JP2011210574A - Polyolefin microporous film, separator for nonaqueous secondary battery, and the nonaqueous secondary battery - Google Patents

Polyolefin microporous film, separator for nonaqueous secondary battery, and the nonaqueous secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyolefin microporous film in which superior ionic conductivity and mechanical strength are obtained, and drying of the electrolytic liquid can be prevented, even when it is compounded with a heat-resistant porous layer.SOLUTION: The polyolefin microporous film has a fibril diameter of 40-100 nm, with the diameter of fine pores being 50-100 nm, and the tortuosity ratio as calculated from the membrane resistance being set in the range of 1.4-1.8.

Description

本発明は、ポリオレフィン微多孔膜に関わるものであり、特に非水系二次電池の安全性および電池特性を向上させる技術に関するものである。   The present invention relates to a polyolefin microporous membrane, and particularly relates to a technique for improving the safety and battery characteristics of a non-aqueous secondary battery.

正極にコバルト酸リチウムに代表されるリチウム含有遷移金属酸化物、負極にリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池を代表とする非水系二次電池は、高エネルギー密度を有するという特徴から携帯電話に代表される携帯電子機器の電源として重要なものであり、これら携帯電子機器の急速な普及に伴いその需要は高まる一方である。   Non-aqueous secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries, which use lithium-containing transition metal oxides typified by lithium cobaltate as the positive electrode and carbon materials that can be doped or dedoped with lithium as the negative electrode, have high energy density. It is important as a power source for portable electronic devices typified by mobile phones because of its characteristics, and demand for these portable electronic devices is increasing with the rapid spread of these portable electronic devices.

また、ハイブリッド自動車など、環境対応を意識した自動車が数多く開発されているが、搭載される電源の一つとして、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が大きく注目されている。   In addition, many automobiles that are environmentally conscious, such as hybrid cars, have been developed, but lithium ion secondary batteries having a high energy density have attracted a great deal of attention as one of the power sources to be mounted.

リチウムイオン二次電池の多くは、正極、電解液を含むセパレータ、負極の積層体から構成されている。セパレータは、主たる機能として正極と負極の短絡防止を担っているが、要求特性として、リチウムイオンの移動度、強度、耐久性などがある。   Many lithium ion secondary batteries are composed of a laminate of a positive electrode, a separator containing an electrolytic solution, and a negative electrode. The separator is responsible for preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode as a main function, but as required characteristics, there are mobility, strength, durability, and the like of lithium ions.

現在、リチウムイオン二次電池セパレータ用途に適するフィルムとして各種のポリオレフィン微多孔膜が数多く提案されている。ポリオレフィン微多孔膜は、上述にある要求特性を満たし、かつ高温時の安全機能として、高温による孔の閉塞から電流を遮断する事による熱暴走防止機能、いわゆるシャットダウン機能を有している事もあり、リチウムイオン二次電池のセパレータとして幅広く使用されている。   At present, various polyolefin microporous membranes have been proposed as films suitable for lithium ion secondary battery separator applications. Polyolefin microporous membrane satisfies the above-mentioned required characteristics, and as a safety function at high temperatures, it may have a thermal runaway prevention function by shutting off current from hole blockage due to high temperature, so-called shutdown function It is widely used as a separator for lithium ion secondary batteries.

しかしながら、温度上昇により微多孔膜の孔が閉塞されて電流が一旦遮断されても、電池温度が微多孔膜を構成するポリエチレンの融点を超えて、ポリエチレンの耐熱性の限界を超えると、微多孔膜自体が溶融してシャットダウン機能が失われる。その結果、電極間の短絡をきっかけとして電池の熱暴走がおこり、リチウムイオン二次電池を組み込んだ装置の破壊や、発火による事故発生などを招くおそれがある。このため、さらなる安全性確保のために、高温時でもシャットダウン機能を維持できるセパレータが求められている。   However, even if the pores of the microporous membrane are blocked due to the temperature rise and the current is interrupted once, if the battery temperature exceeds the melting point of polyethylene constituting the microporous membrane and exceeds the heat resistance limit of polyethylene, the microporous membrane The membrane itself melts and the shutdown function is lost. As a result, a short circuit between the electrodes causes a thermal runaway of the battery, which may cause destruction of a device incorporating the lithium ion secondary battery or occurrence of an accident due to ignition. For this reason, in order to ensure further safety, there is a demand for a separator that can maintain a shutdown function even at high temperatures.

そこで、特許文献1には、ポリエチレン微多孔膜の表面に、全芳香族ポリアミド等の耐熱性ポリマーからなる耐熱性多孔質層を被覆した非水系二次電池用セパレータが提案されている。また、特許文献2には、耐熱性多孔質層中にアルミナ等の無機微粒子を含ませて、シャットダウン機能に加えて耐熱性の向上を図った構成が示されている。また、特許文献3には、耐熱性多孔質層中に水酸化アルミニウム等の金属水酸化物粒子を含ませて、シャットダウン機能および耐熱性に加えて難燃性の向上を図った構成が示されている。これらの構成はいずれも、シャットダウン機能と耐熱性を両立させた点において、電池の安全性という観点において優れた効果が期待できる。   Therefore, Patent Document 1 proposes a separator for a nonaqueous secondary battery in which the surface of a polyethylene microporous membrane is covered with a heat resistant porous layer made of a heat resistant polymer such as wholly aromatic polyamide. Patent Document 2 discloses a configuration in which inorganic fine particles such as alumina are included in a heat-resistant porous layer to improve heat resistance in addition to a shutdown function. Patent Document 3 shows a structure in which metal hydroxide particles such as aluminum hydroxide are included in the heat-resistant porous layer to improve the flame retardancy in addition to the shutdown function and heat resistance. ing. Any of these configurations can be expected to have an excellent effect in terms of battery safety in terms of both a shutdown function and heat resistance.

しかし、非水系二次電池用セパレータはポリオレフィン微多孔膜を耐熱性多孔質層でコーティングするという構造のため、セパレータのイオン伝導度を良好に保つには、ポリオレフィン微多孔膜には、優れたイオン伝導度が求められていた。しかし、イオン伝導度を向上させるため、ポリオレフィン微多孔膜を薄くすると、ポリオレフィン微多孔膜の機械強度が低下し、結果として非水系二次電池用セパレータの機械強度が低下するという問題があった。   However, because the separator for non-aqueous secondary batteries has a structure in which a polyolefin microporous membrane is coated with a heat-resistant porous layer, the polyolefin microporous membrane has excellent ion conductivity in order to maintain good ion conductivity. Conductivity was sought. However, when the polyolefin microporous membrane is thinned in order to improve ionic conductivity, the mechanical strength of the polyolefin microporous membrane is lowered, and as a result, there is a problem that the mechanical strength of the separator for non-aqueous secondary batteries is lowered.

ところで、リチウムイオン電池の高容量化という点では、近年、様々な高容量タイプの正極材料や負極材料の開発が行われている。しかし、このような高容量タイプの正・負極材料には、充放電時における体積変化が大きなものが多く存在するため、電極の大きな体積変化によって電池特性が低下してしまうといった問題が生じてくる。   By the way, in terms of increasing the capacity of lithium ion batteries, in recent years, various high capacity type positive electrode materials and negative electrode materials have been developed. However, such high-capacity positive and negative electrode materials often have large volume changes during charging and discharging, and thus a problem arises in that battery characteristics deteriorate due to large volume changes in electrodes. .

すなわち、セパレータは、電池内においては正極と負極の間に配置されているため、電池の充放電が行われた場合、電極の膨張・収縮によってセパレータの厚み方向に圧縮力や回復力が作用する。従来のコバルト酸リチウムやハードカーボンなどの低容量タイプの正負極材料の場合は、電極の体積変化が小さいため、セパレータの厚み方向への変形も小さく、電池特性への影響も特にはない。ところが、高容量タイプの正・負極活物質など、充放電時における体積変化率が大きい電極材料を用いた場合、電極からセパレータに与えられる作用力も大きくなる。そして、電極の体積変化にセパレータが追随できず、セパレータの多孔質構造が圧縮された状態から回復できなくなると、セパレータの空孔内に十分な量の電解液が保持されなくなると言った、いわゆる液枯れの問題が発生するおそれがある。この液枯れ現象は、結果として電池の繰り返し充放電特性(サイクル特性)を低下させてしまうおそれがある。   That is, since the separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode in the battery, when the battery is charged / discharged, a compressive force or a restoring force acts in the thickness direction of the separator due to the expansion / contraction of the electrode. . In the case of conventional low-capacity positive and negative electrode materials such as lithium cobaltate and hard carbon, since the volume change of the electrode is small, the deformation in the thickness direction of the separator is small, and the battery characteristics are not particularly affected. However, when an electrode material having a large volume change rate during charge / discharge, such as a high-capacity positive / negative active material, is used, the acting force applied from the electrode to the separator also increases. And, when the separator cannot follow the volume change of the electrode and the porous structure of the separator cannot be recovered from the compressed state, a sufficient amount of electrolyte is not retained in the pores of the separator, so-called There is a possibility that the problem of withering may occur. As a result, this liquid withdrawing phenomenon may deteriorate the repeated charge / discharge characteristics (cycle characteristics) of the battery.

この液枯れの問題を解決するために、ポリオレフィン微多孔膜の弾性等の物性を制御することが考えられるが、上述したようにポリオレフィン微多孔膜には良好なイオン伝導度と機械強度も求められており、ポリオレフィン微多孔膜の一方の物性を制御すれば必然的に他の物性にも影響が生じてくる。よって、これらの諸特性をバランス良く向上できる技術が望まれている。   In order to solve this problem of liquid dripping, it is conceivable to control the physical properties such as elasticity of the polyolefin microporous membrane. However, as described above, the polyolefin microporous membrane is also required to have good ionic conductivity and mechanical strength. Therefore, if one physical property of the polyolefin microporous membrane is controlled, the other physical property is inevitably affected. Therefore, a technique that can improve these characteristics in a well-balanced manner is desired.

特開2005−209570号公報JP 2005-209570 A 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

本発明の目的は、耐熱性多孔質層と複合化した場合にも、優れたイオン伝導度および機械強度が得られ、かつ、電解液の液枯れを防止可能なポリオレフィン微多孔膜を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a polyolefin microporous membrane that can provide excellent ionic conductivity and mechanical strength even when combined with a heat-resistant porous layer, and that can prevent the electrolyte from draining. It is in.

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。   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.

すなわち、本発明は、フィブリル径が40〜100nmであり、微多孔径が50〜100nmであり、膜抵抗から算出した曲路率が1.4〜1.8であることを特徴とするポリオレフィン微多孔膜である。   That is, the present invention provides a polyolefin fine particle characterized in that the fibril diameter is 40 to 100 nm, the microporous diameter is 50 to 100 nm, and the curvature calculated from the membrane resistance is 1.4 to 1.8. It is a porous membrane.

また、本発明は前記ポリオレフィン微多孔膜を耐熱性多孔質層で被覆した非水系二次電池用セパレータである。また、本発明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、前記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である。   The present invention also provides a separator for a non-aqueous secondary battery in which the polyolefin microporous membrane is coated with a heat resistant porous layer. In addition, the present invention is a non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium, wherein the non-aqueous secondary battery separator is used.

本発明によれば、耐熱性多孔質層と複合化した場合にも、優れたイオン伝導度および機械強度が得られ、かつ、電解液の液枯れを防止可能なポリオレフィン微多孔膜を提供することができる。このような本発明のポリオレフィン微多孔膜あるいはこれを用いた非水系二次電池用セパレータによれば、非水系二次電池の安全性および電池特性を向上させる事ができる。   According to the present invention, it is possible to provide a microporous polyolefin membrane that can provide excellent ionic conductivity and mechanical strength even when combined with a heat-resistant porous layer, and that can prevent the electrolyte from draining. Can do. According to the polyolefin microporous membrane of the present invention or the separator for a non-aqueous secondary battery using the same, the safety and battery characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved.

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。
[ポリオレフィン微多孔膜]
本発明のポリオレフィン微多孔膜において、微多孔膜とは、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膜を言う。
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.
[Polyolefin microporous membrane]
In the polyolefin microporous membrane of the present invention, the microporous membrane has a structure in which a large number of micropores are connected to each other, and these micropores are connected to each other. Refers to a membrane that can pass through.

本発明で用いられるポリオレフィン微多孔膜の原料としては、ポリオレフィン、すなわち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及びその共重合体等が挙げられる。中でもポリエチレンが好ましく、より好ましくは高密度ポリエチレン、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が、強度、耐熱性等の観点から好ましい。ポリエチレンの分子量は重量平均分子量で50万〜500万のものが好適であり、重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンを1重量%以上含むポリエチレンの組成物が特に好ましい。さらに、重量平均分子量100万以上の超高分子量ポリエチレンを10〜90重量%含むポリエチレン組成物が好適である。また、高密度ポリエチレンの密度は0.942g/cm(JIS K 6748−1981)以上であることが好ましい。なお、本発明で用いるポリオレフィン微多孔膜は、90重量%以上がポリオレフィンからなるものであればよく、10重量%以下の電池特性に影響を与えない他の成分を含んでいても構わない。 Examples of the raw material for the polyolefin microporous membrane used in the present invention include polyolefins, for example, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene and copolymers thereof. Among these, polyethylene is preferable, and high-density polyethylene and a mixture of high-density polyethylene and ultrahigh molecular weight polyethylene are more preferable from the viewpoints of strength, heat resistance, and the like. The molecular weight of polyethylene is preferably 500,000 to 5,000,000 in terms of weight average molecular weight, and a polyethylene composition containing 1% by weight or more of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more is particularly preferred. Furthermore, a polyethylene composition containing 10 to 90% by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more is suitable. The density of the high density polyethylene is preferably 0.942 g / cm 3 (JIS K 6748-1981) or more. The polyolefin microporous membrane used in the present invention is not limited as long as 90% by weight or more is made of polyolefin, and may contain 10% by weight or less of other components that do not affect the battery characteristics.

本発明のポリオレフィン微多孔膜は、フィブリル径が40〜100nm、微多孔径が50〜100nm、膜抵抗から算出した曲路率が1.4〜1.8である。フィブリル径、微多孔膜、曲路率がこの範囲にある時、本発明のポリオレフィン微多孔膜を使用した非水系二次電池用セパレータのイオン伝導度と機械強度のバランスがとれたものとなる。また、このポリオレフィン微多孔膜は、適度な多孔質構造を有することにより、充放電の電極の体積変化よって生じる繰り返し変形に対して孔形状が十分に回復するため、電解液の液枯れを防止することができる。   The polyolefin microporous membrane of the present invention has a fibril diameter of 40 to 100 nm, a microporous diameter of 50 to 100 nm, and a curvature calculated from membrane resistance of 1.4 to 1.8. When the fibril diameter, microporous membrane, and curvature are in this range, the ionic conductivity and mechanical strength of the separator for a non-aqueous secondary battery using the polyolefin microporous membrane of the present invention are balanced. In addition, since the polyolefin microporous membrane has an appropriate porous structure, the pore shape is sufficiently recovered against repeated deformation caused by the volume change of the charge / discharge electrode, thereby preventing the electrolyte from withering. be able to.

フィブリル径が40nm未満の場合、フィブリル1本の機械強度が低いものとなり、結果としてポリオレフィン微多孔膜の機械強度が低下し、好ましくない。逆にフィブリル径が100nmを越える場合、ポリオレフィン微多孔膜の微多孔の孔径が同時に大きくなり、機械強度が低下する傾向にあり、好ましくない。なお、フィブリル径としては、50〜80nmであるとより好ましい。   When the fibril diameter is less than 40 nm, the mechanical strength of one fibril is low, and as a result, the mechanical strength of the polyolefin microporous membrane is lowered, which is not preferable. On the other hand, when the fibril diameter exceeds 100 nm, the microporous pore diameter of the polyolefin microporous membrane increases simultaneously, and the mechanical strength tends to decrease, which is not preferable. In addition, as a fibril diameter, it is more preferable in it being 50-80 nm.

微多孔径が50nm未満の場合、電解液の移動度が低下し、電池特性が低下する傾向にあり好ましくない。逆に微多孔径が100nmを越える場合、ポリオレフィン微多孔膜の機械強度が低下する傾向にあり、好ましくない。なお、微多孔径としては、60〜100nmであるとより好ましい。   When the microporous diameter is less than 50 nm, the mobility of the electrolytic solution is lowered, and the battery characteristics tend to be lowered, which is not preferable. Conversely, when the microporous diameter exceeds 100 nm, the mechanical strength of the polyolefin microporous membrane tends to decrease, which is not preferable. In addition, as a microporous diameter, it is more preferable in it being 60-100 nm.

ここで、本発明におけるフィブリル径は、ポリオレフィン微多孔膜の全構成が円柱状のフィブリルであると仮定して、また本発明における微多孔径は、細孔の構造が全て円柱状であると仮定して下記の通り算出する。   Here, the fibril diameter in the present invention assumes that the entire structure of the polyolefin microporous membrane is a cylindrical fibril, and the microporous diameter in the present invention assumes that the pore structure is all cylindrical. And calculate as follows.

フィブリル繊維質の全体積をVs1、全細孔体積をVs2とする。フィブリルの直径をRs1、円柱状孔の直径をRs2とするとし、フィブリル全長をLs1、円柱状孔全長をLs2とすると、下記式(i)〜(v)が成り立つ。
Ss・Ws=πRs1・Ls1=πRs2・Ls2 … (i)
s1=π(Rs1/2)・Ls1 … (ii)
s2=π(Rs2/2)・Ls2 … (iii)
s2=ε・(Vs1+Vs2) … (iv)
s1=Ws/ds … (v)
ここで、Ssは比表面積(m/g)、Wsは目付(g/m)、εは空孔率(%)、dsは真密度(g/cm)である。
Let V s1 be the total volume of fibril fiber, and V s2 be the total pore volume. When the diameter of the fibril is R s1 , the diameter of the cylindrical hole is R s2 , the total length of the fibril is L s1 , and the total length of the cylindrical hole is L s2 , the following formulas (i) to (v) hold.
Ss · Ws = πR s1 · L s1 = πR s2 · L s2 (i)
V s1 = π (R s1 / 2) 2 · L s1 (ii)
V s2 = π (R s2 / 2) 2 · L s2 (iii)
V s2 = ε · (V s1 + V s2 ) (iv)
V s1 = Ws / ds … (V)
Here, Ss is a specific surface area (m 2 / g), Ws is a basis weight (g / m 2 ), ε is a porosity (%), and ds is a true density (g / cm 3 ).

上記(i)〜(v)の式からRs1(フィブリル径)とRs2(微多孔径)を求めることができる。 From the equations (i) to (v), R s1 (fibril diameter) and R s2 (microporous diameter) can be obtained.

なお、比表面積は、例えば以下に示すガス吸着法で得られたN吸着量から下記のBET式を用いて求めることができる。(JIS Z 8830に準じた方法)
1/[W・{(P/P)−1}]={(C−1)/(Wm・C)}(P/P)(1/(Wm・C) … BET式
ここで、Pは吸着平衡における吸着質の気体の圧力、Pは吸着平衡における吸着質の飽和蒸気圧、Wは吸着平衡圧Pにおける吸着量、Wmは単分子吸着量、CはBET定数である。上記のガス吸着法による比表面積測定法(以下「BET法」と称することがある。)
x軸を相対圧力P/P、y軸を1/[W・{(P/P)−1}]としてプロット(BETプロット)すると線形となる。このプロットにおける傾きをA、切片をBとすると、単分子吸着量Wmは以下の式となる。
The specific surface area can be determined, for example from the N 2 adsorption amount obtained by the gas adsorption method described below using the BET formula. (Method according to JIS Z 8830)
1 / [W · {(P 0 / P) −1}] = {(C−1) / (Wm · C)} (P / P 0 ) (1 / (Wm · C)... BET equation P is the gas pressure of the adsorbate in the adsorption equilibrium, P 0 is the saturated vapor pressure of the adsorbate in the adsorption equilibrium, W is the adsorption amount at the adsorption equilibrium pressure P, Wm is the monomolecular adsorption amount, and C is the BET constant. Specific surface area measurement method by gas adsorption method (hereinafter sometimes referred to as “BET method”)
A plot (BET plot) is linear when the x-axis is relative pressure P 0 / P and the y-axis is 1 / [W · {(P 0 / P) −1}]. When the slope in this plot is A and the intercept is B, the monomolecular adsorption amount Wm is as follows.

Wm=1/(A+B)
次いで、比表面積Sは下記式により求まる。
Wm = 1 / (A + B)
Next, the specific surface area S s is obtained by the following formula.

Ss=(Wm・N・Acs・M)/w
ここで、Nはアボガドロ数、Mは分子量、Acsは吸着断面積、wはサンプル重量である。例えばNの場合、吸着断面積は0.16nmである。
Ss = (Wm · N · Acs · M) / w
Here, N is the Avogadro number, M is the molecular weight, Acs is the adsorption cross section, and w is the sample weight. For example, in the case of N 2 , the adsorption cross-sectional area is 0.16 nm 2 .

本発明において、曲路率は、微多孔の一方の面から反対側の面へ貫通する流路の長さと膜厚の比を示す。曲路率の計算方法にはいくつかの方法があるが、具体的には例えば膜抵抗から計算する方法や、比表面積から計算する方法が挙げられる。電池特性を考慮する際は、膜抵抗から計算する方法が望ましい。曲路率が1.4未満の場合、微多孔膜の一方の面から反対側の面まで、ほぼ直線的に微多孔が貫通している事になり、短絡の可能性が高まり、好ましくない。逆に曲路率が1.8を超える場合、電解液の移動度が低下し、電池特性が低下する傾向にあり好ましくない。   In the present invention, the curvature indicates the ratio of the length of the flow path penetrating from one side of the microporous surface to the opposite side and the film thickness. There are several methods for calculating the curvature, and specific examples include a method of calculating from the membrane resistance and a method of calculating from the specific surface area. When considering battery characteristics, a method of calculating from the membrane resistance is desirable. When the curvature is less than 1.4, the microporous material penetrates almost linearly from one surface of the microporous membrane to the opposite surface, which increases the possibility of a short circuit, which is not preferable. Conversely, when the curvature exceeds 1.8, the mobility of the electrolytic solution is lowered, and the battery characteristics tend to be lowered, which is not preferable.

さらに、Kozeny‐Carman式から算出した曲路率と膜抵抗から算出した曲路率の比は1.3〜1.6が好ましい。Kozeny−Carmanの式から計算する曲路率は、フィブリル径、比表面積等を用いて求めるが、微多孔膜の一方の面から反対側の面までの平均経路を示す。それに対し、膜抵抗から計算する曲路率は微多孔膜の一方の面から反対側の面までの最短経路を示す。これは微多孔膜を貫通する微多孔同士で結合している部分があり、膜抵抗すなわちイオン伝導度は最短経路で測定されるためである。曲路率の比が1.3未満の場合、平均経路と最短経路が近い長さである事を意味し、優れたイオン伝導を得難い傾向がある。逆に曲路率の比が1.6を超える場合、経路のショートパスが非常に多い事を意味し、機械強度の低下の可能性があり、好ましくない場合がある。   Further, the ratio of the curvature calculated from the Kozeny-Carman equation to the curvature calculated from the membrane resistance is preferably 1.3 to 1.6. The curvature calculated from the Kozeny-Carman equation is obtained using a fibril diameter, a specific surface area, etc., and indicates an average path from one surface of the microporous membrane to the opposite surface. On the other hand, the curvature calculated from the membrane resistance indicates the shortest path from one surface of the microporous membrane to the opposite surface. This is because there are portions where the micropores penetrating the microporous membrane are bonded to each other, and the membrane resistance, that is, ionic conductivity is measured by the shortest path. When the ratio of curvature is less than 1.3, it means that the average path and the shortest path are close in length, and it tends to be difficult to obtain excellent ion conduction. On the other hand, when the ratio of the curvature ratios exceeds 1.6, it means that there are very many short paths in the route, and there is a possibility that the mechanical strength is lowered, which is not preferable.

なお、これらのフィブリル径、微多孔径および曲路率を制御する方法に特に限定は無いが、具体的には例えばポリオレフィン微多孔膜の延伸条件の制御、原料に用いるポリオレフィンの分子量や分岐構造の制御、微多孔膜の空孔率の制御、以下において説明するゲル状組成物の乾燥工程におけるフィルムの引取比を制御すること等が挙げられる。基本的には、分子量を高くするほど、分岐構造を長くするほど、延伸条件を強くするほど、空孔率を上げるほど、フィブリル径、微多孔径は大きくなる傾向にある。   The method for controlling the fibril diameter, the microporous diameter and the curvature is not particularly limited. Specifically, for example, the stretching conditions of the polyolefin microporous film are controlled, the molecular weight of the polyolefin used for the raw material and the branched structure are controlled. Control, control of the porosity of the microporous membrane, and control of the film take-up ratio in the drying step of the gel composition described below. Basically, the higher the molecular weight, the longer the branched structure, the stronger the stretching conditions, and the higher the porosity, the larger the fibril diameter and the microporous diameter.

なお、本発明に近い構成として、従来、平均フィブリル径が40〜80nm、細孔の平均孔径が15〜50nm、曲路率が1.2〜1.8であるポリオレフィン微多孔膜が開示されている(特開2010−53245号参照)。しかし、この従来技術は、本発明のように耐熱性多孔質層と複合化することや、電解液の液枯れ防止については全く考慮がされていない。また、上記従来技術は細孔の平均孔径が15〜50nmであって、本発明の微多孔径50〜100nmよりも小さい孔径となっている点でも、相違している。   As a configuration close to the present invention, a polyolefin microporous membrane having an average fibril diameter of 40 to 80 nm, an average pore diameter of 15 to 50 nm, and a curvature of 1.2 to 1.8 has been disclosed. (See JP 2010-53245). However, this prior art does not consider at all about the compounding with the heat-resistant porous layer as in the present invention and the prevention of the electrolyte withering. The prior art is also different in that the average pore diameter of the pores is 15 to 50 nm, which is smaller than the microporous diameter of 50 to 100 nm of the present invention.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の膜厚は、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。   The film thickness of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 5 to 25 μm from the viewpoint of energy density, load characteristics, mechanical strength and handling properties of the non-aqueous secondary battery.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の空孔率は、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。更に好ましくは、40%〜60%である。   The porosity of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 30 to 60% from the viewpoints of permeability, mechanical strength and handling properties. More preferably, it is 40% to 60%.

本発明のポリオレフィン微多孔膜のガーレ値(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 Gurley value (JIS P8117) of the microporous polyolefin membrane of the present invention is preferably 50 to 500 sec / 100 cc from the viewpoint of obtaining a good balance between mechanical strength and membrane resistance.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の膜抵抗は、非水系二次電池の負荷特性の観点から、0.5〜5ohm・cmであることが好ましい。 The membrane resistance of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 0.5 to 5 ohm · cm 2 from the viewpoint of load characteristics of the non-aqueous secondary battery.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の突刺強度は300g以上であることが好ましい。300gを下回ると、非水系二次電池を作成した場合、電極の凹凸や衝撃等でセパレータにピンホール等が発生し、非水系二次電池が短絡する可能性が高くなるため、好ましくない場合がある。   The puncture strength of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 300 g or more. If it is less than 300 g, when a non-aqueous secondary battery is produced, pinholes and the like are generated in the separator due to unevenness or impact of the electrode, and there is a high possibility that the non-aqueous secondary battery is short-circuited. is there.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の引張強度は10N以上であることが好ましい。10Nを下回ると、非水系二次電池を作成する時にセパレータを捲回する際に、セパレータが破損する可能性が高くなるため、好ましくない場合がある。   The tensile strength of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 10 N or more. If it is less than 10 N, there is a possibility that the separator will be damaged when winding the separator when a non-aqueous secondary battery is produced, which may not be preferable.

本発明のポリオレフィン微多孔膜のシャットダウン温度は130〜150℃であることが好ましい。シャットダウン温度は、抵抗値が10ohm・cmとなった温度を差す。シャットダウン温度が130℃より小さい場合、シャットダウン現象が低温で発現するのと同じく、ポリオレフィン微多孔膜が完全溶融し短絡現象が発生するメルトダウンと呼ばれる現象も低温で発生する事になり、安全上好ましくない場合がある。また、シャットダウン温度が150℃より大きいと、高温時の十分な安全機能が期待できず、好ましくない場合がある。好ましくは135〜145℃である。 The shutdown temperature of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 130 to 150 ° C. The shutdown temperature is the temperature at which the resistance value is 10 3 ohm · cm 2 . When the shutdown temperature is lower than 130 ° C., the phenomenon called meltdown, in which the polyolefin microporous membrane completely melts and the short circuit phenomenon occurs, is generated at a low temperature. There may not be. On the other hand, if the shutdown temperature is higher than 150 ° C., a sufficient safety function at a high temperature cannot be expected, which is not preferable. Preferably it is 135-145 degreeC.

本発明のポリオレフィン微多孔膜の105℃における熱収縮率は5〜40%以下であることが好ましい。熱収縮率がこの範囲にある時、ポリオレフィン微多孔膜を加工して得た非水系二次電池用セパレータの形状安定性とシャットダウン特性のバランスがとれたものとなる。   The heat shrinkage rate at 105 ° C. of the polyolefin microporous membrane of the present invention is preferably 5 to 40% or less. When the thermal shrinkage is in this range, the shape stability and shutdown characteristics of the separator for a non-aqueous secondary battery obtained by processing the polyolefin microporous membrane are balanced.

[ポリオレフィン微多孔膜の製造法]
本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造法に、特に制限は無いが、具体的には下記(1)〜(6)の工程を経て製造することが好ましい。なお、原料に用いるポリオレフィンについては上述のとおりである。
(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。ポリオレフィン溶液の濃度が1重量%未満では、冷却ゲル化して得られるゲル状成形物が溶媒で高度に膨潤されるため変形し易く、取扱いに支障をきたす場合がある。一方、35重量%を超えると押し出しの際の圧力が高くなるため吐出量が低くなり生産性が上げられない場合があり、また押し出し工程での配向が進み、延伸性や均一性が確保できなくなる場合がある。
(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。特に、溶媒として揮発性溶媒と不揮発性溶媒を組合せて用いた場合において、フィブリル径、微多孔径および曲路率を制御するという観点では、ゲル状組成物を加熱する際に、フィルムの引取比を1〜5倍にすることが好ましい。一方、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。加熱温度が融点を越える場合は、ゲル状成形物が溶解するために延伸できない。又、加熱温度が90℃未満の場合は、ゲル状成形物の軟化が不十分で延伸において破膜し易く高倍率の延伸が困難となる場合がある。
また、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、結晶パラメータ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、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。
[Production method of microporous polyolefin membrane]
Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the polyolefin microporous membrane of this invention, Specifically, manufacturing through the following (1)-(6) processes is preferable. The polyolefin used as a raw material is as described above.
(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. When the concentration of the polyolefin solution is less than 1% by weight, the gel-like molded product obtained by cooling and gelation is highly swollen with a solvent, so that it is easily deformed, which may hinder handling. On the other hand, if it exceeds 35% by weight, the pressure at the time of extrusion increases, so the discharge amount may decrease and the productivity may not be increased. Further, the orientation in the extrusion process proceeds, and stretchability and uniformity cannot be ensured. There is a case.
(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 particular, in the case of using a combination of a volatile solvent and a non-volatile solvent as a solvent, from the viewpoint of controlling the fibril diameter, the microporous diameter, and the curvature, when the gel composition is heated, the film draw ratio Is preferably 1 to 5 times. On the other hand, in the case of a non-volatile solvent, the solvent can be removed by squeezing 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. When the heating temperature exceeds the melting point, it cannot be stretched because the gel-like molded product is dissolved. On the other hand, when the heating temperature is less than 90 ° C., the gel-like molded product is not sufficiently softened, and the film is likely to be broken during stretching, making it difficult to stretch at a high magnification.
Moreover, although a draw ratio changes with thickness of an original fabric, it is preferable to carry out by at least 2 times or more in a uniaxial direction, Preferably it is 4-20 times. In particular, from the viewpoint of controlling crystal parameters, 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.

[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、上述したポリオレフィン微多孔膜と、耐熱性樹脂を含んで形成され前記ポリオレフィン微多孔膜の片面又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ることを特徴とする。
[Separator for non-aqueous secondary battery]
A separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention includes the above-described polyolefin microporous membrane and a heat-resistant porous layer formed by including a heat-resistant resin and laminated on one or both sides of the polyolefin microporous membrane. It is a separator for non-aqueous secondary batteries.

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、ポリオレフィン微多孔膜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。従って、本発明のセパレータによれば、安全性に優れた非水系二次電池を得ることができる。   According to such a separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention, the polyolefin microporous membrane provides a shutdown function, and the heat-resistant porous layer holds the polyolefin even at a temperature higher than the shutdown temperature. It is hard to cause down and secures safety at high temperatures. Therefore, according to the separator of the present invention, a non-aqueous secondary battery excellent in safety can be obtained.

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。   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.

本発明の非水系二次電池用セパレータの空孔率は、透過性、機械強度およびハンドリング性の観点から、30〜70%であることが好ましい。更に好ましくは、40%〜60%である。   The porosity of the non-aqueous secondary battery separator of the present invention is preferably 30 to 70% from the viewpoints of permeability, mechanical strength, and handling properties. More preferably, it is 40% to 60%.

本発明の非水系二次電池用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。   The Gurley value (JIS P8117) of the non-aqueous secondary battery separator of the present invention is preferably 100 to 500 sec / 100 cc from the viewpoint of improving the balance between mechanical strength and membrane resistance.

本発明の非水系二次電池用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 membrane resistance of the non-aqueous secondary battery separator of the present invention is preferably 1.5 to 10 ohm · cm 2 from the viewpoint of load characteristics of the non-aqueous secondary battery.

本発明の非水系二次電池用セパレータの突刺強度は250〜1000gであることが好ましい。突刺強度が250g未満の場合、非水系二次電池を作成した場合、電極の凹凸や衝撃等でセパレータにピンホール等が発生し、非水系二次電池が短絡する可能性があり好ましくない場合がある。   The puncture strength of the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably 250 to 1000 g. When the puncture strength is less than 250 g, when a non-aqueous secondary battery is produced, pinholes or the like may be generated in the separator due to electrode unevenness or impact, etc., which may cause a short circuit of the non-aqueous secondary battery. is there.

本発明の非水系二次電池用セパレータの引張強度は10N以上であることが好ましい。10N未満の場合、非水系二次電池を作成する時にセパレータを捲回する際に、セパレータが破損する可能性が高くなるため、好ましくない場合がある。   The tensile strength of the nonaqueous secondary battery separator of the present invention is preferably 10 N or more. If it is less than 10N, there is a possibility that the separator is damaged when winding the separator when producing a non-aqueous secondary battery, which may not be preferable.

本発明の非水系二次電池用セパレータのシャットダウン温度は130〜155℃であることが好ましい。シャットダウン温度が130℃未満の場合、メルトダウンが低温で発生する事になり、安全上好ましくない場合がある。また、シャットダウン温度が155℃より大きい場合、高温時の十分な安全機能が期待できず、好ましくない場合がある。好ましくは135〜150℃である。   The shutdown temperature of the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably 130 to 155 ° C. When the shutdown temperature is lower than 130 ° C., meltdown occurs at a low temperature, which may be unfavorable for safety. On the other hand, when the shutdown temperature is higher than 155 ° C., a sufficient safety function at a high temperature cannot be expected, which is not preferable. Preferably it is 135-150 degreeC.

本発明の非水系二次電池用セパレータの105℃における熱収縮率は0.5〜10%であることが好ましい。熱収縮率がこの範囲にある時、非水系二次電池用セパレータの形状安定性とシャットダウン特性のバランスがとれたものとなる。更に好ましくは0.5〜5%である。   The thermal contraction rate at 105 ° C. of the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably 0.5 to 10%. When the heat shrinkage rate is within this range, the shape stability and shutdown characteristics of the non-aqueous secondary battery separator are balanced. More preferably, it is 0.5 to 5%.

[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、耐久性の観点から全芳香族ポリアミドが好適であり、多孔質層を形成しやすく耐酸化還元性に優れるという観点から、メタ型全芳香族ポリアミドであるポリメタフェニレンイソフタルアミドがさらに好適である。   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, wholly aromatic polyamides are preferable from the viewpoint of durability, and polymetaphenylene isophthalamide, which is a meta-type wholly aromatic polyamide, is more preferable from the viewpoint of easy formation of a porous layer and excellent redox resistance. is there.

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。このような膜厚の範囲は、液枯れの防止効果の観点からも好ましい。   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. Such a range of the film thickness is also preferable from the viewpoint of the effect of preventing liquid withstand.

本発明において、耐熱性多孔質層の空孔率は、液枯れの防止効果の観点から、30〜90%の範囲が好適である。より好ましくは30〜70%である。   In the present invention, the porosity of the heat-resistant porous layer is preferably in the range of 30 to 90% from the viewpoint of the effect of preventing liquid withstand. More preferably, it is 30 to 70%.

[無機フィラー]
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、具体的にはアルミナ、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、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、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物などが好適に用いられる。このような無機フィラーは、不純物の溶出や耐久性の観点から結晶性の高いものが好ましい。
[Inorganic filler]
In the present invention, the heat resistant porous layer preferably contains an inorganic filler. The inorganic filler is not particularly limited, but specifically, metal oxides such as alumina, titania, silica, zirconia, metal carbonates such as calcium carbonate, metal phosphates such as calcium phosphate, aluminum hydroxide, hydroxide A metal hydroxide such as magnesium is preferably used. Such an inorganic filler is preferably highly crystalline from the viewpoints of impurity elution and durability.

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、特に限定されないが、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。また、これらの難燃性の無機フィラーには、アルミナやジルコニア、シリカ、マグネシア、チタニア等の金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属炭酸塩などの他の無機フィラーを適宜混合して用いることもできる。   Especially, as an inorganic filler, what produces an endothermic reaction in 200-400 degreeC is preferable. Although it does not specifically limit as an inorganic filler which has such a characteristic, It is an inorganic filler which consists of a metal hydroxide, a boron salt compound, or a clay mineral, Comprising: What produces an endothermic reaction in 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. In addition, these flame retardant inorganic fillers are appropriately mixed with other inorganic fillers such as metal oxides such as alumina, zirconia, silica, magnesia, and titania, metal nitrides, metal carbides, and metal carbonates. You can also.

ここで、非水系二次電池では、正極の分解に伴う発熱が最も危険と考えられており、この分解は300℃近傍で起こる。このため、吸熱反応の発生温度が200℃〜400℃の範囲であれば、非水系二次電池の発熱を防ぐ上で有効である。例えば、水酸化アルミニウムやドーソナイト、アルミン酸カルシウムは200〜300℃の範囲において脱水反応が起こり、また、水酸化マグネシウムや硼酸亜鉛は300〜400℃の範囲において脱水反応が起こるため、これらの無機フィラーのうち少なくともいずれか一種を用いることが好ましい。   Here, in the non-aqueous secondary battery, heat generation accompanying the decomposition of the positive electrode is considered to be the most dangerous, and this decomposition occurs in the vicinity of 300 ° C. For this reason, if the generation | occurrence | production temperature of endothermic reaction is the range of 200 to 400 degreeC, it is effective in preventing the heat_generation | fever of a non-aqueous secondary battery. For example, aluminum hydroxide, dawsonite, and calcium aluminate undergo a dehydration reaction in the range of 200 to 300 ° C, and magnesium hydroxide and zinc borate undergo a dehydration reaction in the range of 300 to 400 ° C. It is preferable to use at least one of them.

特に本発明では、無機フィラーは難燃性の向上効果、ハンドリング性、除電効果、電池の耐久性の改善効果の観点から、金属水酸化物からなることが好ましい。中でも水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムであることが好ましい。   In particular, in the present invention, the inorganic filler is preferably made of a metal hydroxide from the viewpoints of flame retardancy improving effect, handling property, charge eliminating effect, and battery durability improving effect. Of these, aluminum hydroxide or magnesium hydroxide is preferred.

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。   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.

本発明において、耐熱性多孔質層における無機フィラーの含有量は、耐熱性向上効果、透過性およびハンドリング性の観点から、50〜95重量%であることが好ましい。   In this invention, it is preferable that content of the inorganic filler in a heat resistant porous layer is 50 to 95 weight% from a heat resistant improvement effect, a permeability, and a viewpoint of handling property.

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.

[耐熱性多孔質層の製造法]
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 for producing heat-resistant porous layer]
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. The substrate coated with the coating slurry is treated with a coagulating liquid capable of coagulating the heat resistant resin, so that the heat resistant resin is solidified to form a heat resistant porous layer. 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. Etc. 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であって、上述した構成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。非水系二次電池は、負極と正極がセパレータを介して対向している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ている。
[Non-aqueous secondary battery]
The non-aqueous secondary battery of the present invention is a non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium, and is characterized by using the separator for a non-aqueous secondary battery having the above-described configuration. The non-aqueous secondary battery has a structure in which a battery element in which a negative electrode and a positive electrode face each other with a separator interposed therebetween is impregnated with an electrolytic solution, and this is enclosed in an exterior.

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。特に本発明のセパレータによる液枯れ防止効果を活かすという観点では、負極活物質としてはリチウムを脱ドープする過程における体積変化率が3%以上となるものを用いることが好ましい。かかる負極活物質としては、例えばSn、SnSb、AgSn、人造黒鉛、グラファイト、Si、SiO、V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、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. In particular, from the viewpoint of utilizing the effect of preventing the liquid withering by the separator of the present invention, it is preferable to use a negative electrode active material having a volume change rate of 3% or more in the process of dedoping lithium. Examples of the negative electrode active material include Sn, SnSb, Ag 3 Sn, artificial graphite, graphite, Si, SiO, V 5 O 4 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 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。特に本発明のセパレータによる液枯れ防止効果を活かすという観点では、正極活物質としてはリチウムを脱ドープする過程における体積変化率が1%以上となるものを用いることが好ましい。かかる正極活物質としては、例えばLiMn、LiCoO、LiNiO、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. In particular, from the viewpoint of utilizing the effect of preventing liquid withering by the separator of the present invention, it is preferable to use a positive electrode active material having a volume change rate of 1% or more in the process of dedoping lithium. Examples of such a positive electrode active material include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , 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.

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。   Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.

[測定方法]
本実施例における各値は、以下の方法に従って求めた。
(1)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。
[Measuring method]
Each value in this example was determined according to the following method.
(1) 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.

(2)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。 (2) The basis weight of the polyolefin microporous membrane and the separator for a non-aqueous secondary battery 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.

(3)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空孔率は、下記式から求めた。
ε={1−Ws/(ds・t)}×100
ここで、ε:空隙率(%)、Ws:目付(g/m)、ds:真密度(g/cm)、t:膜厚(μm)である。
(3) The porosity of the polyolefin microporous membrane and the non-aqueous secondary battery separator was determined from the following formula.
ε = {1-Ws / (ds · t)} × 100
Here, ε: porosity (%), Ws: basis weight (g / m 2 ), ds: true density (g / cm 3 ), and t: film thickness (μm).

(4)ポリオレフィン微多孔膜のフィブリル径及び微多孔径は以下の方法で求めた。
ポリオレフィン微多孔膜のBET比表面積は、JIS K 8830に準じて測定を行った。具体的にはNOVA−1200(ユアサアイオニクス社製)を用い、窒素ガス吸着法より解析し求めた。測定の際のサンプル重量は0.1〜0.15gとした。解析は3点法にて実施し、BETプロットから比表面積Ss(m/g)を求めた。
また、孔径はフィブリル繊維質の全体積をVs、全細孔体積をVsとし、フィブリルの直径をRs、孔径をRsとし、フィブリル全長Ls、円柱状孔全長をLsとすると、下記式(i)〜(v)が成り立つ。
Ss・Ws=πRs・Ls=πRs・Ls ・・・(i)
Vs=π(Rs/2)・Ls ・・・(ii)
Vs=π(Rs/2)・Ls ・・・(iii)
Vs=ε・(Vs+Vs) ・・・(iv)
Vs=Ws/ds ・・・(v)
ここで、Ss:比表面積(m/g)、Ws:目付(g/m)、ε:空孔率(%)、ds:比重(g/cm)である。
上記(i)〜(v)の式からRs、Rsを求める事ができる。
(4) The fibril diameter and microporous diameter of the polyolefin microporous membrane were determined by the following method.
The BET specific surface area of the polyolefin microporous membrane was measured according to JIS K 8830. Specifically, NOVA-1200 (manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.) was used for analysis and determination by a nitrogen gas adsorption method. The sample weight during measurement was 0.1 to 0.15 g. The analysis was carried out by a three-point method, and the specific surface area Ss (m 2 / g) was determined from the BET plot.
The pore diameter is Vs 1 , the total pore volume is Vs 2 , the fibril diameter is Rs 1 , the pore diameter is Rs 2 , the fibril total length Ls 1 , and the cylindrical hole total length is Ls 2. The following formulas (i) to (v) hold.
Ss · Ws = πRs 1 · Ls 1 = πRs 2 · Ls 2 (i)
Vs 1 = π (Rs 1/ 2) 2 · Ls 1 ··· (ii)
Vs 2 = π (Rs 2/ 2) 2 · Ls 2 ··· (iii)
Vs 2 = ε · (Vs 1 + Vs 2 ) (iv)
Vs 1 = Ws / ds (v)
Here, Ss: specific surface area (m 2 / g), Ws: basis weight (g / m 2 ), ε: porosity (%), ds: specific gravity (g / cm 3 ).
Rs 1 and Rs 2 can be obtained from the equations (i) to (v).

(5)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ガーレ値はJIS P8117に従って求めた。 (5) The Gurley values of the polyolefin microporous membrane and the non-aqueous secondary battery separator were determined according to JIS P8117.

(6)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抵抗は、以下の方法で求めた。
まず、サンプルを2.6cm×2.0cmのサイズに切り出す。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(メタノール:和光純薬社製)に切り出したサンプルを浸漬し、風乾する。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る。このアルミ箔を2枚用意して、アルミ箔間に切り出したサンプルをアルミ箔が短絡しないように挟む。サンプルに電解液である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)を含浸させる。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する。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する。該セルを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にて該セルの抵抗を測定する。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る。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。
(6) The membrane resistance of the polyolefin microporous membrane and the non-aqueous secondary battery separator was determined by the following method.
First, a sample is cut out to a size of 2.6 cm × 2.0 cm. A sample cut out in a methanol solution (methanol: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in which 3% by weight of a nonionic surfactant (Emalgen 210P manufactured by Kao Corporation) is dissolved is immersed and air-dried. A 20 μm thick aluminum foil is cut into 2.0 cm × 1.4 cm and a lead tab is attached. Two aluminum foils are prepared, and a sample cut between the aluminum foils is sandwiched so that the aluminum foils are not short-circuited. The sample is impregnated with 1M LiBF 4 propylene carbonate / ethylene carbonate (1/1 weight ratio) as an electrolyte. This is sealed under reduced pressure in an aluminum laminate pack so that the tab comes out of the aluminum pack. Such cells are prepared so that there are one, two, and three separators in the aluminum foil, respectively. The cell is placed in a constant temperature bath at 20 ° C., and the resistance of the cell is 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 is plotted against the number of separators, and the plot is linearly approximated to obtain the slope. The film resistance (ohm · cm 2 ) per separator was determined by multiplying the inclination by 2.0 cm × 1.4 cm which is the electrode area.

(7)ポリオレフィン微多孔膜の膜抵抗から計算した曲路率τionは、下記式から求めた。
τion={(Rm・ε)/(ρ・t)}(1/2)
ここで、上記式において、Rm:膜抵抗(ohm・cm)、ε:空孔率(%)、ρ:電解液の比抵抗(ohm・cm)、t:膜厚(μm)である。電解液には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)(キシダ化学社製)を20℃で用いているが、この場合のρは2.663×10−2ohm・cmである。
(7) The curvature τ ion calculated from the membrane resistance of the polyolefin microporous membrane was obtained from the following formula.
τ ion = {(Rm · ε) / (ρ · t)} (1/2)
Here, in the above formula, Rm: membrane resistance (ohm · cm 2 ), ε: porosity (%), ρ: specific resistance of the electrolyte (ohm · cm), and t: film thickness (μm). As the electrolyte, 1M LiBF 4 propylene carbonate / ethylene carbonate (1/1 weight ratio) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) is used at 20 ° C. In this case, ρ is 2.663 × 10 −2 ohm · cm. It is.

(8)ポリオレフィン微多孔膜のKozeny−Carmanの式から計算した曲路率τKCは、下記式から求めた。
k=[4×ε/(300×π×Rs ×Ss)]×τKC
ここで、上記式において、k:Kozeny−Carman係数(5を用いる)、ε:空孔率(%)、Rs:フィブリル径、Ss:比表面積(m/g)である。
(8) The curvature τ KC calculated from the Kozeny-Carman equation of the polyolefin microporous membrane was determined from the following equation.
k = [4 5 × ε / (300 × π 2 × Rs 1 2 × Ss 2 )] × τ KC
Here, in the above formula, k: Kozeny-Carman coefficient (using 5), ε: porosity (%), Rs 1 : fibril diameter, Ss: specific surface area (m 2 / g).

(9)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突刺強度は、カトーテック社製KES−G5ハンディー圧縮試験器を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secの条件で突刺試験を行い、最大突刺荷重を突刺強度とした。ここでサンプルは直径11.3mmの穴があいた金枠(試料ホルダー)にシリコンゴム製のパッキンも一緒に挟み固定した。 (9) The puncture strength of the polyolefin microporous membrane and the separator for the non-aqueous secondary battery was measured using a KES-G5 handy compression tester manufactured by Kato Tech Co., with a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm and a puncture speed of 2 mm / sec. The puncture test was performed under the conditions, and the maximum puncture load was defined as the puncture strength. Here, the silicon rubber packing was also sandwiched and fixed together with a metal frame (sample holder) having a hole with a diameter of 11.3 mm.

(10)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。 (10) Tensile strength of polyolefin microporous membrane and non-aqueous secondary battery separator was adjusted to 10 × 100 mm using a tensile tester (A & D, RTC-1225A), load cell load 5 kgf, distance between chucks Measurement was performed under the condition of 50 mm.

(11)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シャットダウン温度は、以下の方法で求めた。
サンプルを直径19mmに打ち抜き、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(メタノール:和光純薬社製)に切り出したサンプルを浸漬し、風乾した。サンプルを直径15.5mmのSUS板に挟んだ。サンプルに電解液である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)(キシダ化学社製)を含浸させた。これを2032型コインセルに封入した。コインセルからリード線をとり、熱電対を付けてオーブンの中に入れた。昇温速度1.6℃/分で昇温させ、同時に交流インピーダンス法で振幅10mV、周波数100kHzにて該セルの抵抗を測定した。抵抗値が10ohm・cm以上となった温度をシャットダウン温度とした。
(11) The shutdown temperature of the polyolefin microporous membrane and the nonaqueous secondary battery separator was determined by the following method.
The sample was punched to a diameter of 19 mm, and the sample cut out in a methanol solution (methanol: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in which 3% by weight of a nonionic surfactant (Emulgen 210P manufactured by Kao Corporation) was dissolved was immersed and air-dried. The sample was sandwiched between SUS plates having a diameter of 15.5 mm. The sample was impregnated with 1M LiBF 4 propylene carbonate / ethylene carbonate (1/1 weight ratio) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) as an electrolyte. This was enclosed in a 2032 type coin cell. I took the lead from the coin cell, put a thermocouple, and put it in the oven. The temperature of the cell was increased at a temperature increase rate of 1.6 ° C./min, and the resistance of the cell was measured at the same time by the AC impedance method at an amplitude of 10 mV and a frequency of 100 kHz. The temperature at which the resistance value reached 10 3 ohm · cm 2 or more was taken as the shutdown temperature.

(12)非水系二次電池用セパレータの耐熱性は、上記(11)のシャットダウン温度を測定した際に、シャットダウンが発現してからセル温度が200℃になるまでに、抵抗値が10ohm・cm以上を維持し続けるかどうかにより評価した。抵抗値が10ohm・cm以上を維持し続ければ耐熱性が良好(〇)と判断し、抵抗値が10ohm・cmを下回れば耐熱性が不良(×)と判断した。 (12) The heat resistance of the separator for non-aqueous secondary batteries is such that when the shutdown temperature of (11) is measured, the resistance value is 10 3 ohms until the cell temperature reaches 200 ° C. after the shutdown occurs. -Evaluated by whether or not to continue to maintain cm 2 or more. When the resistance value was kept at 10 3 ohm · cm 2 or more, the heat resistance was judged as good (◯), and when the resistance value was below 10 3 ohm · cm 2 , the heat resistance was judged as poor (×).

(13)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熱収縮率は、サンプルを105℃で1時間加熱することによって測定した。 (13) The thermal contraction rate of the polyolefin microporous membrane and the separator for the non-aqueous secondary battery was measured by heating the sample at 105 ° C. for 1 hour.

(14)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液枯れ防止効果は、以下の加圧回復率を測定して評価した。
まず、サンプル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、切り出したサンプルを浸漬し、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。電解液には、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートが1対1の重量比で混合された溶媒中にLiBFを1M溶解させたものを用い、この電解液を上記サンプルに含浸させた。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。このセルの抵抗を交流インピーダンス法で、振幅10mV、周波数100kHzにて測定し、加圧前の抵抗値(A)(ohm・cm)を求めた。次にこのセルを平板プレス機で40MPaとなるように5分間加圧し、続いて圧力を開放した。この操作を5回繰り返し、加圧後圧力を開放したセルの抵抗値(B)(ohm・cm)を測定した。そして、下式により加圧回復率を求めた。なお、加圧回復率が高いほど、液枯れ防止効果に優れているといえる。
加圧回復率=抵抗値(B)/抵抗値(A)×100(%)
(14) The liquid withstand prevention effect of the polyolefin microporous membrane and the non-aqueous secondary battery separator was evaluated by measuring the following pressure recovery rate.
First, the sample was cut into a size of 2.6 cm × 2.0 cm. The cut sample 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. As the electrolytic solution, a solution in which 1M LiBF 4 was dissolved in a solvent in which propylene carbonate and ethylene carbonate were mixed at a weight ratio of 1: 1 was used, and the above sample was impregnated with the electrolytic solution. This was sealed in an aluminum laminate pack under reduced pressure so that the tabs came out of the aluminum pack. The resistance of this cell was measured by an alternating current impedance method at an amplitude of 10 mV and a frequency of 100 kHz, and a resistance value (A) (ohm · cm 2 ) before pressurization was obtained. Next, this cell was pressurized with a flat plate press to 40 MPa for 5 minutes, and then the pressure was released. This operation was repeated 5 times, and the resistance value (B) (ohm · cm 2 ) of the cell whose pressure was released after pressurization was measured. And the pressure recovery rate was calculated | required by the following Formula. In addition, it can be said that the higher the pressure recovery rate is, the better the effect of preventing liquid withering.
Pressure recovery rate = resistance value (B) / resistance value (A) × 100 (%)

[実施例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3:7(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。
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分乾燥した。この際、ベーステープの乾燥中の引取比は1倍とした。この後、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6倍、延伸温度は90℃、横延伸は延伸倍率9倍、延伸温度は105℃とした。横延伸の後に135℃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。
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、ガーレ値、膜抵抗、フィブリル径、孔径、膜抵抗から算出した曲路率(τion)、Kozeny‐Carman式から算出した曲路率(τKC)、曲路率の比(τKC/τion)、突刺強度、引張強度、シャットダウン(SD)温度、熱収縮率、加圧回復率)の測定結果を表1に示す。なお、以下の実施例2および比較例1,2についても同様に表1に示す。
[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. by Matsumura Oil Research Co., Ltd.) and decalin (Wako Pure) so that GUR2126 and GURX143 become 3: 7 (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).
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. At this time, the take-up ratio during drying of the base tape was set to 1 time. Thereafter, the base tape was stretched by biaxial stretching in which longitudinal stretching and lateral stretching were sequentially performed. Here, the longitudinal stretching was 6 times, the stretching temperature was 90 ° C., the transverse stretching was 9 times the stretching ratio, and the stretching temperature was 105 ° C. After transverse stretching, heat setting was performed at 135 ° 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.
Properties of the resulting microporous polyolefin membrane (film thickness, basis weight, porosity, Gurley value, membrane resistance, fibril diameter, pore diameter, curvature calculated from membrane resistance (τ ion ), calculated from Kozeny-Carman equation) Table 1 shows the measurement results of curvature ratio (τ KC ), ratio of curvature ratio (τ KC / τ ion ), puncture strength, tensile strength, shutdown (SD) temperature, thermal contraction rate, pressure recovery rate). . The following Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 are similarly shown in Table 1.

[実施例2]
ゲル状ベーステープの乾燥中の引取比を5倍とした以外、実施例1と同様にポリオレフィン微多孔膜を得た。
[Example 2]
A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the take-up ratio during drying of the gel-like base tape was 5 times.

[比較例1]
ポリエチレン溶液の組成をポリエチレン:流動パラフィン:デカリン=20:80:0(重量比)とし、ゲル状ベーステープの乾燥中の引取比を8倍とした以外、実施例1と同様にポリオレフィン微多孔膜を得た。
[Comparative Example 1]
Polyolefin microporous membrane as in Example 1 except that the composition of the polyethylene solution was polyethylene: liquid paraffin: decalin = 20: 80: 0 (weight ratio) and the take-up ratio during drying of the gel-like base tape was 8 times. Got.

[比較例2]
ポリエチレン溶液の組成をポリエチレン:流動パラフィン:デカリン=20:20:60(重量比)とし、ゲル状ベーステープの乾燥中の引取比を8倍とした以外、実施例1と同様にポリオレフィン微多孔膜を得た。
[Comparative Example 2]
Polyolefin microporous membrane as in Example 1, except that the composition of the polyethylene solution was polyethylene: liquid paraffin: decalin = 20: 20: 60 (weight ratio) and the take-up ratio during drying of the gel-like base tape was 8 times. Got.

Figure 2011210574
Figure 2011210574

[実施例3]
実施例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。
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。
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、ガーレ値、膜抵抗、突刺強度、引張強度、シャットダウン温度、耐熱性、熱収縮率、加圧回復率)の測定結果を表2に示す。なお、以下の実施例4〜9および比較例3,4についても同様に、表2に示す。
[Example 3]
The polyolefin microporous membrane obtained in 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.
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.
Characteristics of the obtained non-aqueous secondary battery separator (film thickness, basis weight, porosity, Gurley value, membrane resistance, puncture strength, tensile strength, shutdown temperature, heat resistance, heat shrinkage rate, pressure recovery rate) The measurement results are shown in Table 2. The following Examples 4 to 9 and Comparative Examples 3 and 4 are similarly shown in Table 2.

[実施例4]
ポリオレフィン微多孔膜として実施例2で作製したものを使用した以外は、実施例3と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 4]
A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 3 except that the polyolefin microporous film prepared in Example 2 was used.

[実施例5]
実施例3において、マイヤーバー間のクリアランスを7μmに設定した以外は、実施例3と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 5]
In Example 3, a separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 3 except that the clearance between the Meyer bars was set to 7 μm.

[実施例6]
実施例3において、DMAcとTPGの混合比を40:60(重量比)にし、マイヤーバー間のクリアランスを60μmに設定し、凝固液の組成を水:DMAc:TPG=50:30:20に調整した以外は、実施例3と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 6]
In Example 3, the mixing ratio of DMAc and TPG was set to 40:60 (weight ratio), the clearance between the Meyer bars was set to 60 μm, and the composition of the coagulation liquid was adjusted to water: DMAc: TPG = 50: 30: 20 A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 3 except that.

[実施例7]
実施例3において、DMAcとTPGの混合比を40:60(重量比)にし、マイヤーバー間のクリアランスを75μmに設定し、凝固液の組成を水:DMAc:TPG=50:30:20に調整した以外は、実施例3と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 7]
In Example 3, the mixing ratio of DMAc and TPG was set to 40:60 (weight ratio), the clearance between Meyer bars was set to 75 μm, and the composition of the coagulation liquid was adjusted to water: DMAc: TPG = 50: 30: 20 A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 3 except that.

[実施例8]
実施例3において、DMAcとTPGの混合比を35:65(重量比)にし、マイヤーバー間のクリアランスを60μmに設定し、凝固液の組成を水:DMAc:TPG=50:32:18に調整した以外は、実施例3と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 8]
In Example 3, the mixing ratio of DMAc and TPG was set to 35:65 (weight ratio), the clearance between the Meyer bars was set to 60 μm, and the composition of the coagulation liquid was adjusted to water: DMAc: TPG = 50: 32: 18 A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 3 except that.

[実施例9]
実施例3において、DMAcとTPGの混合比を70:30(重量比)にし、凝固液の組成を水:DMAc:TPG=50:15:35に調整した以外は、実施例3と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Example 9]
In Example 3, the mixing ratio of DMAc and TPG was set to 70:30 (weight ratio), and the composition of the coagulating liquid was adjusted to water: DMAc: TPG = 50: 15: 35. A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained.

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

[比較例4]
ポリオレフィン微多孔膜として比較例2で作製したものを使用した以外は、実施例3と同様にして非水系二次電池用セパレータを得た。
[Comparative Example 4]
A separator for a non-aqueous secondary battery was obtained in the same manner as in Example 3 except that the polyolefin microporous film prepared in Comparative Example 2 was used.

Figure 2011210574
Figure 2011210574

[サイクル特性]
コバルト酸リチウム(LiCoO:日本化学工業社製)89.5重量部、アセチレンブラック(電気化学工業社製デンカブラック)4.5重量部、ポリフッ化ビニリデン(クレハ化学社製)6重量部となるように、N−メチル−ピロリドンを用いてこれらを混練し、スラリーを作製した。得られたスラリーを厚さが20μmのアルミ箔上に塗布乾燥後プレスし、100μmの正極を得た。
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)87重量部、アセチレンブラック(電気化学工業社製商品名デンカブラック)3重量部、ポリフッ化ビニリデン(クレハ化学社製)10重量部となるようにN−メチル−2ピロリドンを用いてこれらを混練し、スラリーを作製した。得られたスラリーを厚さが18μmの銅箔上に塗布乾燥後プレスし、90μmの負極を得た。
上記正極及び負極の間に、実施例1〜9および比較例1〜4で作製したポリオレフィン微多孔膜あるいは非水系二次電池用セパレータをそれぞれ挟んだ。これに電解液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、実施例10〜18および比較例5〜8の非水系二次電池を作製した。ここで、電解液には1M LiPF エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート(3/7重量比)(キシダ化学社製)を用いた。
ここで、この試作電池は正極面積が2×1.4cm、負極面積は2.2×1.6cmで、設定容量は8mAh(4.2V−2.75Vの範囲)とした。
このようにして得た各非水系二次電池について、4.0Vの定電流・定電圧充電と、2.75Vの定電流放電を100サイクル繰り返した後に、その放電容量を測定した。そして、100サイクル後の放電容量を3サイクル後の放電容量で割り、得られた放電容量保持率(%)をサイクル特性の指標とした。測定結果を表3にまとめて示す。
[Cycle characteristics]
Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 : manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) 89.5 parts by weight, acetylene black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) 4.5 parts by weight, polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) 6 parts by weight Thus, these were kneaded using N-methyl-pyrrolidone to prepare a slurry. The obtained slurry was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed to obtain a positive electrode having a thickness of 100 μm.
87 parts by weight of mesophase carbon micro beads (MCMB: manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.), 3 parts by weight of acetylene black (trade name Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) These were kneaded using N-methyl-2pyrrolidone to prepare a slurry. The obtained slurry was applied onto a copper foil having a thickness of 18 μm, dried and pressed to obtain a negative electrode having a thickness of 90 μm.
The polyolefin microporous film or non-aqueous secondary battery separator produced in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, respectively. This was impregnated with an electrolytic solution and sealed in an exterior made of an aluminum laminate film, and non-aqueous secondary batteries of Examples 10 to 18 and Comparative Examples 5 to 8 were produced. Here, 1M LiPF 6 ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate (3/7 weight ratio) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was used as the electrolytic solution.
Here, this prototype battery had a positive electrode area of 2 × 1.4 cm 2 , a negative electrode area of 2.2 × 1.6 cm 2 , and a set capacity of 8 mAh (in the range of 4.2V-2.75V).
For each non-aqueous secondary battery thus obtained, 4.0 V constant current / constant voltage charging and 2.75 V constant current discharging were repeated 100 cycles, and then the discharge capacity was measured. The discharge capacity after 100 cycles was divided by the discharge capacity after 3 cycles, and the obtained discharge capacity retention rate (%) was used as an index of cycle characteristics. The measurement results are summarized in Table 3.

Figure 2011210574
Figure 2011210574

本発明のポリオレフィン微多孔膜は、フィブリル径、微多孔径、曲路率を制御する事で、これと耐熱性多孔質層を複合化した場合にも、優れたイオン伝導度および機械強度が得られ、かつ、電解液の液枯れを防止することが可能となる。これにより、該非水系二次電池用セパレータを用いた非水系二次電池の安全性及び電池特性を確かなものとする。   The polyolefin microporous membrane of the present invention controls the fibril diameter, microporous diameter, and curvature so that excellent ionic conductivity and mechanical strength can be obtained even when this is combined with a heat-resistant porous layer. In addition, it is possible to prevent the electrolytic solution from draining. This ensures the safety and battery characteristics of the non-aqueous secondary battery using the non-aqueous secondary battery separator.

Claims (7)

フィブリル径が40〜100nmであり、
微多孔径が50〜100nmであり、
膜抵抗から算出した曲路率が1.4〜1.8であることを特徴とするポリオレフィン微多孔膜。
The fibril diameter is 40-100 nm,
The microporous diameter is 50 to 100 nm,
A polyolefin microporous membrane having a curvature calculated from membrane resistance of 1.4 to 1.8.
Kozeny‐Carman式から算出した曲路率と膜抵抗から算出した曲路率の比が1.3〜1.6である事を特徴とする請求項1に記載のポリオレフィン微多孔膜。   The polyolefin microporous membrane according to claim 1, wherein the ratio of the curvature calculated from the Kozeny-Carman equation to the curvature calculated from the membrane resistance is 1.3 to 1.6. 請求項1または2に記載のポリオレフィン微多孔膜と、耐熱性樹脂を含んで形成され前記ポリオレフィン微多孔膜の片面又は両面に積層された耐熱性多孔質層とを、備えたことを特徴とする非水系二次電池用セパレータ。   The polyolefin microporous membrane according to claim 1, and a heat-resistant porous layer formed by containing a heat-resistant resin and laminated on one side or both sides of the polyolefin microporous membrane. Separator for non-aqueous secondary battery. 前記耐熱性樹脂が、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 heat-resistant resin is at least one resin selected from the group consisting of wholly aromatic polyamide, polyimide, polyamideimide, polysulfone, polyketone, polyetherketone, polyetherimide, and cellulose. A separator for a non-aqueous secondary battery according to 1. 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. 前記無機フィラーは水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウム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 aluminum hydroxide or magnesium 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1項に記載のポリオレフィン微多孔膜あるいは非水系二次電池用セパレータを、セパレータとして用いたことを特徴とする非水系二次電池。   A non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium, wherein the polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 6 or the separator for a non-aqueous secondary battery is used as a separator. A non-aqueous secondary battery characterized by
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