量%以下,特别优选为90质量%以上且99质量%以下。
(树脂制粘结剂)
对于树脂制粘结剂的种类,没有特别的限定,使用本实施方式的多层多孔膜作为锂离子二次电池用分隔件的情况下,优选使用对于锂离子二次电池的电解液是不溶的并且在锂离子二次电池的使用范围内电化学稳定的物质。
作为树脂制粘结剂的具体例,可列举出例如:聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃;聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等含氟树脂;偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等含氟橡胶;苯乙烯-丁二烯共聚物及其氢化物、丙烯腈-丁二烯共聚物及其氢化物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及其氢化物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙丙橡胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等橡胶类;乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物;聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚酯等熔点和/或玻璃化转变温度为180℃以上的树脂等。
使用聚乙烯醇作为树脂制粘结剂的情况下,其皂化度优选为85%以上且100%以下。如果皂化度为85%以上,则使用多层多孔膜作为电池用分隔件时,有短路的温度(短路温度)提高且能够得到更良好的安全性能的倾向,因而优选。皂化度更优选为90%以上且100%以下,进而优选为95%以上且100%以下,特别优选为99%以上且100%以下。另外,聚乙烯醇的聚合度优选为200以上且5000以下,更优选为300以上且4000以下,进而优选为500以上且3500以下。如果聚合度为200以上,则有能够用少量的聚乙烯醇将焙烧高岭土等无机填料与多孔膜牢固地粘结,不仅能够维持多孔层的力学的强度还能够抑制由多孔层形成导致的多层多孔膜透气度增加的倾向,因而优选。另外,如果聚合度为5000以下,则有能够防止调制涂布液时的凝胶化等的倾向,因而优选。
作为树脂制粘结剂,优选树脂制胶乳粘结剂。使用树脂制胶乳粘结剂的情况下,将包含无机填料和粘结剂的多孔层层叠于聚烯烃多孔膜的至少单面上的情况,与使树脂制粘结剂的一部分或全部溶解于溶剂中之后,将得到的溶液层叠于聚烯烃多孔膜的至少单面上,通过浸渍于不良溶剂、干燥去除溶剂等使树脂制粘结剂与多孔膜粘结的情况相比较,有离子透过性难以降低且容易得到高输出特性的倾向。此外,即便在异常发热时温度上升快的情况下,也有表现出顺利的切断特性,容易得到高的安全性的倾向。
作为树脂制胶乳粘结剂,从提高电化学的稳定性和粘结性的观点出发,优选为将脂肪族共轭二烯系单体、不饱和羧酸单体和能够与它们共聚的其他单体乳化聚合而得到的粘结剂。对于乳化聚合的方法,没有特别的限制,可以使用现有已知的方法。对于单体和其他的成分的添加方法没有特别的限制,可以采用一次性添加方法、分次添加方法、连续添加方法的任一种;另外,可以采用一阶段聚合、二阶段聚合或多阶段聚合等的任一者。
对于脂肪族共轭二烯系单体,没有特别的限定,可列举出例如:1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、取代直链共轭戊二烯类、取代和侧链共轭己二烯类等;它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。上述中,特别优选为1,3-丁二烯。
对于不饱和羧酸单体,没有特别的限定,可列举出例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、衣康酸等单羧酸(酐)或二羧酸(酐)等;它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。上述中,特别优选丙烯酸、甲基丙烯酸。
对于能够与它们共聚的其他的单体,没有特别的限定,可列举出例如:芳香族乙烯基系单体、氰化乙烯基系单体、不饱和羧酸烷基酯单体、含有羟烷基的不饱和单体、不饱和羧酸酰胺单体等;它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。上述中,特别优选不饱和羧酸烷基酯单体。对于不饱和羧酸烷基酯单体,没有特别的限定,可列举出例如:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、衣康酸二甲酯、富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、丙烯酸2-乙基己酯等,它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。上述中,特别优选甲基丙烯酸甲酯。
需要说明的是,为了在这些单体的基础上改良各种品质和物性,也可以进一步使用上述以外的单体成分。
树脂制粘结剂的平均粒径优选为50~500nm,更优选为60~460nm,进而优选为80~250nm。树脂制粘结剂的平均粒径为50nm以上的情况下,将包含无机填料和粘结剂的多孔层层叠于聚烯烃多孔膜的至少单面上时,离子透过性难以降低且容易得到高输出特性。此外,即便在异常发热时温度上升快的情况下,也有表现出顺利的切断特性,容易得到高的安全性。树脂制粘结剂的平均粒径为500nm以下的情况下,表现出良好的粘结性,制成为多层多孔膜的情况下有热收缩良好、安全性优异的倾向。
树脂制粘结剂的平均粒径可以通过控制聚合时间、聚合温度、原料组成比、原料投入顺序、pH等进行调节。
多孔层的层厚从提高耐热性、绝缘性的观点出发,优选为1μm以上;从提高电池的高容量化和透过性的观点出发,优选为50μm以下。多孔层的层厚更优选为1.5μm以上且20μm以下,进而优选为2μm以上且10μm以下,更加优选为3μm以上且10μm以下,特别优选为3μm以上且7μm以下。
多孔层的层密度优选为0.5~2.0g/cm3,更优选为0.7~1.5cm3。如果多孔层的层密度为0.5g/cm3以上,则有高温下的热收缩率良好的倾向;如果为2.0g/cm3以下,则有透气度降低的倾向。
作为多孔层的形成方法,可列举出例如:在以聚烯烃树脂作为主要成分的多孔膜的至少单面上,涂布包含无机填料和树脂制粘结剂的涂布液形成多孔层的方法。
作为涂布液的溶剂,优选为使前述无机填料和前述树脂制粘结剂均匀且稳定地分散的溶剂,可列举出例如:N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、水、乙醇、甲苯、热二甲苯、二氯甲烷、己烷等。
为了分散稳定化、提高涂布性,也可以向涂布液中添加表面活性剂等分散剂;增稠剂;润湿剂;消泡剂;包括酸、碱在内的pH调节剂等各种添加剂。这些添加剂,优选在溶剂去除时能够去除的溶剂;在锂离子二次电池的使用范围内,电化学稳定、不阻碍电池反应并且只要在200℃左右稳定则也可以残留于多孔层内。
对于将前述无机填料和前述树脂制粘结剂分散于涂布液的溶剂的方法,只要是能够在涂布工序中能够实现所需要的涂布液的分散特性的方法,则没有特别的限定。可列举出:利用例如球磨机、珠磨机、行星式球磨机、振动球磨机、砂磨机、胶体磨、磨耗机、辊磨机、高速涡轮分散、分散器、均化器、高速冲击磨、超声波分散、搅拌叶片等的机械搅拌等。
对于将涂布液涂布于多孔膜的方法,只要是能够根据需要实现的层厚、涂布面积的方法就没有特别的限定,可列举出例如:凹版涂布法、小径凹版涂布法、反式辊涂法、传送辊涂布法、吻涂法、浸涂法、刀涂法、空气定厚涂布法、板涂法、棒涂法、挤涂法、浇注涂布法、模涂法、丝网印刷法、喷涂法等。
进而,如果在涂布液的涂布之前对多孔膜表面实施表面处理,则不仅易于涂布涂布液并且涂布后的含有无机填料的多孔层与多孔膜表面的粘接性提高,因而优选。对于表面处理的方法,只要是不明显地损害多孔膜的多孔结构的方法,则没有特别的限定,可列举出例如:电晕放电处理法、机械的粗糙化法、溶剂处理法、酸处理法、紫外线氧化法等。
对于涂布后从涂布膜将溶剂去除的方法,只要是不对多孔膜带来恶劣影响的方法则没有特别限定,可列举出例如:固定多孔膜并在其熔点以下的温度下进行干燥的方法,在低温下进行减压干燥的方法等。从控制多孔膜和多层多孔膜MD方向的收缩应力的观点出发,优选适宜调节干燥温度、卷取张力等。
[分隔件]
本实施方式的分隔件在聚烯烃微多孔膜的至少单面至少一部分具有热塑性聚合物。
(剥离强度)
对于存在有热塑性聚合物覆盖层的、前述蓄电设备用分隔件的最表面重叠铝箔(正极集电体等),在温度25℃、压力5MPa下进行3分钟加压之后的剥离强度(以下,也称为“常温剥离强度”。)优选为8gf/cm以下,更优选为7gf/cm以下,进而优选为6gf/cm以下。如果为8gf/cm以下,则有发粘性进一步被抑制,分隔件的切割性、卷绕性优异的倾向。
进而令人惊奇的是,本发明人等发现,如果剥离强度在上述范围内,则将本实施方式的分隔件与电极进行加热压制时的密合性提高。
对于得到这样的效果的理由没有定论,可以认为常温剥离强度在上述范围内表示:本实施方式的分隔件在分隔件的最表面侧大量存在有玻璃化转变温度高的热塑性树脂,并且在本实施方式的分隔件的聚烯烃微多孔膜侧大量存在有玻璃化转变温度低的热塑性树脂。
即,由于在本实施方式的分隔件的最表面侧大量存在有玻璃化转变温度高的热塑性树脂所以发粘性被抑制,进而,由于玻璃化转变温度高的热塑性树脂与电极的密合性优异,结果能够得到发粘性低并且与电极的密合性优异的分隔件。
另外,可以认为由于在本实施方式的分隔件的聚烯烃微多孔膜侧大量存在有玻璃化转变温度低的热塑性树脂,则作为基材的聚烯烃微多孔膜与热塑性树脂的粘接性提高,结果在聚烯烃微多孔膜与热塑性树脂的界面的剥离被抑制,结果,能够得到与电极的密合性优异的分隔件。
对于存在有热塑性聚合物覆盖层的、前述蓄电设备用分隔件的最表面重叠铝箔(正极集电体等),在温度80℃、压力10MPa下进行3分钟加压之后的剥离强度(以下,也称为“加热剥离强度”。)优选为10gf/cm以上,更优选为15gf/cm以上,进而优选为20gf/cm以上。需要说明的是,加热剥离强度可以通过实施例所述的方法进行测定。
加热剥离强度在上述范围的分隔件应用于后述的蓄电设备时,从电极与分隔件的密合性优异的观点出发而优选。
另外,在电解液存在下将分隔件与负极层叠,在80℃、10MPa的压力下加压2分钟之后,将分隔件与负极进行剥离时,分隔件上活性物质以面积计优选附着10%以上。
聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层的90°剥离强度,优选为6gf/mm以上,更优选为7gf/mm以上,进而优选为8gf/mm以上。聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层的90°剥离强度为6gf/mm以上,由此有热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性更优异的倾向;结果,有热塑性聚合物层的脱落被抑制、分隔件与电极的密合性优异的倾向。
蓄电设备用分隔件的膜厚优选为2μm以上、更优选为5μm以上,作为上限优选为100μm以下、更优选为50μm以下、进一步优选为30μm以下。从确保蓄电设备用分隔件的强度的观点出发,优选将膜厚度设为2μm以上。另一方面,从获得良好的充放电特性的观点出发,优选为100μm以下。
本实施方式的蓄电设备用分隔件的透气度优选为10sec/100cc以上,更优选为50sec/100cc以上,作为上限优选为10000sec/100cc以下、更优选为1000sec/100cc以下。制成为蓄电设备用分隔件的情况下,从进一步抑制蓄电设备的自放电的观点出发,优选使透气度为10sec/100cc以上。另一方面,从获得良好的充放电特性的观点出发,优选为10000sec/100cc以下。蓄电设备用分隔件的透气度可以根据制造聚烯烃微多孔膜时的拉伸温度、拉伸倍率的变更、热塑性聚合物的面积比例、存在形态等进行调节。
作为蓄电设备用分隔件的耐热性指标的短路温度优选为140℃以上、更优选为150℃以上,进而优选为160℃以上。制作蓄电设备用分隔件的情况下,从蓄电设备的安全性的观点出发,优选将短路温度设为160℃以上。
(蓄电设备用分隔件的制造方法)
对于在聚烯烃微多孔膜上形成热塑性聚合物的方法,没有特别的限定,可列举出例如:将含有热塑性聚合物的涂布液涂布于聚烯烃微多孔膜的方法。
对于将含有热塑性聚合物的涂布液涂布于多孔膜的方法,只要是能够实现需要的层厚、涂布面积的方法,则没有特别的限定。可列举出例如:凹版涂布机法、小径凹版涂布机法、反式辊涂布法、传送辊涂布法、吻涂法、浸涂法、刀涂法、空气定厚涂布法、板涂法、棒涂法、挤涂法、浇注涂布法、模涂法、丝网印刷法、喷雾涂布法、喷涂涂布法、喷墨涂布等。其中,从热塑性聚合物的涂布形状的自由度高、容易得到优选的面积比例的观点出发,优选凹版涂布机法或喷雾涂布法。
在聚烯烃微多孔膜上涂布热塑性聚合物的情况下,涂布液进入到微多孔膜的内部,粘接性树脂掩埋孔的表面和内部,透过性降低。因此,作为涂布液的介质,优选为热塑性聚合物的不良溶剂。使用热塑性聚合物的不良溶剂作为涂布液的介质的情况下,涂布液没有进入微多孔膜的内部,粘接性聚合物主要存在于微多孔膜的表面上,因此从抑制透过性降低的观点出发而优选。作为这样的介质,优选为水。另外,对于能够与水组合使用的介质,没有特别的限定,可列举出:乙醇、甲醇等。
进而,如果在涂布之前对多孔膜表面进行表面处理,则不仅易于涂布涂布液,并且多孔层与粘接性聚合物的粘接性提高,因而优选。对于表面处理的方法,只要是不有损多孔膜的多孔结构的方法,则没有特别限定,可列举出例如:电晕放电处理法、等离子体处理法、机械的粗糙化法、溶剂处理法、酸处理法、紫外线氧化法等。
对于涂布后从涂布膜去除溶剂的方法,只要是不对多孔膜带来恶劣影响的方法,则没有特别的限定。可列举出例如:固定多孔膜并在其熔点以下的温度下进行干燥的方法;低温下进行减压干燥的方法;浸渍于对粘接性聚合物的不良溶剂使粘接性聚合物凝固,同时提取溶剂的方法等。
蓄电设备用分隔件的卷绕时的处理性和蓄电设备的倍率特性优异、进而热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性和透过性也优异。因此,对于蓄电设备用分隔件的用途,没有特别的限定,例如:可以用作非水电解液二次电池等电池、蓄电器、电容器等蓄电设备用分隔件,用于物质的分离等。
[层叠体]
本实施方式的层叠体由上述分隔件与电极层叠而成。本实施方式的分隔件可以与电极粘接而制成为层叠体使用。此处,“粘接”是指:分隔件与电极的上述加热剥离强度优选为10gf/cm以上,更优选为15gf/cm以上,进而优选为20gf/cm以上。
层叠体在卷绕时的处理性和蓄电设备的倍率特性优异,进而热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性和透过性也优异。因此,对于层叠体的用途,没有特别的限定,优选用于例如非水电解液二次电池等电池、蓄电器、电容器等蓄电设备等。
作为本实施方式的层叠体所使用的电极,可以使用后述的蓄电设备的项目中记载的电极。
对于使用本实施方式的分隔件制造层叠体的方法,没有特别的限定,可以例如,将本实施方式的分隔件与电极重叠,可以根据需要进行加热和/或压制而制造。上述加热和/或压制可以在将电极与分隔件重叠时进行。另外,也可以如下制造:将电极与分隔件重叠后,卷绕成圆或扁平的螺旋状,对由此得到的卷绕体进行加热和/或压制。
另外,层叠体也可以如下制造:按照正极-分隔件-负极-分隔件或者负极-分隔件-正极-分隔件的顺序层叠成平板状,根据需要进行加热和/或压制。
更具体而言,可以如下制造:将本实施方式的分隔件制成为宽度10~500mm(优选为80~500mm)、长度200~4000m(优选为1000~4000m)的纵长形状的分隔件;将该分隔件按照正极-分隔件-负极-分隔件或者负极-分隔件-正极-分隔件的顺序进行重叠,根据需要进行加热和/或压制。
作为上述加热温度,优选为40~120℃。加热时间优选为5秒~30分钟。作为上述压制时的压力,优选为1~30MPa。压制时间优选为5秒~30分钟。另外,关于加热与压制的顺序,可以是加热后进行压制,也可以是压制后进行加热,还可以是同时进行压制和加热。其中,优选同时进行压制和加热。
[蓄电设备]
本实施方式的分隔件可以用作电池、蓄电器、电容器等的分隔件、用于物质的分离。特别是,作为非水电解液电池用分隔件应用的情况下,能够赋予与电极的密合性优异的电池性能。
以下,对于蓄电设备为非水电解液二次电池的情况下优选的方式进行说明。
使用本实施方式的分隔件制造非水电解液二次电池的情况下,对于正极、负极、非水电解液没有限定,可以使用已知的物质。
对于正极材料,没有特别的限定,可列举出例如:LiCoO2、LiNiO2、尖晶石型LiMnO4、橄榄石型LiFePO4等含锂复合氧化物等。
对于负极材料,没有特别的限定,可列举出例如:石墨质、难石墨化碳质、易石墨化碳质、复合碳体等碳材料;硅、锡、金属锂、各种合金材料等。
对于非水电解液,没有特别的限定,可以使用将电解质溶解于有机溶剂而成的电解液,作为有机溶剂,可列举出例如:碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等;作为电解质,可列举出例如:LiClO4、LiBF4、LiPF6等锂盐。
对于使用本实施方式的分隔件制造蓄电设备的方法,没有特别的限定,蓄电设备的二次电池例如可如下制造:将本实施方式的分隔件制成宽10~500mm(优选80~500mm)、长200~4000m(优选1000~4000m)的纵长形状的分隔件,将该分隔件以正极-分隔件-负极-分隔件或负极-分隔件-正极-分隔件的顺序进行重叠,卷绕成圆的或扁平的螺旋状,获得卷绕体,将该卷绕体装入电池罐内,进而注入电解液,从而制造。此时,也可以通过对该卷绕体进行加热和/或压制而形成上述的层叠体。另外,也可以使用将上述层叠体卷绕成圆或扁平的螺旋状而成的物质来制造上述卷绕体。另外,蓄电设备可以通过如下工序来制造:按照正极-分隔件-负极-分隔件或者负极-分隔件-正极-分隔件的顺序层叠成平板状,再将上述的层叠体在袋状的薄膜中进行层压,注入电解液的工序;以及根据情况进行加热和/或压制的工序。上述的进行加热和/或压制的工序可以在前述注入电解液的工序之前和/或之后进行。
需要说明的是,上述各种参数的测定值只要无特别说明,则均为根据后述的实施例的测定法测定的值。
[第2实施方式]
本实施方式的多孔膜
具有:聚烯烃微多孔膜、和覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层,
前述热塑性聚合物覆盖层所包含的热塑性聚合物的玻璃化转变温度为-10℃以上且40℃以下,并且
前述热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度为5倍以下。
第二实施方式中,除了后述的方式之外,对于其他的方式,设为与第一实施方式记载的内容相同。
(玻璃化转变温度)
本实施方式的热塑性聚合物的玻璃化转变温度优选为-10℃以上且40℃以下,更优选为0℃以上且35℃以下,进而优选为15℃以上且30℃以下。本实施方式中,通过热塑性聚合物的玻璃化转变温度为-10℃以上且40℃以下,能够有效地抑制热塑性聚合物之间或热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的贴合,另一方面,有热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性进一步提高的倾向。
需要说明的是,热塑性聚合物具有多个玻璃化转变温度。该情况下,可以在上述温度范围内存在至少1个玻璃化转变温度。优选在上述温度范围内存在所有的玻璃化转变温度。
对于本实施方式的热塑性聚合物覆盖层的平均厚度,没有特别的限定,以单面计,优选为1.5μm以下,更优选为1.0μm以下,进而优选为0.5μm以下。由于热塑性聚合物的平均厚度为1.5μm以下,从有效地抑制由热塑性聚合物导致的透过性降低以及热塑性聚合物之间或热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的贴合的观点出发而优选。
热塑性聚合物的平均厚度可以通过变更涂布液体的聚合物浓度、聚合物溶液的涂布量以及涂布方法、涂布条件而进行调节。
热塑性聚合物覆盖层的厚度可以通过实施例所述的方法进行测定。
本实施方式的分隔件在聚烯烃微多孔膜的至少单面至少一部分具有热塑性聚合物。相对于聚烯烃微多孔膜的总面积100%,被热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例(%),优选为70%以下,更优选为50%以下,进而优选为45%以下,更加优选为40%以下。另外,面积比例(%)优选为5%以上。由于面积比例为70%以下,有能够进一步抑制由热塑性聚合物导致的聚烯烃微多孔膜的孔的堵塞,进一步提高透过性的倾向。另外,由于面积比例为5%以上,有粘接性进一步提高的倾向。此处,面积比例可以通过后述的实施例记载的方法而算出。
面积比例可以通过变更涂布液体的聚合物浓度、聚合物溶液的涂布量和涂布方法、涂布条件而进行调节。
本实施方式中,对于热塑性聚合物的凝胶率,没有特别的限定,优选为90%以上,更优选为95%以上。由于热塑性聚合物的凝胶率为90%以上,则有抑制向电解液中的溶解、电池内部的热塑性聚合物的强度进一步提高的倾向。此处,如后述的实施例所述,凝胶率通过甲苯不溶分的测定而求出。
凝胶率可以通过变更聚合的单体成分和各单体的投入比、聚合条件而进行调节。
热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含前述热塑性聚合物的部分与不包含前热塑性聚合物的部分以海岛状存在于聚烯烃微多孔膜上,包含前述热塑性聚合物的部分优选形成为点状。对于海岛状,没有特别的限定,可列举出例如:线状、点状、棋盘状、条纹状、龟甲花纹状等。其中,从确保透过性和确保与电极均匀的粘接性的观点出发,更优选为点状。点状表示包含热塑性聚合物的部分与不包含热塑性聚合物的部分以海岛状存在于聚烯烃微多孔膜上。点的间隔为5μm~500μm,从兼顾对电极的密合性和循环特性的观点出发而优选。点的平均长径优选为20μm以上且1000μm以下,更优选为20μm以上且800μm以下,进而优选为50μm以上且500μm以下。
本实施方式的多孔膜按照后述的方法测定的与电极活性物质的粘接性优选为30%以上。
(多孔膜的用途等)
对于本实施方式的多孔膜的用途,没有特别的限定,由于卷绕时的处理性以及制成为蓄电设备用分隔件时的蓄电设备的倍率特性优异,进而,热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性和透过性也优异,适合用作例如非水电解液二次电池等电池、蓄电器、电容器等的蓄电设备用分隔件、用于物质的分离等。
实施例
以下,基于实施例、比较例对本发明更具体地进行说明,但本发明不受这些实施例的限定。以下的制造例、实施例、比较例中所使用的各种物性的测定方法、评价方法如下。需要说明的是,只要没有特别记载,各种测定和评价在室温23℃、1个大气压、相对湿度50%的条件下进行。
[测定方法]
(1)粘均分子量(以下,也称为“Mv”。)
基于ASRM-D4020,求出利用萘烷溶剂的135℃下的特性粘度[η],通过下式计算出聚乙烯的Mv。
[η]=0.00068×Mv0.67
另外,聚丙烯的Mv利用下式求出。
[η]=1.10×Mv0.80
(2)聚烯烃微多孔膜的单位面积重量
从聚烯烃微多孔膜剪切10cm×10cm见方的试样,使用岛津制作所制的电子天平AEL-200,测定重量。通过将得到的重量设为100倍,计算出每1m2膜的单位面积重量(g/m2)。
(3)聚烯烃微多孔膜的孔隙率(%)
从聚烯烃微多孔膜剪切10cm×10cm见方的试样,求出其体积(cm3)和质量(g),将膜密度设为0.95(g/cm3)使用下式进行计算。
孔隙率=(体积-质量/膜密度)/体积×100
(4)透气度(sec/100cc)
根据JISP-8117,将使用东洋精器制的Gurley式透气度计G-B2(商标)测定的透气抵抗度作为透气度。
(5)聚烯烃微多孔膜的穿刺强度(g)
使用KATO TECHCO.,LTD制的便携式(handy)压缩试验器KES-G5(商标),用开口部的直径11.3mm的试样保持构件将聚烯烃微多孔膜进行固定。接着,将被固定的聚烯烃微多孔膜的中央部,在针前端的曲率半径0.5mm、穿刺速度2mm/sec,25℃环境下进行穿刺试验,将最大穿刺载重得到穿刺强度(g)。
(6)平均孔径(μm)
已知,毛细管内部的流体依从流体的平均自由程大于毛细管孔径时为努森流,小于毛细管孔径时为泊肃叶流。此处,假设微多孔膜的透气度测定中的空气流依从怒森流。另外微多孔膜的透水度测定中的水流依从泊肃叶流。
平均孔径d(μm)由空气的透过速度常数Rgas(m3/(m2·sec·Pa))、水的透过速度常数Rliq(m3/(m2·sec·Pa))、空气的分子速度ν(m/sec)、水的粘度η(Pa·sec)、标准压力Ps(=101325Pa)、孔隙率ε(%)、膜厚L(μm),使用下式而求出。
d=2ν×(Rliq/Rgas)×(16η/3Ps)×106
这里,Rgas由透气度(sec)使用下式求得。
Rgas=0.0001/(透气度×(6.424×10-4)×(0.01276×101325))
另外,Rliq由透水度(cm3/(cm2·sec·Pa))使用下式求得。
Rliq=透水度/100
需要说明的是,透水度如下求出。在直径41mm的不锈钢制透液池中放置预先浸渍于乙醇的微多孔膜,用水将该膜的乙醇洗涤后,以约50000Pa的压差使水透过,由经过120秒时的透水量(cm3)计算单位时间、单位压力、单位面积的透水量,将其作为透水度。
另外,由气体常数R(=8.314)、绝对温度T(K)、圆周率π、空气的平均分子量M(=2.896×10-2)(kg/mol)使用下式求得ν。
ν=((8R×T)/(π×M))1/2
(7)厚度(μm)
(7)-1聚烯烃微多孔膜及蓄电设备用分隔件的膜厚(μm)
从聚烯烃微多孔膜和蓄电设备用分隔件分别剪切出10cm×10cm的样品,格子状地选择9处(3点×3点),使用微小测厚器(东洋精机制作所型号KBM)在室温23±2℃下测定膜厚。分别地,将9处测定值的平均值作为聚烯烃微多孔膜、蓄电设备用分隔件的膜厚(μm)。
(7)-2热塑性聚合物覆盖层的厚度(μm)
使用扫描电子显微镜(SEM)“型号S-4800、HITACHI公司制”,通过分隔件的剖面观察测定热塑性聚合物覆盖层的厚度。将样品的分隔件剪切1.5mm×2.0mm左右,进行钌染色。向明胶胶囊内加入染色样品和乙醇,用液氮使之冻结之后,用锤子将样品破碎。用锇蒸镀样品,在加速电压1.0kV、30000倍下进行观察,计算出热塑性聚合物层的厚度。需要说明的是,将SEM图像中看不见聚烯烃微多孔膜剖面的多孔结构的最表面区域作为热塑性聚合物覆盖层的区域。
(8)热塑性聚合物的玻璃化转变温度
将热塑性聚合物的涂布液(不挥发成分=38~42%、pH=9.0)用铝制器皿盛装适量,用130℃的热风干燥机进行30分钟干燥。将干燥后的干燥覆膜约17mg填充至测定用铝容器中,用DSC测定装置(岛津制作所制、DSC6220)得到氮气环境下的DSC曲线和DDSC曲线。需要说明的是,测定条件如下。
(第1阶段升温程序)
70℃起始,每分钟15℃的比例进行升温。到达110℃后维持5分钟。
(第2阶段降温程序)
110℃起以每分钟40℃的比例进行降温。到达-50℃后维持5分钟。
(第3阶段升温程序)
由-50℃起以每分钟15℃的比例升温至130℃。该第3阶段升温时,取得DSC和DDSC的数据。
将基线(将得到的DSC曲线中的基线延长至高温侧得到的直线)与拐点(向上凸的曲线转变为向下凸的曲线的点)的切线的交点作为玻璃化转变温度(Tg)。
(9)热塑性聚合物的凝胶率(甲苯不溶分)
向Teflon(注册商标)板上,用滴管(直径5mm以下)滴加热塑性聚合物的涂布液(不挥发成分=38~42%、pH=9.0),用130℃的热风干燥机进行30分钟干燥。干燥后,精秤约0.5g的干燥覆膜(a),将其用50mL聚乙烯容器量取,向其中注入30mL的甲苯,在室温下进行3小时震荡。之后,用325目筛过滤内容物,对于残留于筛上的甲苯不溶分,对于每个筛,用130℃的热风干燥机干燥1小时。需要说明的是,对于此处使用的325目筛,预先秤量其干燥重量。
使甲苯挥发之后,由甲苯不溶分的干燥物与325目筛的重量,减去预先秤量的325目筛重量,由此得到甲苯不溶分的干燥重量(b)。凝胶率(甲苯不溶分)用以下的算式算出。
热塑性聚合物的凝胶率(甲苯不溶分)=(b)/(a)×100[%]
(10)热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度(倍)
将热塑性聚合物或分散有热塑性聚合物的溶液在130℃的烘箱中静置1小时之后干燥而成的热塑性聚合物剪切0.5g,与碳酸亚乙酯:碳酸甲乙酯=1:2(体积比)的混合溶剂10g一起加入至50mL的小瓶中,浸透3小时之后,取出样品,用上述混合溶剂进行洗涤,测定重量(Wa)。之后,在150℃的烘箱中静置1小时后测定重量(Wb),通过以下的式子测定热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度。
热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度(倍)=(Wa-Wb)÷Wb
(11)被热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例
被热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比例,使用扫描电子显微镜(SEM)“型号S-4800、HITACHI公司制”进行测定。用锇蒸镀蓄电设备用分隔件,使用加速电压1.0kV、50倍下观察而得到的面积,用以下的式子计算出面积比例。需要说明的是,将SEM图像中见不到聚烯烃微多孔膜表面的区域作为热塑性聚合物区域。将上述测定进行3次,将其平均值作为各样品的面积比例。
热塑性聚合物的面积比例(%)=热塑性聚合物的面积÷图像整体的面积×100
(12)热塑性聚合物覆盖层的存在形态(涂布形状)
对于热塑性聚合物覆盖层的存在形态(涂布形状),使用扫描电子显微镜(SEM)“型号S-4800、HITACHI公司制”,以加速电压1.0kV、50倍对锇蒸镀的蓄电设备用分隔件进行观察而决定。需要说明的是,将聚烯烃微多孔膜的大部分被热塑性聚合物覆盖的状态(也包括热塑性聚合物的一部分发生凝集等而没有完全地覆盖聚烯烃的状态)作为“非点状”。
(13-1)粒状热塑性聚合物的面积比例
相对于存在于蓄电设备用分隔件的最表面的热塑性聚合物的粒状热塑性聚合物的面积比例(S)通过以下式子算出。
S(%)=粒状热塑性聚合物的面积÷存在于分隔件的最表面的热塑性聚合物的总面积×100
粒状热塑性聚合物的面积使用扫描电子显微镜(SEM)“型号S-4800、HITACHI公司制”进行测定。用锇蒸镀蓄电设备用分隔件,以加速电压1.0kV、30000倍进行观察,从而进行测定。
(13-2)粒状热塑性聚合物的平均粒径(μm)
对于粒状热塑性聚合物的平均粒径,使用扫描电子显微镜(SEM)“型号S-4800、HITACHI公司制”,以加速电压1.0kV、30000倍观察锇蒸镀的蓄电设备用分隔件,从而进行测定。将粒状热塑性聚合物的直径最大的部分作为粒径,将20个平均值作为平均粒径。
(14)点状热塑性聚合物的平均长径(μm)
对于点状热塑性聚合物的平均长径,使用扫描电子显微镜(SEM)“型号S-4800、HITACHI公司制”,以加速电压1.0kV、50倍观察锇蒸镀的蓄电设备用分隔件,从而进行测定。热塑性聚合物存在的部分中,热塑性聚合物的存在形态为点状的情况下,将直径最大的部分作为长径,将20个平均值作为点的平均长径。热塑性聚合物的存在形态为线状、棋盘状、条纹状、龟甲花纹状的情况下,将最粗的线的宽度设为长径,将20个平均值作为平均长径。
(15)热塑性聚合物的平均粒径
热塑性聚合物的平均粒径使用粒径测定装置(日机装株式会社制,MicrotracUPA150)进行测定。作为测定条件,将加载指数(loading index)=0.15~0.3、测定时间设为300秒,得到的数据中将50%粒径的数值作为粒径而记载。
[评价方法]
(16)分隔件与电极的密合性
分隔件与电极的密合性按照以下的顺序进行评价。
(正极的制作)
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)92.2质量%、作为导电材料的鳞片状石墨和乙炔黑各2.3质量%、作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVDF)3.2质量%分散于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中调制浆料。利用模压涂覆(die coater)将该浆料涂布在作为正极集电体的厚20μm的铝箔的单面上,在130℃下干燥3分钟后,利用辊压机进行压缩成形。此时,正极的活性物质涂布量为250g/m2、活性物质体积密度为3.00g/cm3
(负极的制作)
将作为负极活性物质的人造石墨96.9质量%、作为粘结剂的羧甲基纤维素的铵盐1.4质量%和苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶1.7质量%分散于精制水中调制浆料。利用模压涂覆将该浆料涂布在作为负极集电体的厚度12μm的铜箔的单面上,在120℃下干燥3分钟后,利用辊压机进行压缩成形。此时,负极的活性物质涂布量为106g/m2、活性物质体积密度为1.35g/cm3
(密合性试验)
将通过上述方法得到的负极切成宽度20mm、长度40mm。向该电极上,滴加将碳酸亚乙酯与碳酸二乙酯以2:3的比率(体积比)混合而成的电解液(富山药品工业制)至负极浸没的程度,在其上重叠分隔件。将该层叠体加入至铝拉链,在80℃、10MPa的条件下进行2分钟压制,之后取出层叠体,将分隔件由电极剥离。
(评价基准)
○:分隔件的30%以上附着有负极活性物质的情况。
△:分隔件的10%以上且小于30%的面积附着有负极活性物质的情况。
×:分隔件的小于10%的面积附着有负极活性物质的情况。
(17-1)加热剥离强度及发粘性(分隔件的剥离强度)
从分隔件与作为被粘物的正极集电体(富士加工纸铝箔20μm)剪切30mm×150mm,进行重叠之后,将该层叠体用Teflon(注册商标)片(NICHIASCorporation.,Naflon PTFE片TOMBO‐No.9000)夹住。对于各层叠体,在下述各条件下进行压制,由此得到试验用样品。
条件1)温度25℃、压力5MPa下进行3分钟加压
条件2)温度40℃、压力5MPa下进行3分钟加压
条件3)温度80℃、压力10MPa下进行3分钟加压
对于得到的各试验用样品的剥离强度,使用岛津制作所制的自动绘图仪AG-IS型(商标),根据JIS K6854-2以拉伸速度200mm/分钟进行测定。根据得到的结果,用下述评价基准对于分隔件的剥离强度进行评价。
发粘性(分隔件的处理性)的评价基准:条件1)的压制后的剥离强度的评价基准
◎:剥离强度为4gf/cm以下
○:剥离强度超过4gf/cm且6gf/cm以下
△:剥离强度超过6gf/cm且8gf/cm以下
×:剥离强度超过8gf/cm
发粘性(分隔件的处理性)的评价基准:条件2)的压制后的剥离强度的评价基准
◎:剥离强度为4gf/cm以下
○:剥离强度超过4gf/cm且6gf/cm以下
△:剥离强度超过6gf/cm且8gf/cm以下
×:剥离强度超过8gf/cm
加热剥离强度的评价基准:条件3)的压制后的剥离强度的评价基准
○:剥离强度为10gf/cm以上
×:剥离强度小于10gf/cm
(17-2)处理性
将多孔膜以宽度2cm×长度15cm切成2张,以热塑性聚合物的涂布面相对地吻合的方式,在25℃、5MPa下进行3分钟压制。拿着样品的端部,翻折180°,剥开25mm,根据JIS Z 7127,用拉伸试验机(岛津制作所制AG-100A)的卡盘将各个多孔膜的端部进行固定,以5.0mm/s的速度,对样品进行180°剥离,测定粘接力。测定开始后,将由25mm起至75mm的平均载重作为多孔膜间的剥离强度。根据得到的结果,以下述评价基准评价处理性。
○:剥离强度小于4gf
△:4gf以上且小于8gf
×:8gf以上
(18)热塑性聚合物的涂布性
通过使用了棒涂机的凹版法,在A4大小的聚烯烃微多孔膜上涂布热塑性聚合物溶液(固体成分浓度3%),在60℃的烘箱内5分钟,进行水分的干燥去除。干燥后,将分隔件剪切10cm见方,在培养皿内浸渍于乙醇中。直接用超声波洗涤器(SND Co.,Ltd.制型号US-102振荡频率38kHz)进行1分钟洗涤,取出分隔件,将乙醇常温干燥。
(评价基准)
○:热塑性聚合物存在于聚烯烃微多孔膜表面的膜。
×:热塑性聚合物不存在于聚烯烃微多孔膜表面的膜。
(19-1)热塑性聚合物覆盖层与聚烯烃微多孔膜的粘接力
对于分隔件的热塑性聚合物覆盖层,贴合宽度12mm×长度100mm的胶带(3M公司制)。使用90°剥离强度测定器(IMADA公司制、产品名IP-5N)测定以50mm/分钟的速度将胶带从样品剥开时的力。根据得到的测定结果,以下述评价基准评价粘接力。
○:6gf/mm以上
×:小于6gf/mm
(19-2)热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性
通过使用了棒涂机的凹版法,在A4大小的聚烯烃微多孔膜上涂布热塑性聚合物溶液(固体成分浓度3%),在60℃的烘箱内5分钟,进行水分的干燥去除,从而得到多孔膜。干燥后,将得到的多孔膜剪切10cm见方,在培养皿内浸渍于乙醇中。直接用超声波洗涤器(SND Co.,Ltd.制型号US-102振荡频率38kHz)进行5分钟洗涤,取出多孔膜,将乙醇常温干燥,用肉眼观察得到的多孔膜。基于得到的测定结果,按照下述评价基准,评价热塑性聚合物与聚烯烃微多孔膜的粘接性。
○:热塑性聚合物存在于聚烯烃微多孔膜的表面的膜
×:热塑性聚合物不存在于聚烯烃微多孔膜的表面的膜;或者即便热塑性聚合物存在于聚烯烃微多孔膜的表面,但用手指擦拭热塑性聚合物部分时热塑性聚合物也会滑落的膜。
(20)卷绕性和电池的循环特性
(20-1)评价用样品的制作
<电极>
与(18)分隔件与电极的密合性同样地进行,制作正极和负极。将正极剪切成宽度约57mm,将负极切断成宽度约58mm,分别制成为带状,从而制作评价用电极。
<非水电解液的调制>
在碳酸亚乙酯:碳酸甲乙酯=1:2(体积比)的混合溶剂中混合溶质LiPF6使其浓度达到1.0mol/L,从而调制非水电解液。
<分隔件>
将实施例和比较例中得到的分隔件切割(slit)成60mm制成为带状,从而制作评价用分隔件。
(20-2)卷绕性的评价
将(20-1)中得到的、负极、分隔件、正极、分隔件按照该顺序重叠,以250gf的卷取张力多次卷绕成螺旋状,由此制作电极层叠体。对于制作的10个电极层叠体,目视观察有无分隔件的绞合、起皱,按照下述评价基准进行评价。
(评价基准)
○:完全没有产生绞合、起皱等外观不良。
△:绞合、起皱等外观不良有1个产生。
×:绞合、起皱等外观不良产生2个以上。
(20-3)电池的循环特性的评价
<电池组装>
将(20-1)中得到的负极、分隔件、正极、分隔件按照该顺序重叠,将卷取张力设为250gf、卷绕速度设为45mm/秒,多次卷绕成螺旋状,由此制作电极层叠体。将该电极层叠体收纳于外径18mm且高度65mm的不锈钢制容器中,使由正极集电体导出的铝制片焊接在容器盖端子部,将由负极集电体导出的镍制片焊接在容器壁。之后,在真空下,80℃下进行12小时干燥。氩气箱内,向组装的电池容器内注入上述非水电解液,进行封口。
<前处理>
对于组装的电池,以1/3C的电流值恒定电流充电至电压4.2V,之后进行8小时的4.2V的恒定电压充电;之后,以1/3C的电流进行放电至3.0V的终止电压。接着,以1C的电流值进行恒定电流充电至电压为4.2V;之后,进行3小时的4.2V的恒定电压充电;之后,以1C的电流进行放电至3.0V的终止电压。最后,以1C的电流值恒定电流充电至4.2V,之后,进行3小时的4.2V的恒定电压充电,从而进行前处理。需要说明的是,1C是指对电池的基准容量放电1小时的电流值。
<循环试验>
对于进行了上述前处理的电池在温度25℃的条件下,以放电电流1A进行放电至放电终止电压3V,之后以充电电流1A进行充电至充电终止电压4.2V。将其作为第1循环重复进行充放电,使用200循环后的容量相对于初始容量的容量保持率,按照以下的基准评价循环特性。
(评价基准)
◎:容量保持率为95%以上且100%以下
○:容量保持率为90%以上且小于95%
×:容量保持率小于90%
[实施例A]
[制造例1-1A](聚烯烃微多孔膜1A的制造)
对于Mv为70万的、均聚物的高密度聚乙烯45质量份,Mv为30万的、均聚物的高密度聚乙烯45质量份,Mv为40万的均聚物的聚丙烯与Mv为15万的均聚物的聚丙烯的混合物(质量比=4:3)10质量份,使用桶混机进行干混。向得到的聚烯烃混合物99质量份中添加四-[亚甲基-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟苯基)丙酸酯]甲烷1质量份作为抗氧化剂,再度使用桶混机进行干混,由此得到混合物。在氮气环境下使用喂料机向双螺杆挤出机进行供给得到的混合物。另外,用柱塞泵向挤出机料筒中注入液体石蜡(37.78℃下的运动粘度7.59×10-5m2/s)。以液体石蜡占挤出的总混合物中的比例成为65质量份、即聚合物浓度成为35质量份的方式,调节喂料机和泵的运转条件。
接着,在双螺杆挤出机内边将它们加热至230℃边进行熔融混炼,将得到的熔融混炼物经T-模头挤出至表面温度被控制在80℃的冷却辊上,使该挤出物与冷却辊接触而成形(cast),进行冷却固化,由此得到片状成形物。同时使用双轴拉伸机在温度112℃的条件下以倍率7×6.4倍将该片材进行拉伸后,浸渍于二氯甲烷中,提取去除液体石蜡后进行干燥,利用拉幅拉伸机在130℃的条件下在横向拉伸2倍。之后,使该拉伸片在宽度方向松弛约10%,进行热处理,得到表1所示的聚烯烃微多孔膜1A。
对于得到的聚烯烃微多孔膜1A,通过上述方法测定物性。另外,将得到的聚烯烃微多孔膜直接作为分隔件,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-2A](聚烯烃微多孔膜2A的制造)
进行拉伸温度和松弛率的调整,除此以外,进行与制造例1-1A同样的操作,由此得到聚烯烃微多孔膜2A。对于得到的聚烯烃微多孔膜2A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-3A](聚烯烃微多孔膜3A的制造)
对于粘均分子量70万的均聚物的高密度聚乙烯47.5质量份、粘均分子量25万的均聚物的高密度聚乙烯47.5质量份、和粘均分子量40万的均聚物的聚丙烯5质量份,使用桶混机进行干混。对得到的聚合物混合物99质量份添加季戊四醇-四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]1质量份作为抗氧化剂,再次使用桶混机进行干混,由此得到聚合物等混合物。用氮气进行置换之后,氮气环境下用喂料机向双螺杆挤出机供给得到的聚合物等混合物。另外,用柱塞泵向挤出机料筒中注入液体石蜡。
进行熔融混炼,调节喂料机和泵以使挤出的总混合物中液体石蜡量占的比成为67质量%(树脂组合物浓度为33质量%)。对于熔融混炼物,经T-模头挤出至冷却辊上并进行挤出流延,从而得到片状成形物。之后,进行拉伸温度和松弛率的调整,除此以外,进行与制造例1-1A同样的操作,由此得到聚烯烃微多孔膜3A。对于得到的聚烯烃微多孔膜3A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-4A](聚烯烃微多孔膜4A的制造)
对于粘均分子量200万的超高分子量聚乙烯25质量份、粘均分子量70万的均聚物高密度聚乙烯15质量份、粘均分子量25万的高密度聚乙烯30质量份和粘均分子量12万的丙烯单元含量1mol%的共聚聚乙烯30质量份,使用桶混机进行干混。对得到的聚合物混合物99质量份添加四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3质量份作为抗氧化剂,再次使用桶混机进行干混,由此得到聚合物等混合物。用氮气进行置换之后,氮气环境下用喂料机向双螺杆挤出机供给得到的聚合物等混合物。另外,用柱塞泵向挤出机料筒中注入液体石蜡。
进行熔融混炼,调节喂料机和泵以使挤出的总混合物中液体石蜡量占的比成为65质量%(树脂组合物浓度为35质量%)。对于熔融混炼物,经T-模头挤出至冷却辊上并进行挤出流延,从而得到片状成形物。之后,进行拉伸温度和松弛率的调整,除此以外,进行与制造例1-1A同样的操作,由此得到聚烯烃微多孔膜4A。对于得到的聚烯烃微多孔膜4,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-5A](聚烯烃微多孔膜5A的制造)
进行拉伸温度和松弛率的调整,除此以外,进行与制造例1-3A同样的操作,由此得到聚烯烃微多孔膜5。对于得到的聚烯烃微多孔膜5,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-6A](聚烯烃微多孔膜6A的制造)
将粘均分子量为100万的超高分子量聚乙烯19.2质量份、粘均分子量为25万的高密度聚乙烯12.8质量份、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)48质量份、微粉二氧化硅20质量份进行混合造粒之后,用前端安装了T模头的双螺杆挤出机进行熔融混炼,之后挤出,用由两侧加热的辊进行轧制,成形为厚度110μm的片状。由该成型物将DOP、微粉二氧化硅提取去除,制作微多孔膜。将该微多孔膜重叠2张,在120℃下沿MD拉伸5倍,在120℃下沿TD拉伸2倍,最后在137℃进行热处理。对于得到的聚烯烃微多孔膜6A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-7A](聚烯烃微多孔膜7A的制造)
使碱式氧化铝(平均粒径1.0μm)96.0质量份、丙烯酸胶乳(固体成分浓度40%、平均粒径145nm、最低成膜温度0℃以下)4.0质量份、聚羧酸铵水溶液(SAN NOPCO LIMITED.制SN DISPERSANT5468)1.0质量份,均匀地分散于100质量份的水中,调制涂布液,在聚烯烃树脂多孔膜1A的表面使用微凹版涂布机进行涂布。在60℃下干燥去除水,形成2μm的厚度的多孔层,得到聚烯烃微多孔膜7A。对于得到的聚烯烃微多孔膜7A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-8A](聚烯烃微多孔膜8A的制造)
在聚烯烃微多孔膜1A一侧的表面,按照与制造例1-7A同样的方法形成4μm厚度的多孔层,得到聚烯烃微多孔膜8A。对于得到的聚烯烃微多孔膜8A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-9A](聚烯烃微多孔膜9A的制造)
在聚烯烃微多孔膜2A一侧的表面,按照与制造例1-7A同样的方法形成3μm厚度的多孔层,得到聚烯烃微多孔膜9A。对于得到的聚烯烃微多孔膜9,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-10A](聚烯烃微多孔膜10A的制造)
在聚烯烃微多孔膜5A一侧的表面,按照与制造例1-7A同样的方法形成7μm厚度的多孔层,得到聚烯烃微多孔膜10A。对于得到的聚烯烃微多孔膜10A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-11A](聚烯烃微多孔膜11A的制造)
使焙烧高岭土(将以高岭石(Al2Si2O5(OH)4)作为主要成分的湿式高岭土高温焙烧处理而成的物质、平均粒径1.8μm)95.0质量份、丙烯酸胶乳(固体成分浓度40%、平均粒径220nm、最低成膜温度0℃以下)5.0质量份、和聚羧酸铵水溶液(SAN NOPCO LIMITED制SN DISPERSANT5468)0.5质量份均匀地分散于180质量份的水中调制涂布液,在聚烯烃微多孔膜3A的表面使用微凹版涂布机进行涂布。在60℃下干燥去除水,形成6μm的厚度的多孔层,得到聚烯烃微多孔膜11A。对于得到的聚烯烃微多孔膜11A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[制造例1-12A](聚烯烃微多孔膜12A的制造)
除了调整拉伸温度和松弛率以外,通过与制造例1-1A同样的操作,得到单位面积重量:4.6g/m2、膜厚:7μm、孔隙率:38%、透气度:150秒、穿刺强度:270g、平均孔径:0.070μm的聚烯烃微多孔膜。在前述聚烯烃微多孔膜一侧的表面,按照与制造例1-7A同样的方法形成3μm厚度的多孔层,得到聚烯烃微多孔膜12A。对于得到的聚烯烃微多孔膜12A,与制造例1-1A同样地,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表1中。
[表1]
[制造例2-1A](原料聚合物1的制造)
向安装有搅拌机、回流冷凝器、滴加槽和温度计的反应容器中投入离子交换水70.4质量份、“AQUARON KH1025”(注册商标、第一工业制药株式会社制25%水溶液)0.5质量份和“ADEKA REASOAPSR1025”(注册商标,株式会社ADEKA制25%水溶液)0.5质量份,将反应容器内部温度升温至80℃,保持在80℃的温度,添加过硫酸铵(2%水溶液)7.5质量份。
添加了过硫酸铵水溶液5分钟后,将甲基丙烯酸甲酯38.5质量份、丙烯酸正丁酯19.6质量份、丙烯酸2-乙基己酯31.9质量份、甲基丙烯酸0.1质量份、丙烯酸0.1质量份、甲基丙烯酸2-羟基乙酯2质量份、丙烯酰胺5质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯2.8质量份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(A-TMPT、新中村化学工业株式会社制)0.7质量份、“AQUARON KH1025”(注册商标、第一工业制药株式会社制25%水溶液)3质量份、“ADEKA REASOAP SR1025”(注册商标、株式会社ADEKA制25%水溶液)3质量份、对苯乙烯磺酸钠0.05质量份、过硫酸铵(2%水溶液)7.5质量份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3质量份和离子交换水52质量份的混合物,用均质混合器混合5分钟,制作乳化液。从滴加槽向反应容器中花费150分钟滴加得到的乳化液。
乳化液滴加结束后,将反应容器内部温度保持在80℃维持90分钟,之后冷却至室温。将得到的乳液用氢氧化铵水溶液(25%水溶液)调节至pH=9.0,得到浓度40%的丙烯酸系共聚物胶乳(原料聚合物1A)。对于得到的原料聚合物1A,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表2中。
[制造例2-2A~2-8A](原料聚合物2A~8A)
除了将单体及其他使用原料的组成如表2所述进行变更以外,与聚合物1A同样地,得到丙烯酸系共聚物胶乳(原料聚合物2A~8A)。对于得到的原料聚合物2A~8A,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表2中。
另外,对于下述原料聚合物9A~18A,也通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表2中。需要说明的是,原料聚合物9A~18A的Tg全部为利用FOX式得到的估算值。
原料聚合物9A:苯乙烯丁二烯聚合物、粒径300nm、Tg0℃、甲苯不溶分95%、电解质溶剂溶胀度1.7倍
原料聚合物10A:苯乙烯丁二烯聚合物、粒径377nm、Tg30℃、甲苯不溶分96%、电解质溶剂溶胀度1.7倍
原料聚合物11A:苯乙烯丁二烯聚合物、粒径380nm、Tg90℃、甲苯不溶分95%、电解质溶剂溶胀度1.6倍
原料聚合物12A:丙烯酸聚合物、粒径380nm、Tg90℃、甲苯不溶分98%、电解质溶剂溶胀度2.8倍、使用与原料聚合物1~8同样的单体、原料而得到
原料聚合物13A:丙烯酸聚合物、粒径50nm、Tg90℃、甲苯不溶分97%、电解质溶剂溶胀度2.9倍、使用与原料聚合物1~8同样的单体、原料而得到
原料聚合物14A:丙烯酸聚合物、粒径50nm、Tg30℃、甲苯不溶分99%、电解质溶剂溶胀度3.0倍、使用与原料聚合物1~8同样的单体、原料而得到
原料聚合物15A:丙烯酸聚合物、粒径500nm、Tg30℃、甲苯不溶分98%、电解质溶剂溶胀度2.7倍、使用与原料聚合物1~8同样的单体、原料而得到
原料聚合物16A:丙烯酸聚合物、粒径500nm、Tg90℃、甲苯不溶分96%、电解质溶剂溶胀度3.2倍、使用与原料聚合物1~8同样的单体、原料而得到
原料聚合物17A:丙烯酸聚合物、粒径1000nm、Tg90℃、甲苯不溶分96%、电解质溶剂溶胀度3.0倍、使用与原料聚合物1~8同样的单体、原料而得到
原料聚合物18A:丙烯酸(核壳)、粒径350nm、核Tg-20℃、壳Tg:50℃、甲苯不溶分96%、电解质溶剂溶胀度3.2倍、使用与原料聚合物1~8同样的单体、原料而得到
[表2]
※需要说明的是,表2中记载的原料聚合物1A~8A的Tg全部为利用FOX式得到的估算值。
(注)表2中的原材料名
MMA:甲基丙烯酸甲酯
BA:丙烯酸正丁酯
EHA:丙烯酸2-乙基己酯
MAA:甲基丙烯酸
AA:丙烯酸
HEMA:甲基丙烯酸2-羟基乙酯
AM:丙烯酰胺
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
NaSS:对苯乙烯磺酸钠
A-TMPT:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制)
KH1025:AQUARON KH1025(注册商标,第一工业制药株式会社制)
SR1025:ADEKA REASOAP SR1025(注册商标、株式会社ADEKA制)
APS:过硫酸铵
[实施例1A]
秤量表2所述的原料聚合物8A以固体成分计2.4质量份、原料聚合物1A以固体成分计0.6质量份,使之均匀地分散于92.5质量份的水中,调制包含热塑性聚合物的涂布液。接着,对于表1所述的聚烯烃微多孔膜1的单面表面使用喷雾涂布涂布液。在60℃下进行干燥而去除涂布液的水。进而,对于另一单面也同样地涂布涂布液,再次使之干燥,由此得到聚烯烃微多孔膜的双面上具有热塑性聚合物的蓄电设备用分隔件。对于得到的分隔件,通过上述方法进行评价。将得到的结果示于表3中。
[实施例2A~40A、比较例1A~4A]
以表3~6中记载的组合,将含有热塑性聚合物的涂布液通过各种方法(喷雾、凹版)涂布于聚烯烃微多孔膜的双面,除此以外,与实施例1A同样地,制作蓄电设备用分隔件。将得到的分隔件的物性和评价结果示于表3~6。需要说明的是,表3~6中的热塑性聚合物的Tg为用上述(8)所述的方法测定的值。
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
需要说明的是,实施例A中记载的蓄电设备用分隔件具有如下性质:构成热塑性聚合物覆盖层的树脂在20℃以上和小于20℃的区域具有玻璃化转变温度,在25℃的压制条件下剥离强度小、在80℃的压制条件下剥离强度大,所以可以推定,在热塑性聚合物覆盖层中,在蓄电设备用分隔件的最表面侧较多地存在有具有20℃以上的玻璃化转变温度的热塑性树脂,在聚烯烃微多孔膜与热塑性聚合物覆盖层的界面侧较多地存在有具有小于20℃的玻璃化转变温度的热塑性树脂。
[实施例B]
[制造例1-1B]
混合14.25质量份粘均分子量25万且熔点137℃的高密度聚乙烯1、14.25质量份粘均分子量70万且熔点137℃的高密度聚乙烯2、1.5质量份的粘均分子量40万且熔点163℃的聚丙烯、作为抗氧化剂的四-[亚甲基-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷0.2质量份,调制原料。
各混合物介由口径25mm、L/D=48的双轴挤出机喂料机投入。进而,将液体石蜡68质量份以侧喂料分别注入挤出机,挤出量调整成每1小时16kg,在200℃、200rpm的条件下进行混炼之后,由T模头在200℃的条件下挤出。马上用调温至40℃的流延辊进行冷却固化,成形为所希望的厚度的片。同时使用双轴拉伸机在温度112℃的条件下将该片材以倍率7×6.4倍进行拉伸后,浸渍于二氯甲烷中,提取去除液体石蜡后进行干燥,利用拉幅拉伸机横向拉伸。之后,使该拉伸片在宽度方向松弛,进行热处理,得到聚烯烃微多孔膜1B。将所得微多孔膜的物性示于表7。
[制造例1-2B~1-8B]
与制造例1-1B同样地进行,变更拉伸片的宽度方向的松弛率,得到聚烯烃微多孔膜2B~8B。将所得微多孔膜的物性示于表7。
[制造例2-9B~2-13B]
按照与制造例1-7A~1-11A同样的方法制造,得到聚烯烃微多孔膜9B~13B。将所得微多孔膜的物性示于表7。
[表7]
[制造例2-1B(丙烯酸乳液的涂布液的制造)]
向安装有搅拌机、回流冷凝器、滴加槽和温度计的反应容器中投入离子交换水70.4份、“AQUARON KH1025”(注册商标、第一工业制药株式会社制25%水溶液)0.5份和“ADEKA REASOAP SR1025”(注册商标、株式会社ADEKA制25%水溶液)0.5份,将反应容器内部温度升温至80℃,保持在80℃的温度,添加过硫酸铵(2%水溶液)7.5份。
添加了过硫酸铵水溶液(APS)5分钟后,将甲基丙烯酸甲酯(MMA)38.9份、丙烯酸正丁酯(BA)26.5份、丙烯酸2-乙基己酯(EHA)27份、甲基丙烯酸(MAA)0.1份、丙烯酸(AA)0.1份、甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)2份、丙烯酰胺(AM)5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)0.4份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(A-TMPT、新中村化学工业株式会社制)2份、“AQUARONKH1025”(注册商标、第一工业制药株式会社制25%水溶液)3份、“ADEKAREASOAP SR1025”(注册商标、株式会社ADEKA制25%水溶液)3份、对苯乙烯磺酸钠(NaSS)0.05份、过硫酸铵(2%水溶液)7.5份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3份、离子交换水52份的混合物,用均质混合器混合5分钟制作乳化液,由滴加槽向反应容器中花费150分钟滴加该乳化液。
乳化液滴加结束后,将反应容器内部温度保持在80℃维持90分钟,之后冷却至室温。将得到的乳液用氢氧化铵水溶液(25%水溶液)调节至pH=9.0,得到含有热塑性聚合物的涂布液1B。
[制造例2-2B~2-10B]
如表8所述变更单体及其他使用原料的组成,除此以外,与制造例1-1B同样地,得到含有热塑性聚合物的涂布液2B~10B。
[表8]
※需要说明的是,表8所述的热塑性聚合物的Tg全部为通过FOX式得到的估算值。
(注)表8中的原材料名
MMA:甲基丙烯酸甲酯
BA:丙烯酸正丁酯
EHA:丙烯酸2-乙基己酯
MAA:甲基丙烯酸
AA:丙烯酸
HEMA:甲基丙烯酸2-羟基乙酯
AM:丙烯酰胺
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
NaSS:对苯乙烯磺酸钠
A-TMPT:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制)
KH1025:AQUARON KH1025(注册商标,第一工业制药株式会社制)
SR1025:ADEKA REASOAP SR1025(注册商标、株式会社ADEKA制)
APS:过硫酸铵
[实施例1B]
使含有热塑性聚合物的涂布液1B7.5质量份均匀地分散于92.5质量份的水中调制涂布液,在聚烯烃微多孔膜1B的表面使用凹版涂布机进行涂布。60℃下进行干燥而去除水。进而,对于另一单面也同样地涂布涂布液,使之干燥而得到多孔膜(蓄电设备用分隔件)。将得到的微多孔膜的物性和评价结果示于表9。
[实施例2B~8B]
使用含有热塑性聚合物的涂布液2B~5B,除此以外,与实施例1A同样地,制作多孔膜(蓄电设备用分隔件)。将使用的含有热塑性聚合物的涂布液以及聚烯烃微多孔膜和得到的多孔膜(蓄电设备用分隔件)的物性以及评价结果示于表9。
[实施例9B]
对于聚烯烃微多孔膜1B,喷雾涂布含有热塑性聚合物的涂布液5B,60℃下进行干燥而去除水。进而,对于另一单面也同样地进行,涂布含有热塑性聚合物的涂布液5B,使之干燥,得到多孔膜(蓄电设备用分隔件)。将得到的多孔膜(蓄电设备用分隔件)的物性和评价结果示于表9。
[实施例10B]
对于聚烯烃微多孔膜1B,将含有热塑性聚合物的涂布液5B用喷墨以分辨率为180Dpi进行涂布,60℃下进行干燥,去除水。进而,对于另一单面也同样地涂布含有热塑性聚合物的涂布液5B,使之干燥,得到多孔膜(蓄电设备用分隔件)。将得到的多孔膜(蓄电设备用分隔件)的物性和评价结果示于表9。
[实施例11B~13B]
对于聚烯烃微多孔膜1B,对于含有热塑性聚合物的涂布液5B进行点加工,使用凹版涂布机进行涂布,60℃下进行干燥而去除水。进而,对于另一单面也同样地进行,涂布含有热塑性聚合物的涂布液5B,使之干燥,得到多孔膜(蓄电设备用分隔件)。将得到的多孔膜(蓄电设备用分隔件)的物性和评价结果示于表9。
[实施例14B~27B]
使用表9和10所述的聚烯烃微多孔膜和含有热塑性聚合物的涂布液,除此以外,与实施例9B同样地,制作多孔膜(蓄电设备用分隔件)。将得到的多孔膜(蓄电设备用分隔件)的物性和评价结果示于表9和10中。
[比较例1B~3B]
使用表11所述的聚烯烃微多孔膜和含有热塑性聚合物的涂布液,除此以外,与实施例1B同样地,制作多孔膜(蓄电设备用分隔件)。将得到的多孔膜(蓄电设备用分隔件)的物性和评价结果示于表11。
〔倍率特性〕
(电极的制作)
a.正极的制作
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)92.2质量%、作为导电材料的鳞片状石墨和乙炔黑的各2.3质量%、作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVDF)3.2质量%分散于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中调制浆料。利用模压涂覆(die coater)将该浆料涂布在作为正极集电体的厚20μm的铝箔的单面上,在130℃干燥3分钟后,利用辊压机进行压缩成形。此时,正极的活性物质涂布量为250g/m2、活性物质体积密度为3.00g/cm3
b.负极的制作
将作为负极活性物质的人造石墨96.9质量%、作为粘结剂的羧甲基纤维素的铵盐1.4质量%和苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶1.7质量%分散于精制水中调制浆料。利用模压涂覆将该浆料涂布在成为负极集电体的厚12μm的铜箔的单面上,在120℃下干燥3分钟后,利用辊压机进行压缩成形。此时,负极的活性物质涂布量为106g/m2、活性物质体积密度为1.35g/cm3
(电池的制作)
a.正极的制作
将与前述(电极的制作)a同样制作的正极冲切为面积2.00cm2的圆形。
b.负极的制作
将与前述(电极的制作)b同样制作的负极冲切为面积2.05cm2的圆形。
c.非水电解液
在碳酸亚乙酯:碳酸甲乙酯=1:2(体积比)的混合溶剂中混合溶质LiPF6使其浓度达到1.0ml/L,进行调制。
d.电池组装
使用实施例1B的多孔膜作为分隔件,以使正极与负极的活性物质面相对的方式由下按照负极、多孔膜、正极的顺序进行重叠。将该层叠体按照负极的铜箔、正极的铝箔分别与容器主体、盖相接的方式收纳于容器主体与盖被绝缘的带盖的不锈钢金属制容器中。向该容器内,注入非水电解液而进行密闭,得到非水电解液二次电池(实施例1B)。
将组装的简易电池在25℃下,以电流值3mA(约0.5C)充电至电池电压4.2V,进而保持在4.2V,从3mA开始缩小电流值,通过这样的方法进行总计约6小时的电池制作后的最初充电,之后,以电流值3mA放电至电池电压3.0V。
接着,25℃下,以电流值6mA(约1.0C)充电至电池电压4.2,进而保持在4.2V,从6mA开始缩小电流值,通过这样的方法进行总计约3小时的充电,之后以电流值6mA放电至电池电压3.0V,将此时的放电容量作为1C放电容量(mAh)。
接着,25℃下,以电流值6mA(约1.0C)充电至电池电压4.2,进而保持在4.2V,从6mA开始缩小电流值,通过这样的方法进行总计约3小时的充电,之后以电流值12mA(约2.0C)放电至电池电压3.0V,将此时的放电容量作为2C放电容量(mAh)。
计算出2C放电容量相对于1C放电容量的比率,将该值作为倍率特性。将评价结果示于表9。
倍率特性(%)=(2C放电容量/1C放电容量)×100
[实施例2B~27B和比较例1B~3B(电池)]
作为分隔件,代替实施例1B的多孔膜而使用实施例2B~27B和比较例1B~3B的多孔膜,除此以外,与实施例1B同样地,制作电池(实施例2B~27B和比较例1B~3B)。评价得到的电池的倍率特性。将评价结果示于表9~11。
[表9]
[表10]
[表11]
本申请基于2012年7月26日向日本特许厅提出的日本专利申请(日本特愿2012-166179)和2012年10月24日向日本特许厅提出的日本专利申请(日本特愿2012-234852),此处参照并援引其内容。
产业上的可利用性
通过本发明,能够提供与电极的密合性优异的分隔件、进而处理性也优异的分隔件。因此,本发明作为非水系电解液二次电池等电池、蓄电器、电容器(capacitor)等蓄电设备用分隔件是有用的。

Claims (16)

1.一种蓄电设备用分隔件,其具有:聚烯烃微多孔膜、和覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层,
所述热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含所述热塑性聚合物的部分与不包含所述热塑性聚合物的部分以海岛状存在于所述聚烯烃微多孔膜上,
所述热塑性聚合物覆盖层中所包含的热塑性聚合物具有至少2个玻璃化转变温度,
所述玻璃化转变温度中的至少一个存在于小于20℃的区域,
所述玻璃化转变温度中的至少一个存在于20℃以上的区域。
2.根据权利要求1所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,
在所述热塑性聚合物覆盖层中,
在所述蓄电设备用分隔件的最表面侧存在有具有20℃以上的玻璃化转变温度的热塑性树脂,并且
在所述聚烯烃微多孔膜与所述热塑性聚合物覆盖层的界面侧存在有具有小于20℃的玻璃化转变温度的热塑性树脂。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,对于存在有所述热塑性聚合物覆盖层的、所述蓄电设备用分隔件的最表面重叠铝箔,在温度25℃、压力5MPa下进行3分钟加压后的剥离强度为8gf/cm以下。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,对于存在有所述热塑性聚合物覆盖层的、所述蓄电设备用分隔件的最表面重叠铝箔,在温度80℃、压力10MPa下进行3分钟加压后的剥离强度为10gf/cm以上。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,所述聚烯烃微多孔膜与所述热塑性聚合物覆盖层的90°剥离强度为6gf/mm以上。
6.根据权利要求1~5的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,所述热塑性聚合物覆盖层中,存在于所述蓄电设备用分隔件的最表面的热塑性聚合物的至少一部分为粒状热塑性聚合物。
7.根据权利要求6所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,所述粒状热塑性聚合物的平均粒径为0.01μm~0.4μm。
8.根据权利要求1~7的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,相对于所述聚烯烃微多孔膜的总面积100%,被所述热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比率为95%以下。
9.根据权利要求1~8的任一项所述的蓄电设备用分隔件,其特征在于,相对于所述聚烯烃微多孔膜的总面积100%,被所述热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比率为50%以下。
10.一种层叠体,其由权利要求1~9所述的蓄电设备用分隔件与电极层叠而成。
11.一种多孔膜,其具有:聚烯烃微多孔膜、和覆盖该聚烯烃微多孔膜的至少一侧的表面的至少一部分的热塑性聚合物覆盖层,
所述热塑性聚合物覆盖层所包含的热塑性聚合物的玻璃化转变温度为-10℃以上且40℃以下,并且,
所述热塑性聚合物相对于电解液的溶胀度为5倍以下。
12.根据权利要求11所述的多孔膜,其特征在于,所述热塑性聚合物覆盖层的平均厚度为1.5μm以下。
13.根据权利要求11或12所述的多孔膜,其特征在于,相对于所述聚烯烃微多孔膜的总面积100%,被所述热塑性聚合物覆盖层覆盖的聚烯烃微多孔膜的面积比率为70%以下。
14.根据权利要求11~13的任一项所述的多孔膜,其特征在于,所述热塑性聚合物的凝胶率为90%以上。
15.根据权利要求11~14的任一项所述的多孔膜,其特征在于,
所述热塑性聚合物覆盖层为如下的层:包含所述热塑性聚合物的部分与不包含所述热塑性聚合物的部分以海岛状存在于所述聚烯烃微多孔膜上,
包含所述热塑性聚合物的部分形成为点状。
16.根据权利要求15所述的多孔膜,其特征在于,所述点的平均长径为20μm~1000μm。
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