JP2011210573A - Separator for nonaqueous secondary battery - Google Patents

Separator for nonaqueous secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2011210573A
JP2011210573A JP2010077708A JP2010077708A JP2011210573A JP 2011210573 A JP2011210573 A JP 2011210573A JP 2010077708 A JP2010077708 A JP 2010077708A JP 2010077708 A JP2010077708 A JP 2010077708A JP 2011210573 A JP2011210573 A JP 2011210573A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
secondary battery
heat
aqueous secondary
tensile strength
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.)
Pending
Application number
JP2010077708A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Yoshitomi
孝 吉冨
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.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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 Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP2010077708A priority Critical patent/JP2011210573A/en
Publication of JP2011210573A publication Critical patent/JP2011210573A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of manufacturing a nonaqueous secondary battery stably in an assembly process of the battery, when the separator for nonaqueous secondary battery with a heat-resistant porous layer laminated on the base material is used.SOLUTION: The separator for the nonaqueous secondary battery is provided with a polyolefin porous base material and a heat resistant porous layer which is formed by including a heat resistant resin and is laminated on one side or both sides of the porous base material. The ratio of the tensile strength Sin machine direction to the tensile strength Sin machine vertical direction is 2≤S/S≤8.

Description

本発明は非水系二次電池に用いるセパレータに関する。具体的には非水系二次電池の安全性を高めるセパレータに関するものである。   The present invention relates to a separator used for a non-aqueous secondary battery. Specifically, the present invention relates to a separator that improves the safety of a non-aqueous secondary battery.

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、例えば携帯電話やノートパソコンと言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。このようなリチウムイオン二次電池においては、さらなる高エネルギー密度化・高容量化・高出力化を達成すべく技術開発が進められており、今後もこの要求はさらに高まることが予想される。このような要求に応えていくためにも、電池の高度な安全性を確保する技術がより一層重要となってきている。   Non-aqueous secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used as main power sources for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers. In such a lithium ion secondary battery, technological development has been advanced to achieve further higher energy density, higher capacity, and higher output, and this demand is expected to increase further in the future. In order to meet such demands, technology for ensuring a high level of battery safety has become even more important.

一般的に、リチウムイオン二次電池のセパレータには、ポリエチレンやポリプロピレンからなる微多孔膜が用いられている。このセパレータには、リチウムイオン二次電池の安全性を確保する目的で、シャットダウン機能と呼ばれる機能が備わっている。このシャットダウン機能とは、電池温度が上昇してある温度に達したときに著しく抵抗が増大する機能を言う。このシャットダウン機能により、電池が何らかの原因で発熱したときに、電流を遮断することができ、電池のさらなる発熱を防止し、発煙・発火・爆発を防ぐことができる。このようなシャットダウン機能は、セパレータを構成する材料が溶融・変形し、セパレータの孔を閉塞することを作動原理としている。そのため、ポリエチレンからなるセパレータの場合はポリエチレンの融点近傍の140℃近傍でシャットダウン機能が作動し、ポリプロピレンの場合は165℃程度でこの機能が作動する。このシャットダウン機能は、確実に電池の安全性を確保するという観点からも、比較的に低温で作動することが好ましく、このためポリエチレンの方が一般的に用いられている。   Generally, a microporous film made of polyethylene or polypropylene is used for a separator of a lithium ion secondary battery. This separator has a function called a shutdown function for the purpose of ensuring the safety of the lithium ion secondary battery. This shutdown function refers to a function in which the resistance increases remarkably when the battery temperature rises and reaches a certain temperature. With this shutdown function, when the battery generates heat for some reason, the current can be cut off, further heat generation of the battery can be prevented, and smoke, fire, and explosion can be prevented. Such a shutdown function is based on the operating principle that the material constituting the separator is melted and deformed to close the holes of the separator. Therefore, in the case of a separator made of polyethylene, the shutdown function operates at around 140 ° C. near the melting point of polyethylene, and in the case of polypropylene, this function operates at about 165 ° C. This shutdown function preferably operates at a relatively low temperature from the viewpoint of ensuring the safety of the battery, and polyethylene is generally used for this reason.

一方で、リチウムイオン二次電池のセパレータには、シャットダウン機能に加え、十分な耐熱性を有することも要求されている。その理由は次の通りである。従来のポリエチレン等の微多孔膜のみからなるセパレータにおいては、シャットダウン機能が作動した後、さらに電池がシャットダウン機能が作動する温度以上に曝され続けることで、セパレータの溶融(いわゆるメルトダウン)が進行してしまう。これはシャットダウン機能の原理から考えると当然である。このメルトダウンの結果、電池内部で短絡が生じ、これに伴って大きな熱が発生してしまうため、電池は発煙・発火・爆発といった危険に曝されることになる。このため、セパレータにはシャットダウン機能に加えて、シャットダウン機能が作動する温度近傍でメルトダウンが生じない程度の十分な耐熱性が要求される。   On the other hand, a separator of a lithium ion secondary battery is required to have sufficient heat resistance in addition to a shutdown function. The reason is as follows. In a conventional separator made of only a microporous membrane such as polyethylene, after the shutdown function is activated, the battery continues to be exposed to a temperature higher than the temperature at which the shutdown function is activated, so that the separator is melted (so-called meltdown). End up. This is natural when considering the principle of the shutdown function. As a result of this meltdown, a short circuit occurs inside the battery, and a large amount of heat is generated along with this, so that the battery is exposed to dangers of smoke, ignition, and explosion. For this reason, in addition to the shutdown function, the separator is required to have sufficient heat resistance that does not cause meltdown in the vicinity of the temperature at which the shutdown function operates.

ここにおいて、従来、シャットダウン機能と耐熱性の両方をセパレータに付与するために、ポリエチレン微多孔膜にポリイミドや芳香族ポリアミドなどの耐熱性樹脂からなる多孔質層をコーティングしたセパレータが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。このようなセパレータにおいては、ポリエチレンの融点近傍(140℃程度)でシャットダウン機能が作動すると共に、耐熱性多孔質層が十分な耐熱性を示すことにより180℃以上においてもメルトダウンが発生しない。   Here, conventionally, in order to impart both a shutdown function and heat resistance to the separator, a separator having a polyethylene microporous film coated with a porous layer made of a heat-resistant resin such as polyimide or aromatic polyamide has been proposed ( For example, see Patent Documents 1 and 2). In such a separator, the shutdown function operates in the vicinity of the melting point of polyethylene (about 140 ° C.), and the heat-resistant porous layer exhibits sufficient heat resistance, so that no melt down occurs at 180 ° C. or higher.

しかし、このような非水系二次電池用セパレータは、正極と負極の間にセパレータを挟んで非水系二次電池を作製する際に、張力をかけて捲回するため、非水系二次電池用セパレータは機械方向及び機械垂直方向に対して変形することになる。そして、セパレータの変形のバランスによっては、セパレータに大きな変形や破損等が発生してしまう可能性もあるため、電池組み立て工程における工程通過性を高め、非水系二次電池をより安定的に作製できる技術が望まれていた。   However, such a non-aqueous secondary battery separator is wound with a tension when a non-aqueous secondary battery is produced by sandwiching the separator between the positive electrode and the negative electrode. The separator is deformed with respect to the machine direction and the machine vertical direction. And depending on the balance of the deformation of the separator, there is a possibility that the separator may be greatly deformed or damaged, so that the processability in the battery assembling process can be improved and the non-aqueous secondary battery can be more stably manufactured. Technology was desired.

国際公開第2008/062727号パンフレットInternational Publication No. 2008/062727 Pamphlet 国際公開第2008/156033号パンフレットInternational Publication No. 2008/156033 Pamphlet

本発明は、基材上に耐熱性多孔質層が積層された非水系二次電池用セパレータを用いた場合に、電池組み立て工程において安定に非水系二次電池を作製できる技術を提供することを目的とする。   The present invention provides a technique capable of stably producing a non-aqueous secondary battery in a battery assembly process when a non-aqueous secondary battery separator having a heat-resistant porous layer laminated on a substrate is used. Objective.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下の構成により解決可能である事を見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は以下の構成を採用する。
1. ポリオレフィン多孔質基材と、耐熱性樹脂を含んで形成され前記多孔質基材の片面または両面に積層された耐熱性多孔質層と、を備えた非水系二次電池用セパレータであって、当該セパレータの機械方向の引張強度SMDと機械垂直方向の引張強度STDの比が、2≦SMD/STD≦8であることを特徴とする非水系二次電池用セパレータ。
2. 前記耐熱性樹脂がメタ型全芳香族ポリアミドまたはパラ型全芳香族ポリアミド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. 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1または2に記載の非水系二次電池用セパレータ。
4. 前記無機フィラーが、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属リン酸塩、金属水酸化物から選ばれる少なくとも1つ以上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。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the problem can be solved by the following configuration, and have reached the present invention. That is, the present invention adopts the following configuration.
1. A separator for a non-aqueous secondary battery comprising a polyolefin porous substrate and a heat-resistant porous layer formed by containing a heat-resistant resin and laminated on one or both surfaces of the porous substrate, the ratio of the tensile strength in the machine direction of the separator S MD and machine vertical tensile strength S TD is, 2 ≦ S MD / S nonaqueous secondary battery separator, which is a TD ≦ 8.
2. 2. The separator for a non-aqueous secondary battery according to 1 above, wherein the heat resistant resin is a meta-type wholly aromatic polyamide or para-type wholly aromatic polyamide.
3. 3. The separator for a non-aqueous secondary battery according to 1 or 2 above, wherein the heat-resistant porous layer contains an inorganic filler.
4). 4. The nonaqueous secondary battery according to 3 above, wherein the inorganic filler is at least one selected from metal oxide, metal carbonate, metal sulfate, metal phosphate, and metal hydroxide. Separator for use.

本発明によれば、基材上に耐熱性多孔質層が積層された非水系二次電池用セパレータを用いた場合に、電池組み立て工程において安定に非水系二次電池を作製できる技術を提供することができる。かかる本発明によれば、安全性に優れた非水系二次電池を効率良く生産することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when the separator for non-aqueous secondary batteries by which the heat resistant porous layer was laminated | stacked on the base material is used, the technique which can produce a non-aqueous secondary battery stably in a battery assembly process is provided. be able to. According to the present invention, it is possible to efficiently produce a non-aqueous secondary battery excellent in safety.

以下に、本発明の実施の形態について順次説明する。なお、これらの説明及び実施例は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
[非水系二次電池用セパレータ]
本発明の非水系二次電池用セパレータは、ポリオレフィン多孔質基材と、耐熱性樹脂を含んで形成され前記多孔質基材の片面または両面に積層された耐熱性多孔質層と、を備えた非水系二次電池用セパレータであって、当該セパレータの機械方向の引張強度SMDと機械垂直方向の引張強度STDの比が、2≦SMD/STD≦8であることを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be sequentially described. In addition, these description and Examples illustrate this invention, and do not restrict | limit the scope of the present invention.
[Separator for non-aqueous secondary battery]
A separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention includes a polyolefin porous substrate and a heat-resistant porous layer formed by including a heat-resistant resin and laminated on one or both surfaces of the porous substrate. a separator for a nonaqueous secondary battery, the ratio of the tensile strength S TD tensile strength in the machine direction of the separator S MD and machine vertically, characterized in that it is a 2 ≦ S MD / S TD ≦ 8 .

このような本発明の非水系二次電池用セパレータによれば、ポリオレフィン多孔質基材によりシャットダウン機能が得られると共に、耐熱性多孔質層によりシャットダウン温度以上の温度においてもポリオレフィンが保持されるため、メルトダウンが生じ難く、高温時の安全性を確保できる。特に、当該セパレータの機械方向の引張強度SMDと機械垂直方向の引張強度STDの比が2≦SMD/STD≦8であることで、工程通過性が向上し、電池組み立て工程において安定に非水系二次電池を作製できる。 According to such a separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention, the polyolefin porous substrate can provide a shutdown function, and the heat-resistant porous layer holds the polyolefin even at a temperature higher than the shutdown temperature. Melt down hardly occurs, and safety at high temperatures can be secured. In particular, by the ratio of the tensile strength S TD of machine direction tensile strength S MD and machine vertical direction of the separator is 2 ≦ S MD / S TD ≦ 8, processability property is improved, stable in a battery assembly process In addition, a non-aqueous secondary battery can be produced.

ここで、本発明における「工程通過性」とは、非水系二次電池用セパレータを捲回し、非水系二次電池を製作する際に、非水系二次電池用セパレータに変形や破損が無い事を意味する。また、機械垂直方向とは、機械方向に垂直な方向を意味する。また、耐熱性多孔質層を複合化した状態のセパレータにおける機械方向および機械垂直方向は、ポリオレフィン多孔質基材の機械方向および機械垂直方向とそれぞれ一致する。   Here, “process passability” in the present invention means that the nonaqueous secondary battery separator is not deformed or damaged when the nonaqueous secondary battery separator is wound to manufacture the nonaqueous secondary battery. Means. The machine vertical direction means a direction perpendicular to the machine direction. In addition, the machine direction and the machine vertical direction in the separator in a state where the heat-resistant porous layer is composited coincide with the machine direction and the machine vertical direction of the polyolefin porous substrate, respectively.

本発明において、非水系二次電池用セパレータは、機械方向における引張強度をSMDとした時、SMDが5〜100Nであることが、工程通過性の観点から好ましい。また、機械垂直方向における引張強度をSTDとした時、STDが2.5〜20Nであることが、工程通過性の観点から好ましい。 In the present invention, a separator for a nonaqueous secondary battery, when the tensile strength in the machine direction is S MD, it S MD is 5~100N is preferable from the viewpoint of process passing property. Further, when the tensile strength in the machine direction perpendicular to the S TD, it S TD is 2.5~20N is preferable from the viewpoint of process passing property.

上記のようにセパレータの機械方向の引張強度SMDと機械垂直方向の引張強度STDの比を制御する方法として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多孔質基材の引張強度のバランスを制御する方法等が挙げられる。 Balance of tensile strength is not particularly restricted but a method of controlling the ratio of the tensile strength in the machine direction of the separator S MD and machine vertical tensile strength S TD as described above, for example, a polyolefin porous substrate The method etc. which control are mentioned.

本発明の非水系二次電池用セパレータは、非水系二次電池のエネルギー密度の観点から、全体の膜厚が30μm以下であることが好ましい。セパレータのガーレ値(JIS・P8117)は、機械強度と膜抵抗のバランスが良くなるという観点から、100〜500sec/100ccであることが好ましい。セパレータの膜抵抗は、非水系二次電池の負荷特性の観点から、1.5〜10ohm・cmであることが好ましい。 The separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention preferably has a total film thickness of 30 μm or less from the viewpoint of the energy density of the non-aqueous secondary battery. The Gurley value (JIS P8117) of the separator is preferably 100 to 500 sec / 100 cc from the viewpoint of improving the balance between mechanical strength and membrane resistance. The membrane resistance of the separator is preferably 1.5 to 10 ohm · cm 2 from the viewpoint of load characteristics of the non-aqueous secondary battery.

[ポリオレフィン多孔質基材]
本発明のセパレータに用いるポリオレフィン多孔質基材は、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を有したものであれば特に限定されるものではない。このような基材としては、例えば微多孔膜、不織布、紙状シート、その他三次元ネットーワーク構造を有するシート等が挙げられる。このうちハンドリング性や強度の観点から微多孔膜が好ましい。また、当該ポリオレフィン多孔質基材は、所定の温度まで加熱されることにより、空孔等が閉塞し、シャットダウン機能が発現されるようになっている。
[Polyolefin porous substrate]
The polyolefin porous substrate used in the separator of the present invention is particularly limited as long as it 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 not a thing. Examples of such a substrate include a microporous film, a nonwoven fabric, a paper-like sheet, and other sheets having a three-dimensional network structure. Among these, a microporous membrane is preferable from the viewpoint of handling properties and strength. Further, the polyolefin porous substrate is heated to a predetermined temperature, so that pores and the like are closed, and a shutdown function is exhibited.

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、例えば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る。さらに、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ポリエチレンは、強度と成形性の観点から好ましい。   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, for example, low density polyethylene, high density polyethylene, ultrahigh molecular weight polyethylene and the like are preferably used, and particularly, high density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene are suitable. Furthermore, polyethylene comprising a mixture of high density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene is preferred from the viewpoint of strength and moldability.

ポリオレフィン多孔質基材の膜厚は、非水系二次電池のエネルギー密度、負荷特性、機械強度およびハンドリング性の観点から、5〜25μmであることが好ましい。ポリオレフィン多孔質基材の空孔率は、透過性、機械強度およびハンドリング性の観点から、30〜60%であることが好ましい。ポリオレフィン多孔質基材のガーレ値(JIS・P8117)は、機械強度と膜抵抗をバランス良く得るという観点から、50〜500sec/100ccであることが好ましい。   The film thickness of the polyolefin porous substrate is preferably 5 to 25 μm from the viewpoint of the energy density, load characteristics, mechanical strength, and handling properties of the non-aqueous secondary battery. The porosity of the polyolefin porous substrate is preferably 30 to 60% from the viewpoints of permeability, mechanical strength, and handling properties. The Gurley value (JIS P8117) of the polyolefin porous substrate is preferably 50 to 500 sec / 100 cc from the viewpoint of obtaining a good balance between mechanical strength and membrane resistance.

本発明において、ポリオレフィン多孔質基材は、機械方向における引張強度をSMD’とした時、SMD’が4〜100Nであることが、工程通過性の観点から好ましい。また、ポリオレフィン多孔質基材は、機械垂直方向における引張強度をSTD’とした時、STD’が2〜20Nであることが、工程通過性の観点から好ましい。そして、ポリオレフィン多孔質基材は、SMD’/STD’が2〜8であることが、セパレータの引張強度のバランスを上述した範囲に制御する上で好ましい。 In the present invention, the polyolefin porous substrate, 'when a, S MD' tensile strength in the machine direction S MD is a 4~100N is preferable from the viewpoint of process passing property. Further, the polyolefin porous substrate, 'when a, S TD' the tensile strength in the machine direction perpendicular S TD it is 2~20N is preferable from the viewpoint of process passing property. The polyolefin porous substrate preferably has SMD / STD ′ of 2 to 8 in order to control the balance of the tensile strength of the separator within the above-described range.

また、ポリオレフィン多孔質基材の機械方向における引張強度SMD’と、複合膜である本発明の非水系二次電池用セパレータの機械方向の引張強度SMDとの比は、0.9≦SMD/SMD’≦1.2であることが好ましい。また、ポリオレフィン多孔質基材の機械垂直方向における引張強度STD’と、複合膜である本発明の非水系二次電池用セパレータの機械方向の引張強度STDとの比は、0.9≦STD/STD’≦1.2であることが好ましい。 The ratio of the tensile strength S MD 'in the machine direction of the polyolefin porous base material, a tensile strength S MD in the machine direction of the non-aqueous secondary battery separator of the present invention which is a composite membrane, 0.9 ≦ S It is preferable that MD / SMD ′ ≦ 1.2. Further, the tensile strength S TD 'in the machine vertical polyolefin porous base material, the ratio of the tensile strength S TD in the machine direction of the non-aqueous secondary battery separator of the present invention which is a composite membrane, 0.9 ≦ It is preferable that S TD / S TD ′ ≦ 1.2.

[ポリオレフィン多孔質基材の製造法]
本発明において、ポリオレフィン多孔質基材の製造法に特に制限は無いが、例えばポリオレフィン微多孔膜を例にとると、下記(1)〜(6)の工程を経て製造することができる。
(1)ポリオレフィン溶液の調整
ポリオレフィンを溶剤に溶解させた溶液を調整する。この時、溶剤を混合して溶液を作成しても構わない。溶剤としては、例えばパラフィン、流動パラフィン、パラフィン油、鉱油、ひまし油、テトラリン、エチレングリコール、グリセリン、デカリン、トルエン、キシレン、ジエチルトリアミン、エチルジアミン、ジメチルスルホキシド、ヘキサン等が挙げられる。ポリオレフィン溶液の濃度は1〜35重量%が好ましく、より好ましくは10〜30重量%である。
(2)ポリオレフィン溶液の押出
調整した溶液を一軸押出機、もしくは二軸押出機で混練し、融点以上かつ融点+60℃以下の温度でTダイもしくはIダイで押し出す。好ましくは二軸押出機を用いる。そして、押し出した溶液をチルロールまたは冷却浴に通過させて、ゲル状組成物を形成する。この際、ゲル化温度以下に急冷しゲル化することが好ましい。
(3)脱溶媒処理
次いで、ゲル状組成物から溶媒を除去する。揮発性溶剤を使用する場合、予熱工程も兼ねて加熱等により蒸発させゲル状組成物から溶媒を除くこともできる。また不揮発性溶媒の場合は圧力をかけて絞り出すなどして溶媒を除くことができる。なお溶媒は完全に除く必要はない。
(4)ゲル状組成物の延伸
脱溶媒処理に次いで、ゲル状組成物を延伸する。ここで、延伸処理の前に弛緩処理を行っても良い。延伸処理は、ゲル状成形物を加熱し、通常のテンター法、ロール法、圧延法もしくはこれらの方法の組合せによって所定の倍率で2軸延伸する。2軸延伸は、同時または逐次のどちらであってもよい。また縦多段延伸や3、4段延伸とすることもできる。
延伸温度は、90℃〜ポリオレフィンの融点未満であることが好ましく、さらに好ましくは100〜120℃である。延伸倍率は、原反の厚さによって異なるが、1軸方向で少なくとも2倍以上、好ましくは4〜20倍で行うことが好ましい。特に、引張り強度を制御するという観点では、延伸倍率が機械方向に4〜10倍、また機械垂直方向に6〜15倍であることが好ましい。延伸後は必要に応じて熱固定を行い、熱寸法安定性を持たせる。
(5)溶剤の抽出・除去
延伸後のゲル状組成物を抽出溶剤に浸漬して、溶媒を抽出する。抽出溶剤としては、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、デカリン、テトラリンなどの炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、メチレンクロライドなどの塩素化炭化水素、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、ジオキサン等のエーテル類など易揮発性のものを用いることができる。これらの溶剤はポリオレフィン組成物の溶解に用いた溶媒に応じて適宜選択し、単独もしくは混合して用いることができる。溶媒の抽出は、微多孔膜中の溶媒を1重量%未満に迄除去する。
(6)微多孔膜のアニール
微多孔膜をアニールにより熱セットする。アニールは80〜150℃で実施する。本発明においては、所定の熱収縮率を有するという観点から、アニール温度が115〜135℃であることが好ましい。
[Polyolefin porous substrate manufacturing method]
In the present invention, the method for producing the polyolefin porous substrate is not particularly limited. For example, when a polyolefin microporous film is taken as an example, it can be produced through the following steps (1) to (6).
(1) Preparation of polyolefin solution A solution in which polyolefin is dissolved in a solvent is prepared. At this time, a solution may be prepared by mixing solvents. Examples of the solvent include paraffin, liquid paraffin, paraffin oil, mineral oil, castor oil, tetralin, ethylene glycol, glycerin, decalin, toluene, xylene, diethyltriamine, ethyldiamine, dimethyl sulfoxide, hexane, and the like. The concentration of the polyolefin solution is preferably 1 to 35% by weight, more preferably 10 to 30% by weight.
(2) Extrusion of polyolefin solution The adjusted solution is kneaded with a single screw extruder or a twin screw extruder, and extruded with a T die or an I die at a temperature not lower than the melting point and not higher than the melting point + 60 ° C. A twin screw extruder is preferably used. Then, the extruded solution is passed through a chill roll or a cooling bath to form a gel composition. At this time, it is preferable to rapidly cool below the gelation temperature to cause gelation.
(3) Desolvation treatment Next, the solvent is removed from the gel composition. When a volatile solvent is used, the solvent can also be removed from the gel composition by evaporating by heating or the like, which also serves as a preheating step. In the case of a non-volatile solvent, the solvent can be removed by squeezing out under pressure. The solvent need not be completely removed.
(4) Stretching of the gel-like composition After the solvent removal treatment, the gel-like composition is stretched. Here, a relaxation treatment may be performed before the stretching treatment. In the stretching treatment, the gel-like molded product is heated and biaxially stretched at a predetermined magnification by a normal tenter method, roll method, rolling method, or a combination of these methods. Biaxial stretching may be simultaneous or sequential. Moreover, it can also be set as longitudinal multistage extending | stretching, 3 or 4 steps extending | stretching.
The stretching temperature is preferably 90 ° C. to less than the melting point of the polyolefin, more preferably 100 to 120 ° C. Although a draw ratio changes with thickness of an original fabric, it is preferable to carry out at least 2 times or more in a uniaxial direction, preferably 4 to 20 times. In particular, from the viewpoint of controlling the tensile strength, the draw ratio is preferably 4 to 10 times in the machine direction and 6 to 15 times in the machine vertical direction. After stretching, heat setting is performed as necessary to provide thermal dimensional stability.
(5) Extraction and removal of solvent The stretched gel composition is immersed in an extraction solvent to extract the solvent. Examples of the extraction solvent include hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, cyclohexane, decalin, and tetralin, chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride, carbon tetrachloride, and methylene chloride, fluorinated hydrocarbons such as ethane trifluoride, diethyl, and the like. Easily volatile compounds such as ethers and ethers such as dioxane can be used. These solvents are appropriately selected according to the solvent used for dissolving the polyolefin composition, and can be used alone or in combination. Solvent extraction removes the solvent in the microporous membrane to less than 1% by weight.
(6) Annealing of microporous film The microporous film is heat-set by annealing. Annealing is performed at 80 to 150 ° C. In this invention, it is preferable that annealing temperature is 115-135 degreeC from a viewpoint that it has a predetermined | prescribed heat shrinkage rate.

[耐熱性多孔質層]
本発明において、耐熱性多孔質層としては、微多孔膜状、不織布状、紙状、その他三次元ネットーワーク状の多孔質構造を有した層を挙げることができるが、より優れた耐熱性が得られる点で、微多孔膜状の層であることが好ましい。ここで、微多孔膜状の層とは、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層のことを言う。
[Heat-resistant porous layer]
In the present invention, examples of the heat-resistant porous layer include microporous film-like, non-woven fabric, paper-like, and other layers having a three-dimensional network-like porous structure. From the viewpoint of being obtained, the layer is preferably a microporous film. Here, the microporous film-like layer has a large number of micropores inside, and has a structure in which these micropores are connected. Gas or liquid can pass from one surface to the other. It says the layer that became.

本発明で用いられる耐熱性樹脂は、融点200℃以上のポリマー、あるいは融点を有しないが分解温度が200℃以上のポリマーが適当である。このような耐熱性樹脂の好ましい例としては、全芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミドおよびセルロース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。特に、耐久性の観点から、メタ型全芳香族ポリアミドあるいはパラ型全芳香族ポリアミドが好適である。   The heat-resistant resin used in the present invention is suitably a polymer having a melting point of 200 ° C. or higher, or a polymer having no melting point but having a decomposition temperature of 200 ° C. or higher. Preferable examples of such heat-resistant resins include at least one resin selected from the group consisting of wholly aromatic polyamides, polyimides, polyamideimides, polysulfones, polyketones, polyether ketones, polyether imides, and celluloses. In particular, from the viewpoint of durability, meta-type wholly aromatic polyamide or para-type wholly aromatic polyamide is preferable.

本発明において、耐熱性多孔質層はポリオレフィン微多孔膜の両面または片面に形成すればよいが、ハンドリング性、耐久性および熱収縮の抑制効果の観点から、基材の表裏両面に形成した方が好ましい。なお、耐熱性多孔質層を基材上に固定するためには、耐熱性多孔質層を塗工法により基材上に直接形成する手法が好ましいが、これに限らず、別途製造した耐熱性多孔質層のシートを基材上に接着剤等を用いて接着する手法や、熱融着や圧着などの手法も採用することができる。   In the present invention, the heat-resistant porous layer may be formed on both surfaces or one surface of the polyolefin microporous membrane. However, from the viewpoint of handling properties, durability, and the effect of suppressing heat shrinkage, it is preferable to form the heat-resistant porous layer on both surfaces of the substrate. preferable. In order to fix the heat-resistant porous layer on the substrate, a method in which the heat-resistant porous layer is directly formed on the substrate by a coating method is preferable. A technique of adhering the quality layer sheet on the base material using an adhesive or the like, a technique such as heat fusion or pressure bonding can also be employed.

本発明において、耐熱性多孔質層の厚みについては、耐熱性多孔質層が基材の両面に形成されている場合は、耐熱性多孔質層の厚みの合計が3μm以上12μm以下であることが好ましく、耐熱性多孔質層が基材の片面にのみ形成されている場合は耐熱性多孔質層の厚みが3μm以上12μm以下であることが好ましい。耐熱性多孔質層の空孔率は30〜80%の範囲が好適である。耐熱性多孔質層の目付けは、使用材料により異なるものであるため一概には言えないが、概ね2〜10g/mであることが好適である。 In the present invention, regarding the thickness of the heat resistant porous layer, when the heat resistant porous layer is formed on both surfaces of the substrate, the total thickness of the heat resistant porous layer may be 3 μm or more and 12 μm or less. Preferably, when the heat resistant porous layer is formed only on one side of the substrate, the thickness of the heat resistant porous layer is preferably 3 μm or more and 12 μm or less. The porosity of the heat resistant porous layer is preferably in the range of 30 to 80%. Since the basis weight of the heat-resistant porous layer varies depending on the material used, it cannot be generally stated, but it is preferably approximately 2 to 10 g / m 2 .

本発明において、耐熱性多孔質層には無機フィラーが含まれていることが好ましい。無機フィラーとしては、特に限定はないが、例えばアルミナやチタニア、シリカ、ジルコニアなどの金属酸化物、炭酸カルシウムなどの金属炭酸塩、硫酸バリウムなどの金属硫酸塩、リン酸カルシウムなどの金属リン酸塩、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物から選ばれる少なくとも1種以上であることが好ましい。   In the present invention, the heat resistant porous layer preferably contains an inorganic filler. The inorganic filler is not particularly limited, but for example, metal oxides such as alumina, titania, silica and zirconia, metal carbonates such as calcium carbonate, metal sulfates such as barium sulfate, metal phosphates such as calcium phosphate, water It is preferably at least one selected from metal hydroxides such as aluminum oxide and magnesium hydroxide.

中でも、無機フィラーとしては、200〜400℃において吸熱反応を生じるものであるものが好ましい。この様な特性を有する無機フィラーとしては、例えば金属水酸化物、硼素塩化合物または粘土鉱物等からなる無機フィラーであって、200〜400℃において吸熱反応を生じるものが挙げられる。具体的には、例えば、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム、アルミン酸カルシウム、ドーソナイト、硼酸亜鉛等が挙げられ、これらは単独若しくは2種以上を組合せて用いることができる。   Especially, as an inorganic filler, what produces an endothermic reaction in 200-400 degreeC is preferable. As an inorganic filler which has such a characteristic, the thing which is an inorganic filler which consists of a metal hydroxide, a boron salt compound, or a clay mineral, for example, and produces an endothermic reaction at 200-400 degreeC is mentioned. Specific examples include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium aluminate, dosonite, zinc borate and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.

本発明において、無機フィラーの平均粒子径は、高温時の耐短絡性や成形性等の観点から、0.1〜2μmの範囲が好ましい。耐熱性多孔質層における無機フィラーの含有量は、50〜95重量%であることが好ましい。   In the present invention, the average particle diameter of the inorganic filler is preferably in the range of 0.1 to 2 μm from the viewpoint of short circuit resistance at high temperature, moldability, and the like. The content of the inorganic filler in the heat resistant porous layer is preferably 50 to 95% by weight.

なお、耐熱性多孔質層中の無機フィラーは、耐熱性多孔質層が微多孔膜状である場合は耐熱性樹脂に捕捉された状態で存在しており、耐熱性多孔質層が不織布等の場合は構成繊維中に存在するか、樹脂などのバインダーにより不織布表面等に固定されていればよい。   In addition, the inorganic filler in the heat resistant porous layer is present in a state of being trapped by the heat resistant resin when the heat resistant porous layer is in the form of a microporous film, and the heat resistant porous layer is a nonwoven fabric or the like. In such a case, it may be present in the constituent fibers or fixed to the nonwoven fabric surface or the like with a binder such as a resin.

[非水系二次電池用セパレータの製造法]
本発明において、非水系二次電池用セパレータの製造法は、上述した構成の本発明のセパレータが製造できれば特に限定されないが、例えば下記(1)〜(5)の工程を経て製造することが可能である。
(1)塗工用スラリーの作製
耐熱性樹脂を溶剤に溶かし、塗工用スラリーを作製する。溶剤は耐熱性樹脂を溶解するものであればよく、特に限定は無いが、具体的には極性溶剤が好ましく、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が挙げられる。また、当該溶剤はこれらの極性溶剤に加えて耐熱性樹脂に対して貧溶剤となる溶剤も加えることができる。このような貧溶剤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。貧溶剤としては、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。塗工用スラリー中の耐熱性樹脂の濃度は4〜9重量%が好ましい。また必要に応じ、これに無機フィラーを分散させて塗工用スラリーとする。塗工用スラリー中に無機フィラーを分散させるに当たって、無機フィラーの分散性が好ましくないときは、無機フィラーをシランカップリング剤などで表面処理し、分散性を改善する手法も適用可能である。
(2)スラリーの塗工
スラリーをポリオレフィン微多孔膜の少なくとも一方の表面に塗工する。ポリオレフィン微多孔膜の両面に耐熱性多孔質層を形成する場合は、基材の両面に同時に塗工することが、工程の短縮という観点で好ましい。塗工用スラリーを塗工する方法としては、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。この中でも、塗膜を均一に形成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。基材の両面に同時に塗工する場合は、例えば、基材を一対のマイヤーバーの間に通すことで基材の両面に過剰な塗工用スラリーを塗布し、これを一対のリバースロールコーターの間に通して過剰なスラリーを掻き落すことで精密計量するという方法が挙げられる。
(3)スラリーの凝固
スラリーが塗工された基材を、前記耐熱性樹脂を凝固させることが可能な凝固液で処理する。塗工用スラリーを塗工した基材を、当該耐熱性樹脂を凝固させることが可能な凝固液、あるいは湿熱雰囲気下で処理することにより、耐熱性樹脂を凝固させて、耐熱性多孔質層を形成する。凝固液で処理する方法としては、塗工用スラリーを塗工した基材に対して凝固液をスプレーで吹き付ける方法や、当該基材を凝固液の入った浴(凝固浴)中に浸漬する方法や、所定の湿度と温度の雰囲気下で析出させ、続いてに凝固浴に浸漬して凝固させる方法などが挙げられる。ここで、凝固浴を設置する場合は、塗工装置の下方に設置することが好ましい。凝固液としては、当該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、または、スラリーに用いた溶剤に水を適当量混合させたものが好ましい。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。水の量が40重量%より少ないと、耐熱性樹脂を凝固するのに必要な時間が長くなったり、凝固が不十分になったりという問題が生じる。また、水の量が80重量%より多いと、溶剤回収においてコスト高となったり、凝固液と接触する表面の凝固が速くなりすぎて表面が十分に多孔化されなかったりという問題が生じる。
(4)凝固液の除去
凝固液を水洗することによって除去する。
(5)乾燥
シートから水を乾燥して除去する。乾燥方法は特に限定は無いが、乾燥温度は50〜80℃が好適であり、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。
[Method of manufacturing separator for non-aqueous secondary battery]
In the present invention, the method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery is not particularly limited as long as the separator of the present invention having the above-described configuration can be produced. For example, it can be produced through the following steps (1) to (5). It is.
(1) Preparation of coating slurry A heat-resistant resin is dissolved in a solvent to prepare a coating slurry. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the heat-resistant resin, but specifically, a polar solvent is preferable, and examples thereof include N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and dimethylsulfoxide. Moreover, the said solvent can add the solvent used as a poor solvent with respect to heat resistant resin in addition to these polar solvents. 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 preferable, and polyhydric alcohols such as glycol are particularly preferable. The concentration of the heat resistant resin in the coating slurry is preferably 4 to 9% by weight. Moreover, an inorganic filler is disperse | distributed to this as needed, and it is set as the slurry for coating. In dispersing the inorganic filler in the coating slurry, when the dispersibility of the inorganic filler is not preferable, a method of improving the dispersibility by surface-treating the inorganic filler with a silane coupling agent or the like is also applicable.
(2) Coating of slurry The slurry is coated on at least one surface of the polyolefin microporous membrane. When forming a heat-resistant porous layer on both surfaces of a polyolefin microporous film, it is preferable from a viewpoint of shortening of a process to apply simultaneously on both surfaces of a base material. Examples of the method for coating the slurry for coating 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 these, the reverse roll coater method is preferable from the viewpoint of uniformly forming a coating film. When applying simultaneously to both sides of the base material, for example, by passing the base material between a pair of Meyer bars, an excess coating slurry is applied to both sides of the base material, and this is applied to a pair of reverse roll coaters. There is a method of precise measurement by scraping off excess slurry in between.
(3) Solidification of slurry The base material on which the slurry is applied is treated with a coagulating liquid capable of coagulating the heat-resistant resin. By treating the substrate coated with the coating slurry in a coagulating liquid capable of coagulating the heat resistant resin or in a moist heat atmosphere, the heat resistant resin is coagulated to form a heat resistant porous layer. Form. As a method of treating with the coagulating liquid, a method of spraying the coagulating liquid on the substrate coated with the coating slurry, or a method of immersing the substrate in a bath (coagulating bath) containing the coagulating liquid. Alternatively, it may be deposited in an atmosphere of a predetermined humidity and temperature, and then immersed in a coagulation bath to coagulate. Here, when installing a coagulation bath, it is preferable to install it below the coating apparatus. The coagulation liquid is not particularly limited as long as it can coagulate the heat-resistant resin, but water or a solution obtained by mixing an appropriate amount of water with the 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. When the amount of water is less than 40% by weight, there arises a problem that the time required for solidifying the heat-resistant resin becomes long or the solidification becomes insufficient. On the other hand, when the amount of water is more than 80% by weight, there arises a problem that the cost for solvent recovery becomes high, or the surface that comes into contact with the coagulation liquid is solidified too quickly and the surface is not sufficiently porous.
(4) Removal of coagulating liquid The coagulating liquid is removed by washing with water.
(5) Drying Dry and remove water from the sheet. Although there is no particular limitation on the drying method, the drying temperature is preferably 50 to 80 ° C. When a high drying temperature is applied, a method of contacting with a roll to prevent dimensional change due to heat shrinkage. It is preferable to apply.

[非水系二次電池]
本発明において、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であって、上述したセパレータを用いたことを特徴とする。本発明のセパレータ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。
[Non-aqueous secondary battery]
In the present invention, the non-aqueous secondary battery is a non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium, and is characterized by using the separator described above. The type and configuration of the non-aqueous secondary battery to which the separator of the present invention is applied are not limited in any way, but an electrolytic solution is impregnated into a battery element in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are sequentially laminated, and this is applied to the exterior. Any configuration can be applied as long as it has a sealed structure.

負極は、負極活物質、導電助剤およびバインダーからなる負極合剤が、集電体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が挙げられ、例えば炭素材料、シリコン、アルミニウム、スズ、ウッド合金などが挙げられる。導電助剤は、アセチレンブラック、ケッチェンブラックといった炭素材料が挙げられる。バインダーは有機高分子からなり、例えばポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。集電体には銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔などを用いることが可能である。   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. Examples of the negative electrode active material include materials capable of electrochemically doping lithium, and examples thereof include carbon materials, silicon, aluminum, tin, and wood alloys. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as acetylene black and ketjen black. The binder is made of an organic polymer, and examples thereof include polyvinylidene fluoride and carboxymethyl cellulose. As the current collector, a copper foil, a stainless steel foil, a nickel foil, or the like can be used.

正極は、正極活物質、導電助剤および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等が挙げられ、具体的にはLiCoO、LiNiO、LiMn0.5Ni0.5、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiMn、LiFePO、LiCo0.5Ni0.5、LiAl0.25Ni0.75等が挙げられる。導電助剤はアセチレンブラック、ケッチェンブラックといった炭素材料が挙げられる。バインダーは有機高分子からなり、例えばポリフッ化ビニリデンなどが挙げられる。集電体にはアルミ箔、ステンレス箔、チタン箔などを用いることが可能である。 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. Specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 Examples include O 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiCo 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiAl 0.25 Ni 0.75 O 2, and the like. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as acetylene black and ketjen black. The binder is made of an organic polymer, and examples thereof include polyvinylidene fluoride. As the current collector, aluminum foil, stainless steel foil, titanium foil, or the like can be used.

電解液は、リチウム塩を非水系溶媒に溶解した構成である。リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClOなどが挙げられる。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、これらは単独で用いても混合して用いてもよい。 The electrolytic solution has a structure in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and the like. Examples of the non-aqueous solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, vinylene carbonate, and the like. These may be used alone or in combination.

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、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.

本実施例における各値は、以下の方法に従って求めた。
[膜厚]
ポリオレフィン微多孔膜及び非水系二次電池用セパレータの膜厚は、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た。
[目付け]
非水系二次電池用セパレータの目付は、サンプルを10cm×10cmに切り出し重量を測定する。この重量を面積で割ることで1m当たりの重量である目付を求めた。
[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(%)は以下の式より求めた。
ε={1−(Wa/da+Wb/db+Wc/dc+…+Wn/dn)/t}×100
[引張強度]
ポリオレフィン微多孔膜及び非水系二次電池用セパレータの引張強度は、10×100mmに調整したサンプルを引張試験機(A&D社製、RTC−1225A)を用い、ロードセル荷重5kgf、チャック間距離50mmの条件で測定した。
[工程通過性]
10×100mmに調整したサンプルを直径1mmのステンレス製の棒にたるみが無いように1.5Nの張力で巻きつけた。そして、機械方向及び機械垂直方向へのサンプルの変形が共に5%以内にあるサンプルを工程通過性が良好(○)と判断し、5%を超えたサンプルを不良(×)と判断した。
Each value in this example was determined according to the following method.
[Film thickness]
The film thickness of the polyolefin microporous membrane and the separator for a non-aqueous secondary battery was determined by measuring 20 points with a contact-type film thickness meter (manufactured by Mitutoyo Corporation) and averaging them. Here, the contact terminal used was a cylindrical one having a bottom surface of 0.5 cm in diameter.
[Weighing]
The basis weight of the non-aqueous secondary battery separator is obtained by cutting a sample into 10 cm × 10 cm and measuring the weight. By dividing this weight by the area, the basis weight which is the weight per 1 m 2 was obtained.
[Porosity]
The constituent materials are a, b, c..., N, and the weights of the constituent materials are Wa, Wb, Wc..., Wn (g · cm 2 ), and their true densities are da, db, dc. 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
[Tensile strength]
The tensile strength of the polyolefin microporous membrane and the separator for the non-aqueous secondary battery is a sample adjusted to 10 × 100 mm using a tensile tester (A & D, RTC-1225A), load cell load 5 kgf, chuck distance 50 mm Measured with
[Process passability]
The sample adjusted to 10 × 100 mm was wound around a stainless steel rod having a diameter of 1 mm with a tension of 1.5 N so as not to sag. A sample having both the deformation of the sample in the machine direction and the machine vertical direction within 5% was judged as having good process passability (◯), and a sample exceeding 5% was judged as being defective (x).

[参考例1]
ポリエチレンパウダーとしてTicona社製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2:8(重量比)となる様にして、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−350:沸点480℃)とデカリン(和光純薬社製、沸点193℃)の混合溶媒中に溶解させ、ポリエチレン溶液を作製した。該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=30:67.5:2.5(重量比)である。
[Reference Example 1]
Ticona's GUR2126 (weight average molecular weight 4150,000, melting point 141 ° C.) and GURX143 (weight average molecular weight 560,000, melting point 135 ° C.) were used as polyethylene powder. Liquid paraffin (Smoyl P-350, boiling point 480 ° C., Matsumura Oil Research Co., Ltd.) and decalin (Wako Pure) so that GUR2126 and GURX143 become 2: 8 (weight ratio) and the polyethylene concentration becomes 30% by weight. A polyethylene solution was prepared by dissolving in a mixed solvent having a boiling point of 193 ° C. manufactured by Yakuhin Co., Ltd. The composition of the polyethylene solution is polyethylene: liquid paraffin: decalin = 30: 67.5: 2.5 (weight ratio).

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。該ベーステープを60℃で8分、95℃で15分乾燥し、該ベーステープを縦延伸、横延伸を逐次行う2軸延伸にて延伸した。ここで、縦延伸8.5倍、延伸温度は90℃、横延伸は延伸倍率6倍、延伸温度は105℃とした。この後、120℃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℃でアニール処理することでポリオレフィン微多孔膜を得た。得られたポリオレフィン微多孔膜はフィブリル状ポリオレフィンが網目状に交絡し、細孔を構成する構造を有するものであった。   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 the base tape was stretched by biaxial stretching in which longitudinal stretching and lateral stretching were sequentially performed. Here, the longitudinal stretching was 8.5 times, the stretching temperature was 90 ° C., the transverse stretching was 6 times the stretching ratio, and the stretching temperature was 105 ° C. Thereafter, heat setting was performed at 120 ° C. Next, this was immersed in a methylene chloride bath to extract liquid paraffin and decalin. Then, the polyolefin microporous film was obtained by drying at 50 degreeC and annealing at 120 degreeC. The resulting polyolefin microporous membrane had a structure in which fibrillar polyolefins were entangled in a network and constituted pores.

得られたポリオレフィン微多孔膜の特性(膜厚、目付、空孔率、機械方向の引張強度SMD’、機械垂直方向の引張強度STD’、引張強度の比SMD’/STD’)の測定結果を表1に示す。なお、以下の参考例2,3および参考比較例1,2についても同様に表1に示す。 The properties of the resulting microporous polyolefin membrane (thickness, basis weight, porosity, machine direction tensile strength S MD ', the machine vertical tensile strength S TD', the ratio of the tensile strength S MD '/ S TD') The measurement results are shown in Table 1. The following Reference Examples 2 and 3 and Reference Comparative Examples 1 and 2 are similarly shown in Table 1.

[参考例2]
延伸倍率を縦延伸11倍、横延伸5倍とした以外は参考例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
[Reference Example 2]
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the stretching ratio was 11 times in the longitudinal direction and 5 times in the lateral direction.

[参考例3]
延伸倍率を縦延伸7倍、横延伸8倍とした以外は参考例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜を得た。
[Reference Example 3]
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the stretching ratio was 7 times in the longitudinal stretching and 8 times in the lateral stretching.

[参考比較例1]
延伸倍率を縦延伸6.2倍、横延伸9倍としたこと以外、参考例1と同様にポリオレフィン微多孔膜を得た。
[Reference Comparative Example 1]
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that the stretching ratio was 6.2 times in the longitudinal direction and 9 times in the lateral direction.

[参考比較例2]
延伸倍率を縦延伸13倍、横延伸4倍としたこと以外、参考例1と同様にポリオレフィン微多孔膜を得た。
[Reference Comparative Example 2]
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the stretching ratio was 13 times in the longitudinal stretching and 4 times in the lateral stretching.

Figure 2011210573
Figure 2011210573

[実施例1]
参考例1で得られたポリオレフィン微多孔膜を用い、これに耐熱性樹脂と無機フィラーからなる耐熱性多孔質層を積層させて、本発明の非水系二次電池用セパレータを製造した。
[Example 1]
The polyolefin microporous membrane obtained in Reference Example 1 was used, and a heat-resistant porous layer made of a heat-resistant resin and an inorganic filler was laminated thereon to produce the non-aqueous secondary battery separator of the present invention.

具体的に、耐熱性樹脂として、ポリメタフェニレンイソフタルアミド(帝人テクノプロダクツ社製、コーネックス)を用いた。この耐熱性樹脂を、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50:50となっている混合溶媒に溶解させた。このポリマー溶液に、無機フィラーとしての水酸化マグネシウム(協和化学工業社製、キスマ−5P、平均粒子径1.0μm)を分散させて、塗工用スラリーを作製した。なお、塗工用スラリーにおけるポリメタフェニレンイソフタルアミドの濃度は5.5重量%となるようにし、かつ、ポリメタフェニレンイソフタルアミドと無機フィラーの重量比は25:75となるように調整した。そして、マイヤーバーを2本対峙させ、その間に塗工液を適量のせた。この後、ポリオレフィン微多孔膜を、塗工液がのっているマイヤーバー間を通過させて、ポリオレフィ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に設定し、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=50:25:25で40℃となっている凝固液中に浸漬し、次いで水洗・乾燥を行った。これにより、ポリオレフィン微多孔膜の表裏両面に耐熱性多孔質層が形成された非水系二次電池用セパレータを得た。   Specifically, polymetaphenylene isophthalamide (manufactured by Teijin Techno Products, Conex) was used as the heat resistant resin. This heat resistant resin was dissolved in a mixed solvent of dimethylacetamide (DMAc) and tripropylene glycol (TPG) in a weight ratio of 50:50. In this polymer solution, magnesium hydroxide as an inorganic filler (Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., Kisuma-5P, average particle size: 1.0 μm) was dispersed to prepare a slurry for coating. The concentration of polymetaphenylene isophthalamide in the coating slurry was adjusted to 5.5% by weight, and the weight ratio of polymetaphenylene isophthalamide to inorganic filler was adjusted to 25:75. Then, two Meyer bars were opposed to each other, and an appropriate amount of coating liquid was put between them. Thereafter, the polyolefin microporous film was passed between Mayer bars on which the coating liquid was placed, and the coating liquid was applied to the front and back surfaces of the polyolefin microporous film. Here, the clearance between the Meyer bars was set to 20 μm, and # 6 was used for both the Mayer bars. This was immersed in a coagulating liquid having a weight ratio of water: DMAc: TPG = 50: 25: 25 and 40 ° C., followed by washing and drying. This obtained the separator for non-aqueous secondary batteries in which the heat resistant porous layer was formed in the both surfaces of the polyolefin microporous film.

得られた非水系二次電池用セパレータの特性(膜厚、目付、空孔率、機械方向の引張強度SMD、機械垂直方向の引張強度STD、引張強度の比SMD/STD、工程通過性)の測定結果を表2に示す。なお、以下の実施例2,3および比較例1,2についても同様に表2に示す。 Characteristics of obtained separator for non-aqueous secondary battery (film thickness, basis weight, porosity, tensile strength S MD in machine direction, tensile strength S TD in machine vertical direction, ratio of tensile strength S MD / S TD , process Table 2 shows the measurement results of the permeability. The following Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 are similarly shown in Table 2.

[実施例2]
ポリオレフィン微多孔膜として参考例2で作製したものを使用した以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 2]
A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyolefin microporous film prepared in Reference Example 2 was used.

[実施例3]
ポリオレフィン微多孔膜として参考例3で作製したものを使用した以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 3]
A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyolefin microporous film prepared in Reference Example 3 was used.

[比較例1]
ポリオレフィン微多孔膜として参考比較例1で作製したものを使用した以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Comparative Example 1]
A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyolefin microporous film prepared in Reference Comparative Example 1 was used.

[比較例2]
ポリオレフィン微多孔膜として参考比較例2で作製したものを使用した以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Comparative Example 2]
A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyolefin microporous film prepared in Reference Comparative Example 2 was used.

Figure 2011210573
Figure 2011210573

Claims (4)

ポリオレフィン多孔質基材と、耐熱性樹脂を含んで形成され前記多孔質基材の片面または両面に積層された耐熱性多孔質層と、を備えた非水系二次電池用セパレータであって、
当該セパレータの機械方向の引張強度SMDと機械垂直方向の引張強度STDの比が、2≦SMD/STD≦8であることを特徴とする非水系二次電池用セパレータ。
A non-aqueous secondary battery separator comprising a polyolefin porous substrate, and a heat-resistant porous layer formed by including a heat-resistant resin and laminated on one or both sides of the porous substrate,
The ratio of the tensile strength in the machine direction of the separator S MD and machine vertical tensile strength S TD is, 2 ≦ S MD / S nonaqueous secondary battery separator, which is a TD ≦ 8.
前記耐熱性樹脂がメタ型全芳香族ポリアミドまたはパラ型全芳香族ポリアミド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 for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the heat resistant resin is a meta-type wholly aromatic polyamide or para-type wholly aromatic polyamide. 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1または2に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The non-aqueous secondary battery separator according to claim 1, wherein the heat-resistant porous layer contains an inorganic filler. 前記無機フィラーが、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属リン酸塩、金属水酸化物から選ばれる少なくとも1つ以上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-aqueous secondary according to claim 3, wherein the inorganic filler is at least one selected from a metal oxide, a metal carbonate, a metal sulfate, a metal phosphate, and a metal hydroxide. Battery separator.
JP2010077708A 2010-03-30 2010-03-30 Separator for nonaqueous secondary battery Pending JP2011210573A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010077708A JP2011210573A (en) 2010-03-30 2010-03-30 Separator for nonaqueous secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010077708A JP2011210573A (en) 2010-03-30 2010-03-30 Separator for nonaqueous secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011210573A true JP2011210573A (en) 2011-10-20

Family

ID=44941405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010077708A Pending JP2011210573A (en) 2010-03-30 2010-03-30 Separator for nonaqueous secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011210573A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180015642A (en) 2015-06-05 2018-02-13 도레이 카부시키가이샤 Method for manufacturing microporous membrane, microporous membrane, separator for battery and secondary battery
JP2018137079A (en) * 2017-02-21 2018-08-30 Tdk株式会社 Storage battery
JP2019212446A (en) * 2018-06-01 2019-12-12 住友化学株式会社 Separator for nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180015642A (en) 2015-06-05 2018-02-13 도레이 카부시키가이샤 Method for manufacturing microporous membrane, microporous membrane, separator for battery and secondary battery
US10658639B2 (en) 2015-06-05 2020-05-19 Toray Industries, Inc. Method of preparing microporous membrane, microporous membrane, battery separator, and secondary battery
JP2018137079A (en) * 2017-02-21 2018-08-30 Tdk株式会社 Storage battery
JP2019212446A (en) * 2018-06-01 2019-12-12 住友化学株式会社 Separator for nonaqueous electrolyte secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4920122B2 (en) Polyolefin microporous membrane, separator for nonaqueous secondary battery, nonaqueous secondary battery, and method for producing polyolefin microporous membrane
JP4806735B1 (en) Polyolefin microporous membrane and production method thereof, separator for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery
TWI422092B (en) Non-aqueous battery separator, nonaqueous battery separator manufacturing method, and non-aqueous battery
JP5356878B2 (en) Non-aqueous secondary battery separator
JP2010092718A (en) Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2010108753A (en) Separator for nonaqueous secondary battery and manufacturing method therefor, and the nonaqueous secondary battery
JP2011216257A (en) Separator for nonaqueous secondary battery
JP2011210436A (en) Polyolefin microporous film, separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2011210574A (en) Polyolefin microporous film, separator for nonaqueous secondary battery, and the nonaqueous secondary battery
JP2011198553A (en) Polyolefin fine porous membrane, separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2011216318A (en) Separator for nonaqueous secondary battery
JP5583998B2 (en) Polyolefin microporous membrane, non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
JP2011210435A (en) Separator for nonaqueous secondary battery
JP2012048987A (en) Polyolefin microporous film, nonaqueous secondary battery separator, and nonaqueous secondary battery
JP5400671B2 (en) Polyolefin microporous membrane, non-aqueous secondary battery separator and non-aqueous secondary battery
JP2011124177A (en) Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2011129304A (en) Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2011113921A (en) Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2011028947A (en) Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2010055942A (en) Separator for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery
JP2012129116A (en) Separator for nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery
JP2011192528A (en) Polyolefin microporous film, separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2011192529A (en) Polyolefin microporous film, separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2012128979A (en) Separator for nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery
JP2012099349A (en) Separator for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery