JP2006019191A - Separator for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Separator for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Noritoshi Kimura
文紀 木村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a lithium ion secondary battery having uniform hole diameters and excellent ion permeability, capable of preventing short-circuiting even when temperature rises to such high temperatures exceeding 180°C. <P>SOLUTION: This separator for the lithium-ion secondary battery comprises a nonwoven fabric containing heat resistant pulp fiber having a melting point or a carbonization temperature of 300°C or higher, and thermoplastic fiber having a melting point of 200°C or higher, and the percentage of void of the nonwoven fabric is not more than 60%, and none of the nonwoven fabric composing material is formed into a film. The lithium-ion secondary battery is provided with this separator for the lithium-ion secondary battery. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はリチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a separator for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery.

近年、電気機器の小型、軽量化に伴い、その電源である電池に対しても、小型、軽量、かつ、高エネルギー密度化の要望が強い。リチウムイオン二次電池はエネルギー密度が高いため、このような要望を満足できる電池として期待されている。   In recent years, along with the reduction in size and weight of electric devices, there is a strong demand for a battery that is a power source for reduction in size, weight, and high energy density. Since lithium ion secondary batteries have high energy density, they are expected to satisfy such demands.

このようなリチウムイオン二次電池のセパレータとして、ポリオレフィン微孔膜を使用するのが一般的であった。これは、電池の外部短絡等により異常な大電流が流れたときに電池温度が著しく上昇して、可燃性ガスの発生や電池の破裂や発火を防ぐため、その熱によってポリオレフィン微孔膜が収縮又は溶融し、微孔を閉塞してイオン透過性を遮断する機能(シャットダウン機能)を兼ね備えていると考えられているためである。しかしながら、180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合には、ポリオレフィン微孔膜が溶融してしまい、十分な短絡防止機能を発揮できないものであった。また、温度の上昇とともに、セパレータが幅方向に熱収縮して幅方向の寸法が小さくなり、セパレータの幅方向端部と接触していた電極が露出してしまい、短絡を引き起す懸念があった。   As a separator of such a lithium ion secondary battery, a polyolefin microporous membrane has been generally used. This is because the battery temperature rises markedly when an abnormal large current flows due to an external short circuit of the battery, etc., and the polyolefin microporous membrane contracts due to the heat to prevent the generation of flammable gas, battery rupture or ignition. Or it is because it is thought that it has the function (shutdown function) which melt | dissolves and obstruct | occludes a micropore and interrupts | blocks ion permeability. However, when the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C., the polyolefin microporous film is melted and a sufficient short-circuit prevention function cannot be exhibited. Also, as the temperature rises, the separator heat shrinks in the width direction, the width dimension decreases, and the electrodes that are in contact with the width direction end of the separator are exposed, which may cause a short circuit. .

このようなリチウムイオン二次電池における短絡を防止できる可能性のあるセパレータとして、「融点または熱分解温度が250℃以上で、平均繊維長0.3mm〜2mm、少なくとも一部が繊維径1μm以下にフィブリル化された液晶性高分子繊維を含有してなる、空隙率が68%〜85%の湿式不織布からなる電気化学素子用セパレータ」が提案されている(特許文献1)。   As a separator that may be able to prevent a short circuit in such a lithium ion secondary battery, “the melting point or the thermal decomposition temperature is 250 ° C. or higher, the average fiber length is 0.3 mm to 2 mm, and at least part of the fiber diameter is 1 μm or less. There has been proposed "a separator for electrochemical elements" comprising a wet nonwoven fabric having a porosity of 68% to 85%, which contains fibrillated liquid crystalline polymer fibers (Patent Document 1).

特開2002−266281号公報(請求項1、請求項11など)JP 2002-266281 A (Claim 1, Claim 11, etc.)

特許文献1に開示するような電気化学素子用セパレータは湿式不織布からなるため、ある程度孔径の揃ったものであるが、更に孔径が揃っており、イオン透過の均一性が更に優れるものが望まれていた。   Since the separator for an electrochemical element as disclosed in Patent Document 1 is made of a wet nonwoven fabric, the pore diameter is uniform to some extent. However, it is desired that the pore diameter is further uniform and the ion permeation uniformity is further improved. It was.

本発明は、180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合であっても短絡を防止することができ、孔径が揃っており、しかもイオン透過性に優れるリチウムイオン二次電池用セパレータ、及びリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention is a lithium ion secondary battery separator that can prevent a short circuit even when the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C., has a uniform pore diameter, and is excellent in ion permeability, And it aims at providing a lithium ion secondary battery.

本発明の請求項1にかかる発明は、「融点又は炭化温度が300℃以上の耐熱性パルプ繊維と、融点が200℃以上の熱可塑性繊維とを含有する不織布からなり、前記不織布の空隙率が60%以下、かつ不織布構成材料はいずれも皮膜化していないことを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータ」である。不織布の空隙率が60%以下であることによって、一定体積における繊維の占める割合が高く、不織布(リチウムイオン二次電池用セパレータ)の孔径を均一化できることを見出したものである。また、不織布構成材料はいずれも皮膜化していないことによって、イオンの透過性も妨げられず、イオン透過性に優れるものである。また、パルプ形態の耐熱性パルプ繊維を含んでいることによって、孔径をより小さくかつ多く(つまり孔径を均一化)できるため、イオン透過性の均一性に優れている。更に、耐熱性パルプ繊維と、融点が200℃以上の熱可塑性繊維とを含有していることによって、180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合であっても収縮せず、短絡を防止することができるものである。   The invention according to claim 1 of the present invention is “consisting of a nonwoven fabric containing a heat-resistant pulp fiber having a melting point or a carbonization temperature of 300 ° C. or higher and a thermoplastic fiber having a melting point of 200 ° C. or higher. The separator for a lithium ion secondary battery is characterized in that it is 60% or less, and none of the non-woven fabric constituting material is formed into a film. It has been found that when the non-woven fabric has a porosity of 60% or less, the proportion of fibers in a certain volume is high, and the pore diameter of the non-woven fabric (lithium ion secondary battery separator) can be made uniform. Further, since none of the nonwoven fabric constituting materials is made into a film, the ion permeability is not hindered and the ion permeability is excellent. Moreover, since the heat resistant pulp fiber in the form of pulp is contained, the pore diameter can be made smaller and larger (that is, the pore diameter can be made uniform), so that the ion permeability is excellent in uniformity. Furthermore, by containing a heat-resistant pulp fiber and a thermoplastic fiber having a melting point of 200 ° C. or higher, even if the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C., it does not shrink, and a short circuit is caused. It can be prevented.

本発明の請求項2にかかる発明は、「不織布の厚さが10〜30μmであることを特徴とする、請求項1記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ」である。このようにリチウムイオン二次電池用セパレータである不織布の絶対的厚さが薄いことによっても、イオン透過性に優れるものである。   The invention according to claim 2 of the present invention is “a separator for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the nonwoven fabric has a thickness of 10 to 30 μm”. Thus, even if the absolute thickness of the nonwoven fabric which is a separator for a lithium ion secondary battery is thin, the ion permeability is excellent.

本発明の請求項3にかかる発明は、「耐熱性パルプ繊維がアラミドパルプ繊維であることを特徴とする、請求項1又は請求項2記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ」である。アラミドパルプは耐熱性に優れているため、短絡防止性に優れている。   The invention according to claim 3 of the present invention is “a separator for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the heat-resistant pulp fiber is an aramid pulp fiber”. Since aramid pulp is excellent in heat resistance, it is excellent in short circuit prevention.

本発明の請求項4にかかる発明は、「熱可塑性繊維がポリエステル繊維であることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ」である。ポリエステル繊維は熱安定性に優れているため短絡防止性に優れているとともに、電解液によって若干ながら膨潤する傾向があるため、イオン透過性に優れている。   The invention according to claim 4 of the present invention is “a separator for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic fiber is a polyester fiber”. Polyester fibers are excellent in thermal stability because they are excellent in short circuit prevention, and have a tendency to swell slightly due to the electrolytic solution, so that they are excellent in ion permeability.

本発明の請求項5にかかる発明は、「熱可塑性繊維の平均繊維径が4μm以下であることを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ」である。熱可塑性繊維が均一に分散することができるため短絡防止性に優れているとともに、孔径をより小さくかつ多くすることができるため、イオン透過性の均一性に優れている。   The invention according to claim 5 of the present invention is “a separator for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein an average fiber diameter of the thermoplastic fibers is 4 μm or less. Is. Since the thermoplastic fibers can be uniformly dispersed, the short circuit prevention is excellent, and the pore diameter can be made smaller and larger, so that the ion permeability is excellent in uniformity.

本発明の請求項6にかかる発明は、「耐熱性パルプ繊維と熱可塑性繊維との質量比率が30:70〜80:20であることを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ」である。耐熱性パルプ繊維と熱可塑性繊維との質量比率がこの範囲内にあると、高温にまで温度が上昇した場合であっても収縮せず、短絡防止性の信頼性の高いものである。   The invention according to claim 6 of the present invention is as described in any one of claims 1 to 5, wherein the mass ratio of heat-resistant pulp fiber to thermoplastic fiber is 30:70 to 80:20. The separator for a lithium ion secondary battery described in the above. When the mass ratio of the heat-resistant pulp fiber and the thermoplastic fiber is within this range, even if the temperature rises to a high temperature, it does not shrink, and the short-circuit prevention reliability is high.

本発明の請求項7にかかる発明は、「湿式繊維ウエブを2枚以上積層して製造した湿式積層不織布からなることを特徴とする、請求項1〜請求項6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ」である。湿式積層不織布であると、孔径の不均一性をより改善し、孔径をより小さくすることができるため、イオン透過性の均一性に優れている。   The invention according to claim 7 of the present invention is the lithium ion according to any one of claims 1 to 6, wherein the lithium ion is made of a wet laminated nonwoven fabric produced by laminating two or more wet fiber webs. Secondary battery separator ". In the case of a wet laminated nonwoven fabric, the nonuniformity of the pore diameter can be further improved and the pore diameter can be further reduced, and thus the ion permeability is excellent in uniformity.

本発明の請求項8にかかる発明は、「請求項1〜請求項7のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータを備えたリチウムイオン二次電池」である。そのため、180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合であっても短絡を防止することができる信頼性が高く、しかも内部抵抗の低いものである。   The invention according to claim 8 of the present invention is “a lithium ion secondary battery including the lithium ion secondary battery separator according to any one of claims 1 to 7”. Therefore, even when the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C., the short circuit can be prevented and the reliability is high and the internal resistance is low.

本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは、180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合であっても短絡を防止することができ、また孔径が揃っており、しかもイオン透過性に優れている。   The separator for a lithium ion secondary battery of the present invention can prevent a short circuit even when the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C., has a uniform hole diameter, and is ion permeable. Are better.

本発明のリチウムイオン二次電池は180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合であっても短絡を防止することができる信頼性が高く、しかも内部抵抗の低いものである。   The lithium ion secondary battery of the present invention has high reliability and low internal resistance that can prevent a short circuit even when the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C.

本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータ(以下、単に「セパレータ」と表記する)である不織布は、180℃を超えるような高温に晒されても溶融したり収縮せず、寸法安定性に優れており、耐熱性に優れ、更にはイオン透過性の均一性に優れているように、融点又は炭化温度が300℃以上の耐熱性パルプ繊維を含んでいる。本発明における「融点」とは、JIS K 7121に規定されている示差熱分析により得られる示差熱分析曲線(DTA曲線)から得られる温度をいい、「炭化温度」とは、JIS K 7120に規定されている熱重量測定により得られる温度をいう。   The nonwoven fabric which is a separator for lithium ion secondary batteries of the present invention (hereinafter simply referred to as “separator”) does not melt or shrink even when exposed to a high temperature exceeding 180 ° C., and has excellent dimensional stability. In addition, heat-resistant pulp fibers having a melting point or a carbonization temperature of 300 ° C. or higher are included so that the heat resistance and the uniformity of ion permeability are excellent. In the present invention, “melting point” refers to a temperature obtained from a differential thermal analysis curve (DTA curve) obtained by differential thermal analysis defined in JIS K 7121, and “carbonization temperature” refers to JIS K 7120. This is the temperature obtained by thermogravimetry.

具体的には、融点が300℃以上の耐熱性パルプ繊維として、ポリテトラフルオロエチレンパルプ繊維、ポリフェニレンサルファイドパルプ繊維などを挙げることができ、炭化温度が300℃以上の耐熱性パルプ繊維として、メタ系芳香族ポリアミドパルプ繊維、パラ系芳香族ポリアミドパルプ繊維、ポリアミドイミドパルプ繊維、芳香族ポリエーテルアミドパルプ繊維、ポリベンゾイミダゾールパルプ繊維、全芳香族ポリエステルパルプ繊維などを挙げることができる。これらの中でも、メタ系芳香族ポリアミドパルプ繊維又はパラ系芳香族ポリアミドパルプ繊維(アラミドパルプ繊維)は、耐熱性に優れているため、短絡防止性に優れ、また電解液との親和性にも優れているため好適であり、炭化温度のより高いパラ系芳香族ポリアミドパルプ繊維がより好適である。なお、「耐熱性パルプ繊維」は前記耐熱性パルプ繊維と同じ樹脂からなる耐熱性繊維に対して機械的剪断力などを作用させることにより繊維の長さ方向に微細繊維(フィブリル)を発生させたものである。   Specifically, examples of the heat-resistant pulp fiber having a melting point of 300 ° C. or higher include polytetrafluoroethylene pulp fiber, polyphenylene sulfide pulp fiber, and the like. Aromatic polyamide pulp fibers, para-aromatic polyamide pulp fibers, polyamideimide pulp fibers, aromatic polyetheramide pulp fibers, polybenzimidazole pulp fibers, wholly aromatic polyester pulp fibers, and the like can be mentioned. Among these, meta-aromatic polyamide pulp fibers or para-aromatic polyamide pulp fibers (aramid pulp fibers) are excellent in heat resistance, and therefore have excellent short circuit prevention properties and excellent compatibility with electrolytes. Therefore, a para-aromatic polyamide pulp fiber having a higher carbonization temperature is more preferable. The “heat-resistant pulp fiber” generated fine fibers (fibrils) in the fiber length direction by applying mechanical shearing force or the like to the heat-resistant fiber made of the same resin as the heat-resistant pulp fiber. Is.

耐熱性パルプ繊維のろ水度は、緻密な構造をもち、電極間の分離性に優れているように、200mlCSF以下であるのが好ましく、150mlCSF以下であるのがより好ましく、120mlCSF以下であるのが更に好ましい。なお、耐熱性パルプ繊維のろ水度は50mlCSF以上であるのが好ましい。この「ろ水度」はJIS P8121 カナダ標準ろ水度試験機により測定した値をいう。また、耐熱性パルプ繊維の平均繊維長は強度的に優れるように1mm以上であるのが好ましく、繊維同士の絡み合いによる地合いの悪化が生じにくいように2mm以下であるのが好ましい。なお、耐熱性パルプ繊維の平均繊維長は、10個体の耐熱性パルプ繊維について、Kajaani Fiber Labを用いて測定した値をいう。   The freeness of the heat resistant pulp fiber is preferably 200 ml CSF or less, more preferably 150 ml CSF or less, and more preferably 120 ml CSF or less so as to have a dense structure and excellent separation between electrodes. Is more preferable. In addition, it is preferable that the freeness of heat-resistant pulp fiber is 50 mlCSF or more. This “freeness” means a value measured by a JIS P8121 Canadian standard freeness tester. Further, the average fiber length of the heat-resistant pulp fiber is preferably 1 mm or more so as to be excellent in strength, and is preferably 2 mm or less so that the deterioration of the texture due to the entanglement between the fibers hardly occurs. In addition, the average fiber length of heat-resistant pulp fiber means the value measured using Kajaani Fiber Lab about ten heat-resistant pulp fibers.

本発明のセパレータである不織布は、樹脂組成、ろ水度、及び/又は平均繊維長の点で相違する2種類以上の耐熱性パルプ繊維を含んでいることができる。   The nonwoven fabric which is a separator of the present invention can contain two or more types of heat-resistant pulp fibers that differ in terms of resin composition, freeness, and / or average fiber length.

本発明のセパレータである不織布は上述のような耐熱性パルプ繊維に加えて、融点が200℃以上の熱可塑性繊維を含有している。このような熱可塑性繊維を含んでいることによって、180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合であっても収縮せず、短絡を防止することができ、また、不織布の骨格を形成し、強度を付与することができる。また、不織布が湿式不織布からなる場合には、湿式不織布製造時における強度を付与し、湿式不織布の連続生産を可能とする。   The nonwoven fabric which is the separator of the present invention contains thermoplastic fibers having a melting point of 200 ° C. or higher in addition to the heat-resistant pulp fibers as described above. By including such a thermoplastic fiber, even if the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C., it does not shrink and can prevent a short circuit, and also forms a nonwoven fabric skeleton. In addition, strength can be imparted. Moreover, when a nonwoven fabric consists of a wet nonwoven fabric, the intensity | strength at the time of wet nonwoven fabric manufacture is provided, and the continuous production of a wet nonwoven fabric is enabled.

熱可塑性繊維の融点は高温となった場合であっても短絡しないように、200℃以上であるが、融点が高ければ高い程その効果に優れているため、220℃以上であるのが好ましく、240℃以上であるのがより好ましい。一方で、熱可塑性繊維の融点の上限は特に限定するものではないが、熱可塑性繊維の変形によって耐熱性パルプ繊維を固定し、不織布(セパレータ)の形態安定性を付与するのが好ましいため、300℃以下であるのが好ましく、280℃以下であるのがより好ましい。   The melting point of the thermoplastic fiber is 200 ° C. or higher so as not to be short-circuited even when the temperature becomes high. However, the higher the melting point, the better the effect is, and therefore it is preferably 220 ° C. or higher. More preferably, the temperature is 240 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the melting point of the thermoplastic fiber is not particularly limited, but it is preferable to fix the heat-resistant pulp fiber by deformation of the thermoplastic fiber and impart the shape stability of the nonwoven fabric (separator). It is preferably not higher than ° C., more preferably not higher than 280 ° C.

具体的には、熱可塑性繊維として、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維などのポリエステル繊維、ナイロン6繊維、ナイロン66繊維などのポリアミド繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリウレタン繊維、などを挙げることができる。これらの中でも、ポリエステル繊維は熱安定性に優れているため短絡防止性に優れているとともに、電解液によって若干ながら膨潤する傾向があり、イオン透過性に優れているため好適である。   Specifically, examples of the thermoplastic fiber include polyester fibers such as polyethylene terephthalate fibers and polybutylene terephthalate fibers, polyamide fibers such as nylon 6 fibers and nylon 66 fibers, polyvinyl chloride fibers, and polyurethane fibers. Among these, polyester fibers are suitable because they are excellent in thermal stability and excellent in short circuit prevention properties, tend to swell slightly with the electrolyte, and are excellent in ion permeability.

この熱可塑性繊維の平均繊維径は4μm以下であるのが好ましい。熱可塑性繊維が均一に分散することができるため短絡防止性に優れているとともに、孔径をより小さくかつ多くすることができるため、イオン透過性の均一性に優れているためである。より好ましい平均繊維径は3.6μm以下であり、更に好ましい平均繊維径は3.2μm以下である。熱可塑性繊維の平均繊維径の下限は特に限定するものではないが、10nm程度が適当である。なお、熱可塑性繊維の平均繊維径は顕微鏡で500倍の拡大写真をとり、熱可塑性繊維10本の繊維径の算術平均値をいう。   The average fiber diameter of the thermoplastic fiber is preferably 4 μm or less. This is because the thermoplastic fibers can be uniformly dispersed, so that the short circuit prevention property is excellent, and the pore diameter can be made smaller and larger, so that the ion permeability uniformity is excellent. A more preferable average fiber diameter is 3.6 μm or less, and a still more preferable average fiber diameter is 3.2 μm or less. The lower limit of the average fiber diameter of the thermoplastic fiber is not particularly limited, but about 10 nm is appropriate. In addition, the average fiber diameter of a thermoplastic fiber takes an enlarged photograph 500 times with a microscope, and says the arithmetic mean value of the fiber diameter of ten thermoplastic fibers.

なお、熱可塑性繊維の平均繊維長は特に限定されるものではないが、均一に分散することができ、電極間の分離性に優れているように、1〜25mm程度であるのが好ましく、3〜20mm程度であるのがより好ましい。また、熱可塑性繊維の横断面形状は円形である必要はなく、非円形(例えば、長円、楕円、星型、YやXなどのアルファベット型、プラス型など)であっても良い。更に、熱可塑性繊維はフィブリル化していても良いし、フィブリル化していなくても良いが、強度的に優れるようにフィブリル化していない熱可塑性繊維を含んでいるのが好ましい。また、融点、平均繊維径、繊維長、横断面形状、及び/又はフィブリルの有無の少なくとも1点で相違する2種類以上の熱可塑性繊維を含んでいても良い。なお、熱可塑性繊維の平均繊維長は、顕微鏡で10倍の拡大写真をとり、熱可塑性繊維10本の繊維長の算術平均値をいう。   The average fiber length of the thermoplastic fiber is not particularly limited, but is preferably about 1 to 25 mm so that it can be uniformly dispersed and has excellent separation between electrodes. More preferably, it is about ˜20 mm. Further, the cross-sectional shape of the thermoplastic fiber is not necessarily circular, and may be non-circular (for example, an ellipse, an ellipse, a star, an alphabet such as Y or X, or a plus). Further, the thermoplastic fiber may or may not be fibrillated, but preferably contains a non-fibrillated thermoplastic fiber so as to be excellent in strength. In addition, two or more types of thermoplastic fibers that differ in at least one of the melting point, the average fiber diameter, the fiber length, the cross-sectional shape, and / or the presence or absence of fibrils may be included. In addition, the average fiber length of a thermoplastic fiber means the arithmetic average value of the fiber length of ten thermoplastic fibers, taking a 10 times magnified photograph with a microscope.

本発明の不織布(セパレータ)は上述のような耐熱性パルプ繊維と熱可塑性繊維とを含んでいるが、その質量比率は(耐熱性パルプ繊維):(熱可塑性繊維)=30:70〜80:20であるのが好ましい。耐熱性パルプ繊維量が不織布全体の30mass%未満であると、高温で溶融したり、収縮して短絡しやすく、80mass%を超えると、熱可塑性繊維量が少なくなり強度のない不織布となる傾向があるためで、(耐熱性パルプ繊維):(熱可塑性繊維)=50:50〜70:30であるのがより好ましい。   The nonwoven fabric (separator) of the present invention contains the heat-resistant pulp fiber and the thermoplastic fiber as described above, and the mass ratio thereof is (heat-resistant pulp fiber) :( thermoplastic fiber) = 30: 70-80: 20 is preferred. If the amount of heat-resistant pulp fiber is less than 30 mass% of the whole nonwoven fabric, it tends to melt at a high temperature or shrink and easily short-circuit, and if it exceeds 80 mass%, the amount of thermoplastic fiber tends to decrease and the nonwoven fabric tends to be weak. For this reason, (heat resistant pulp fiber) :( thermoplastic fiber) = 50: 50 to 70:30 is more preferable.

本発明の不織布(セパレータ)は上述のような耐熱性パルプ繊維と熱可塑性繊維からなるのが好ましいが、これら繊維以外の繊維を含んでいることもできる。しかしながら、これら繊維以外に含む繊維はセルロース繊維やガラス繊維ではない、有機繊維であるのが好ましい。   The nonwoven fabric (separator) of the present invention is preferably composed of the heat-resistant pulp fiber and the thermoplastic fiber as described above, but can also contain fibers other than these fibers. However, the fibers contained in addition to these fibers are preferably organic fibers, not cellulose fibers or glass fibers.

本発明のセパレータである不織布は電解液の保持性に優れているため、安定して性能を発揮できるリチウムイオン二次電池を製造できるものであるが、その空隙率は60%以下である。不織布の空隙率が60%以下であることによって、一定体積における繊維の占める割合が高く、不織布(リチウムイオン二次電池用セパレータ)の孔径を均一化できることを見出したのである。不織布の空隙率が低ければ低い程(つまり、一定体積における繊維の占める割合が高い程)、不織布(セパレータ)の孔径を均一化できるため、空隙率は58%以下であるのが好ましく、55%以下であるのがより好ましく、50%以下であるのが更に好ましい。他方、不織布の空隙率が低くなり過ぎる(つまり、一定体積における繊維の占める割合が高くなり過ぎる)と、イオンの透過性が悪くなる傾向があるため、空隙率は30%以上であるのが好ましく、35%以上であるのがより好ましく、40%以上であるのが更に好ましい。   Since the nonwoven fabric which is the separator of the present invention is excellent in the retention of the electrolytic solution, it can produce a lithium ion secondary battery that can stably exhibit performance, but the porosity is 60% or less. It has been found that when the nonwoven fabric has a porosity of 60% or less, the proportion of fibers in a certain volume is high, and the pore diameter of the nonwoven fabric (lithium ion secondary battery separator) can be made uniform. The lower the porosity of the nonwoven fabric (that is, the higher the proportion of fibers in a certain volume), the more uniform the pore diameter of the nonwoven fabric (separator), so the porosity is preferably 58% or less, 55% More preferably, it is more preferably 50% or less. On the other hand, if the porosity of the nonwoven fabric is too low (that is, the proportion of fibers in a certain volume becomes too high), the ion permeability tends to deteriorate, so the porosity is preferably 30% or more. 35% or more is more preferable, and 40% or more is still more preferable.

このように不織布の空隙率が60%以下と、一定体積における繊維の占める割合が高くなると、イオン透過性が悪くなる傾向があるため、不織布構成材料(例えば、耐熱性パルプ繊維、熱可塑性繊維など)はいずれも皮膜化していないことによって、イオン透過性を損なわないようにしている。なお、「皮膜」とは繊維の交差点を中心として膜を張ったような状態のものをいい、例えば、熱可塑性繊維を融着させた場合や、エマルジョンなどのバインダーによって繊維を接着した場合に形成される。したがって、本発明の不織布(セパレータ)は熱可塑性繊維が融着した状態にも、バインダーによって接着された状態にもない。   In this way, when the non-woven fabric has a porosity of 60% or less and the proportion of fibers in a certain volume increases, the ion permeability tends to deteriorate, so the non-woven fabric constituent material (for example, heat-resistant pulp fiber, thermoplastic fiber, etc. ) Is not made into a film, so that ion permeability is not impaired. “Film” refers to a state in which a film is stretched around the intersection of fibers, for example, when thermoplastic fibers are fused or fibers are bonded with a binder such as an emulsion. Is done. Therefore, the nonwoven fabric (separator) of the present invention is neither in a state where thermoplastic fibers are fused nor in a state where the fibers are bonded by a binder.

なお、本発明における「空隙率(P)」は次の式によって得られる値をいう。
空隙率(P)={1−W/(T×d)}×100
ここで、Wは不織布(セパレータ)の目付(g/m)を意味し、Tは不織布(セパレータ)の厚さ(μm)を意味し、dは不織布(セパレータ)構成材の密度(g/cm)を意味する。なお、不織布(セパレータ)構成材として少なくとも耐熱性パルプ繊維と熱可塑性繊維とが存在するため、構成材の密度は各構成材の質量平均をいう。例えば、密度dの耐熱性パルプ繊維がa(mass%)と、密度dの熱可塑性繊維がb(mass%)存在している場合、構成材の密度(d)は次の式により得られる値をいう。
密度(d)=d×a/100+d×b/100
In the present invention, “porosity (P)” refers to a value obtained by the following equation.
Porosity (P) = {1−W / (T × d)} × 100
Here, W means the basis weight (g / m 2 ) of the nonwoven fabric (separator), T means the thickness (μm) of the nonwoven fabric (separator), and d means the density (g / m) of the nonwoven fabric (separator) constituent material. cm 3 ). In addition, since at least heat-resistant pulp fiber and thermoplastic fiber exist as a nonwoven fabric (separator) constituent material, the density of the constituent material means the mass average of each constituent material. For example, when the heat-resistant pulp fiber having the density d 1 is a (mass%) and the thermoplastic fiber having the density d 2 is b (mass%), the density (d) of the constituent material is obtained by the following equation. Value.
Density (d) = d 1 × a / 100 + d 2 × b / 100

この空隙率を算出する式からわかるように、本発明の不織布(セパレータ)の空隙率を低くする方法として、不織布の厚さを薄くする方法、密度の小さい構成材を使用する方法、或いは不織布の目付を大きくする方法がある。セパレータの厚さが薄ければ薄いほど、電極材量を多くすることができるため高容量化でき、また、リチウムイオン二次電池をコンパクト化できるため、不織布の厚さを薄くして空隙率を60%以下とするのが好ましい。より具体的には、不織布(セパレータ)の厚さは10〜30μmであるのが好ましい。厚さが30μm以下であることによってイオン透過性に優れ、厚さが10μm以上であることによって機械的強度に優れ、取り扱い性に優れている。より好ましい厚さは13〜28μmである。なお、「厚さ」はJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。   As can be seen from the formula for calculating the porosity, as a method of reducing the porosity of the nonwoven fabric (separator) of the present invention, a method of reducing the thickness of the nonwoven fabric, a method of using a constituent material having a low density, or a nonwoven fabric There is a way to increase the basis weight. The thinner the separator, the higher the capacity because the amount of electrode material can be increased, and the lithium ion secondary battery can be made compact. 60% or less is preferable. More specifically, the thickness of the nonwoven fabric (separator) is preferably 10 to 30 μm. When the thickness is 30 μm or less, the ion permeability is excellent, and when the thickness is 10 μm or more, the mechanical strength is excellent and the handling property is excellent. A more preferred thickness is 13 to 28 μm. The “thickness” means a value measured by a method defined in JIS B 7502, that is, a value measured by an outer micrometer at a load of 5N.

本発明の不織布(セパレータ)の目付は10〜30g/mであるのが好ましい。30g/mを超えるとイオンの透過性が悪くなり、10g/m未満であると均一性を得ることが難しくなりピンホールが発生し短絡が発生しやすくなる傾向があるためで、より好ましくは14〜28g/mである。なお、「目付」はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定された方法に基づく坪量を意味する。 It is preferable that the fabric weight of the nonwoven fabric (separator) of this invention is 10-30 g / m < 2 >. If it exceeds 30 g / m 2 , the ion permeability is deteriorated, and if it is less than 10 g / m 2 , it is difficult to obtain uniformity, and pinholes tend to be generated and a short circuit tends to occur. Is 14 to 28 g / m 2 . “Weight weight” means the basis weight based on the method specified in JIS P 8124 (paper and paperboard—basis weight measurement method).

本発明のセパレータである不織布は繊維の均一分散性に優れており、短絡が発生しにくく、信頼性の高い湿式不織布からなるのが好ましい。特に、緻密性、短絡防止性、イオン透過性、及び強度的に優れている、湿式繊維ウエブを2枚以上積層して製造した湿式積層不織布であるのが好ましい。更には、繊維配向の異なる湿式繊維ウエブを2枚以上積層して製造した湿式積層不織布であると、短絡防止性に優れているためより好ましい。   The nonwoven fabric which is the separator of the present invention is excellent in the uniform dispersibility of the fiber, and is preferably made of a wet nonwoven fabric which is less likely to cause a short circuit and has high reliability. In particular, it is preferably a wet laminated nonwoven fabric produced by laminating two or more wet fiber webs, which are excellent in denseness, short circuit prevention, ion permeability and strength. Furthermore, a wet laminated nonwoven fabric produced by laminating two or more wet fiber webs having different fiber orientations is more preferable because it is excellent in short circuit prevention.

このような本発明のセパレータである不織布は常法により製造することができる。例えば、好適である湿式不織布からなるセパレータは、次のようにして製造できる。   Such a nonwoven fabric as the separator of the present invention can be produced by a conventional method. For example, a separator made of a suitable wet nonwoven fabric can be manufactured as follows.

まず、少なくとも耐熱性パルプ繊維(好ましくはアラミドパルプ繊維)と熱可塑性繊維(好ましくはポリエステル繊維)とを用意する。次いで、これらの繊維を使用して、常法の湿式法(例えば、水平長網方式、傾斜ワイヤー型短網方式、円網方式、順流円網・逆流円網コンビネーション方式、順流円網・円網フォーマーコンビネーション方式、逆流円網・円網フォーマーコンビネーション方式、短網・円網コンビネーション方式、又は長網・円網コンビネーション方式など)により湿式繊維ウエブを形成する。本発明で好適である湿式繊維ウエブを2枚以上積層するには、例えば、同種類の網によって抄造した湿式繊維ウエブを積層したり、異なる種類の網(例えば、短網と円網、長網と円網)によって抄造した湿式繊維ウエブを積層して製造することができる。前者の方法によれば繊維配向が同じ層を2層以上有する湿式繊維ウエブを形成でき、後者の方法によれば繊維配向が異なる層を2層以上有する湿式繊維ウエブを形成できる。なお、湿式繊維ウエブを乾燥した後に積層しても良いが、湿潤状態の湿式繊維ウエブを積層した方が、同じ目付、同じ厚さ、同じ繊維配向であれば、イオン透過性により優れる湿式不織布(セパレータ)を製造することができる。また、繊維配向の異なる層を3層以上有する湿式繊維ウエブは、順流円網、逆流円網、円網フォーマー、長網、短網を適宜組み合わせることによって形成でき、例えば、3層構造の湿式繊維ウエブは、円網と円網フォーマーと円網とを組み合わせて形成できる。   First, at least heat-resistant pulp fibers (preferably aramid pulp fibers) and thermoplastic fibers (preferably polyester fibers) are prepared. Then, using these fibers, a conventional wet method (for example, a horizontal long net method, an inclined wire type short net method, a circular net method, a forward flow net / reverse flow net combination method, a forward flow net / circular net) A wet fiber web is formed by a former combination method, a reverse flow circular net / circular net former combination method, a short net / circular net combination method, or a long net / circular net combination method. In order to laminate two or more wet fiber webs suitable in the present invention, for example, wet fiber webs made by the same type of net are laminated, or different types of nets (for example, short net and circular net, long net) And a wet fiber web made by using a circular mesh). According to the former method, a wet fiber web having two or more layers having the same fiber orientation can be formed, and according to the latter method, a wet fiber web having two or more layers having different fiber orientations can be formed. It may be laminated after the wet fiber web is dried, but if the wet fiber web in the wet state is laminated with the same basis weight, the same thickness, and the same fiber orientation, the wet nonwoven fabric is superior in ion permeability ( Separator) can be manufactured. In addition, the wet fiber web having three or more layers having different fiber orientations can be formed by appropriately combining a forward flow net, a reverse flow net, a circular net former, a long net, and a short net. For example, a wet fiber having a three-layer structure The web can be formed by combining a circular net, a circular net former and a circular net.

次いで、この湿式繊維ウエブを乾燥して湿式不織布(セパレータ)を製造することができる。なお、乾燥温度は湿式繊維ウエブを構成する熱可塑性繊維が溶融しない温度で実施するのが好ましい。このようにして製造した湿式不織布に対して、カレンダーなどによって圧力を加えて、厚さを調整したり、厚さを薄くしたり、或いは厚さを均一化するのが好ましい。但し、熱可塑性繊維が皮膜化しない温度(熱可塑性繊維の融点よりも20℃以上低い温度)で加圧するのが好ましい。   The wet fiber web can then be dried to produce a wet nonwoven fabric (separator). The drying temperature is preferably a temperature at which the thermoplastic fiber constituting the wet fiber web does not melt. It is preferable to apply pressure to the wet nonwoven fabric produced in this way with a calender or the like to adjust the thickness, reduce the thickness, or make the thickness uniform. However, it is preferable to pressurize at a temperature at which the thermoplastic fiber does not form a film (temperature lower by 20 ° C. or more than the melting point of the thermoplastic fiber).

本発明のリチウムイオン二次電池は上述のようなセパレータを備えているため、180℃を超えるような高温にまで温度が上昇した場合であっても短絡を防止することができる、信頼性が高く、内部抵抗の低いものである。本発明のリチウムイオン二次電池は上述のようなセパレータを備えていること以外は、従来のリチウムイオン二次電池と全く同様である。例えば、正極として、リチウム含有金属化合物のペーストを集電材に担持させたもの等を使用し、負極として、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵、放出可能なカーボンまたはグラファイトを含む炭素材料(例えばコークス、天然黒鉛や人造黒鉛などの炭素材料)、複合スズ酸化物を集電材に担持させたもの等を使用し、電解液として、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒にLiPFを溶解させた非水電解液等を使用できる。 Since the lithium ion secondary battery of the present invention includes the separator as described above, even when the temperature rises to a high temperature exceeding 180 ° C., the short circuit can be prevented and the reliability is high. The internal resistance is low. The lithium ion secondary battery of the present invention is exactly the same as the conventional lithium ion secondary battery except that it includes the separator as described above. For example, a positive electrode having a lithium-containing metal compound paste supported on a current collector is used, and a negative electrode is a lithium metal or lithium alloy, and a carbon material containing carbon or graphite capable of inserting and extracting lithium (for example, Coke, carbon materials such as natural graphite and artificial graphite), those in which composite tin oxide is supported on a current collector, etc. are used, and LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate as an electrolyte. A water electrolyte or the like can be used.

以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
パラ系アラミドパルプ繊維(登録商標:トワロン、帝人製、炭化温度:500℃以上、濾水度:120mlCSF、平均繊維長:1.4mm)と、ポリエチレンテレフタレート繊維(登録商標:テピルス、帝人製、平均繊維径:3.2μm、繊維長:3mm、融点:260℃、横断面形状:円形、フィブリル化していない)を用意した。
Example 1
Para-aramid pulp fiber (registered trademark: Twaron, manufactured by Teijin, carbonization temperature: 500 ° C. or higher, freeness: 120 ml CSF, average fiber length: 1.4 mm) and polyethylene terephthalate fiber (registered trademark: Tepyrus, manufactured by Teijin, average) Fiber diameter: 3.2 μm, fiber length: 3 mm, melting point: 260 ° C., cross-sectional shape: circular, not fibrillated) were prepared.

次いで、パラ系アラミドパルプ繊維とポリエチレンテレフタレート繊維とを70:30の質量比率で含むスラリーを形成した後、円網方式により2枚の湿式繊維ウエブを形成し、この2枚の湿式繊維ウエブを積層して、二層積層湿式繊維ウエブ(同じ繊維配向)を形成した。   Next, after forming a slurry containing a para-aramid pulp fiber and a polyethylene terephthalate fiber in a mass ratio of 70:30, two wet fiber webs are formed by a circular net method, and the two wet fiber webs are laminated. Then, a two-layer laminated wet fiber web (same fiber orientation) was formed.

次いで、この二層積層湿式繊維ウエブを温度120℃に設定した熱風循環式乾燥機により乾燥した後、温度170℃に設定した一対の熱カレンダーにより押圧(線圧力:4.7kN/cm)して、目付20g/m、厚さ26μmの湿式不織布、つまりセパレータを製造した。この湿式不織布の空隙率は45%で、ポリエチレンテレフタレート繊維は多少圧着しているものの、皮膜化していなかった。 Next, this two-layer laminated wet fiber web was dried by a hot air circulation dryer set at a temperature of 120 ° C. and then pressed (linear pressure: 4.7 kN / cm) by a pair of thermal calenders set at a temperature of 170 ° C. A wet nonwoven fabric having a basis weight of 20 g / m 2 and a thickness of 26 μm, that is, a separator was produced. The porosity of this wet nonwoven fabric was 45%, and the polyethylene terephthalate fiber was somewhat pressure-bonded but was not formed into a film.

(比較例1)
パラ系アラミドパルプ繊維(登録商標:トワロン、帝人製、炭化温度:500℃以上、濾水度:120mlCSF、平均繊維長:1.4mm)と、ポリプロピレン繊維(平均繊維径:2.0μm、繊維長:2mm、融点:170℃、横断面形状:円形、フィブリル化していない)を用意した。
(Comparative Example 1)
Para-aramid pulp fiber (registered trademark: Twaron, manufactured by Teijin, carbonization temperature: 500 ° C. or higher, freeness: 120 ml CSF, average fiber length: 1.4 mm) and polypropylene fiber (average fiber diameter: 2.0 μm, fiber length) : 2 mm, melting point: 170 ° C., cross-sectional shape: circular, not fibrillated).

次いで、パラ系アラミドパルプ繊維とポリプロピレン繊維とを70:30の質量比率で含むスラリーを形成した後、円網方式により2枚の湿式繊維ウエブを形成し、この2枚の湿式繊維ウエブを積層して、二層積層湿式繊維ウエブ(同じ繊維配向)を形成した。   Next, after forming a slurry containing a para-aramid pulp fiber and a polypropylene fiber in a mass ratio of 70:30, two wet fiber webs are formed by a circular mesh method, and the two wet fiber webs are laminated. A two-layer laminated wet fiber web (same fiber orientation) was formed.

次いで、この二層積層湿式繊維ウエブを温度120℃に設定した熱風循環式乾燥機により乾燥した後、温度120℃に設定した一対の熱カレンダーにより押圧(線圧力:4.7kN/cm)して、目付20g/m、厚さ26μmの湿式不織布、つまりセパレータを製造した。この湿式不織布の空隙率は45%で、ポリプロピレン繊維は多少圧着しているものの、皮膜化していなかった。 Next, this two-layer laminated wet fiber web was dried with a hot air circulation dryer set at a temperature of 120 ° C., and then pressed (linear pressure: 4.7 kN / cm) with a pair of thermal calenders set at a temperature of 120 ° C. A wet nonwoven fabric having a basis weight of 20 g / m 2 and a thickness of 26 μm, that is, a separator was produced. The porosity of this wet nonwoven fabric was 45%, and the polypropylene fibers were not crimped although they were somewhat pressure-bonded.

(比較例2)
目付が12g/mであること以外は実施例1と全く同様にして形成した二層積層湿式繊維ウエブを、温度120℃に設定した熱風循環式乾燥機により乾燥した後、温度60℃に設定した一対の熱カレンダーにより押圧(線圧力:0.8kN/cm)して、目付12g/m、厚さ27μmの湿式不織布、つまりセパレータを製造した。この湿式不織布の空隙率は69%で、ポリエチレンテレフタレート繊維は多少圧着しているものの、皮膜化していなかった。
(Comparative Example 2)
A two-layer laminated wet fiber web formed in exactly the same manner as in Example 1 except that the basis weight is 12 g / m 2 is dried by a hot air circulation dryer set at a temperature of 120 ° C., and then set at a temperature of 60 ° C. A wet nonwoven fabric having a basis weight of 12 g / m 2 and a thickness of 27 μm, that is, a separator, was produced by pressing with a pair of heat calenders (linear pressure: 0.8 kN / cm). The wet nonwoven fabric had a porosity of 69%, and the polyethylene terephthalate fiber was somewhat pressure-bonded but was not formed into a film.

(比較例3)
目付が16g/mであること以外は実施例1と全く同様にして形成した二層積層湿式繊維ウエブを、温度120℃に設定した熱風循環式乾燥機により乾燥した後、温度280℃に設定した一対の熱カレンダーにより押圧(線圧力:4.7kN/cm)して、目付16g/m、厚さ18μmの湿式不織布、つまりセパレータを製造した。この湿式不織布の空隙率は36%で、ポリエチレンテレフタレート繊維が溶融し皮膜化していた。
(Comparative Example 3)
A two-layer laminated wet fiber web formed in exactly the same manner as in Example 1 except that the basis weight is 16 g / m 2 is dried by a hot-air circulating dryer set at a temperature of 120 ° C., and then set at a temperature of 280 ° C. A wet nonwoven fabric having a basis weight of 16 g / m 2 and a thickness of 18 μm, that is, a separator was manufactured by pressing with a pair of heat calenders (linear pressure: 4.7 kN / cm). The wet nonwoven fabric had a porosity of 36%, and the polyethylene terephthalate fiber was melted to form a film.

(リチウムイオン二次電池の作製)
LiCo100重量部、アセチレンブラック8重量部、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)3重量部をN−メチルピロリドン(NMP)100重量部と混合し、正極合材スラリーを得た。該スラリーを集電体となる厚さ20μmのアルミ箔に塗布し、乾燥した後に、プレスを行い、正極(30mm角)を得た。その後、正極合材が塗布されていない耳部分に孔を開け、端子を取り付けた。
(Production of lithium ion secondary battery)
100 parts by weight of LiCo 2 O 4 , 8 parts by weight of acetylene black and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) were mixed with 100 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) to obtain a positive electrode mixture slurry. The slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm serving as a current collector, dried, and then pressed to obtain a positive electrode (30 mm square). Thereafter, a hole was made in the ear portion where the positive electrode mixture was not applied, and a terminal was attached.

他方、黒鉛化メソカーボンマイクロビーズ100重量部、PVDF10重量部、NMP90重量部を混合し、負極合材スラリーを得た。該スラリーを集電体となる厚さ14μmの銅箔に塗布し、乾燥した後に、プレスを行い、負極(30mm角)を得た。その後、負極合材が塗布されていない耳部分に孔を開け、端子を取り付けた。   On the other hand, 100 parts by weight of graphitized mesocarbon microbeads, 10 parts by weight of PVDF, and 90 parts by weight of NMP were mixed to obtain a negative electrode mixture slurry. The slurry was applied to a 14 μm-thick copper foil serving as a current collector, dried, and then pressed to obtain a negative electrode (30 mm square). Thereafter, a hole was made in the ear portion where the negative electrode mixture was not applied, and a terminal was attached.

また、実施例1及び比較例1〜3のセパレータを40mm角に裁断し、それぞれ3枚づつ用意した。   Moreover, the separator of Example 1 and Comparative Examples 1-3 was cut | judged to 40 square mm, and prepared 3 sheets each, respectively.

次いで、実施例1及び比較例1〜3のセパレータの中央(各辺からの距離がいずれも5mm)に、正極、セパレータ、負極、セパレータの順に、それぞれ積層した。   Subsequently, it laminated | stacked in order of the positive electrode, the separator, the negative electrode, and the separator in the center (the distance from each side is all 5 mm) of the separator of Example 1 and Comparative Examples 1-3.

そして、厚さが0.08mmのアルミ箔−変性ポリプロピレンラミネートフィルムパック袋に、電極の端子が前記フィルムパック袋からはみ出るように挿入するとともに、電解液(エチレンカーボネイトとジエチルカーボネイトとを1:1の重量比で混合した混合溶液に、1モルの濃度となるようにLiPFを溶解させたもの)を注入した後、前記フィルムパック袋における端子のはみ出た辺を熱シールして、リチウムイオン二次電池をそれぞれ製造した。 And, while inserting the electrode terminal into the aluminum foil-modified polypropylene laminate film pack bag having a thickness of 0.08 mm so that the terminal of the electrode protrudes from the film pack bag, the electrolyte (ethylene carbonate and diethyl carbonate was 1: 1). Injecting LiPF 6 in a mixed solution mixed at a weight ratio so as to have a concentration of 1 mol), the protruding edge of the terminal in the film pack bag was heat sealed, and the lithium ion secondary Each battery was manufactured.

(高温短絡防止性)
これらリチウムイオン二次電池を5Aの電流で4.2Vまで充電し、その後、180℃までの加熱試験をUL1642に準じてそれぞれ行なった。電池表面温度が180℃になった時点の電圧降下及び電池表面温度を測定し、電圧降下がなく、電池表面温度の上昇がない場合は短絡が発生していないため「合格」とし、それ以外の場合は短絡が発生しているため「不合格」と判定した。
(High temperature short circuit prevention)
These lithium ion secondary batteries were charged to 4.2 V with a current of 5 A, and then a heating test up to 180 ° C. was performed according to UL1642. Measure the voltage drop and battery surface temperature when the battery surface temperature reaches 180 ° C. If there is no voltage drop and the battery surface temperature does not rise, a short circuit has not occurred and the result is “pass”. In this case, it was judged as “failed” because a short circuit occurred.

その結果、比較例1のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は短絡したため、電圧が降下し、電池表面温度が上昇して、発煙し、不合格であった。その他のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は電圧降下も電池表面温度の上昇も観察されず、合格であった。   As a result, since the lithium ion secondary battery using the separator of Comparative Example 1 was short-circuited, the voltage dropped, the battery surface temperature rose, smoked, and was rejected. Lithium ion secondary batteries using other separators were acceptable as neither voltage drop nor battery surface temperature was observed.

(充放電特性)
これらリチウムイオン二次電池を5Aの電流で4.2Vまで充電し、その後、3Vまで放電した。孔径が揃っていれば問題なく充放電でき、孔径が揃っていないと微小短絡が発生して充放電できないため、充放電できた場合を合格とし、充放電できなかった場合を不合格と判定した。
(Charge / discharge characteristics)
These lithium ion secondary batteries were charged to 4.2 V with a current of 5 A, and then discharged to 3 V. If the hole diameter is uniform, charging / discharging can be performed without any problem, and if the hole diameter is not uniform, a short circuit occurs and charging / discharging cannot be performed. .

その結果、比較例2のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は充電で規定電圧にまで到達せず、微小短絡が発生していたため不合格であった。その他のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は問題なく充放電でき、合格であった。   As a result, the lithium ion secondary battery using the separator of Comparative Example 2 did not reach the specified voltage by charging and was rejected because a micro short circuit occurred. The lithium ion secondary battery using other separators was able to be charged / discharged without any problem, and passed.

(イオン透過性)
各リチウムイオン二次電池の放電レート0.2C電流値での放電容量(Cp0.2)と、3C電流値の放電容量(Cp)とを測定し、3C電流値の放電容量(Cp)の0.2C電流値での放電容量(Cp0.2)に対する百分率(=(Cp/Cp0.2)×100)を算出した。この百分率が100%に近いほど抵抗が低く、イオン透過性が良好であることを意味する。
(Ion permeability)
The discharge capacity at a discharge rate 0.2C current value of each of the lithium ion secondary battery (Cp 0.2), the discharge capacity (Cp 3) of 3C current value and the measured discharge capacity of 3C current value (Cp 3 ) To the discharge capacity (Cp 0.2 ) at a current value of 0.2 C (= (Cp 3 / Cp 0.2 ) × 100). The closer this percentage is to 100%, the lower the resistance and the better the ion permeability.

その結果、実施例1のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は88%、比較例1のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は80%、比較例2のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は充電できず、比較例3のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池は64%であった。そのため、本発明のセパレータはイオン透過性に優れていることがわかった。   As a result, the lithium ion secondary battery using the separator of Example 1 was 88%, the lithium ion secondary battery using the separator of Comparative Example 1 was 80%, and the lithium ion secondary battery using the separator of Comparative Example 2 The lithium ion secondary battery using the separator of Comparative Example 3 was 64%. Therefore, it was found that the separator of the present invention is excellent in ion permeability.

以上から、本発明のセパレータは高温にまで温度が上昇した場合であっても短絡を防止することができ、孔径が揃っており、しかもイオン透過性に優れるものであることがわかった。
From the above, it was found that the separator of the present invention can prevent a short circuit even when the temperature rises to a high temperature, has a uniform pore diameter, and is excellent in ion permeability.

Claims (8)

融点又は炭化温度が300℃以上の耐熱性パルプ繊維と、融点が200℃以上の熱可塑性繊維とを含有する不織布からなり、前記不織布の空隙率が60%以下、かつ不織布構成材料はいずれも皮膜化していないことを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータ。 It consists of a non-woven fabric containing a heat-resistant pulp fiber having a melting point or carbonization temperature of 300 ° C. or higher and a thermoplastic fiber having a melting point of 200 ° C. or higher. A separator for a lithium ion secondary battery, characterized by not being formed. 不織布の厚さが10〜30μmであることを特徴とする、請求項1記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。 The separator for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the nonwoven fabric has a thickness of 10 to 30 µm. 耐熱性パルプ繊維がアラミドパルプ繊維であることを特徴とする、請求項1又は請求項2記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。 The separator for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the heat-resistant pulp fiber is an aramid pulp fiber. 熱可塑性繊維がポリエステル繊維であることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。 The separator for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic fiber is a polyester fiber. 熱可塑性繊維の平均繊維径が4μm以下であることを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。 The separator for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein an average fiber diameter of the thermoplastic fibers is 4 µm or less. 耐熱性パルプ繊維と熱可塑性繊維との質量比率が30:70〜80:20であることを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。 The mass ratio of heat-resistant pulp fiber and thermoplastic fiber is 30: 70-80: 20, The separator for lithium ion secondary batteries in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 湿式繊維ウエブを2枚以上積層して製造した湿式積層不織布からなることを特徴とする、請求項1〜請求項6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。 The separator for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the separator is a wet laminated nonwoven fabric produced by laminating two or more wet fiber webs. 請求項1〜請求項7のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用セパレータを備えたリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery provided with the separator for lithium ion secondary batteries in any one of Claims 1-7.
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