JP2008013730A - Porous film - Google Patents

Porous film Download PDF

Info

Publication number
JP2008013730A
JP2008013730A JP2006189181A JP2006189181A JP2008013730A JP 2008013730 A JP2008013730 A JP 2008013730A JP 2006189181 A JP2006189181 A JP 2006189181A JP 2006189181 A JP2006189181 A JP 2006189181A JP 2008013730 A JP2008013730 A JP 2008013730A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous film
temperature
weight
film
molecular weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006189181A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4916236B2 (en
Inventor
Tomoaki Ichikawa
智昭 市川
Yoshihiro Uetani
慶裕 植谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Priority to JP2006189181A priority Critical patent/JP4916236B2/en
Publication of JP2008013730A publication Critical patent/JP2008013730A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4916236B2 publication Critical patent/JP4916236B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous film which, through the control of the crosslinked structure and the shrinkage force, has a high film strength at room temperature and even at a high temperature has excellent film rupture resistance, and provide its use. <P>SOLUTION: The porous film, formed when a resin composition containing a polyolefin is crosslinked, has a needle piercing strength of ≥2.5 [N/24 μm] and a peak value of the shrinkage force per unit cross-sectional area in the temperature range above the shut-down temperature. When the peak value is regarded as the shrinkage force of the porous film, the relationship between the gel fraction measured in boiling xylene and the above shrinkage force is ≥0.4 in terms of the value of the gel fraction [%]/the shrinkage force [N/cm<SP>2</SP>]. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリオレフィン類を含有する樹脂組成物が架橋されてなる多孔質フィルム、並びにその用途に関する。さらに詳しくは、高強度で、高温時の耐破膜性が強い多孔質フィルム、並びに、該多孔質フィルムを用いてなる電池に関する。   The present invention relates to a porous film obtained by crosslinking a resin composition containing polyolefins, and to its use. More specifically, the present invention relates to a porous film having high strength and strong tear resistance at high temperatures, and a battery using the porous film.

リチウムなどの軽金属を電極とする非水電解液電池は、エネルギー密度が高く自己放電も少ないため、電子機器の高性能化、小型化などを背景として利用範囲を大きく広げてきている。このような非水電解液電池の電極としては帯状の正極、負極、及びセパレータを積層し巻回して構成することにより、広い有効電極面積を確保した渦巻状巻回体が用いられている。   Non-aqueous electrolyte batteries using light metals such as lithium as electrodes have a high energy density and low self-discharge, and thus have a wide range of applications against the background of high performance and miniaturization of electronic devices. As the electrode of such a non-aqueous electrolyte battery, a spirally wound body that secures a wide effective electrode area by stacking and winding a belt-like positive electrode, a negative electrode, and a separator is used.

セパレータは、基本的には両極の短絡を防止するとともに、その微多孔構造によりイオンを透過させて電池反応を可能とするものであるが、誤接続などにより異常電流が発生した場合に電池内部温度の上昇に伴い樹脂が熱変形して微多孔を塞ぎ電池反応を停止させる、いわゆるシャットダウン機能(SD機能)を有するものが安全性向上の観点から採用されている。このようなSD機能を有するセパレータとしては、例えば、ポリエチレン製微多孔膜やポリエチレンとポリプロピレンとの多層構造の微多孔膜などが知られている。   The separator basically prevents a short circuit between the two electrodes and allows the battery to react by allowing ions to permeate through its microporous structure. However, if an abnormal current occurs due to an incorrect connection, the internal temperature of the battery A resin having a so-called shutdown function (SD function) in which the resin is thermally deformed to block the micropores and stop the cell reaction as the temperature rises is adopted from the viewpoint of improving safety. As a separator having such an SD function, for example, a polyethylene microporous film or a microporous film having a multilayer structure of polyethylene and polypropylene is known.

しかしながら、昨今のリチウムイオン二次電池などの進歩により、上記シャットダウン機能のみならず、耐熱的な要素、すなわち、シャットダウン後にさらに温度が上昇した時に、セパレータ自身が溶融破膜(メルトダウン)、又は可塑化され破断する状態が起こり得ることを考慮すると、より高い温度で対応できることが望まれている。特に、高容量化された電池や電池内部抵抗の低減がすすむと、発熱が大きくなる要素が増すため、ますます重要である。   However, due to recent advances in lithium ion secondary batteries and the like, not only the above-mentioned shutdown function, but also a heat-resistant element, that is, when the temperature further rises after shutdown, the separator itself melts or breaks down. In view of the possibility that a broken state may occur, it is desired to be able to cope with a higher temperature. In particular, if the capacity of the battery is increased or the internal resistance of the battery is reduced, the factors that increase the heat generation increase, which is more important.

さらに近年、上記非水電解質電池の用途が格段に広がりを見せており、様々な危険状況を想定して電池を設計する必要が出てきた。その安全性を確認する指標として、例えば、電池を150℃の高温状態に曝しても、すぐには煙を発生するなどの非定常状態にならないこと、といった厳しい条件が設定されている。かかる異常な温度上昇が起こったときに、内部の2つの電極が短絡した場合、蓄積されていたエネルギーが瞬時に放出されるため、非常に危険である。   Furthermore, in recent years, the use of the non-aqueous electrolyte battery has been greatly expanded, and it has become necessary to design the battery assuming various dangerous situations. As an index for confirming the safety, for example, severe conditions are set such that, even if the battery is exposed to a high temperature state of 150 ° C., it does not immediately enter a non-steady state such as generating smoke. When such an abnormal temperature rise occurs, if the two internal electrodes are short-circuited, the stored energy is instantaneously released, which is extremely dangerous.

また、電池の容量増大はとどまることが無く、よりエネルギーの蓄積が大きくなっている。それゆえ、異常な温度上昇が起ってもセパレータが自身の形状を維持し、電池の2つの電極の電気絶縁性を保ち続ける事が大変重要である。   In addition, the increase in the capacity of the battery does not stop, and the energy storage is larger. Therefore, it is very important for the separator to maintain its shape even when an abnormal temperature rise occurs and to keep the electrical insulation of the two electrodes of the battery.

非水電解質電池の構成としては、シート状の電極、セパレータを交互に積み重ねる手法もあるが、一般には製造効率の観点から、前述の通り、帯状の正極、負極、およびセパレータを積層して巻回することにより、広い有効電極面積を確保した渦巻状巻回体が主に用いられている。このため、セパレータにとって、長さ方向(MD方向)よりも幅方向(TD方向)の方が、変形する際の自由度が大きいといえる。従って、電池に構成されたセパレータの形状を維持するためには、TD方向の形状維持がより重要となる。   As a configuration of the nonaqueous electrolyte battery, there is a method of alternately stacking sheet-like electrodes and separators, but generally, from the viewpoint of manufacturing efficiency, as described above, the belt-like positive electrode, the negative electrode, and the separator are laminated and wound. Thus, a spiral wound body having a large effective electrode area is mainly used. For this reason, it can be said that the separator has a greater degree of freedom in deformation in the width direction (TD direction) than in the length direction (MD direction). Therefore, in order to maintain the shape of the separator configured in the battery, it is more important to maintain the shape in the TD direction.

一方、このようなセパレータとしては、例えば、下記の特許文献1には、低融点ポリエチレンと高融点ポリプロピレンからなる単膜を積層化することにより、高強度かつ優れた高温特性を有する多孔質膜を得る方法が開示されている。しかし、多孔質膜が積層体のためセパレータの内部抵抗が高くなり、高出力用途など高性能電池に対するセパレータとしては不向きである。   On the other hand, as such a separator, for example, in Patent Document 1 below, a porous film having high strength and excellent high temperature characteristics is obtained by laminating a single film made of low melting point polyethylene and high melting point polypropylene. A method of obtaining is disclosed. However, since the porous film is a laminate, the internal resistance of the separator is high, and it is not suitable as a separator for high-performance batteries such as high-power applications.

また、下記の特許文献2には、ポリオレフィン性多孔質フィルムの孔閉塞温度以下でのTD方向の最大収縮応力及び/または最大収縮率の上限を規定する事によって孔閉塞温度以下での電池の安全性を高める方法が開示されている。しかし、この多孔質フィルムは、耐熱性向上のための架橋構造を有するものではなく、孔閉塞温度を超える温度での電池の安全性は想定されていない。ところが、孔閉塞(シャットダウン)が起こった後も暴走反応により電池温度が上がり続けるケースが報告されており、SD温度以上での安全性を維持することが急務である。   In addition, Patent Document 2 listed below specifies battery safety at or below the pore closure temperature by defining the maximum shrinkage stress in the TD direction and / or the maximum shrinkage rate below the pore closure temperature of the polyolefin porous film. A method for enhancing the performance is disclosed. However, this porous film does not have a crosslinked structure for improving heat resistance, and the safety of the battery at a temperature exceeding the pore closing temperature is not assumed. However, there have been reports of cases in which the battery temperature continues to rise due to a runaway reaction even after hole closure (shutdown) has occurred, and it is an urgent need to maintain safety above the SD temperature.

一方、ポリオレフィン系の多孔質フィルムでは、構成樹脂の融点以上でメルトダウンと呼ばれる、樹脂が溶融して強度低下や流動がおこって破膜、電気絶縁機能を失う現象が起きる場合がある。このため、高温での電池の安全性を向上するためには、高温での破膜を確実に抑制する必要がある。   On the other hand, in a polyolefin-based porous film, there is a case where a phenomenon called meltdown occurs at a temperature higher than the melting point of the constituent resin, and the phenomenon that the resin melts and the strength is lowered or flows to break the membrane or lose the electrical insulation function. For this reason, in order to improve the safety | security of the battery at high temperature, it is necessary to suppress the film breakage at high temperature reliably.

そこで、下記の特許文献3には、高温での耐久性(特に、高温での厚み維持性)を向上させる目的で、ポリオレフィン類と無水マレイン酸グラフトポリエチレンとを所定の比率で含有する樹脂組成物が架橋してなる多孔質フィルムであって、常温での針刺強度が2[N/17μm]以上のものが開示されている。   Therefore, in Patent Document 3 below, a resin composition containing polyolefins and maleic anhydride-grafted polyethylene in a predetermined ratio for the purpose of improving durability at high temperatures (particularly, thickness maintenance at high temperatures). Is a porous film obtained by crosslinking, and has a needle stick strength at room temperature of 2 [N / 17 μm] or more.

しかしながら、この多孔質フィルムは、製造する際にヒートプレス後のシートの厚みが小さいため(例えば、実施例では0.4mm)、得られた多孔質フィルムの収縮力が大きく、ゲル分率とのバランスが悪くなり、その結果、高温でセパレータとして使用する際の耐破膜性に関して、更に改善の余地があった。   However, since this porous film has a small sheet thickness after heat pressing during production (for example, 0.4 mm in the examples), the resulting porous film has a large shrinkage force and a gel fraction. As a result, the balance deteriorated, and as a result, there was room for further improvement with respect to the film resistance when used as a separator at a high temperature.

以上のように、セパレータ等に使用される多孔質フィルムに対して、膜強度が強く、かつ電池等が高温になった場合でも、溶融等による破膜や収縮による内部短絡を抑制することを同時に両立させることが望まれている。   As described above, even when the film strength is strong and the battery is heated to a porous film used for a separator or the like, it is possible to simultaneously suppress a film breakage due to melting or an internal short circuit due to shrinkage. It is desired to make them compatible.

特開昭63−308866号公報Japanese Patent Laid-Open No. 63-308866 特開平11−322989号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-322989 特開2005−232289号公報JP-A-2005-232289

そこで、本発明の目的は、架橋構造と収縮力の制御によって、常温での膜強度が強く、高温でも耐破膜性に優れた多孔質フィルム、並びにその用途を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a porous film having a strong film strength at normal temperature and excellent in film-breaking resistance even at high temperatures by controlling the cross-linking structure and shrinkage force, and its use.

本発明者らは、前記目的を達成するべく、鋭意検討した結果、ポリオレフィン類を含有する樹脂組成物が架橋してなる多孔質フィルムにおいて、常温で一定以上の針刺強度を有し、かつ収縮力とゲル分率とのバランスが一定の条件を満たすことにより、常温で膜強度が強く、高温でも耐破膜性に優れた多孔質フィルムを提供できることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have determined that a porous film obtained by crosslinking a resin composition containing polyolefins has a needle stick strength of a certain level or more at normal temperature and shrinks. It has been found that by satisfying a certain balance between the force and the gel fraction, a porous film having a strong film strength at room temperature and an excellent film resistance at high temperatures can be provided, and the present invention has been completed. .

即ち、本発明の多孔質フィルムは、ポリオレフィン類を含有する樹脂組成物が架橋してなる多孔質フィルムにおいて、針刺強度が2.5[N/24μm]以上であり、シャットダウン温度以上の温度領域で単位断面積当たりの収縮力のピーク値を有し、そのピーク値を多孔質フィルムの収縮力としたときに、沸騰キシレン中で測定したゲル分率と前記収縮力との関係が、ゲル分率[%]/収縮力[N/cm]の値で0.4以上となることを特徴とする。本発明における各種の物性値は、具体的には実施例に記載された測定方法により測定される値である。 That is, the porous film of the present invention is a porous film obtained by crosslinking a resin composition containing polyolefins, and has a needle stick strength of 2.5 [N / 24 μm] or more and a temperature range of a shutdown temperature or more. The relationship between the gel fraction measured in boiling xylene and the shrinkage force when the peak value of the shrinkage force per unit cross-sectional area is the shrinkage force of the porous film is the gel content. The ratio [%] / shrink force [N / cm 2 ] is 0.4 or more. The various physical property values in the present invention are values specifically measured by the measuring methods described in the examples.

本発明の多孔質フィルムによると、常温での膜強度が強いことで、常温時における耐破膜性が向上し、電池の組み立て作業性向上や不良率低減が期待できる。さらに、ゲル分率[%]/収縮力[N/cm]の値を制御することにより、常温時における高強度と高温時(160℃)の耐破膜性の両立が可能となり、これを使用した電池の高温での内部短絡等を防止して安全性を高めることができる。 According to the porous film of the present invention, since the film strength at room temperature is strong, the film-breaking resistance at room temperature is improved, so that the assembly workability of the battery can be improved and the defective rate can be reduced. Furthermore, by controlling the value of gel fraction [%] / contraction force [N / cm 2 ], it becomes possible to achieve both high strength at normal temperature and film resistance at high temperature (160 ° C.). It is possible to improve safety by preventing internal short circuit at a high temperature of the used battery.

上記において、前記樹脂組成物が、少なくとも二重結合を有する重合体を1〜50重量%と、重量平均分子量50万以下のポリオレフィン類、熱可塑性エラストマーおよびグラフトコポリマーからなる群より選ばれる1種以上の樹脂成分を1〜50重量%とを含有することが好ましい。   In the above, the resin composition is 1 to 50% by weight of a polymer having at least a double bond, and at least one selected from the group consisting of polyolefins having a weight average molecular weight of 500,000 or less, thermoplastic elastomers, and graft copolymers It is preferable to contain 1-50 weight% of the resin component.

このように、二重結合を有する重合体を使用することで、架橋構造が形成し易くなり、他の上記成分を併用することにより、比較的低温でシャットダウン機能を発現することができるようになる。   Thus, it becomes easy to form a crosslinked structure by using a polymer having a double bond, and a shutdown function can be expressed at a relatively low temperature by using other components together. .

更に、前記樹脂組成物が、重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンを含有することが好ましい。超高分子量ポリエチレンの使用により、多孔化の際の延伸効果で確実に高強度化される。また、架橋反応にも有利となり、架橋構造付与によるポリエチレンのポリマーの3次元ネットワーク化が発達し、さらなる高強度も期待できる。また、高温時の耐破膜性向上にも貢献できる。   Furthermore, it is preferable that the resin composition contains ultra high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more. By using ultra high molecular weight polyethylene, the strength is surely increased by the stretching effect at the time of porosity formation. In addition, it is advantageous for a crosslinking reaction, and a three-dimensional network of polyethylene polymer is developed by providing a crosslinked structure, and further high strength can be expected. In addition, it can contribute to the improvement of film resistance at high temperatures.

また、前記二重結合を有する樹脂が、ポリノルボルネン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、およびEPDMからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。これらの樹脂成分により。耐熱性向上のための架橋反応を好適に発現させることができる。   The resin having a double bond is preferably at least one selected from the group consisting of polynorbornene, polybutadiene, polyisoprene, and EPDM. By these resin components. A crosslinking reaction for improving heat resistance can be suitably expressed.

本発明では、特に、ゲル分率[%]/収縮力[N/cm]の値を制御することで、常温での高強度化と高温での耐破膜性向上の両立化が可能となる多孔質フィルムとなるため、その多孔質フィルムを電池絶縁維持膜(セパレータ)として用いた電池は、電気絶縁性を維持して短絡を防止でき、高い安全性を確保することができる。当該電池が、リチウムイオン電池のような非水電解質電池である場合、本発明は特に有効である。 In the present invention, in particular, by controlling the value of gel fraction [%] / contraction force [N / cm 2 ], it is possible to achieve both high strength at room temperature and improved film resistance at high temperature. Therefore, a battery using the porous film as a battery insulation sustaining film (separator) can maintain electrical insulation and prevent short circuit, and can ensure high safety. The present invention is particularly effective when the battery is a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion battery.

本発明の多孔質フィルムは、ポリオレフィン類を含有する樹脂組成物が架橋されてなり、好ましくは樹脂組成物が、少なくとも二重結合を有する重合体と、重量平均分子量50万以下のポリオレフィン類、熱可塑性エラストマーおよびグラフトコポリマーからなる群より選ばれる1種以上の樹脂成分とを含有する。   The porous film of the present invention is obtained by crosslinking a resin composition containing polyolefins. Preferably, the resin composition comprises a polymer having at least a double bond, a polyolefin having a weight average molecular weight of 500,000 or less, a heat And at least one resin component selected from the group consisting of a plastic elastomer and a graft copolymer.

二重結合を有する重合体(以下、第1樹脂成分ともいう)は、ポリマー主鎖及び/または側鎖に二重結合を有するものであり、その二重結合の一部が水素やハロゲン等の添加によって消失されていてもよく、また二重結合の一部の水素原子が他の置換基に置き換わった誘導体であってもよい。当該重合体としては、二重結合のα位に水素原子が結合しているものが好ましく、具体的には、例えば、ポリノルボルネン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、EPDM(エチレンプロピレンジエンターポリマー)、ポリクロロプレン等が挙げられる。上記の通り、これらの二重結合の一部が改質されていても良く、2種類以上の混合物でも良い。原料供給の観点、及び分散性の観点から、中でもポリノルボルネン、ポリブタジエン、EPDMがより好ましく用いられる。   A polymer having a double bond (hereinafter also referred to as a first resin component) has a double bond in the polymer main chain and / or side chain, and part of the double bond is hydrogen, halogen or the like. It may be eliminated by addition, or may be a derivative in which some hydrogen atoms of the double bond are replaced with other substituents. As the polymer, those in which a hydrogen atom is bonded to the α-position of the double bond are preferable. Specifically, for example, polynorbornene, polybutadiene, polyisoprene, natural rubber, acrylonitrile butadiene rubber, styrene butadiene rubber, EPDM (ethylene propylene diene terpolymer), polychloroprene, etc. are mentioned. As described above, some of these double bonds may be modified, or a mixture of two or more types may be used. Of these, polynorbornene, polybutadiene, and EPDM are more preferably used from the viewpoint of supplying raw materials and dispersibility.

EPDMでは共重合性に優れたエチリデンノルボルネンを原料に用いた種類が好ましく、中でも分子量が高く、残存二重結合量の多い方が好適である。   In EPDM, a type using ethylidene norbornene having excellent copolymerizability as a raw material is preferable. Among them, a higher molecular weight and a larger amount of residual double bonds are more preferable.

また、本発明の多孔質フィルムには、重量平均分子量50万以下のポリオレフィン類、熱可塑性エラストマー、グラフトコポリマーからなる群より選ばれる1種以上の樹脂成分(以下、第2樹脂成分ともいう)が用いられる。重量平均分子量50万以下のポリオレフィン類としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、エチレン−アクリルモノマー共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの変性ポリオレフィン樹脂があげられる。   In the porous film of the present invention, one or more resin components selected from the group consisting of polyolefins having a weight average molecular weight of 500,000 or less, thermoplastic elastomers, and graft copolymers (hereinafter also referred to as second resin components). Used. Examples of polyolefins having a weight average molecular weight of 500,000 or less include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and modified polyolefin resins such as ethylene-acrylic monomer copolymers and ethylene-vinyl acetate copolymers.

熱可塑性エラストマーとしてはポリスチレン系やポリオレフィン系、ポリジエン系、塩ビ系、ポリエステル系などの熱可塑性エラストマーがあげられる。グラフトコポリマーとしては主鎖にポリオレフィン、側鎖に非相溶性基を有するビニル系ポリマーを側鎖としたグラフトコポリマーがあげられるが、ポリアクリル類、ポリメタクリル類、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリオキシアルキレン類が好ましい。なお、ここで非相溶性基とは、ポリオレフィンに対して非相溶性の基を意味し、例えば、ビニル系ポリマーに由来する基などがあげられる。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。   Examples of the thermoplastic elastomer include thermoplastic elastomers such as polystyrene, polyolefin, polydiene, vinyl chloride and polyester. Examples of the graft copolymer include graft copolymers having a main chain of polyolefin and a side chain of a vinyl polymer having an incompatible group in the side chain. Polyacryls, polymethacrylates, polystyrene, polyacrylonitrile, polyoxyalkylenes Is preferred. Here, the incompatible group means a group incompatible with polyolefin, and examples thereof include a group derived from a vinyl polymer. These resins may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも重量平均分子量50万以下のポリオレフィン樹脂、特に低融点のポリエチレンや、結晶性を有するポリオレフィン系エラストマー、溶融温度の低いポリメタクリル類を側鎖に有するゲラフトコポリマーなどが、低いシャットダウン温度をもたらす点で好ましい。   Among these, polyolefin resins having a weight average molecular weight of 500,000 or less, particularly low melting point polyethylene, polyolefin elastomers having crystallinity, and geraft copolymers having polymethacrylates having a low melting temperature in the side chain have low shutdown temperatures. It is preferable in terms of bringing about.

また、多孔質フィルムを高強度化するために、重量平均分子量50万を超え、特に重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンなどの超高分子量ポリオレフィン樹脂をさらに配合することが好ましい。   In order to increase the strength of the porous film, it is preferable to further blend an ultrahigh molecular weight polyolefin resin such as ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of over 500,000, particularly a weight average molecular weight of 1,000,000 or more.

つまり、本発明の多孔質フィルムは、前記第1樹脂と第2樹脂成分、さらに所望により重量平均分子量50万を越える超高分子量ポリオレフィン樹脂を含有した樹脂組成物からなるものである。   That is, the porous film of the present invention comprises a resin composition containing the first resin and the second resin component and, if desired, an ultrahigh molecular weight polyolefin resin having a weight average molecular weight exceeding 500,000.

本発明において、二重結合を有する重合体の配合量は、例えば樹脂組成物中1〜50重量%の範囲であり、1〜40重量%が好ましく、1〜35重量%がより好ましい。該配合量の下限は、架橋構造付与による十分な耐熱性を有する多孔質フィルムを得る観点から、1重量%以上であり、また、その上限は、電池用セパレータとしての多孔質フィルムの特性を維持する観点から、50重量%以下である。   In this invention, the compounding quantity of the polymer which has a double bond is the range of 1-50 weight% in a resin composition, for example, 1-40 weight% is preferable and 1-35 weight% is more preferable. The lower limit of the blending amount is 1% by weight or more from the viewpoint of obtaining a porous film having sufficient heat resistance by imparting a crosslinked structure, and the upper limit thereof maintains the characteristics of the porous film as a battery separator. From the viewpoint of achieving this, it is 50% by weight or less.

また、第2樹脂成分の配合量は、例えば樹脂組成物中1〜50重量%の範囲であり、5〜45重量%が好ましい。該配合量の下限は、十分なSD温度を得る観点から、1重量%以上であり、また、その上限は、十分な空孔率を有し、電池用セパレータとしての多孔質フィルムの特性を維持する観点から50重量%以下である。   Moreover, the compounding quantity of a 2nd resin component is the range of 1-50 weight% in a resin composition, for example, and 5-45 weight% is preferable. The lower limit of the blending amount is 1% by weight or more from the viewpoint of obtaining a sufficient SD temperature, and the upper limit has a sufficient porosity and maintains the characteristics of the porous film as a battery separator. From the viewpoint of achieving this, it is 50 wt% or less.

また、重量平均分子量50万を超える超高分子量ポリオレフィン樹脂の配合量は、樹脂組成物中5〜98重量%が好ましく、10〜90重量%がより好ましい。   Moreover, 5-98 weight% is preferable in a resin composition, and, as for the compounding quantity of the ultra high molecular weight polyolefin resin exceeding a weight average molecular weight 500,000, 10-90 weight% is more preferable.

なお、前記樹脂組成物中には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、耐電防止剤、造核剤等の添加物を、本発明の目的を損なわない範囲で添加することができる。   If necessary, additives such as antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, pigments, antistatic agents, and nucleating agents are added to the resin composition as long as the object of the present invention is not impaired. can do.

次に、本発明による多孔質フィルムの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the porous film by this invention is demonstrated.

本発明による多孔質フィルムの製造には、湿式製膜法に関する公知の方法を利用することができる。例えば、前記樹脂組成物を溶媒と混合し、混練、加熱溶融しながらシート状に成形した後、圧延し、一軸方向以上に延伸し、溶媒を加熱除去することにより製造することができる。   For the production of the porous film according to the present invention, a known method relating to a wet film-forming method can be used. For example, it can be produced by mixing the resin composition with a solvent, forming into a sheet shape while kneading and heating and melting, rolling, stretching in a uniaxial direction or more, and removing the solvent by heating.

該溶媒としては、例えば、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、デカリン、流動パラフィンなどの脂肪族または環式の炭化水素、沸点がこれらに対応する鉱油留分などがあげられ、流動パラフィンなどの脂環式炭化水素を多く含む不揮発性溶媒が好ましい。   Examples of the solvent include aliphatic or cyclic hydrocarbons such as nonane, decane, undecane, dodecane, decalin, liquid paraffin, and mineral oil fractions having boiling points corresponding to these, and alicyclic rings such as liquid paraffin. Nonvolatile solvents rich in the formula hydrocarbon are preferred.

また、溶媒の使用量としては、一概に決定できないが、樹脂濃度が5〜30重量%が好ましい。樹脂濃度がこれ以上の場合には混練不足になりポリマー鎖の十分な絡み合いを得にくくなる。   Further, the amount of the solvent used cannot be generally determined, but the resin concentration is preferably 5 to 30% by weight. When the resin concentration is higher than this, kneading is insufficient and it becomes difficult to obtain sufficient entanglement of polymer chains.

樹脂組成物と溶媒の混合物を混練し、シート状に成形する工程は、公知の方法により行うことができ、バンバリーミキサー、ニーダ−などを用いてバッチ式で混練りし、ついで、冷却された金属板に挟み込み冷却して急冷結晶化によりシート状成形物にしてもよく、Tダイなどを取り付けた押出機などを用いてシート状成形物を得てもよい。   The step of kneading the mixture of the resin composition and the solvent and forming it into a sheet can be performed by a known method, kneaded batch-wise using a Banbury mixer, kneader, etc., and then cooled metal It may be sandwiched between plates and cooled to form a sheet-like molded product by rapid crystallization, or a sheet-like molded product may be obtained using an extruder equipped with a T die or the like.

なお、混練は適当な温度条件下であればよく、特に限定されないが、好ましくは100℃〜200℃である。   In addition, kneading | mixing should just be on suitable temperature conditions, Although it does not specifically limit, Preferably it is 100 to 200 degreeC.

このようにして得られるシート状成形物の厚みとしては、特に限定されないが、2〜20mmが好ましく、更にヒートプレスなどの圧延処理を行って0.5〜3mmの厚みにしてもよい。その際、ヒートプレスの前にシートのゲル化させるための冷却工程を行ってもよい。冷却工程の温度は、−20〜80℃が好ましい。   Although it does not specifically limit as thickness of the sheet-like molding obtained in this way, 2-20 mm is preferable, Furthermore, rolling processing, such as a heat press, may be performed, and you may be 0.5-3 mm in thickness. In that case, you may perform the cooling process for gelatinizing a sheet | seat before heat press. As for the temperature of a cooling process, -20-80 degreeC is preferable.

ヒートプレス方法としては、特に限定されないが、例えば特開2000−230072号公報に記載のベルトプレス機が好適に用いることが出来る。また、圧延処理の温度は100〜140℃が好ましい。   Although it does not specifically limit as a heat press method, For example, the belt press machine of Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-230072 can be used conveniently. Moreover, the temperature of the rolling process is preferably 100 to 140 ° C.

前記シート状成形物の延伸処理の方式としては、特に限定されるものではなく、通常のテンター法、ロール法、インフレーション法またはこれらの方法の組み合わせであってもよく、公知の延伸方式をも適用することができる。二軸延伸の場合、縦横同時延伸または逐次延伸のいずれでもよい。膜の均一性、強度の観点から、なかでも同時二軸延伸にて製膜するのが好ましい。延伸処理の温度は、100℃〜140℃であることが好ましい。   The method for stretching the sheet-like molded product is not particularly limited, and may be a normal tenter method, roll method, inflation method, or a combination of these methods, and a known stretching method is also applied. can do. In the case of biaxial stretching, either longitudinal and transverse simultaneous stretching or sequential stretching may be used. From the viewpoint of film uniformity and strength, it is particularly preferable to form the film by simultaneous biaxial stretching. It is preferable that the temperature of an extending | stretching process is 100 to 140 degreeC.

本発明の多孔質フィルムは、針刺強度が2.5[N/24μm]以上であり、シャットダウン温度以上の温度領域で単位断面積当たりの収縮力のピーク値を有し、そのピーク値を多孔質フィルムの収縮力としたときに、沸騰キシレン中で測定したゲル分率と前記収縮力との関係が、ゲル分率[%]/収縮力[N/cm]の値で0.4以上となることを特徴とする。 The porous film of the present invention has a needle puncture strength of 2.5 [N / 24 μm] or more, has a peak value of contraction force per unit cross-sectional area in a temperature region above the shutdown temperature, and the peak value is porous. The relationship between the gel fraction measured in boiling xylene and the shrinkage force is 0.4 or more in terms of gel fraction [%] / shrinkage force [N / cm 2 ] It is characterized by becoming.

このような、結晶融点以上の高温での収縮力の発生は、結晶融解により、延伸時の残留応力が解放されるためと考えられる。この延伸時の残留応力は、多孔質フィルムを製膜するプロセス中で制御することが可能であり、各工程単体もしくは2工程以上の組み合わせで制御することができる。   The generation of such a shrinkage force at a temperature higher than the crystal melting point is considered to be due to the release of the residual stress during stretching due to crystal melting. The residual stress at the time of stretching can be controlled in the process of forming the porous film, and can be controlled by each step or a combination of two or more steps.

高強度化のためには、延伸倍率の増加が不可欠であるが、延伸時の残留応力が増大し、結晶融点以上の高温での収縮力も増大してしまう。つまり、収縮力を抑えた状態で高強度化させることが必要となる。その対策としては、架橋構造付与による高強度化が収縮力の増大も伴わず最も好ましい。   In order to increase the strength, it is indispensable to increase the draw ratio, but the residual stress at the time of stretching increases, and the shrinkage force at a high temperature above the crystal melting point also increases. That is, it is necessary to increase the strength while suppressing the contraction force. As a countermeasure, it is most preferable to increase the strength by providing a crosslinked structure without increasing the shrinkage force.

具体的には、ゲル分率[%]/収縮力[N/cm]の値を0.4以上、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.6以上にすることで、収縮力を増加させずに高強度化が可能となる。このゲル分率[%]/収縮力[N/cm」の値が0.4より小さい場合には、ゲル分率が低すぎて、収縮力を抑制できず、高温時の耐破膜性が期待できない。ゲル分率は、主に二重結合を有する重合体の使用量や二重結合を含む比率、分子量、後述する架橋条件等によって制御することができる。 Specifically, the value of gel fraction [%] / contraction force [N / cm 2 ] is 0.4 or more, preferably 0.5 or more, more preferably 0.6 or more, so that the contraction force is reduced. It is possible to increase the strength without increasing it. When the value of this gel fraction [%] / shrinkage force [N / cm 2 ] is smaller than 0.4, the gel fraction is too low to suppress the shrinkage force, and the film resistance at high temperature I can not expect. The gel fraction can be controlled mainly by the amount of the polymer having a double bond, the ratio including the double bond, the molecular weight, the crosslinking conditions described later, and the like.

一方、収縮力を比較的小さくするには、冷却後のヒートプレスの圧縮比率を、従来より圧縮の程度を小さくした一定の範囲内で行うのが好ましく、具体的には圧縮前のシート厚みに対して、10〜40%の厚みに圧縮するのが好ましく、15〜30%の厚みに圧縮するのがより好ましい。   On the other hand, in order to make the shrinkage force relatively small, it is preferable to perform the compression ratio of the heat press after cooling within a certain range in which the degree of compression is smaller than in the past, specifically to the sheet thickness before compression. On the other hand, it is preferable to compress to a thickness of 10 to 40%, and more preferable to compress to a thickness of 15 to 30%.

脱溶媒処理は、シート状成形物から溶媒を除去して多孔質構造を形成させる工程であり、溶媒除去が出来れば特に方法は限定されないが、例えば、シート状成形物を溶媒で洗浄して残留する溶媒を除去することにより行うことができる。   The solvent removal treatment is a step of removing the solvent from the sheet-like molded product to form a porous structure, and the method is not particularly limited as long as the solvent can be removed. For example, the sheet-like molded product is washed with a solvent to remain. This can be done by removing the solvent.

溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、デカンなどの炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素などの塩素炭化水素、三フッ化エタンなどのフッ化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類などの易揮発性溶媒があげられ、これらは単独または2種以上を混合して用いることができる。かかる溶媒を用いた洗浄方法は特に限定されず、例えば、シート状成形物を溶媒中に浸漬して溶媒を抽出する方法、溶媒をシート状成形物にシャワーする方法などがあげられる。   Solvents include hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane and decane, chlorine hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride, fluorinated hydrocarbons such as ethane trifluoride, ethers such as diethyl ether and dioxane, methanol, Examples include readily volatile solvents such as alcohols such as ethanol and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and these can be used alone or in admixture of two or more. The cleaning method using such a solvent is not particularly limited, and examples thereof include a method of extracting a solvent by immersing a sheet-shaped molded product in a solvent, and a method of showering the solvent on the sheet-shaped molded product.

これらの公知の方法によって前記樹脂組成物を製膜して多孔質フィルムを得た後、好ましくは、該多孔質フィルムを熱、紫外線、電子線および可視光線からなる群より選ばれる1種以上を用いる架橋処理を施すことによりポリブタジエン等の二重結合を全部または一部消失させる。   After forming the resin composition by these known methods to obtain a porous film, preferably, the porous film is made of at least one selected from the group consisting of heat, ultraviolet rays, electron beams and visible rays. By performing the crosslinking treatment used, all or part of double bonds such as polybutadiene are eliminated.

これらの中では、熱、紫外線を用いる架橋処理が、多孔質フィルムの構造安定性の点で望ましい。これらの架橋処理を施すことによって上記多孔質フィルムが高強度化される。また、高温時の耐破膜性も大きく向上する。多孔質フィルムの高強度化、耐破膜性の向上の点からは、架橋処理によるゲル分率は20%以上が望ましい。ゲル分率が20%以下では、十分な架橋構造が取れず、高強度化、あるいは耐破膜性向上はあまり期待できない。このゲル分率の調整は、二重結合を有する重合体の配合量、架橋処理条件により、任意に調整することができる。   Among these, crosslinking treatment using heat and ultraviolet rays is desirable from the viewpoint of the structural stability of the porous film. By carrying out these cross-linking treatments, the strength of the porous film is increased. In addition, the resistance to tearing at high temperatures is greatly improved. From the viewpoint of increasing the strength of the porous film and improving the tear resistance, the gel fraction by the crosslinking treatment is preferably 20% or more. When the gel fraction is 20% or less, a sufficient cross-linked structure cannot be obtained, and high strength or improved resistance to tearing cannot be expected. Adjustment of this gel fraction can be arbitrarily adjusted with the compounding quantity of the polymer which has a double bond, and crosslinking process conditions.

架橋処理による高温時の耐破膜性向上の理由は、必ずしも明白ではないが、各処理で生じたポリマーラジカルが二重結合に付加し、その際に二重結合を有する重合体同士、あるいはその重合体とその他の樹脂成分との間で架橋反応が起こること、あるいは、主鎖における二重結合の消失によってポリマー鎖自体のガラス転移温度が大きく上昇するであろうこと、などが考えられる。   The reason for improving the film resistance at high temperatures by the crosslinking treatment is not necessarily clear, but the polymer radical generated in each treatment is added to the double bond, and at that time, the polymers having the double bond, or the It is conceivable that a cross-linking reaction occurs between the polymer and other resin components, or that the glass transition temperature of the polymer chain itself will greatly increase due to the disappearance of the double bond in the main chain.

前記架橋処理の方法として熱を用いる場合、一回で熱処理する一段式熱処理法でも、最初に低温でまず熱処理し、その後さらに高温での熱処理を行う多段式の熱処理法でもよく、あるいは昇温しながら熱処理する昇温式熱処理法でもよいが、通気度等の多孔質フィルムの元の諸特性を損なうことなく処理することが望ましい。   When heat is used as the method for the crosslinking treatment, it may be a one-stage heat treatment method in which heat treatment is performed once, a multi-stage heat treatment method in which heat treatment is first performed at a low temperature and then heat treatment is performed at a higher temperature, or the temperature is increased. However, it is desirable to perform the treatment without impairing the original characteristics of the porous film such as air permeability.

一段式熱処理の場合には、多孔質フィルムの組成にもよるが、40℃〜140℃が好ましい。また、低温から熱処理を開始し、その後、処理温度を上げていくと、多孔質フィルムの架橋とともに耐破膜性がしだいに向上していくので、加熱によって通気度等の元の諸特性を損なうことなく高温に暴露することができるようになる。そのため、諸特性を損なわずに、短時間で熱処理を完了するためには、多段式あるいは昇温式熱処理法が好ましい。   In the case of one-stage heat treatment, although it depends on the composition of the porous film, it is preferably 40 ° C to 140 ° C. In addition, if heat treatment is started from a low temperature and then the treatment temperature is raised, the film resistance gradually increases with the cross-linking of the porous film, so the original properties such as air permeability are impaired by heating. Can be exposed to high temperatures without Therefore, in order to complete the heat treatment in a short time without impairing various characteristics, a multistage type or a temperature rising type heat treatment method is preferable.

多段式の熱処理法の最初の熱処理温度としては、多孔質フィルムの組成にもよるが、好ましくは40〜90℃、2段目の熱処理温度としては、多孔質フィルムの組成にもよるが。好ましくは90〜140℃である。   The first heat treatment temperature of the multi-stage heat treatment method depends on the composition of the porous film, but preferably 40 to 90 ° C. The second heat treatment temperature depends on the composition of the porous film. Preferably it is 90-140 degreeC.

紫外線を用いる場合、例えば、製膜後の多孔質フィルムをそのまま空気中で、あるいは重合開始剤を含むメタノール溶液等に含浸させ溶媒乾燥後に、この多孔質フィルムを水銀ランプにて照射することにより、架橋処理を施すことができる。また、照射時の熱コントロールのため、水中で紫外線照射を行ってもよい。   When using ultraviolet rays, for example, by impregnating the porous film after film formation in the air as it is or by impregnating it with a methanol solution containing a polymerization initiator and drying the solvent, the porous film is irradiated with a mercury lamp, Crosslinking treatment can be performed. Moreover, you may perform ultraviolet irradiation in water for the heat control at the time of irradiation.

電子線を用いる場合、例えば、製膜後の多孔質フィルムを放射線量0.1〜10Mrad照射することにより行う。照射時の雰囲気は、熱処理法同様、空気中でもかまわないし、架橋状態をコントロールする意味で窒素ガスまたはアルゴンガスのような不活性ガスの雰囲気で行ってもよい。   When using an electron beam, for example, it is performed by irradiating a porous film after film formation with a radiation dose of 0.1 to 10 Mrad. The atmosphere at the time of irradiation may be air, as in the heat treatment method, or may be an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas in order to control the crosslinking state.

また、前記架橋処理工程に続いて、熱収縮の防止や収縮力の緩和のために多孔質フィルムを枠固定して、ヒートセット(熱固定)しても良い。特に、本発明においては、前記のように熱を用いた架橋処理を行うことで、処理条件によっては実質的にヒートセットも可能となるが、ヒートセットとして不十分な場合には、熱収縮をよりよく防止するために、前記架橋処理後に、さらに加熱してヒートセットを行っても良い。該ヒートセットする際の温度は、例えば110〜140℃で0.5〜2時間程度行えばよい。   Further, following the cross-linking treatment step, the porous film may be fixed to a frame and heat set (heat-fixed) in order to prevent thermal shrinkage or to reduce the shrinkage force. In particular, in the present invention, by performing the crosslinking treatment using heat as described above, heat setting can be substantially performed depending on the processing conditions. In order to prevent better, heat setting may be performed by further heating after the crosslinking treatment. What is necessary is just to perform the temperature at the time of this heat setting at about 110 to 140 degreeC for about 0.5 to 2 hours, for example.

本発明の多孔質フィルムの厚みとしては1〜60μm、好ましくは5〜50μmが望ましい。その通気度としては、例えばJIS P8117に準拠した方法で100〜1000秒/100cc、好ましくは100〜900秒/100ccが望ましい。そのシャットダウン温度としては150℃以下、好ましくは140℃以下が望ましい。   The thickness of the porous film of the present invention is 1 to 60 μm, preferably 5 to 50 μm. The air permeability is, for example, 100 to 1000 seconds / 100 cc, preferably 100 to 900 seconds / 100 cc by a method based on JIS P8117. The shutdown temperature is 150 ° C. or lower, preferably 140 ° C. or lower.

このような本発明による多孔質フィルムは、高強度で、高温での耐破膜性に優れる非水電解質電池用セパレータとして、電池の様々な大きさや用途に対してより安全性を向上させることが期待できる。   Such a porous film according to the present invention, as a separator for non-aqueous electrolyte batteries having high strength and excellent tear resistance at high temperatures, can improve safety for various sizes and uses of batteries. I can expect.

本発明の多孔質フィルムは従来のセパレータと同様に、正極と負極の間に介在せしめた状態で用いて電池を組み立てることが出来る。この際の正極、負極、電池ケース、電解液等の材質やこれら構成要素の配置構造も何ら格別なことは要求されず、従来と同様で良く、例えば特開昭63−205048号公報に示される通りであってよい。   Like the conventional separator, the porous film of the present invention can be used in the state of being interposed between the positive electrode and the negative electrode to assemble a battery. In this case, the material of the positive electrode, the negative electrode, the battery case, the electrolytic solution, etc. and the arrangement structure of these components are not required to be special, and may be the same as the conventional one. May be street.

また、本発明の多孔質フィルムは従来のセパレータと同様に、一対の電極の間に介在せしめた状態で用いてキャパシターを組み立てることが出来る。この際の電極、電解液、ケース等の材質やこれらの構成要素の配置構造も何ら格別なことは要求されず、従来と同様で良い。例えば、電気二重層キャパシターでは、電極にはPTFEをバインダーとして形成した活性炭電極、電解液には炭酸プロピレンに0.5MEt4 PBF4 を添加した溶液を用いることが出来る。 In addition, the porous film of the present invention can be used in the state of being interposed between a pair of electrodes in the same manner as a conventional separator to assemble a capacitor. In this case, the material of the electrode, electrolyte, case, etc. and the arrangement structure of these components are not required to be special, and may be the same as the conventional one. For example, in an electric double layer capacitor, an activated carbon electrode formed by using PTFE as a binder can be used as an electrode, and a solution obtained by adding 0.5 MEt 4 PBF 4 to propylene carbonate can be used as an electrolytic solution.

本発明を実施例、比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。なお、各種特性については、下記要領にて測定を行なった。   The present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to only such examples. Various characteristics were measured as follows.

(重量平均分子量)
ウォーターズ社製のゲル浸透クロマトグラフ[GPC−150C]を用い、溶媒にo−ジクロロベンゼンを、また、カラムとして昭和電工(株)製の[Shodex−80M]を用いて135℃で測定した。デー夕処理は、TRC社製データ収集システムを用いて行なった。分子量はポリスチレンを基準として算出した。
(Weight average molecular weight)
Using a gel permeation chromatograph [GPC-150C] manufactured by Waters, o-dichlorobenzene was used as a solvent, and [Shodex-80M] manufactured by Showa Denko KK was used as a column at 135 ° C. The data processing was performed using a data collection system manufactured by TRC. The molecular weight was calculated based on polystyrene.

(フィルム厚)
1/10000シックネスゲージにより測定した。
(Film thickness)
It was measured with a 1/10000 thickness gauge.

(空孔率)
測定対象の多孔質フィルムを直径6cmの円状に切り抜き、その体積と重量を求め、得られる結果から次式を用いて計算する。
空孔率(体積%)=100×(体積(cm)−重量(g)/樹脂の平均密度(g/cm))/体積(cm
(シャットダウン温度)
25mmφの筒状の試験室を有し、試験室が密閉可能なSUS製のセルを用い、下部電極はφ20mm、上部電極は10mmφの白金板(厚さ1.0mm)を使用した。24mmφに打ち抜いた測定試料を電解質に浸漬して電解質を含浸し、電極間に挟み、セルにセットした。電極はセルに設けられたばねにて一定の面圧がかかるようにした。電解質はプロピレンカーボネートとジメトキシエタンを容量比で1:1の割合で混合した溶媒に、ホウフッ化リチウムを1.0mol/Lの濃度になるように溶解したものを用いた。
(Porosity)
A porous film to be measured is cut out into a circle having a diameter of 6 cm, and its volume and weight are obtained, and calculation is performed using the following formula from the obtained results.
Porosity (volume%) = 100 × (volume (cm 3 ) −weight (g) / average density of resin (g / cm 3 )) / volume (cm 3 )
(Shutdown temperature)
A SUS cell having a cylindrical test chamber of 25 mmφ and capable of sealing the test chamber was used, a platinum electrode (thickness: 1.0 mm) of 10 mmφ was used for the lower electrode and the upper electrode was φ20 mm. A measurement sample punched to 24 mmφ was immersed in an electrolyte, impregnated with the electrolyte, sandwiched between electrodes, and set in a cell. A certain surface pressure was applied to the electrode by a spring provided in the cell. The electrolyte used was a solution in which lithium borofluoride was dissolved at a concentration of 1.0 mol / L in a solvent in which propylene carbonate and dimethoxyethane were mixed at a volume ratio of 1: 1.

このセルに熱伝対温度計と、抵抗計を接続して温度と抵抗を測定できるようにし、180℃恒温器中へ投入し、温度と抵抗を測定した。100〜150℃の平均昇温速度は10℃/分であった。この測定により、抵抗が100Ωcmに達した時の温度をシャットダウン温度とした。 A thermocouple thermometer and a resistance meter were connected to the cell so that the temperature and resistance could be measured. The temperature and resistance were measured by placing the cell in a 180 ° C. thermostat. The average temperature increase rate from 100 to 150 ° C. was 10 ° C./min. By this measurement, the temperature when the resistance reached 100 Ωcm 2 was defined as the shutdown temperature.

(針刺強度)
カトーテック(株)製圧縮試験機「KES−G5」を用いて、室温(25℃)で針刺試験を行った。得られた荷重変位曲線から最大荷重を読みとり、針刺強度とした。針は直径1mm、先端の曲率半径0.5mmのものを用い、2cm/secの速度で突刺しを行った。得られた値に厚みの比率を乗じて、単位N/24μmに換算した。
(Needle strength)
A needlestick test was performed at room temperature (25 ° C.) using a compression tester “KES-G5” manufactured by Kato Tech Co., Ltd. The maximum load was read from the obtained load displacement curve and used as the needle stick strength. A needle having a diameter of 1 mm and a radius of curvature of the tip of 0.5 mm was used, and piercing was performed at a speed of 2 cm / sec. The obtained value was multiplied by the thickness ratio and converted to the unit N / 24 μm.

(収縮力)
幅10mmの短冊状サンプルをTD方向に採取し、チャック間を30mmとして取り付け、170℃に設定した無風型電熱加熱乾燥機に下チャックを静置し、デジタルフォースゲージ(日本電産シンポ(株)製、FGC−02)に上チャックをつるし、サンプルのたるみが始まる時点のロードを0mNにセットし、昇温を行った。130℃から150℃における平均昇温速度は2℃/minである。140℃付近のピーク値を読みとり収縮力とした。この値をサンプルの断面積で割り、単位面積当たりの収縮力(単位N/cm)を算出した。その際の実施例1における温度と収縮力の関係を示すグラフを図1に示す。
(Shrink force)
A strip-shaped sample with a width of 10 mm is taken in the TD direction, attached between the chucks at 30 mm, and the lower chuck is placed in a windless electric heating and drying machine set at 170 ° C., and a digital force gauge (Nidec Sympo Co., Ltd.) The upper chuck was hung on FGC-02), the load at the time when the sample started to sag was set to 0 mN, and the temperature was raised. The average rate of temperature increase from 130 ° C. to 150 ° C. is 2 ° C./min. The peak value around 140 ° C. was read and used as the contractile force. This value was divided by the cross-sectional area of the sample, and the contractile force (unit N / cm 2 ) per unit area was calculated. A graph showing the relationship between the temperature and the contractile force in Example 1 at that time is shown in FIG.

(ゲル分率の測定)
4cm角に切り出した多孔質フィルムを5cm×10cmの金属メッシュで挟み込み,5cm×5cm角のサンプルとした。このサンプルの初期重量を測定し、100mLのm−キシレン(沸点139℃)中に浸漬して昇温し、5時間キシレンを沸騰させ、取り出し後、25℃の酢酸エチルで洗浄し乾燥させて重量変化からゲル分率Rを測定した。なお、ゲル分率の結果によって、架橋構造が形成されていることを確認できる。
(Measurement of gel fraction)
A porous film cut into 4 cm square was sandwiched between 5 cm × 10 cm metal meshes to prepare a 5 cm × 5 cm square sample. The initial weight of this sample was measured, immersed in 100 mL of m-xylene (boiling point 139 ° C.), heated, boiled xylene for 5 hours, taken out, washed with ethyl acetate at 25 ° C., dried and dried. The gel fraction R was measured from the change. In addition, it can confirm that the crosslinked structure is formed with the result of a gel fraction.

R(%)=100×P1/P0(P0:初期重量、P1:沸騰キシレン処理後重量)
(耐熱破膜試験)
14cm角に切り出した多孔質フィルムを所定の破膜試験用治具(外枠10cm角、内枠7cm角切り抜き)に全周囲クリップで固定した後、160℃の乾燥機内に投入し、多孔質フィルムが破膜するまでの時間[min]を計測した。
R (%) = 100 × P1 / P0 (P0: initial weight, P1: weight after boiling xylene treatment)
(Heat-resistant film breakage test)
The porous film cut into a 14 cm square is fixed to a predetermined film-breaking test jig (outer frame 10 cm square, inner frame 7 cm square cut out) with an all-around clip, and then placed in a dryer at 160 ° C. The time [min] until the film breaks was measured.

実施例1
ポリノルボルネン樹脂(日本ゼオン社製ノーソレックスNB)3重量%、オレフィン系熱可塑性エラストマー(住友化学社製TPE821)16重量%、重量平均分子量100万の超高分子ポリエチレン(ティコナ社製GUR4012、融点137℃)81重量%からなる重合体組成物17重量部と流動パラフィン83重量部とをスラリー状に均一に混合し、160℃の温度で二軸押出機にて溶解混練りし、厚さ4mmのシート状に押出をおこなった。これらの混練物を一定テンション下で引取り、一旦10℃の冷却水にて冷却されたロールにて冷却成形した後、厚み4mmのシートを設定温度120℃のベルトプレス機にて1mmのシートにヒートプレスした。その後123℃の温度で同時二軸延伸(延伸倍率4.5×4倍)を行い、フィルムを得た。上記延伸フィルムをヘプタンを使用して脱溶媒処理を行ったのち、得られた多孔質フィルムの端部を固定し、空気中で85℃で6時間熱処理し、ついで115℃で2時間熱処理して、本発明による多孔質フィルムを得た。
Example 1
Polynorbornene resin (Norsolex NB manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) 3% by weight, olefinic thermoplastic elastomer (TPE821 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 16% by weight, ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 (GUR4012, manufactured by Ticona, melting point 137) ° C) 17 parts by weight of a polymer composition comprising 81% by weight and 83 parts by weight of liquid paraffin were uniformly mixed in a slurry state, and melt-kneaded in a twin-screw extruder at a temperature of 160 ° C. Extrusion was carried out into a sheet. These kneaded materials are taken out under a constant tension, and once cooled and formed with a roll cooled with cooling water at 10 ° C., a 4 mm thick sheet is converted into a 1 mm sheet with a belt press machine at a set temperature of 120 ° C. Heat pressed. Thereafter, simultaneous biaxial stretching (stretching ratio: 4.5 × 4 times) was performed at a temperature of 123 ° C. to obtain a film. After removing the solvent from the stretched film using heptane, the end of the obtained porous film was fixed, heat-treated in air at 85 ° C. for 6 hours, and then heat-treated at 115 ° C. for 2 hours. A porous film according to the present invention was obtained.

実施例2
ポリノルボルネン樹脂(日本ゼオン社製ノーソレックスNB)6重量%、オレフィン系熱可塑性エラストマー(住友化学社製TPE821)16重量%、重量平均分子量100万の超高分子量ポリエチレン(ティコナ社製GUR4012、融点137℃)78重量%からなる重合体組成物17重量部と流動パラフィン83重量部とをスラリー状に均一に混合して使用した以外は、実施例1と同様にして多孔質フィルムを得た。
Example 2
6% by weight of polynorbornene resin (Norsolex NB manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), 16% by weight of olefin-based thermoplastic elastomer (TPE821 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), ultra high molecular weight polyethylene (GUR4012, manufactured by Ticona, melting point 137) C.) A porous film was obtained in the same manner as in Example 1 except that 17 parts by weight of a polymer composition consisting of 78% by weight and 83 parts by weight of liquid paraffin were mixed uniformly in a slurry state.

実施例3
ポリノルボルネン樹脂(日本ゼオン社製ノーソレックスNB)3重量%、重量平均分子量20万の高密度ポリエチレン(三井化学社製、ハイゼックス3000B、融点134℃)29重量%、重量平均分子量100万の超高分子量ポリエチレン(ティコナ社製GUR4012、融点137℃)68重量%からなる重合体組成物19重量部と流動パラフィン81重量部とをスラリー状に均一に混合して使用した以外は、実施例1と同様にして多孔質フィルムを得た。
Example 3
Polynorbornene resin (Norsolex NB manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) 3% by weight, high-density polyethylene (Mitsui Chemicals Co., Ltd., Hi-Zex 3000B, melting point 134 ° C.) 29% by weight, ultra-high molecular weight 1 million Example 1 except that 19 parts by weight of a polymer composition consisting of 68% by weight of a molecular weight polyethylene (GUR4012 manufactured by Ticona, melting point 137 ° C.) and 81 parts by weight of liquid paraffin were uniformly mixed and used in a slurry state. Thus, a porous film was obtained.

実施例4
EPDM樹脂(住友化学(株)製エスプレン553)10重量%、重量平均分子量20万の高密度ポリエチレン(三井化学社製、ハイゼックス3000B、融点134℃)30重量%、重量平均分子量100万の超高分子量ポリエチレン(ティコナ社製GUR4012、融点137℃)60重量%からなる重合体組成物17重量部と流動パラフィン83重量部とをスラリー状に均一に混合して使用した以外は、実施例1と同様にして多孔質フィルムを得た。
Example 4
EPDM resin (Esprene 553 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 10% by weight, high-density polyethylene (Mitsui Chemicals, Hi-Zex 3000B, melting point 134 ° C.) 30% by weight, ultra-high molecular weight 1 million Example 1 except that 17 parts by weight of a polymer composition composed of 60% by weight of molecular weight polyethylene (GUR4012 manufactured by Ticona, melting point: 137 ° C.) and 83 parts by weight of liquid paraffin were uniformly mixed and used in a slurry state. Thus, a porous film was obtained.

比較例1
ポリノルボルネン樹脂(日本ゼオン社製ノーソレックスNB)を配合せずに、オレフィン系熱可塑性エラストマー(住友化学社製TPE821)17重量%、重量平均分子量100万の超高分子量ポリエチレン(ティコナ社製GUR4012、融点137℃)83重量%からなる重合体組成物17重量部と流動パラフィン83重量部とをスラリー状に均一に混合して使用した以外は、実施例1と同様にして多孔質フィルムを得た。
Comparative Example 1
Without blending polynorbornene resin (Norex NB manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), ultra-high molecular weight polyethylene (GUR4012, manufactured by Ticona) having 17% by weight of olefin-based thermoplastic elastomer (TPE821 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) A porous film was obtained in the same manner as in Example 1 except that 17 parts by weight of a polymer composition consisting of 83% by weight (melting point: 137 ° C.) and 83 parts by weight of liquid paraffin were mixed and used in a slurry state. .

比較例2
実施例1において、160℃の温度で二軸押出機にて溶解混練りし、厚さ10mmのシート状に押出行い、同様に冷却した後に、設定温度120℃のベルトプレス機にて0.8mmのシートに成型(ヒートプレス)した以外は、実施例1と同様にして多孔質フィルムを得た。
Comparative Example 2
In Example 1, after melt-kneading with a twin screw extruder at a temperature of 160 ° C., extrusion into a sheet having a thickness of 10 mm, and cooling in the same manner, 0.8 mm with a belt press with a set temperature of 120 ° C. A porous film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sheet was molded (heat pressed).

以上の実施例、比較例で得られた多孔質フィルムを上記の方法で評価した結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of evaluating the porous films obtained in the above Examples and Comparative Examples by the above methods.

Figure 2008013730
Figure 2008013730

表1の結果が示すように、実施例の多孔質フィルムは、架橋構造と収縮力の制御によって、常温での膜強度が強く、高温でも耐破膜性に優れたものであった。これに対して、架橋構造を有しない比較例1では、高温での破膜時間が極端に短く、また、架橋構造を有していても、ヒートプレス時の圧縮量が大きいため収縮力の大きい比較例2では、高温での破膜時間が顕著に短かった。   As shown in the results of Table 1, the porous films of the examples had strong film strength at room temperature by controlling the cross-linking structure and shrinkage force, and were excellent in tear resistance even at high temperatures. On the other hand, in Comparative Example 1 having no cross-linked structure, the film breaking time at high temperature is extremely short, and even if it has a cross-linked structure, the amount of compression at the time of heat press is large, so the shrinkage force is large. In Comparative Example 2, the film breaking time at high temperature was remarkably short.

実施例1における温度と収縮力の関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the temperature in Example 1 and contraction force

Claims (7)

ポリオレフィン類を含有する樹脂組成物が架橋してなる多孔質フィルムにおいて、針刺強度が2.5[N/24μm]以上であり、シャットダウン温度以上の温度領域で単位断面積当たりの収縮力のピーク値を有し、そのピーク値を多孔質フィルムの収縮力としたときに、沸騰キシレン中で測定したゲル分率と前記収縮力との関係が、ゲル分率[%]/収縮力[N/cm]の値で0.4以上となることを特徴とする多孔質フィルム。 In a porous film formed by crosslinking a resin composition containing polyolefins, the needle stick strength is 2.5 [N / 24 μm] or more, and the peak contraction force per unit cross-sectional area in the temperature region above the shutdown temperature And the peak value is defined as the shrinkage force of the porous film, the relationship between the gel fraction measured in boiling xylene and the shrinkage force is gel fraction [%] / shrink force [N / A porous film having a value of cm 2 ] of 0.4 or more. 前記樹脂組成物が、少なくとも二重結合を有する重合体を1〜50重量%と、重量平均分子量50万以下のポリオレフィン類、熱可塑性エラストマーおよびグラフトコポリマーからなる群より選ばれる1種以上の樹脂成分を1〜50重量%とを含有する請求項1記載の多孔質フィルム。   The resin composition is at least one resin component selected from the group consisting of a polyolefin having at least 1 to 50% by weight of a polymer having a double bond and a weight average molecular weight of 500,000 or less, a thermoplastic elastomer, and a graft copolymer. 2. The porous film according to claim 1, comprising 1 to 50% by weight. 前記樹脂組成物が、重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンを含有する請求項1又は2記載の多孔質フィルム。   The porous film according to claim 1 or 2, wherein the resin composition contains ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more. 前記二重結合を有する重合体が、ポリノルボルネン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、およびEPDMからなる群より選ばれる1種以上である請求項2記載の多孔質フィルム。   The porous film according to claim 2, wherein the polymer having a double bond is at least one selected from the group consisting of polynorbornene, polybutadiene, polyisoprene, and EPDM. 請求項1〜4いずれかに記載の多孔質フィルムからなる電池絶縁維持膜。   The battery insulation maintenance film which consists of a porous film in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4いずれかに記載の多孔質フィルムからなる非水電解質電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous electrolyte batteries which consists of a porous film in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4いずれかに記載の多孔質フィルムを非水電解質電池用セパレータとして用いる電池。   The battery which uses the porous film in any one of Claims 1-4 as a separator for nonaqueous electrolyte batteries.
JP2006189181A 2006-07-10 2006-07-10 Method for producing porous film Expired - Fee Related JP4916236B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006189181A JP4916236B2 (en) 2006-07-10 2006-07-10 Method for producing porous film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006189181A JP4916236B2 (en) 2006-07-10 2006-07-10 Method for producing porous film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008013730A true JP2008013730A (en) 2008-01-24
JP4916236B2 JP4916236B2 (en) 2012-04-11

Family

ID=39071060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006189181A Expired - Fee Related JP4916236B2 (en) 2006-07-10 2006-07-10 Method for producing porous film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4916236B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072285A (en) * 2010-09-29 2012-04-12 Nitto Denko Corp Porous film, electrical insulation maintenance film, separator for non-aqueous electrolyte battery and electrochemical element
JP2017048334A (en) * 2015-09-03 2017-03-09 旭化成株式会社 Polyolefin microporous film, separator for electricity storage device and electricity storage device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004352863A (en) * 2003-05-29 2004-12-16 Nitto Denko Corp Porous film

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004352863A (en) * 2003-05-29 2004-12-16 Nitto Denko Corp Porous film

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072285A (en) * 2010-09-29 2012-04-12 Nitto Denko Corp Porous film, electrical insulation maintenance film, separator for non-aqueous electrolyte battery and electrochemical element
JP2017048334A (en) * 2015-09-03 2017-03-09 旭化成株式会社 Polyolefin microporous film, separator for electricity storage device and electricity storage device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4916236B2 (en) 2012-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5220477B2 (en) Porous film manufacturing method, porous film, nonaqueous electrolyte battery separator, and nonaqueous electrolyte battery using the same
JP5216327B2 (en) Polyolefin microporous membrane
KR101723275B1 (en) Polyolefin microporous membrane
JP4703076B2 (en) Microporous film
JP3917721B2 (en) Method for producing microporous membrane
KR20180132630A (en) Polyolefin microporous membrane and production method thereof, separator for battery, and battery
JP6895570B2 (en) Polyolefin microporous membrane and method for producing polyolefin microporous membrane
JP4206182B2 (en) Microporous film
JP6864762B2 (en) Polyolefin microporous membrane
JP3983660B2 (en) Battery separator
US7662518B1 (en) Shutdown separators with improved properties
JP2008066193A (en) Crosslinked fine porous membrane
JP4916236B2 (en) Method for producing porous film
JP4713441B2 (en) Method for producing polyolefin microporous membrane
JP4248093B2 (en) Porous film
JPH0820659A (en) Microporous membrane, its production and separator for non-aqueous electrolyte solution cell
JP2008226703A (en) Porous film
JP3983656B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery separator
JP4189961B2 (en) Porous film
JP2004263012A (en) Porous film and separator for electric battery
JP2002036459A (en) Porous film and its manufacturing method
JP2008222913A (en) Porous film
JP2020164858A (en) Polyolefin microporous membrane, battery separator and secondary battery
JP4073241B2 (en) Battery separator made of polyethylene microporous membrane
JP2008115264A (en) Porous film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081110

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20091224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110622

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110824

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120124

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150203

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4916236

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees