JP2011108515A - Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery employing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator capable of improving cycle characteristics of battery and preventing sufficiently gas swelling of the battery. <P>SOLUTION: The separator for a nonaqueous secondary battery has a fluorine-based compound layer of a thickness of 1 nm-500 nm on the surface of the separator. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水系二次電池用セパレータ及びそれを用いた非水系二次電池に関するものであり、特に電池特性を改善させる技術に関するものである。   The present invention relates to a separator for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery using the same, and particularly to a technique for improving battery characteristics.

リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は、高エネルギー密度であり、携帯電話やノートパソコンといった携帯用電子機器の主電源として広範に普及している。このリチウムイオン二次電池は、更なる高エネルギー密度化が求められており、電池特性の更なる改善が求められている。   Non-aqueous secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries have a high energy density and are widely used as main power sources for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers. This lithium ion secondary battery is required to have a higher energy density and further improved battery characteristics.

一般的に、リチウムイオン二次電池には六フッ化リン酸リチウム塩等の反応性の高い電解質が用いられているが、このような電解質は電池内に存在する微量の水分と反応しやすく、これによりフッ化水素が発生する。このため、充放電を繰り返すうちに、正負極間に配置されたセパレータがフッ化水素によって酸化劣化してしまい、電池のサイクル特性が低下してしまう場合がある。特にセパレータのうち電極と接触する表面は酸化劣化の影響を受け易く、セパレータ表面が酸化劣化すると電池のサイクル特性が著しく低下してしまう。また、発生したフッ化水素は、電解質やセパレータの構成材料と連鎖的に反応し得るので、電池のガス膨れが生じることも懸念される。
このような課題に鑑みて、従来、セパレータ表面の酸化劣化を防止するための技術が知られている(例えば特許文献1,2参照)。
In general, lithium ion secondary batteries use highly reactive electrolytes such as lithium hexafluorophosphate, but such electrolytes easily react with a small amount of moisture present in the battery, Thereby, hydrogen fluoride is generated. For this reason, the separator disposed between the positive and negative electrodes may be oxidized and deteriorated by hydrogen fluoride while charging and discharging are repeated, and the cycle characteristics of the battery may be deteriorated. In particular, the surface of the separator that is in contact with the electrode is easily affected by oxidative degradation, and if the separator surface is oxidatively degraded, the cycle characteristics of the battery are significantly reduced. Further, since the generated hydrogen fluoride can react with the constituent materials of the electrolyte and the separator in a chained manner, there is a concern that the battery may swell.
In view of such a problem, techniques for preventing oxidative deterioration of the separator surface have been conventionally known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、シャットダウン層と耐熱多孔質層とを有した非水電解液二次電池用セパレータにおいて、耐熱多孔質層の表面であってシャットダウン層の配置されていない側の表面に、点状、線状、網目状、または多孔質フィルム状のスペーサーを設けた構成が示されている(請求項1等参照)。スペーサーの具体例としては、ポリプロピレンやポリエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のサスペンジョンを耐熱多孔質層の表面に塗布し、乾燥したものが示されている(実施例1〜3等参照)。   In Patent Document 1, in a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a shutdown layer and a heat-resistant porous layer, a point on the surface of the heat-resistant porous layer on which the shutdown layer is not disposed, A configuration in which a spacer in the form of a line, a line, a mesh, or a porous film is provided (see claim 1). Specific examples of the spacers include those obtained by applying a suspension of polypropylene, polyethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer or the like to the surface of the heat-resistant porous layer and drying (Examples 1 to 3). reference).

しかしながら、このようにスペーサー層としてサスペンジョンを乾燥させた粒子層をセパレータ表面に付着させたような構成では、粉落ちしやすく、ハンドリング状の問題がある。また、スペーサー層の隙間部分から酸化劣化が生じ得るため、セパレータの酸化劣化を好適に防止できないおそれがあり、フッ化水素との連鎖的な反応による電池のガス膨れの問題も懸念される。   However, such a configuration in which the particle layer obtained by drying the suspension as the spacer layer is attached to the separator surface is liable to powder off and has a handling problem. In addition, since oxidative degradation may occur from the gap portion of the spacer layer, there is a possibility that the oxidative degradation of the separator cannot be suitably prevented, and there is a concern about the problem of battery gas expansion due to a chain reaction with hydrogen fluoride.

一方、特許文献2には、ポリエチレン樹脂からなる中間層と、この両外面側に配されたポリプロピレン樹脂からなる層と、を有する3層構造の電池セパレータであって、ポリプロピレン樹脂からなる層に、融点60℃以上で、かつ、リチウムに対して+4.5V未満の酸化電位を有した酸化防止剤を含ませた構成が示されている。
このような構成であれば粉落ちの問題は懸念されないが、フッ化水素との連鎖反応による電池のガス膨れの問題が懸念される。
On the other hand, in Patent Document 2, a battery separator having a three-layer structure having an intermediate layer made of polyethylene resin and a layer made of polypropylene resin disposed on both outer surfaces, the layer made of polypropylene resin, A configuration including an antioxidant having a melting point of 60 ° C. or higher and an oxidation potential of less than +4.5 V with respect to lithium is shown.
With such a configuration, there is no concern about the problem of powder falling, but there is a concern about the problem of gas expansion of the battery due to a chain reaction with hydrogen fluoride.

特開2002−151044号公報JP 2002-151044 A 特許第3838492号公報Japanese Patent No. 3838492

上述したように、従来は、セパレータの酸化劣化を好適に防止して電池のサイクル特性を向上させ、かつ、電池のガス膨れも十分に防止できるような技術は存在しなかったというのが現状である。
そこで、本発明では、電池のサイクル特性を向上させ、かつ、電池のガス膨れも十分に防止できるセパレータを提供することを目的とする。
As described above, in the past, there has been no technology that can suitably prevent the oxidative deterioration of the separator to improve the cycle characteristics of the battery, and can sufficiently prevent the gas from expanding. is there.
Therefore, an object of the present invention is to provide a separator that can improve the cycle characteristics of the battery and can sufficiently prevent gas expansion of the battery.

本発明では、上記課題を解決するために、以下の構成を採用する。
1. 非水系二次電池用セパレータであって、当該セパレータの表面に、厚みが1nm〜500nmのフッ素系化合物層を有していることを特徴とする非水系二次電池用セパレータ。
2. 当該セパレータが、ポリオレフィン微多孔膜であることを特徴とする上記1に記載の非水系二次電池用セパレータ。
3. 当該セパレータが、ポリオレフィン微多孔膜と、この微多孔膜の片面または両面に積層された耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層と、を備えた複合膜であることを特徴とする上記1に記載の非水系二次電池用セパレータ。
4. 前記耐熱性樹脂が、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルケトンおよびポリエーテルイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂であることを特徴とする上記3に記載の非水系二次電池用セパレータ。
5. 前記耐熱性多孔質層には無機フィラーが含まれていることを特徴とする上記3または4に記載の非水系二次電池用セパレータ。
6. 前記無機フィラーが、金属酸化物あるいは金属水酸化物であることを特徴とする上記5に記載の非水系二次電池用セパレータ。
7. リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池であって、上記1〜6のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータを用いたことを特徴とする非水系二次電池。
In the present invention, the following configuration is adopted in order to solve the above problems.
1. A separator for a non-aqueous secondary battery, wherein the separator has a fluorine-based compound layer having a thickness of 1 nm to 500 nm on the surface of the separator.
2. 2. The separator for a non-aqueous secondary battery as described in 1 above, wherein the separator is a polyolefin microporous membrane.
3. 2. The separator according to 1 above, wherein the separator is a composite membrane comprising a polyolefin microporous membrane and a heat resistant porous layer containing a heat resistant resin laminated on one or both surfaces of the microporous membrane. Non-aqueous secondary battery separator.
4). 4. The non-aqueous system according to 3 above, wherein the heat resistant resin is at least one resin selected from the group consisting of aromatic polyamide, polyimide, polyethersulfone, polysulfone, polyetherketone and polyetherimide. Secondary battery separator.
5. The separator for a non-aqueous secondary battery according to 3 or 4 above, wherein the heat-resistant porous layer contains an inorganic filler.
6). 6. The separator for a non-aqueous secondary battery according to 5 above, wherein the inorganic filler is a metal oxide or a metal hydroxide.
7). A non-aqueous secondary battery for obtaining an electromotive force by doping or dedoping of lithium, wherein the non-aqueous secondary battery separator according to any one of the above 1 to 6 is used. .

本発明によれば、電池のサイクル特性を向上させ、かつ、電池のガス膨れも十分に防止できるセパレータを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the separator which can improve the cycling characteristics of a battery and can fully prevent the gas expansion of a battery can be provided.

[非水系二次電池用セパレータ]
本発明は、非水系二次電池用セパレータであって、当該セパレータの表面に、厚みが1nm〜500nmのフッ素系化合物層を有していることを特徴とする非水系二次電池用セパレータである。
このような本発明によれば、フッ素系化合物層が電極と全面で接触するようになり、微視的にもセパレータ表面が酸化劣化し難くなるため、電池のサイクル特性を向上させることができる。また、フッ素系化合物層によってセパレータ表面で生じるフッ化水素との連鎖反応も防止できるため、電池のガス膨れも十分に防止することができる。
[Separator for non-aqueous secondary battery]
The present invention relates to a separator for a non-aqueous secondary battery, wherein the separator has a fluorine compound layer having a thickness of 1 nm to 500 nm on the surface of the separator. .
According to the present invention, the fluorine-based compound layer comes into contact with the electrode on the entire surface, and the separator surface is hardly oxidized and deteriorated microscopically, so that the cycle characteristics of the battery can be improved. In addition, since the chain reaction with hydrogen fluoride generated on the separator surface can be prevented by the fluorine-based compound layer, it is possible to sufficiently prevent gas expansion of the battery.

ここで、本発明におけるフッ素系化合物とは、フッ素を含む化合物であって、有機物でも無機物でも良い。例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素化ポリオレフィンでも良く、またこれらの側鎖に官能基を導入したものでも良い。また、フッ化アルミやフッ化マグネシウムのような無機塩でも良い。また、フッ素ガスの暴露あるいは蒸着、スパッタリング、CVD法などにより有機物や無機物の表面の一部をフッ素化したものでも良い。本発明におけるフッ素系化合物層には、フッ素系化合物をセパレータの表面に付着させた構成、および、セパレータ表面を直接的にフッ素化した構成のいずれもが含まれる。   Here, the fluorine-based compound in the present invention is a compound containing fluorine and may be organic or inorganic. For example, a fluorinated polyolefin represented by polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride may be used, or a functional group introduced into these side chains. Further, an inorganic salt such as aluminum fluoride or magnesium fluoride may be used. Further, a part of the surface of the organic or inorganic substance may be fluorinated by exposure to fluorine gas or vapor deposition, sputtering, CVD, or the like. The fluorinated compound layer in the present invention includes both a configuration in which a fluorinated compound is adhered to the surface of the separator and a configuration in which the separator surface is directly fluorinated.

本発明ではフッ素系化合物層の厚みが1nm以上500nm以下である必要がある。フッ素系化合物層の厚みが1nm未満だと、セパレータの酸化劣化の防止効果およびガス膨れ防止効果が十分に得られない。特に、フッ素系化合物層の厚みは5nm以上であることが好ましい。一方、フッ素系化合物層の厚みが500nmよりも大きいと、ガス膨れ防止効果が得られるものの、サイクル特性が低下してしまうため好ましくない。なお、ここで言うところのフッ素系化合物層の厚みとは、セパレータの片面または両面に形成されたフッ素系化合物層の片面の厚みが1nm以上500nm以下であることを意味しており、フッ素系化合物層がセパレータの両面に形成されている場合はフッ素系化合物層の合計厚みは2nm以上1000nm以下になる。   In the present invention, the thickness of the fluorine-based compound layer needs to be 1 nm or more and 500 nm or less. If the thickness of the fluorine-based compound layer is less than 1 nm, the effect of preventing the separator from oxidative deterioration and the effect of preventing gas expansion cannot be obtained sufficiently. In particular, the thickness of the fluorine-based compound layer is preferably 5 nm or more. On the other hand, when the thickness of the fluorine-based compound layer is larger than 500 nm, an effect of preventing gas bulging can be obtained, but cycle characteristics are deteriorated, which is not preferable. In addition, the thickness of the fluorine-type compound layer said here means that the thickness of the one side of the fluorine-type compound layer formed in the single side | surface or both surfaces of a separator is 1 nm or more and 500 nm or less, and a fluorine-type compound When the layer is formed on both sides of the separator, the total thickness of the fluorine-based compound layer is 2 nm or more and 1000 nm or less.

なお、本発明においてフッ素系化合物層はセパレータの両面または片面に形成されていればよいが、セパレータの酸化劣化の防止効果およびガス膨れ防止効果の観点からは、両面に形成されていることが好ましい。   In the present invention, the fluorine-based compound layer may be formed on both sides or one side of the separator. However, from the viewpoint of the effect of preventing the oxidative deterioration and the effect of preventing gas expansion of the separator, the fluorine-based compound layer is preferably formed on both sides. .

本発明において、非水系二次電池用セパレータのシート構成は特に限定されるものではないが、例えばポリオレフィン微多孔膜や、ポリオレフィン微多孔膜と、この微多孔膜の片面または両面に積層された耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層と、を備えた複合膜であることが好ましい。   In the present invention, the sheet configuration of the separator for the non-aqueous secondary battery is not particularly limited. For example, a polyolefin microporous film, a polyolefin microporous film, and a heat resistant laminated on one or both surfaces of the microporous film. It is preferable that it is a composite film provided with the heat resistant porous layer containing a conductive resin.

上記のポリオレフィン微多孔膜は、ポリオレフィンを含んで構成され、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった膜である。このような微多孔膜は、シャットダウン特性、ハンドリング性や強度の観点から好ましい。ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。中でも良好なシャットダウン特性が得られるという観点で、ポリエチレンを90重量%以上含むものが好適である。ポリエチレンは、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンなどが好適に用いられ、特に、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンが好適であり、強度と成形性の観点において、高密度ポリエチレンと超高分子量ポリエチレンの混合物からなるものがさらに好ましい。ポリエチレンの分子量は、重量平均分子量で10万〜1000万のものが好適であり、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を少なくとも1重量%以上含むポリエチレン組成物が好ましい。その他、本発明における多孔質基材は、ポリエチレン以外にもポリプロピレン、ポリメチルペンテン等の他のポリオレフィンを混合して構成しても良く、また、ポリエチレン微多孔膜とポリプロピレン微多孔膜の2層以上の積層体として構成しても良い。   The above-mentioned polyolefin microporous membrane is configured to contain polyolefin, has a large number of micropores inside, and has a structure in which these micropores are connected. From one surface to the other, a gas or liquid Is a membrane that can pass through. Such a microporous membrane is preferable from the viewpoint of shutdown characteristics, handling properties and strength. Examples of the polyolefin include polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene. Among them, those containing 90% by weight or more of polyethylene are preferable from the viewpoint of obtaining good shutdown characteristics. As the polyethylene, low density polyethylene, high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, and the like are preferably used. Particularly, high density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene are preferable. What consists of a mixture of high molecular weight polyethylene is still more preferable. The molecular weight of polyethylene is preferably 100,000 to 10,000,000 in terms of weight average molecular weight, and particularly preferably a polyethylene composition containing at least 1% by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more. In addition, the porous substrate in the present invention may be constituted by mixing other polyolefins such as polypropylene and polymethylpentene in addition to polyethylene, or two or more layers of a polyethylene microporous membrane and a polypropylene microporous membrane. You may comprise as a laminated body of.

上記のポリオレフィン微多孔膜の膜厚は、ハンドリング性や強度、電池のエネルギー密度等の観点から、5〜20μmの範囲が好適である。ポリオレフィン微多孔膜の空孔率は、電解液の保持特性や電池の充放電特性、シャットダウン特性、強度等の観点から、10〜60%が好適である。ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度は、正負極間の短絡防止効果等の観点から、200g以上であることが好ましい。ポリオレフィン微多孔膜のガーレ値(JIS P8117)は、イオン透過性や電池の負荷特性、シャットダウン特性、機械強度等の観点から、100〜500秒/100ccの範囲が好適である。ポリオレフィン微多孔膜の平均孔径は、電解液の含浸性やシャットダウン特性等の観点から、10〜100nmであることが好ましい。   The film thickness of the above-mentioned polyolefin microporous film is preferably in the range of 5 to 20 μm from the viewpoints of handling properties, strength, battery energy density, and the like. The porosity of the polyolefin microporous membrane is preferably 10 to 60% from the viewpoints of electrolyte retention characteristics, battery charge / discharge characteristics, shutdown characteristics, strength, and the like. The puncture strength of the polyolefin microporous membrane is preferably 200 g or more from the viewpoint of the effect of preventing a short circuit between the positive and negative electrodes. The Gurley value (JIS P8117) of the polyolefin microporous membrane is preferably in the range of 100 to 500 seconds / 100 cc from the viewpoints of ion permeability, battery load characteristics, shutdown characteristics, mechanical strength, and the like. The average pore size of the polyolefin microporous membrane is preferably 10 to 100 nm from the viewpoint of the impregnation property of the electrolytic solution, shutdown characteristics, and the like.

上記の耐熱性多孔質層は、耐熱性樹脂を含んで構成されており、内部に多数の空孔ないし空隙を有し、かつ、これら空孔等が互いに連結された多孔質構造となった層である。耐熱性樹脂は、ポリオレフィン微多孔膜の融点を超える温度においても溶融・熱分解しない程度の十分な耐熱性を有した樹脂であれば、特に限定されるものではない。例えば、融点が200℃以上の樹脂、あるいは、実質的に融点が存在しない樹脂についてはその熱分解温度が200℃以上の樹脂であれば好適に用いることができる。このような耐熱性樹脂としては、例えば芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルケトンおよびポリエーテルイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂が挙げられる。中でも、多孔質層の形成しやすさ、無機フィラーとの結着性、それに伴う多孔質層の強度、耐酸化性など耐久性の観点において、芳香族ポリアミドが好ましい。また、芳香族ポリアミドにおいても、パラ型に比べメタ型は成形が容易という観点で、メタ型芳香族ポリアミドが好適であり、特にメタフェニレンイソフタルアミドが好適である。   The above heat-resistant porous layer is composed of a heat-resistant resin, has a large number of pores or voids inside, and has a porous structure in which these pores are connected to each other It is. The heat-resistant resin is not particularly limited as long as it is a resin having sufficient heat resistance that does not melt or thermally decompose even at a temperature exceeding the melting point of the polyolefin microporous film. For example, a resin having a melting point of 200 ° C. or higher, or a resin having substantially no melting point can be suitably used as long as its thermal decomposition temperature is 200 ° C. or higher. Examples of such a heat resistant resin include at least one resin selected from the group consisting of aromatic polyamide, polyimide, polyethersulfone, polysulfone, polyetherketone, and polyetherimide. Among these, aromatic polyamides are preferable from the viewpoint of durability such as ease of forming a porous layer, binding property with an inorganic filler, strength of the porous layer and accompanying oxidation resistance. As for aromatic polyamides, meta-type aromatic polyamides are preferred, and metaphenylene isophthalamide is particularly preferred from the viewpoint that the meta-type is easier to mold than the para-type.

耐熱性多孔質層の空孔率は、シャットダウン特性やイオン透過性の観点から、30〜80%の範囲が好適である。耐熱性多孔質層の厚みは、耐熱性多孔質層がポリオレフィン微多孔膜の両面に形成されている場合は該耐熱性多孔質層の厚みの合計が2μm以上12μm以下であることが好ましく、耐熱性多孔質層が片面にのみ形成されている場合は2μm以上12μm以下であることが好ましい。複合膜の厚みとしては7〜25μmの範囲が好適であり、複合膜の空孔率は20〜70%が好適であり、複合膜の突刺強度は200g以上であることが好ましい。また、複合膜のガーレ値(JIS P8117)は、イオン透過性やシャットダウン特性、機械強度等の観点から、150〜600秒/100ccの範囲が好適である。   The porosity of the heat resistant porous layer is preferably in the range of 30 to 80% from the viewpoint of shutdown characteristics and ion permeability. When the heat-resistant porous layer is formed on both sides of the polyolefin microporous membrane, the total thickness of the heat-resistant porous layer is preferably 2 μm or more and 12 μm or less. When the porous porous layer is formed only on one side, it is preferably 2 μm or more and 12 μm or less. The thickness of the composite membrane is preferably in the range of 7 to 25 μm, the porosity of the composite membrane is preferably 20 to 70%, and the puncture strength of the composite membrane is preferably 200 g or more. The Gurley value (JIS P8117) of the composite membrane is preferably in the range of 150 to 600 seconds / 100 cc from the viewpoint of ion permeability, shutdown characteristics, mechanical strength, and the like.

上記の耐熱性多孔質層はさらに無機フィラーを含むことが好ましい。耐熱性多孔質層に無機フィラーが含まれると、セパレータが高温下に曝された際の熱収縮が抑制され、更にセパレータの圧縮強度が強固になる。その結果、セパレータの耐熱性を向上させる効果が生じる。また、無機フィラー自体の特有の機能(例えば耐熱性や熱伝導性、難燃性、ガス吸収性等)をセパレータの機能に付加できる点でも好ましい。   The heat resistant porous layer preferably further contains an inorganic filler. When an inorganic filler is contained in the heat resistant porous layer, thermal shrinkage when the separator is exposed to a high temperature is suppressed, and the compressive strength of the separator is further strengthened. As a result, an effect of improving the heat resistance of the separator occurs. Moreover, it is also preferable in that a specific function of the inorganic filler itself (for example, heat resistance, thermal conductivity, flame retardancy, gas absorbability, etc.) can be added to the function of the separator.

無機フィラーを含む場合の耐熱性多孔質層の構成は、成形性やイオン透過性、熱収縮抑制の効果等の観点から、重量比で耐熱性樹脂:無機フィラー=10:90〜80:20の範囲が好適である。無機フィラーの平均粒子径は、短絡防止効果や成形性等の観点から、0.1μm以上1μm以下の範囲が好適である。無機フィラーの種類としては、特に限定されるものではないが、例えば金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属炭酸塩、金属水酸化物などが挙げられる。中でもアルミナやジルコニア、シリカ、マグネシア、チタニアといった金属酸化物、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムといった金属水酸化物が好適である。   The composition of the heat-resistant porous layer in the case of containing an inorganic filler is such that the weight ratio of heat-resistant resin: inorganic filler = 10: 90 to 80:20 from the viewpoint of moldability, ion permeability, heat shrinkage suppression effect, and the like. A range is preferred. The average particle diameter of the inorganic filler is preferably in the range of 0.1 μm or more and 1 μm or less from the viewpoint of short-circuit prevention effect, moldability, and the like. The type of inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal carbonates, and metal hydroxides. Of these, metal oxides such as alumina, zirconia, silica, magnesia, and titania, and metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are preferable.

[非水系二次電池用セパレータの製造方法]
本発明の非水系二次電池用セパレータの製造方法は特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン微多孔膜の表面にフッ素系化合物層を設ける構成の場合は、ポリオレフィン微多孔膜を形成した後、フッ素系化合物層の形成工程を実施する方法が挙げられる。また、ポリオレフィン微多孔膜と耐熱性多孔質層を含む複合膜の表面にフッ素系化合物層を設ける構成の場合は、以下の(i)〜(v)の工程を含む製造方法により製造可能である。すなわち、(i)耐熱性樹脂および水溶性有機溶剤を含む塗工用スラリーを作製する工程と、(ii)得られた塗工用スラリーをポリオレフィン微多孔膜の片面又は両面に塗工する工程と、(iii)塗工されたスラリー中の耐熱性樹脂を凝固させる工程と、(iv)この凝固工程後のシートを水洗および乾燥する工程と、(v)フッ素系化合物層の形成工程を実施することからなる製造方法である。
[Method for producing separator for non-aqueous secondary battery]
The method for producing the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, in the case of a configuration in which a fluorine compound layer is provided on the surface of a polyolefin microporous membrane, after forming the polyolefin microporous membrane, A method for carrying out the compound layer forming step may be mentioned. Moreover, in the case of a configuration in which a fluorine-based compound layer is provided on the surface of a composite membrane including a polyolefin microporous membrane and a heat-resistant porous layer, it can be manufactured by a manufacturing method including the following steps (i) to (v) . That is, (i) a step of producing a coating slurry containing a heat-resistant resin and a water-soluble organic solvent, and (ii) a step of coating the obtained coating slurry on one or both sides of the polyolefin microporous membrane; , (Iii) a step of coagulating the heat-resistant resin in the coated slurry, (iv) a step of washing and drying the sheet after the coagulation step, and (v) a step of forming a fluorine-based compound layer This is a manufacturing method.

フッ素系化合物層の形成工程としては、特に限定されないが、例えば、フッ素系高分子の溶液をセパレータに浸漬あるいはスプレーなどの方法で付着させた後、溶媒を除去して表面に固着形成する方法が挙げられる。また、セパレータをフッ素ガス雰囲気中に暴露してセパレータ表面をフッ素化する方法でもよい。あるいは、フッ素化シランカップリング剤を用いる方法や、蒸着法、CVD法、スパッタリング法により、フッ素系化合物層をセパレータ表面に固着形成する方法でも良い。   The step of forming the fluorine-based compound layer is not particularly limited. For example, after the fluorine-based polymer solution is attached to the separator by a method such as dipping or spraying, the solvent is removed and the surface is fixedly formed on the surface. Can be mentioned. Alternatively, the separator may be exposed to a fluorine gas atmosphere to fluorinate the separator surface. Alternatively, a method using a fluorinated silane coupling agent, or a method in which the fluorine-based compound layer is fixedly formed on the separator surface by a vapor deposition method, a CVD method, or a sputtering method may be used.

ポリオレフィン微多孔膜の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィンと流動パラフィンのゲル状混合物をダイから押出し、次いで冷却することでベーステープを作製し、このベーステープを延伸し、これを熱固定する。その後、流動パラフィンを塩化メチレン等の抽出溶剤中に浸漬することで抽出し、次いで抽出溶剤を乾燥することで得ることができる。   The method for producing the polyolefin microporous membrane is not particularly limited. For example, a base tape is prepared by extruding a gel-like mixture of polyolefin and liquid paraffin from a die and then cooling, and then stretching the base tape. This is heat fixed. Thereafter, liquid paraffin can be extracted by dipping in an extraction solvent such as methylene chloride, and then the extraction solvent can be dried.

上記の工程(i)において、水溶性有機溶剤としては、耐熱性樹脂に対して良溶媒である溶剤であれば特に限定されないが、具体的には例えばN−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの極性溶剤を使用することができる。また、スラリー中には、さらに耐熱性樹脂に対して貧溶媒となる溶剤も、一部混合して用いることもできる。このような貧溶媒を適用することでミクロ相分離構造が誘発され、耐熱性多孔質層を形成する上で多孔化が容易となる。貧溶媒としては、アルコールの類が好適であり、特にグリコールのような多価アルコールが好適である。なお、耐熱性多孔質層に無機フィラーを含ませる場合は、この工程(i)においてスラリー中に無機フィラーを分散させればよい。   In the above step (i), the water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as it is a good solvent for the heat-resistant resin. Specifically, for example, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, Polar solvents such as dimethyl sulfoxide can be used. Further, in the slurry, a solvent that becomes a poor solvent for the heat-resistant resin can be partially mixed and used. By applying such a poor solvent, a microphase separation structure is induced and the formation of a heat-resistant porous layer is facilitated. As the poor solvent, alcohols are preferred, and polyhydric alcohols such as glycol are particularly preferred. In addition, what is necessary is just to disperse | distribute an inorganic filler in a slurry in this process (i), when an inorganic filler is included in a heat resistant porous layer.

上記の工程(ii)において、ポリオレフィン微多孔膜へのスラリーの塗工量は2〜3g/m程度が好ましい。塗工方法は、ナイフコーター法、グラビアコーター法、スクリーン印刷法、マイヤーバー法、ダイコーター法、リバースロールコーター法、インクジェット法、スプレー法、ロールコーター法などが挙げられる。中でも、塗膜を均一に塗布するという観点において、リバースロールコーター法が好適である。 In the step (ii), the amount of slurry applied to the polyolefin microporous membrane is preferably about 2 to 3 g / m 2 . Examples of the coating method include a knife coater method, a gravure coater method, a screen printing method, a Meyer bar method, a die coater method, a reverse roll coater method, an ink jet method, a spray method, and a roll coater method. Among them, the reverse roll coater method is preferable from the viewpoint of uniformly applying the coating film.

上記の工程(iii)において、スラリー中の耐熱性樹脂を凝固させる方法としては、塗工後のポリオレフィン微多孔膜に対して凝固液をスプレーで吹き付ける方法や、凝固液の入った浴(凝固浴)中に当該基材を浸漬する方法などが挙げられる。凝固液は、耐熱性樹脂を凝固できるものであれば特に限定されないが、水、又はスラリーに用いた良溶媒に水を適当量含ませた混合液が好ましい。ここで、水の混合量は凝固液に対して40〜80重量%が好適である。   In the step (iii), the heat-resistant resin in the slurry can be coagulated by spraying a coagulating liquid onto the polyolefin microporous film after coating, or a bath containing a coagulating liquid (coagulating bath) ) And the like in which the substrate is immersed. The coagulation liquid is not particularly limited as long as it can coagulate the heat-resistant resin, but water or a mixed liquid in which an appropriate amount of water is contained in a good solvent used in the slurry is preferable. Here, the mixing amount of water is preferably 40 to 80% by weight with respect to the coagulation liquid.

上記の工程(iv)において、乾燥方法は特に限定されないが、乾燥温度は50〜80℃が適当である。高い乾燥温度を適用する場合は、熱収縮による寸法変化が起こらないようにするためにロールに接触させるような方法を適用することが好ましい。   In said process (iv), although a drying method is not specifically limited, 50-80 degreeC is suitable for drying temperature. In the case of applying a high drying temperature, it is preferable to apply a method of contacting the roll in order to prevent dimensional change due to heat shrinkage.

[非水系二次電池]
本発明の非水系二次電池は、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池において、上述した本発明の非水系二次電池用セパレータを用いることを特徴とする非水系二次電池である。かかる本発明の非水系二次電池は、サイクル特性に優れており、また、電池のガス膨れも生じ難い。
[Non-aqueous secondary battery]
The non-aqueous secondary battery of the present invention uses the above-described separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention in a non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium. Next battery. Such a non-aqueous secondary battery of the present invention is excellent in cycle characteristics and hardly causes gas expansion of the battery.

本発明が適用される非水系二次電池の種類や構成は、何ら限定されるものではないが、正極とセパレータと負極が順に積層された電池要素に電解液が含浸され、これが外装に封入された構造となった構成であれば、いずれにも適用可能である。   The type and configuration of the non-aqueous secondary battery to which the present invention is applied are not limited in any way, but an electrolytic solution is impregnated in a battery element in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are sequentially laminated, and this is enclosed in an exterior. Any structure can be used as long as it has a different structure.

負極は、負極活物質、導電助剤、バインダーからなる負極合剤が集電体(銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔等)上に成形された構造となっている。負極活物質としては、リチウムを電気化学的にドープすることが可能な材料、例えば、炭素材料、シリコン、アルミニウム、スズかが用いられる。   The negative electrode has a structure in which a negative electrode mixture composed of a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder is formed on a current collector (copper foil, stainless steel foil, nickel foil, etc.). As the negative electrode active material, a material capable of electrochemically doping lithium, for example, a carbon material, silicon, aluminum, or tin is used.

正極は、正極活物質、導電助剤、バインダーからなる正極合剤が集電体上に成形された構造となっている。正極活物質としては、リチウム含有遷移金属酸化物、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMn0.5Ni0.5、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiMn、LiFePOが用いられる。 The positive electrode has a structure in which a positive electrode mixture composed of a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder is formed on a current collector. Examples of the positive electrode active material include lithium-containing transition metal oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiMn 2 O. 4 and LiFePO 4 are used.

電解液は、リチウム塩、例えば、LiPF、LiBF、LiClOを非水系溶媒に溶解した構成である。非水系溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ビニレンカーボネートなどが挙げられる。 The electrolytic solution has a configuration in which a lithium salt, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , or LiClO 4 is dissolved in a non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, and vinylene carbonate.

外装材は金属缶またはアルミラミネートパック等が挙げられる。電池の形状は角型、円筒型、コイン型などがあるが、本発明のセパレータはいずれの形状においても好適に適用することが可能である。   Examples of the exterior material include a metal can or an aluminum laminate pack. The shape of the battery includes a square shape, a cylindrical shape, a coin shape, and the like, but the separator of the present invention can be suitably applied to any shape.

以下、実施例により本発明を詳述する。なお、本発明における各種の測定方法は、以下の通りである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. Various measurement methods in the present invention are as follows.

[膜厚]
接触式の膜厚計(ミツトヨ社製)にて20点測定し、これを平均することで求めた。ここで接触端子は底面が直径0.5cmの円柱状のものを用い、接触端子に1.2kg/cmの荷重が印加されるような条件で測定した。
[Film thickness]
It was determined by measuring 20 points with a contact-type film thickness meter (manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.) and averaging them. Here, the contact terminal used was a cylindrical one having a bottom surface of 0.5 cm in diameter, and measurement was performed under a condition that a load of 1.2 kg / cm 2 was applied to the contact terminal.

[フッ素系化合物層の厚み]
セパレータ表面のフッ素系化合物層の厚みは、EF−TEM(FEI社製 TECNAI 12 BIO TWIN)にて観測し、観測されたフッ素系化合物層の厚みを20点測定して、これを平均することで求めた。
[Thickness of fluorine compound layer]
The thickness of the fluorine compound layer on the separator surface was observed with EF-TEM (TECNAI 12 BIO TWIN manufactured by FEI), and the thickness of the observed fluorine compound layer was measured at 20 points and averaged. Asked.

[ガーレ値]
ガーレ値(sec/100cc)はJIS・P8117に従い測定した。
[Gurley value]
The Gurley value (sec / 100 cc) was measured according to JIS P8117.

[空孔率]
構成材料がa、b、c…、nからなり、構成材料の重量がWa、Wb、Wc…、Wn(g/cm)であり、それぞれの真密度がda、db、dc…、dn(g/cm)で、着目する層の膜厚をt(cm)としたとき、空孔率ε(%)は以下の数式より求めた。
ε={1−(Wa/da+Wb/db+Wc/dc+…+Wn/dn)/t}×100
[Porosity]
Construction materials a, b, c ..., consist n, weight Wa of the constituent materials, Wb, Wc ..., a Wn (g / cm 2), each true density da, db, dc ..., dn ( g / cm 3 ), where the film thickness of the layer of interest is t (cm), the porosity ε (%) was obtained from the following equation.
ε = {1− (Wa / da + Wb / db + Wc / dc +... + Wn / dn) / t} × 100

[膜抵抗]
サンプルとなるセパレータを、2.6cm×2.0cmのサイズに切り出した。非イオン性界面活性剤(花王社製;エマルゲン210P)を3重量%溶解したメタノール溶液に、切り出したセパレータを浸漬し、風乾した。厚さ20μmのアルミ箔を、2.0cm×1.4cmに切り出しリードタブを付けた。このアルミ箔を2枚用意して、アルミ箔間に切り出したセパレータを、アルミ箔が短絡しないように挟んだ。セパレータに、電解液である1MのLiBF・プロピレンカーボネート/エチレンカーボネート(1/1重量比)を含浸させた。これをアルミラミネートパック中に、タブがアルミパックの外に出るようにして減圧封入した。このようなセルを、アルミ箔中にセパレータが1枚、2枚、3枚となるようにそれぞれ作製した。このセルを20℃の恒温槽中に入れ、交流インピーダンス法で、振幅10mV、周波数100kHzにてこのセルの抵抗を測定した。測定されたセルの抵抗値を、セパレータの枚数に対してプロットし、このプロットを線形近似し傾きを求めた。この傾きに、電極面積である2.0cm×1.4cmを乗じて、セパレータ1枚当たりの膜抵抗(ohm・cm)を求めた。
[Membrane resistance]
A separator as a sample was cut into a size of 2.6 cm × 2.0 cm. The cut-out separator was immersed in a methanol solution in which 3% by weight of a nonionic surfactant (manufactured by Kao Corporation; Emulgen 210P) was dissolved and air-dried. A 20 μm thick aluminum foil was cut into 2.0 cm × 1.4 cm, and a lead tab was attached. Two aluminum foils were prepared, and a separator cut between the aluminum foils was sandwiched between the aluminum foils so that the aluminum foils were not short-circuited. The separator was impregnated with 1M LiBF 4 .propylene carbonate / ethylene carbonate (1/1 weight ratio) as an electrolytic solution. This was sealed in an aluminum laminate pack under reduced pressure so that the tabs came out of the aluminum pack. Such cells were prepared so that there were one, two, and three separators in the aluminum foil, respectively. The cell was placed in a constant temperature bath at 20 ° C., and the resistance of the cell was measured by an AC impedance method at an amplitude of 10 mV and a frequency of 100 kHz. The measured resistance value of the cell was plotted against the number of separators, and the plot was linearly approximated to obtain the slope. The inclination was multiplied by the electrode area of 2.0 cm × 1.4 cm to determine the membrane resistance (ohm · cm 2 ) per separator.

[電池のサイクル特性]
電池のサイクル特性を評価するために、以下の実施例および比較例で作製したセパレータを用いて以下のようにして非水系二次電池を作製した。
[Battery cycle characteristics]
In order to evaluate the cycle characteristics of the batteries, non-aqueous secondary batteries were produced as follows using the separators produced in the following Examples and Comparative Examples.

1)正極
コバルト酸リチウム(LiCoO、日本化学工業社製)粉末89.5重量部と、アセチレンブラック4.5重量部及びPVdFの乾燥重量が6重量部となるように、6重量%のPVdFのNMP溶液を用い、正極剤ペーストを作製した。得られたペーストを、厚さ20μmのアルミ箔上に塗布乾燥後プレスして、厚さ97μmの正極を得た。
1) Positive electrode 6 wt% PVdF so that the lithium cobalt oxide (LiCoO 2 , Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) powder 89.5 parts by weight, acetylene black 4.5 parts by weight and PVdF dry weight 6 parts by weight A positive electrode paste was prepared using the NMP solution. The obtained paste was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed to obtain a positive electrode having a thickness of 97 μm.

2)負極
負極活物質としてメソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB、大阪瓦斯化学社製)粉末87重量部と、アセチレンブラック3重量部及びPVdFの乾燥重量が10重量部となるように、6重量%のPVdFのNMP溶液を用い、負極剤ペーストを作製した。得られたペーストを、厚さ18μmの銅箔上に塗布乾燥後プレスして、厚さ90μmの負極を作製した。
2) Negative electrode 6 wt% PVdF so that the dry weight of mesophase carbon microbeads (MCMB, manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Inc.) powder 87 parts by weight, acetylene black 3 parts by weight and PVdF 10 parts by weight as the negative electrode active material An NMP solution was used to prepare a negative electrode agent paste. The obtained paste was applied onto a copper foil having a thickness of 18 μm, dried and pressed to prepare a negative electrode having a thickness of 90 μm.

3)電解液
エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを3:7の重量比で混合した溶液に、LiPFが1mol/Lとなるように溶解したものを用いた。
3) electrolytic solution of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate of 3: a mixed solution with 7 weight ratio, were used as LiPF 6 was dissolved at a 1 mol / L.

4)非水系二次電池の試作
上記正極(2cm×1.4cm)及び負極(2.2cm×1.6cm)を、以下の実施例および比較例で作製した各セパレータ(2.6cm×2.2cm)を介して対向させた。これに上記電解液(0.2g)を含浸させアルミラミネートフィルムからなる外装に封入して非水系二次電池を作製した。
4) Trial manufacture of non-aqueous secondary battery The above-mentioned positive electrode (2 cm × 1.4 cm) and negative electrode (2.2 cm × 1.6 cm) were prepared in the separators (2.6 cm × 2. 2 cm). This was impregnated with the above electrolytic solution (0.2 g) and sealed in an exterior made of an aluminum laminate film to produce a non-aqueous secondary battery.

5)サイクル特性
充放電測定装置(北斗電工社製 HJ−101SM6)を使用し、上記の非水系二次電池のサイクル特性を評価した。測定は、1.6mA/hで4.2Vまで充電を行い、その後、1.6mA/hで2.75Vまで放電を行い、これを1サイクルとした。それぞれのセパレータを用いた電池について、1サイクル目の放電容量を100とした場合の20サイクル後の放電容量の比率(%)を、サイクル特性の評価に用いた。
5) Cycle characteristics The cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery were evaluated using a charge / discharge measuring device (HJ-101SM6 manufactured by Hokuto Denko). In the measurement, the battery was charged at 1.6 mA / h to 4.2 V, and then discharged at 1.6 mA / h to 2.75 V, which was defined as one cycle. For the battery using each separator, the ratio (%) of the discharge capacity after 20 cycles when the discharge capacity at the first cycle was 100 was used for evaluation of the cycle characteristics.

[電池のガス膨れ]
上述したサイクル特性の評価において、20サイクル試験後の電池セルの膨れを目視で観察した。膨れが大きい程ガス発生量が多いとと判断した。
[Battery gas expansion]
In the evaluation of the cycle characteristics described above, the swelling of the battery cells after the 20-cycle test was visually observed. It was judged that the larger the blister, the more gas was generated.

[実施例1]
ポリエチレンパウダーとして、Ticona社製のGUR2126(重量平均分子量415万、融点141℃)とGURX143(重量平均分子量56万、融点135℃)を用いた。GUR2126とGURX143を、1:9(重量比)となるようにして、ポリエチレン濃度が30重量%となるように流動パラフィン(松村石油研究所社製;スモイルP−350P;沸点480℃)とデカリンの混合溶媒中に溶解させ、ポリエチレン溶液を作製した。このポリエチレン溶液の組成は、ポリエチレン:流動パラフィン:デカリン=30:45:25(重量比)であった。
このポリエチレン溶液を148℃でダイから押し出し、水浴中で冷却してゲル状テープ(ベーステープ)を作製した。このベーステープを60℃で8分、95℃で15分乾燥し、次いで、ベーステープを縦延伸、横延伸と逐次行う2軸延伸にて延伸した。ここで、縦延伸は5.5倍、延伸温度は90℃、横延伸は延伸倍率11.0倍、延伸温度は105℃とした。横延伸の後に125℃で熱固定を行った。次にこれを塩化メチレン浴に浸漬し、流動パラフィンとデカリンを抽出した。その後、50℃で乾燥し、120℃でアニール処理しポリエチレン微多孔膜を得た。
[Example 1]
As polyethylene powder, GUR2126 (weight average molecular weight 41.50 million, melting point 141 ° C.) and GRX143 (weight average molecular weight 560,000, melting point 135 ° C.) manufactured by Ticona were used. GUR2126 and GURX143 are made to be 1: 9 (weight ratio), and liquid paraffin (manufactured by Matsumura Oil Research Co., Ltd .; Smoyl P-350P; boiling point 480 ° C.) and decalin so that the polyethylene concentration becomes 30% by weight. A polyethylene solution was prepared by dissolving in a mixed solvent. The composition of this polyethylene solution was polyethylene: liquid paraffin: decalin = 30: 45: 25 (weight ratio).
This polyethylene solution was extruded from a die at 148 ° C. and cooled in a water bath to prepare a gel tape (base tape). The base tape was dried at 60 ° C. for 8 minutes and at 95 ° C. for 15 minutes, and then the base tape was stretched by biaxial stretching that was performed in the order of longitudinal stretching and lateral stretching. Here, the longitudinal stretching was 5.5 times, the stretching temperature was 90 ° C., the transverse stretching was 11.0 times the stretching ratio, and the stretching temperature was 105 ° C. After transverse stretching, heat setting was performed at 125 ° C. Next, this was immersed in a methylene chloride bath to extract liquid paraffin and decalin. Then, it dried at 50 degreeC and annealed at 120 degreeC, and obtained the polyethylene microporous film.

上記のようにして得たポリエチレン微多孔膜をフッ素ガス中に室温下で1分間暴露し、ポリエチレン表面をフッ素化したことにより、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータの膜厚は12μm、ガーレ値231sec/100cc、膜抵抗2.3ohm・cmであった。また、このセパレータのフッ素系化合物層の厚みは3nmであった。このセパレータはフッ素系化合物層の粉落ちもなく、ハンドリング状の問題はなかった。
なお、実施例1の各種物性および特性は以下の表1にまとめて示す。また、以下の実施例2〜4および比較例1〜3についても同様に表1にまとめて示す。
The polyethylene microporous membrane obtained as described above was exposed to fluorine gas at room temperature for 1 minute to fluorinate the polyethylene surface, thereby obtaining a separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention. The separator had a thickness of 12 μm, a Gurley value of 231 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.3 ohm · cm 2 . Moreover, the thickness of the fluorine-type compound layer of this separator was 3 nm. This separator had no powder fall off of the fluorine-based compound layer, and there was no handling problem.
The various physical properties and characteristics of Example 1 are summarized in Table 1 below. The following Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 are also shown in Table 1 in the same manner.

[実施例2]
フッ素ガスの暴露処理を120分間にしたこと以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータの膜厚は12μm、ガーレ値231sec/100cc、膜抵抗2.3ohm・cmであった。また、このセパレータのフッ素系化合物層の厚みは400nmであった。このセパレータはフッ素系化合物層の粉落ちもなく、ハンドリング状の問題はなかった。
[Example 2]
A separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that the fluorine gas exposure treatment was performed for 120 minutes. The separator had a thickness of 12 μm, a Gurley value of 231 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.3 ohm · cm 2 . Moreover, the thickness of the fluorine-type compound layer of this separator was 400 nm. This separator had no powder fall off of the fluorine-based compound layer, and there was no handling problem.

[実施例3]
メタ型全芳香族ポリアミドであるコーネックス(登録商標;帝人テクノプロダクツ社製)が6.0重量%となるようにジメチルアセトアミド(DMAc)とトリプロピレングリコール(TPG)が重量比60:40となっている混合溶媒に混合し塗工液を作製した。マイヤーバーを2本対峙させ、その間に塗工液適量のせた。実施例1で作製したポリエチレン微多孔膜を塗工液がのっているマイヤーバー間を通過させてポリエチレン微多孔膜の表裏面に塗工液を塗工した。ここでマイヤーバー間のクリアランスは20μm、マイヤーバーの番手は2本とも#6を用いた。これを重量比で水:DMAc:TPG=50:30:20で40℃となっている凝固液中に浸漬し、次いで水洗・乾燥を行い、該ポリエチレン微多孔膜の表裏面に耐熱性多孔質層を形成した。
[Example 3]
The weight ratio of dimethylacetamide (DMAc) and tripropylene glycol (TPG) is 60:40 such that Cornex (registered trademark; manufactured by Teijin Techno Products), a meta-type wholly aromatic polyamide, is 6.0% by weight. The mixture was mixed with a mixed solvent to prepare a coating solution. Two Meyer bars were placed opposite each other, and an appropriate amount of coating solution was put between them. The polyethylene microporous film produced in Example 1 was passed between Mayer bars carrying the coating liquid, and the coating liquid was applied to the front and back surfaces of the polyethylene microporous film. Here, the clearance between the Mayer bars was 20 μm, and the number of the Mayer bars was # 6. This was immersed in a coagulating liquid having a weight ratio of water: DMAc: TPG = 50: 30: 20 at 40 ° C., then washed with water and dried, and heat-resistant porous on the front and back surfaces of the polyethylene microporous membrane. A layer was formed.

上記のようにして得たセパレータをフッ素ガス中に室温下で2分間暴露し、耐熱性多孔質層の両表面をフッ素化したことにより、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータの膜厚は17μm、ガーレ値355sec/100cc、膜抵抗2.9ohm・cmであった。また、このセパレータのフッ素系化合物層の厚みは7nmであった。このセパレータはフッ素系化合物層の粉落ちもなく、ハンドリング状の問題はなかった。 The separator obtained as described above was exposed to fluorine gas at room temperature for 2 minutes, and both surfaces of the heat-resistant porous layer were fluorinated to obtain a separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention. The separator had a thickness of 17 μm, a Gurley value of 355 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.9 ohm · cm 2 . Moreover, the thickness of the fluorine-type compound layer of this separator was 7 nm. This separator had no powder fall off of the fluorine-based compound layer, and there was no handling problem.

[実施例4]
メタ型全芳香族ポリアミドであるコーネックス(登録商標;帝人テクノプロダクツ社製)が6.0重量%となるようにジメチルアセトアミド(DMAc)とトリプロピレングリコール(TPG)が重量比60:40となっている混合溶媒に混合し塗工液を200g作製した。これにα−アルミナ(昭和電工社製、AL160SG−3、平均粒子径0.8μm)を48g加え2時間撹拌し塗工液を得た。次にマイヤーバーを2本対峙させ、その間にこの塗工液を適量のせた。実施例1で作製したポリエチレン微多孔膜を塗工液がのっているマイヤーバー間を通過させてポリエチレン微多孔膜の表裏面に塗工液を塗工した。ここでマイヤーバー間のクリアランスは20μm、マイヤーバーの番手は2本とも#6を用いた。これを重量比で水:DMAc:TPG=50:30:20で40℃となっている凝固液中に浸漬し、次いで水洗・乾燥を行い、該ポリエチレン微多孔膜の表裏面に耐熱性多孔質層を形成した。
[Example 4]
The weight ratio of dimethylacetamide (DMAc) and tripropylene glycol (TPG) is 60:40 such that Cornex (registered trademark; manufactured by Teijin Techno Products), a meta-type wholly aromatic polyamide, is 6.0% by weight. 200 g of a coating solution was prepared by mixing with the mixed solvent. To this, 48 g of α-alumina (manufactured by Showa Denko KK, AL160SG-3, average particle size 0.8 μm) was added and stirred for 2 hours to obtain a coating solution. Next, two Meyer bars were opposed to each other, and an appropriate amount of this coating solution was put between them. The polyethylene microporous film produced in Example 1 was passed between Mayer bars carrying the coating liquid, and the coating liquid was applied to the front and back surfaces of the polyethylene microporous film. Here, the clearance between the Mayer bars was 20 μm, and the number of the Mayer bars was # 6. This was immersed in a coagulating liquid having a weight ratio of water: DMAc: TPG = 50: 30: 20 at 40 ° C., then washed with water and dried, and heat-resistant porous on the front and back surfaces of the polyethylene microporous membrane. A layer was formed.

上記のようにして得たセパレータをフッ素ガス中に室温下で60分間暴露し、耐熱性多孔質層の両表面をフッ素化したことにより、本発明の非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータの膜厚は18μm、ガーレ値353sec/100cc、膜抵抗2.8ohm・cmであった。また、このセパレータのフッ素系化合物層の厚みは200nmであった。このセパレータはフッ素系化合物層の粉落ちもなく、ハンドリング状の問題はなかった。 The separator obtained as described above was exposed to fluorine gas at room temperature for 60 minutes to fluorinate both surfaces of the heat-resistant porous layer, thereby obtaining the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention. The separator had a thickness of 18 μm, a Gurley value of 353 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.8 ohm · cm 2 . Moreover, the thickness of the fluorine-type compound layer of this separator was 200 nm. This separator had no powder fall off of the fluorine-based compound layer, and there was no handling problem.

[比較例1]
フッ素ガスの暴露処理を180分間にしたこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータの膜厚は13μm、ガーレ値231sec/100cc、膜抵抗2.3ohm・cmであった。また、このセパレータのフッ素系化合物層の厚みは700nmであった。このセパレータはフッ素系化合物層の粉落ちもなく、ハンドリング状の問題はなかった。
[Comparative Example 1]
A non-aqueous secondary battery separator of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine gas exposure treatment was performed for 180 minutes. The separator had a thickness of 13 μm, a Gurley value of 231 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.3 ohm · cm 2 . Moreover, the thickness of the fluorine-type compound layer of this separator was 700 nm. This separator had no powder fall off of the fluorine-based compound layer, and there was no handling problem.

[比較例2]
実施例1において、フッ素ガスの暴露処理前のポリエチレン微多孔膜を、比較例2の非水系二次電池用セパレータとした。このセパレータの膜厚は12μm、ガーレ値231sec/100cc、膜抵抗2.3ohm・cmであった。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the polyethylene microporous membrane before the fluorine gas exposure treatment was used as the separator for the non-aqueous secondary battery of Comparative Example 2. The separator had a thickness of 12 μm, a Gurley value of 231 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.3 ohm · cm 2 .

[比較例3]
フッ素ガスの暴露処理をしないこと以外は実施例4と同様にして、非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータの膜厚は12μm、ガーレ値231sec/100cc、膜抵抗2.3ohm・cmであった。
[Comparative Example 3]
A nonaqueous secondary battery separator was obtained in the same manner as in Example 4 except that the fluorine gas exposure treatment was not performed. The separator had a thickness of 12 μm, a Gurley value of 231 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.3 ohm · cm 2 .

[比較例4]
実施例1と同様にしてポリエチレン微多孔膜を作製した後、この微多孔膜の両面にポリテトラフルオロエチレン粒子ディスパージョン(ソルベイソレクシス社製フルオロリンク5032:固形分25%、平均粒子径50nm)を塗布し、これを乾燥させて、比較例4の非水系二次電池用セパレータを得た。このセパレータの膜厚は12nm、ガーレ値320sec/100cc、膜抵抗2.8ohm・cmであった。また、このセパレータのフッ素系化合物層の厚みは100nmであった。なお、このセパレータはフッ素系化合物層の粉落ちが多く、ハンドリング状の問題があった。
[Comparative Example 4]
A polyethylene microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1, and then a polytetrafluoroethylene particle dispersion (Fluorolink 5032 manufactured by Solvay Solexis Co., Ltd .: solid content 25%, average particle size 50 nm) on both sides of the microporous membrane. Was applied and dried to obtain a separator for a non-aqueous secondary battery of Comparative Example 4. The separator had a thickness of 12 nm, a Gurley value of 320 sec / 100 cc, and a membrane resistance of 2.8 ohm · cm 2 . Moreover, the thickness of the fluorine-type compound layer of this separator was 100 nm. In addition, this separator had many powder falling of the fluorine-type compound layer, and had the problem of handling.

Figure 2011108515
Figure 2011108515

実施例1,3と比較例2,3を比較すると、フッ素系化合物層の厚みが1nm以上であれば、電池のサイクル特性が良好で、かつ、電池のガス膨れの防止効果が得られることが分かる。また、実施例2,4と比較例1を比較すると、フッ素系化合物層の厚みが500nm以下であれば、ガス膨れがなく電池のサイクル特性が良好になることが分かる。   When Examples 1 and 3 are compared with Comparative Examples 2 and 3, if the thickness of the fluorine-based compound layer is 1 nm or more, the cycle characteristics of the battery are good, and the effect of preventing the gas expansion of the battery can be obtained. I understand. Further, when Examples 2 and 4 are compared with Comparative Example 1, it can be seen that when the thickness of the fluorine-based compound layer is 500 nm or less, there is no gas expansion and the cycle characteristics of the battery are improved.

Claims (7)

非水系二次電池用セパレータであって、当該セパレータの表面に、厚みが1nm〜500nmのフッ素系化合物層を有していることを特徴とする非水系二次電池用セパレータ。   A separator for a non-aqueous secondary battery, wherein the separator has a fluorine-based compound layer having a thickness of 1 nm to 500 nm on the surface of the separator. 当該セパレータが、ポリオレフィン微多孔膜であることを特徴とする請求項1に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The said separator is a polyolefin microporous film, The separator for non-aqueous secondary batteries of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 当該セパレータが、ポリオレフィン微多孔膜と、この微多孔膜の片面または両面に積層された耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層と、を備えた複合膜であることを特徴とする請求項1に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The separator is a composite membrane comprising a polyolefin microporous membrane and a heat resistant porous layer containing a heat resistant resin laminated on one or both sides of the microporous membrane. The separator for non-aqueous secondary batteries as described. 前記耐熱性樹脂が、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルケトンおよびポリエーテルイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The non-heat-resistant resin according to claim 3, wherein the heat-resistant resin is at least one resin selected from the group consisting of aromatic polyamide, polyimide, polyethersulfone, polysulfone, polyetherketone, and polyetherimide. Separator for water-based secondary battery. 前記耐熱性多孔質層には無機フィラーが含まれていることを特徴とする請求項3または4に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The separator for a non-aqueous secondary battery according to claim 3 or 4, wherein the heat-resistant porous layer contains an inorganic filler. 前記無機フィラーが、金属酸化物あるいは金属水酸化物であることを特徴とする請求項5に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The separator for a non-aqueous secondary battery according to claim 5, wherein the inorganic filler is a metal oxide or a metal hydroxide. リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池であって、請求項1〜6のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータを用いたことを特徴とする非水系二次電池。   A non-aqueous secondary battery for obtaining an electromotive force by doping or dedoping of lithium, wherein the non-aqueous secondary battery separator according to claim 1 is used. battery.
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