JP2006264029A - 複合体シート、その製造方法およびそれを用いた電気電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも200℃以下の融点を有する熱可塑性ポリマーの多孔質シート層と実質的に安定融点を有しない有機化合物層のファイブリッドまたは短繊維またはフィブリル化したパルプからなる不織布状シートとを積層した少なくとも2層以上の層構造をなしている複合体シート。
【選択図】 なし
Description
(1)電極材を隔離する機能の他に、各部短絡などで大きな電流が流れたときに電池回路を遮断する機能(シャットダウン特性)を有すること、
(2)電解液を保持した状態では電解質・イオン透過性がよいこと、
(3)電気的絶縁性を有すること、
(4)電解液に対して化学的に安定であると同時に、電気化学的にも安定であること、および
(5)機械的強度を有すること、膜厚が薄くできること、並びに電解液に対して濡れやすく、電解液の保持性がよいこと等が挙げられる。
(2)特許文献2には、融点の異なる複数種類の材質で形成された微多孔膜が示されている。
(3)一方、特許文献3には、低融点樹脂からなる微孔製膜とこれより融点の高いポリマーから成る不織布を積層した構造体が提案されている。
[融点]
本発明におけるポリマーの融点は、DSC(Differential Scanning Calorimetry)、DTA(Differential Thermal Analysis)などの熱的測定方法にて定義される。一般に、ポリマーは、単一でない分子量成分を含んでいることおよび結晶化の程度の違いなどを反映して幅広い融解挙動を示す。本発明において、融点とは、DSC分析による吸熱ピークに対応する温度を以って定義する。
本発明に用いられる200℃以下の融点を有する熱可塑性ポリマーとしては、特に限定されないが、一例で示せば、ポリオレフィンが挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンおよびこれらの共重合体などが例示できるが、これらに限定されるわけではない。これらのうちでもポリエチレン、ポリプロピレンが好ましい。これらのポリマーは、直鎖状構造以外に、分岐鎖、架橋部位などの構造を含んだものも利用できる。
本発明の複合体シートにおいては、このような熱可塑性ポリマーが融点付近まで加熱されると融解し、シャットダウン機能が発現する。
本発明において用いられる実質的に安定融点を有しない有機化合物は、
(1)加熱昇温した際に架橋反応が進行し実質的に融点が化合物の分解温度以上に上昇するもの、
(2)化合物の融点と分解温度が近接して融解と並行して化合物の熱分解が生じるもの、
(3)融解特性がなく、したがって融点を持たないものなどが利用できる。
本発明においては、これらの有機化合物のなかで、実質的に200℃以下で安定融点を有しない有機化合物が好ましい。このように本発明で用いられる有機化合物としては特に限定されないが、アラミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリアリレート(全芳香族ポリエステル)、セルロース、ポリアゾメチン、ポリアセチレン、ポリピロール、などが挙げられるが、特にアラミドが好ましい。
一例として特開2003−064595号公報に記載されるアラミド薄葉材が挙げられるがこれに限定されるものではない。
本発明の複合体シートとは、上記熱可塑性ポリマー層と上記有機化合物層とを積層した少なくとも2層以上の層構造をなしているものであり、セパレータとして用いる場合には、5μm〜100μmの範囲内の厚さを有していることが好ましく、5μm〜50μmがより好ましく、さらに5μm〜30μmがより好ましい。5μmよりも厚みが小さい場合、機械特性が低下しセパレータとしての形態保持や製造工程での搬送等取り扱いに問題を生じやすく、100μmを上回る場合、内部抵抗の増大を招きやすいし、なにより小型高性能の電気・電子部品を製造し難い。
複合体を形成する多孔質シート層と不織布状シート層は、層構造をなしていれば、特に層間の接着方法に制約はなく、電池やキャパシターなどの電機電子部品のセパレーターとしてそれらの部品に組み込まれる際の取り扱いに十分な接着がなされておれば十分である。
本発明では電解液を保持した状態での電解質・イオン透過性を示す特性として下式(1)の内部抵抗値を用いる。
(内部抵抗値)=(電解液の電気伝導度)/(セパレーターに電解液を注入したときの電気伝導度)×(セパレーターの厚み) 式(1)
ここで電解液とは溶媒中に電解質が溶解した液体を意味する。
1)カチオン:第4級アンモニウムイオン、第4級ホスホニウムイオン、リチウムイオン、ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、水素イオンとその混合物など
2)アニオン:過塩素酸イオン、ホウフッ化イオン、六フッ化リン酸イオン、硫酸イオン、水酸化物イオンとその混合物など
交流インピーダンスの測定周波数については、特に制限はないが1kHz〜100kHzが好ましい。
以下に本発明の実施形態(実施例)を詳細に説明する。
(1)シートの坪量、厚みの測定
JISC2111に準じて実施した。
(2)ガーレー透気度
王研式透気度計を用いて測定した透気度をガーレー式透気度に換算した。一連のシートについては、この時間が短いほど多孔質であるといえる。
(3)電気伝導度の測定
セパレーターを直径20mmの円に切り出し、2枚のSUS電極に挟み、60kHzでの交流インピーダンスから算出した。
このとき、測定温度は25℃とした。測定には電解液として1M ホウフッ化リチウム エチレンカーボネート/プロピレンカーボネート(1/1重量比)を用いた。
Du Pont社製ポリメタフェニレンイソフタルアミドのファイブリッド(NOMEX(登録商標)ファィブリッドを)離解機、叩解機で処理し重量平均繊維長0.9mmのファィブリッドを調製した。
調製したアラミドファイブリッドとメタアラミド短繊維、パラアラミド短繊維とフィブリル化されたアラミドをおのおの水中で分散しスラリーを作成した。このスラリーを、アラミドファイブリッド、アラミド短繊維、トワロンパルプ、ポリエチレンパルプを表1に示す配合比率で混合し、タッピー式手抄き機(断面積325cm2)にてシート状物を作製した。(夫々実施例1、実施例2、実施例3とする。)次いで実施例1に関しては、これを金属製カレンダーロールにより温度330℃、線圧300kg/cmで熱圧加工し、アラミドシートを得た。
上記アラミドシートと帝人ソルフィル社製ポリエチレン多孔質フィルム(厚さ7.1ミクロン、空孔率56%、ガーレー93sec/100ml)を重ね合わせ、金属製カレンダーロールにより温度60℃、線圧100kg/cmで圧着加工し、複合体シートを得た。
表1にこのようにして得られた複合体シートの主要特性値および加熱処理後のガーレー透気度を示す。加熱処理は熱風オーブンを使用し、各温度で10分間保持したもので冷却後に透気度を測定した。
実施例で作製したアラミドシート、前記ポリエチレン多孔質フィルム各々について実施例と同様の方法で加熱処理を行った。得られた特性を表2、3に示す。
Claims (6)
- 少なくとも200℃以下の融点を有する熱可塑性ポリマーの多孔質シート層と実質的に安定融点を有しない有機化合物のファイブリッドまたは短繊維またはフィブリル化したパルプのうち少なくとも1成分を含む不織布状シート層とを積層した少なくとも2層以上の層構造をなしていることを特徴とする複合体シート。
- 前記有機化合物が、実質的に200℃以下において安定融点を有しないことを特徴とする請求項1に記載の複合体シート。
- 前記有機化合物が芳香族ポリアミドであることを特徴とする請求項1または2に記載の複合体シート。
- 前記熱可塑性ポリマーがポリオレフィンであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の複合体シート。
- ガーレー式透気度測定法で測定される透気度が1000秒/100cm3以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の複合体シート。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の複合体シートを導電部材間の隔離板として使用することを特徴とする電気電子部品。
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