JP2012089283A - Method for manufacturing separator for nonaqueous secondary battery, separator for nonaqueous secondary battery, and secondary battery prepared therewith - Google Patents

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公志 田坂
Yukihito Nakazawa
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a separator for a nonaqueous secondary battery achieving an excellent balance between air permeability and mechanical strength and causing only a small amount of dust fall, a separator for a nonaqueous secondary battery, and a nonaqueous secondary battery.SOLUTION: When the components of a separator for a nonaqueous secondary battery containing a polypropylene resin and at least one kind of air permeability enhancing agent are heated to 280°C, the air permeability enhancing agent is in a compatible state. The air permeability enhancing agent is precipitated in a nonspherical shape during a temperature drop of the components of the separator for a nonaqueous secondary battery from the compatible state at 280°C to 100°C at -10°C/min. In the process of manufacturing the separator for a nonaqueous secondary battery, the draw ratio at the extrusion into a film is in the range of 50 to 500. The method for manufacturing the separator for a nonaqueous secondary battery includes at least two drawing steps in the film making direction, and the temperature during the second drawing is higher than the temperature during the first drawing.

Description

本発明は、透気度特性が良好でありかつ機械強度とのバランスが改善された非水二次電池用セパレータの製造方法、非水二次電池用セパレータとそれを用いた二次電池に関する。   The present invention relates to a method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery having good air permeability characteristics and an improved balance with mechanical strength, a separator for a non-aqueous secondary battery, and a secondary battery using the same.

近年、電気自動車等に搭載されるリチウムイオン二次電池に代表されるように、非水二次電池の研究が活発に行われている。   In recent years, non-aqueous secondary batteries have been actively researched, as typified by lithium ion secondary batteries mounted on electric vehicles and the like.

リチウムイオン二次電池は、正極、負極、及びセパレータから構成されており、正極、負極間のリチウムイオン移動により電池としての役割を果たす。   A lithium ion secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and serves as a battery by lithium ion movement between the positive electrode and the negative electrode.

セパレータは、ポリエチレン及びポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系樹脂を用いた微細孔をもつフィルムであり、リチウムイオンの電極間での移動の通路であると同時に正極負極間の絶縁を行う役割を果たしている。   The separator is a film having micropores using a polyolefin resin typified by polyethylene and polypropylene, and serves as a path for movement of lithium ions between electrodes and at the same time, insulates between the positive and negative electrodes.

ポリオレフィン樹脂を用いたセパレータの微細孔形成技術としては、例えば、無機フィラー含有させたポリプロピレン系樹脂を用いた手法(例えば、特許文献1、2参照)が挙げられる。前記特許文献1および2に記載の手法は、溶融押し出し時の条件を高度に制御する事によりポリオレフィン樹脂の結晶配向を制御し、さらに続く延伸によりラメラ結晶間の開裂起点の発生と成長による手法(延伸法)と無機フィラーとポリオレフィン系樹脂との開裂(界面剥離法)による孔形成による複合した多孔化技術である。   As a technique for forming fine pores in a separator using a polyolefin resin, for example, a technique using a polypropylene-based resin containing an inorganic filler (for example, see Patent Documents 1 and 2). In the methods described in Patent Documents 1 and 2, the crystal orientation of the polyolefin resin is controlled by highly controlling the conditions at the time of melt extrusion, and further, the method is based on the generation and growth of cleavage initiation points between lamellar crystals ( This is a composite pore forming technique in which pores are formed by cleaving (stretching method), inorganic filler, and polyolefin resin (interfacial peeling method).

延伸法による多孔形成はその製造手法の制御の限界から非連通孔を形成しやすく、透気度と機械強度とをバランスさせるのが困難であり、また界面開裂法により形成される比較的大きな空孔により独立孔を連結して連通孔率を上昇させる手法を組み合わせても、透気度と機械強度を高度にバランスさせるには十分ではなかった。   Porosity formation by the stretching method makes it easy to form non-communication holes due to the limitation of control of the manufacturing method, it is difficult to balance air permeability and mechanical strength, and relatively large voids formed by interfacial cleavage method. Even combining the methods of connecting the independent holes with the holes to increase the communication hole ratio is not sufficient to achieve a high balance between air permeability and mechanical strength.

また、界面剥離法で用いられる無機フィラーに代表される充填材の使用はフィルムの面品質の低下やフィルムからの粉落ちによる工程汚染の根本的な課題を抱えておりこれらを解決する手法が求めらいた。   In addition, the use of fillers typified by the inorganic filler used in the interfacial debonding method has fundamental problems of process contamination due to deterioration in film surface quality and powder falling off of the film, and a method to solve these problems is required. I got it.

特開2009−211943号公報JP 2009-211943 A 特開2008−94911号公報JP 2008-94911 A

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、透気度と機械強度を高度にバランスさせ、かつ粉落ちを改善した非水二次電池用セパレータの製造方法、非水二次電池用セパレータ及び、それを用いた非水二次電池を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery in which air permeability and mechanical strength are highly balanced and powder fall is improved. A secondary battery separator and a nonaqueous secondary battery using the same.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる
1.非水二次電池用セパレータとして、ポリプロピレン系樹脂と少なくとも一種以上の透気度上昇剤を含有し、かつ、該非水二次電池用セパレータを280℃に加熱した時に該透気度上昇剤は相溶状態になり、該280℃の相溶状態から−10℃/minで100℃まで降温する間に、該透気度上昇剤が非球状析出する非水二次電池用セパレータであって、かつ、該非水二次電池用セパレータの製造方法が、フィルム状に押し出し成型する際、そのドロー比が50以上、500以下であり、かつ、製膜方向に少なくとも二回延伸する工程を含み、第一回目の延伸温度よりも第二回目の延伸温度が高い製造方法である事を特徴とする非水二次電池用セパレータの製造方法。
The above object of the present invention can be achieved by the following configuration. As a separator for a non-aqueous secondary battery, it contains a polypropylene resin and at least one air permeability increasing agent, and the air permeability increasing agent is in phase when the non-aqueous secondary battery separator is heated to 280 ° C. A separator for a non-aqueous secondary battery in which the air permeability increasing agent is non-spherically precipitated while being in a molten state and falling from the compatible state of 280 ° C. to 100 ° C. at −10 ° C./min, and The method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery includes a step in which when the film is extruded and formed, the draw ratio is 50 or more and 500 or less and the film is drawn at least twice in the film forming direction. A method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery, characterized in that the second stretching temperature is higher than the second stretching temperature.

2.前記1に記載の非水二次電池用セパレータの製造方法により製造された事を特徴とする非水二次電池用セパレータ。   2. A separator for a non-aqueous secondary battery manufactured by the method for manufacturing a separator for a non-aqueous secondary battery described in 1 above.

3.前記透気度上昇剤の析出形状が、アスペクト比2以上の針状もしくは繊維状である事を特徴とする前記2に記載の非水二次電池用セパレータ。   3. 3. The separator for a non-aqueous secondary battery according to 2, wherein the air permeability increasing agent is deposited in a needle shape or a fiber shape having an aspect ratio of 2 or more.

4.前記透気度上昇剤が、アミド化合物、分子内にエステル結合とアミド結合を少なくとも一つ以上持つエステルアマイド類、分子内にウレア結合を持つ置換尿素化合物、ソルビトール系化合物、アミノ酸誘導体、環状ペプチド誘導体、シクロヘキサン誘導体から選ばれる少なくとも1種である事を特徴とする前記2又は3に記載の非水二次電池用セパレータ。   4). The air permeability increasing agent is an amide compound, an ester amide having at least one ester bond and an amide bond in the molecule, a substituted urea compound having a urea bond in the molecule, a sorbitol compound, an amino acid derivative, and a cyclic peptide derivative The separator for a non-aqueous secondary battery according to 2 or 3 above, wherein the separator is at least one selected from cyclohexane derivatives.

5.前記2〜4のいずれか1項に記載の非水二次電池用セパレータを使用する事を特徴とする非水二次電池。   5. A non-aqueous secondary battery using the separator for a non-aqueous secondary battery according to any one of 2 to 4 above.

本発明により、透気度と機械強度が高度にバランスされた非水二次電池用セパレータ及びそれを用いた二次電池を提供する事出来る。   According to the present invention, it is possible to provide a separator for a non-aqueous secondary battery in which air permeability and mechanical strength are highly balanced, and a secondary battery using the separator.

本発明の透気度上昇剤の析出する際の挙動を示す模式図である。図1(a)はキャスト時の透気度上昇剤の形状を示す。図1(b)はキャスト後の透気度上昇剤の形状を示す。It is a schematic diagram which shows the behavior at the time of precipitation of the air permeability increasing agent of this invention. Fig.1 (a) shows the shape of the air permeability increasing agent at the time of casting. FIG. 1 (b) shows the shape of the air permeability increasing agent after casting.

以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.

[ポリプロピレン樹脂]
本発明のポリプロピレン樹脂としては、具体的には、ホモプロピレン(プロピレン単独重合体)、またはプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、1−へプテン、1−オクテン、1−ノネンもしくは1−デセンなどα−オレフィンとのランダム共重合体またはブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、セパレータとしての機械的強度の観点からはホモポリプロピレンがより好適に使用される。
[Polypropylene resin]
Specific examples of the polypropylene resin of the present invention include homopropylene (propylene homopolymer), or propylene and ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1 -Random copolymers or block copolymers with α-olefins such as nonene or 1-decene. Among these, homopolypropylene is more preferably used from the viewpoint of mechanical strength as a separator.

また、ポリプロピレン樹脂は、立体規則性を示すアイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率)が80〜99%であることが好ましい。より好ましくは83〜98%、更に好ましくは85〜97%である。アイソタクチックペンタッド分率が低すぎるとセパレータとしての機械的強度が低下するおそれがある。一方、アイソタクチックペンタッド分率の上限については現時点において工業的に得られる上限値で規定しているが、将来的に工業レベルで更に規則性の高い樹脂が開発された場合についてはこの限りではない。   The polypropylene resin preferably has an isotactic pentad fraction (mmmm fraction) exhibiting stereoregularity of 80 to 99%. More preferably, it is 83-98%, More preferably, it is 85-97%. If the isotactic pentad fraction is too low, the mechanical strength as a separator may be reduced. On the other hand, the upper limit of the isotactic pentad fraction is defined by the upper limit that can be obtained industrially at the present time, but this is not the case when a more regular resin is developed in the industrial level in the future. is not.

アイソタクチックペンタッド分率(mmmm分率)とは、任意の連続する5つのプロピレン単位で構成される炭素−炭素結合による主鎖に対して側鎖である5つのメチル基がいずれも同方向に位置する立体構造あるいはその割合を意味する。メチル基領域のシグナルの帰属は、A.Zambelli et al(Macromolecules8,687,(1975))に準拠している。   The isotactic pentad fraction (mmmm fraction) is the same direction for all five methyl groups that are side chains with respect to the main chain of carbon-carbon bonds composed of arbitrary five consecutive propylene units. Means the three-dimensional structure located at or its proportion. Signal assignment of the methyl group region is as follows. It conforms to Zambelli et al (Macromolecules 8, 687, (1975)).

また、ポリプロピレン樹脂は、分子量分布を示すパラメータであるMw/Mnが2.0〜10.0であることが好ましい。より好ましくは2.0〜8.0、更に好ましくは2.0〜6.0である。Mw/Mnが小さいほど分子量分布が狭いことを意味するが、Mw/Mnが2.0未満であると押出成形性が低下する等の問題が生じるほか、工業的に生産することも困難である。一方、Mw/Mnが10.0を超えた場合は低分子量成分が多くなり、セパレータとしての機械的強度が低下しやすい。Mw/MnはGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法によって得られる。   Moreover, it is preferable that Mw / Mn which is a parameter which shows molecular weight distribution of a polypropylene resin is 2.0-10.0. More preferably, it is 2.0-8.0, More preferably, it is 2.0-6.0. This means that the smaller the Mw / Mn is, the narrower the molecular weight distribution is. However, when the Mw / Mn is less than 2.0, problems such as a decrease in extrusion moldability occur, and it is difficult to produce industrially. . On the other hand, when Mw / Mn exceeds 10.0, the low molecular weight component increases, and the mechanical strength as a separator tends to decrease. Mw / Mn is obtained by GPC (gel permeation chromatography) method.

また、ポリプロピレン樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常、MFRは0.5〜15g/10分であることが好ましく、1.0〜10g/10分であることがより好ましい。MFRが0.5g/10分未満では成形加工時の樹脂の溶融粘度が高く生産性が低下する。一方、15g/10分を超えるとフィルムの機械的強度が不足するため実用上問題が生じやすい。MFRはJIS K7210に従い、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定している。   Further, the melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.5 to 15 g / 10 minutes, and preferably 1.0 to 10 g / 10 minutes. Is more preferable. When the MFR is less than 0.5 g / 10 min, the resin has a high melt viscosity at the time of molding and the productivity is lowered. On the other hand, if it exceeds 15 g / 10 minutes, the mechanical strength of the film is insufficient, and problems are likely to occur in practice. MFR is measured according to JIS K7210 under conditions of a temperature of 230 ° C. and a load of 2.16 kg.

なお、前記ポリプロピレン樹脂の製造方法は特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えばチーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン系触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた重合方法等が挙げられる。   The method for producing the polypropylene resin is not particularly limited, and a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst, for example, a multisite catalyst represented by a Ziegler-Natta type catalyst or a metallocene catalyst. And a polymerization method using a single site catalyst.

(透気度上昇剤)
本発明の透気度上昇剤は、非水二次電池用セパレータ(以後、単にセパレータとも言う)に含有される。セパレータを280℃に加熱した時にはセパレータは、相溶状態であり、かつ相溶状態から10℃/minで100℃降温した時に透気度上昇剤は析出する。さらに本発明の透気度上昇剤は、その析出形状が非球状であることが好ましい。
(Air permeability increasing agent)
The air permeability increasing agent of the present invention is contained in a separator for a non-aqueous secondary battery (hereinafter also simply referred to as a separator). When the separator is heated to 280 ° C., the separator is in a compatible state, and when the temperature is lowered from the compatible state by 10 ° C./min. Further, the air permeability increasing agent of the present invention preferably has a non-spherical precipitation shape.

通常、延伸法におけるセパレータの製造においては、第一にポリプロピレン樹脂に代表されるポリオレフィン樹脂を高ドラフト比で冷却ロール上に流延し、冷却固化しセパレータ前駆体を作製する。第二に高度に配向したラメラ結晶を有するセパレータ前駆体を、倍率や温度条件等の調整しながら延伸する事により、結晶間の開裂による独立微細孔の形成と、微細孔の拡大から連結孔形成へと導きセパレータフィルムを製造する。   Usually, in the production of a separator by a stretching method, first, a polyolefin resin typified by a polypropylene resin is cast on a cooling roll at a high draft ratio, and then cooled and solidified to produce a separator precursor. Secondly, by stretching the separator precursor with highly oriented lamellar crystals while adjusting the magnification and temperature conditions, etc., formation of independent micropores by cleavage between crystals and formation of connecting pores from the expansion of micropores To produce separator film.

前記した特許文献1や特許文献2では、フィラーを含有させる事により連結孔の形成を促進しているが未だ不十分な結果に終わっている。これは、含有するフィラーがキャスト時にフィラーの最大径方向がセパレータ流延方向と一致することにより連結孔の形成孔率が低い事に起因すると考えたため、本発明に至った。   In Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, formation of a connecting hole is promoted by containing a filler, but the results are still insufficient. This was considered to be due to the fact that when the filler contained was cast, the maximum diameter direction of the filler coincided with the casting direction of the separator, resulting in a low formation rate of the connecting holes, which led to the present invention.

本発明の透気度上昇剤は、セパレータ製造の過程において溶融製膜における押し出し時(例えばTダイ内)には相溶しており、冷却によるフィルム形状の固定化の段階で膜内に方向がランダムな状態であり、かつ非球状(より好ましくは繊維状もしくは針状)で析出していると考えられる。   The air permeability increasing agent of the present invention is compatible at the time of extrusion in melt film formation (for example, in a T-die) in the process of manufacturing a separator, and the direction in the film is fixed at the stage of fixing the film shape by cooling. It is considered to be in a random state and non-spherical (more preferably fibrous or needle-like).

延伸によるポリプロピレンのラメラ結晶間の開裂による微細孔起点の形成とそれに続く微細孔連結の過程において、透気度上昇剤とポリプロピレン樹脂間での開裂が起こり微細孔連結をより効率的に行う事が出来ると考えている。   In the process of micropore origin formation by subsequent cleavage between lamellar crystals of polypropylene by stretching and the subsequent micropore connection process, cleavage between the air permeability increasing agent and the polypropylene resin occurs and the micropore connection can be performed more efficiently. I think I can do it.

本発明の透気度上昇剤は、冷却過程で非球状に析出する機能を持てばその構造に限定はされない。   The structure of the air permeability increasing agent of the present invention is not limited as long as it has a function of precipitating non-spherically during the cooling process.

透気度上昇剤の例としては、モノアマイド、ビスアマイド、トリスアマイドに代表されるアミド化合物、分子内にエステル結合とアミド結合を少なくとも一つ以上持つエステルアマイド類、分子内にウレア結合を持つ置換尿素化合物、ソルビトール系化合物、アミノ酸誘導体、環状ペプチド誘導体、シクロヘキサン誘導体、などが挙げられる。   Examples of air permeability increasing agents include amide compounds represented by monoamide, bisamide, and trisamide, ester amides having at least one ester bond and amide bond in the molecule, and substituted urea having a urea bond in the molecule. Compounds, sorbitol compounds, amino acid derivatives, cyclic peptide derivatives, cyclohexane derivatives, and the like.

これらの化合物は、新日本理化社、日本化成株式会社等から市販品として提供されている。   These compounds are provided as commercial products from Shin Nippon Rika Co., Ltd., Nippon Kasei Co., Ltd., and the like.

本発明の透気度上昇剤の析出形状が、非球状である事を特徴とする。本発明における非球状とは、析出物の形状の重心を通る直線と析出成分の表面との接点の距離を考慮し、その最大及び最小距離が1.5倍よりも大きい事を意味する。   The precipitation shape of the air permeability increasing agent of the present invention is non-spherical. The non-spherical shape in the present invention means that the maximum and minimum distances are larger than 1.5 times in consideration of the distance of the contact point between the straight line passing through the center of gravity of the precipitate and the surface of the precipitation component.

透気度上昇剤は、独立孔を連結する事により透気度を上昇させる観点から、析出成分の形状が針状や繊維状である事がより好ましく、またアスペクト比が2以上である事が好ましい。   From the viewpoint of increasing the air permeability by connecting independent pores, the air permeability increasing agent is more preferably the shape of the precipitation component is needle-like or fibrous, and the aspect ratio is 2 or more. preferable.

(非水二次電池)
本発明における非水二次電池は、正極、セパレータ、負極をこの順に積層した単位電極を少なくとも一組、正極及び負極から電気を取り出すリード、正極と負極の間でイオンの伝達物質である電解液、これらの構成物を内包する外装材から構成される。複数組みの単位電極を、セパレータを介して積層し構成された積層型電極群を含んでもよい。
(Non-aqueous secondary battery)
The non-aqueous secondary battery according to the present invention includes at least one unit electrode in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked in this order, a lead that extracts electricity from the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte that is a substance that transmits ions between the positive electrode and the negative electrode These are composed of exterior materials that enclose these components. A stacked electrode group configured by stacking a plurality of sets of unit electrodes via separators may be included.

〔正極〕
本発明の非水二次電池を構成する正極としては、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン、五酸化バナジウムもしくはクロム酸化物などの金属酸化物、二硫化モリブデンなどの金属硫化物などが活物質として用いられ、これらの正極活物質に導電助剤やポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤などを適宜添加した合剤を、ステンレス鋼製網などの集電材料を芯材として成形体に仕上げたものが用いられる。
[Positive electrode]
As the positive electrode constituting the non-aqueous secondary battery of the present invention, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, manganese dioxide, metal oxide such as vanadium pentoxide or chromium oxide, molybdenum disulfide, etc. Metal sulfides are used as the active material, and a mixture of these positive electrode active materials with appropriate addition of a conductive additive or a binder such as polytetrafluoroethylene is used as a collector material such as a stainless steel net. A finished product is used as the core material.

正極の形成方法の例としては、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)に導電助剤としてリン状黒鉛を、(リチウムコバルト酸化物:リン状黒鉛)の質量比90:5で加えて混合し、この混合物と、ポリフッ化ビニリデンをN−メチルピロリドンに溶解させた溶液とを混合してスラリーにする。この正極合剤スラリーを70メッシュの網を通過させて大きな粒子を取り除いた後、厚み20μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布して乾燥し、その後、ロールプレス機により圧縮成形した後、切断し、帯状の正極板とする方法が挙げられる。 As an example of the method for forming the positive electrode, phosphorous graphite as a conductive additive is added to lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) at a mass ratio of 90: 5 (lithium cobalt oxide: phosphorous graphite) and mixed. The mixture and a solution of polyvinylidene fluoride dissolved in N-methylpyrrolidone are mixed to form a slurry. This positive electrode mixture slurry is passed through a 70-mesh net to remove large particles, and then uniformly applied to both sides of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compressed by a roll press. After forming, a method of cutting and forming a strip-like positive electrode plate can be mentioned.

[負極〕
負極の形成材料としては、アルカリ金属またはアルカリ金属を含む化合物をステンレス鋼製網などの集電材料と一体化させたものが用いられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウムまたはカリウムなどが挙げられる。アルカリ金属を含む化合物としては、例えば、アルカリ金属とアルミニウム、鉛、インジウム、カリウム、カドミウム、スズもしくはマグネシウムなどとの合金、さらにはアルカリ金属と炭素材料との化合物、低電位のアルカリ金属と金属酸化物もしくは硫化物との化合物などが活物質として挙げられる。
[Negative electrode]
As the negative electrode forming material, an alkali metal or a compound containing an alkali metal integrated with a current collecting material such as a stainless steel net is used. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium. Examples of the compound containing an alkali metal include an alloy of an alkali metal and aluminum, lead, indium, potassium, cadmium, tin or magnesium, a compound of an alkali metal and a carbon material, a low potential alkali metal and a metal oxide. An active material is a compound with a product or a sulfide.

負極に炭素材料を用いる場合、炭素材料としてはリチウムイオンをドープ、脱ドープできるものであればよく、例えば、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などを用いることができる。   When a carbon material is used for the negative electrode, the carbon material may be any material that can be doped and dedoped with lithium ions. For example, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and fired bodies of organic polymer compounds Mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon and the like can be used.

負極の形成方法の例として、フッ化ビニリデンをN−メチルピロリドンに溶解させた溶液に、平均粒径が10μmの炭素材料を混合してスラリーとし、この負極合剤のスラリーを70メッシュの網を通過させて大きな粒子を取り除いた後、厚み18μmの帯状の銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布して乾燥させ、その後、ロールプレス機により圧縮成形した後、切断し、帯状の負極板とする方法を挙げることができる。   As an example of a method for forming a negative electrode, a carbon material having an average particle size of 10 μm is mixed with a solution in which vinylidene fluoride is dissolved in N-methylpyrrolidone to form a slurry, and the slurry of the negative electrode mixture is formed into a mesh of 70 mesh. After passing through and removing large particles, the negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 18 μm was uniformly coated and dried, then compression-molded by a roll press machine, cut, and strip-shaped A method for forming a negative electrode plate can be given.

〔電解液〕
電解液としては、リチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した電解液が用いられる。有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート、プロピオン酸メチルもしくは酢酸ブチルなどのエステル類、アセトニトリル等のニトリル類、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシメタン、ジメトキシプロパン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランもしくは4−メチル−1,3−ジオキソランなどのエーテル類、またはスルホランなどが挙げられ、これらを単独でまたは二種類以上を混合して用いることができる。
[Electrolyte]
As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which a lithium salt is used as an electrolyte and this is dissolved in an organic solvent is used. The organic solvent is not particularly limited, but examples include esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, dimethyl carbonate, methyl propionate or butyl acetate, and acetonitrile. Nitriles, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxymethane, dimethoxypropane, 1,3-dioxolane, ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran or 4-methyl-1,3-dioxolane, or sulfolane These may be used alone or in combination of two or more.

電解液の例として、エチレンカーボネート1質量部に対してメチルエチルカーボネートを2質量部混合した溶媒中に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1.4mol/Lの割合で溶解したものを挙げることができる。 As an example of the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a rate of 1.4 mol / L in a solvent in which 2 parts by mass of methyl ethyl carbonate is mixed with 1 part by mass of ethylene carbonate. be able to.

[非水二次電池用セパレータに用いる多孔質フィルムの製造方法]
非水二次電池用セパレータに用いる多孔質フィルムの製造方法は、(1)熱可塑性樹脂を混合溶融押出し成型して原反フィルムを得る工程、(2)前記原反フィルムを延伸により多孔化して熱処理を行う工程、を含む。
[Method for producing porous film used in separator for non-aqueous secondary battery]
The manufacturing method of the porous film used for the separator for non-aqueous secondary batteries is: (1) a step of obtaining a raw film by mixing and extruding a thermoplastic resin, and (2) making the original film porous by stretching. Performing a heat treatment.

[工程(1)]
工程(1)は、上記で列挙したポリプロピレン系樹脂及び前記透気度上昇剤、そして必要に応じて前記以外の添加剤を混合溶融押出し成型して原反フィルムを得る工程である。
[Step (1)]
Step (1) is a step of obtaining a raw film by mixing and extruding the polypropylene-based resin listed above, the air permeability increasing agent, and, if necessary, additives other than those described above.

本工程においては、セパレータの構成成分を事前に混合・分散し、それを押出し機に供給して溶融押出し成型してもよいし、押出し機に直接供給して溶融押出し成型してもかまわない。事前に混合・分散にする方法としては公知の手法を用いることができ、例えば、1軸押出し機、2軸押出し機、ミキシングロール等を用いて溶融混練してペレットを得る方法、ヘンシェルミキサー、タンブラー等でエアブレンドを行う方法等が挙げられる。溶融押出し成型は公知の1軸あるいは2軸の押出し機を用いることができ、ダイスもまたTダイ、サーキュラーダイ等、フィルム作製時に使用する公知のものを用いることができる。   In this step, the constituent components of the separator may be mixed and dispersed in advance and supplied to the extruder for melt extrusion molding, or may be directly supplied to the extruder for melt extrusion molding. As a method of mixing and dispersing in advance, a known method can be used. For example, a method of obtaining pellets by melt kneading using a single screw extruder, a twin screw extruder, a mixing roll, etc., a Henschel mixer, a tumbler The method of performing air blending etc. is mentioned. For the melt extrusion molding, a known uniaxial or biaxial extruder can be used, and a known die used for film production, such as a T die or a circular die, can also be used.

Tダイによる溶融成形法により原反フィルムを得る場合、溶融した樹脂組成物の吐出口の厚さに対する押し出し成形後の厚さであるドロー比は、50〜500が好ましく、更に好ましくは200〜300である。   When a raw film is obtained by a melt molding method using a T die, the draw ratio, which is the thickness after extrusion molding with respect to the thickness of the discharge port of the molten resin composition, is preferably 50 to 500, more preferably 200 to 300. It is.

ドロー比が50〜500であると、フィルムの流れ方向(MD)への配向が充分となり、延伸による空孔形成が容易で、厚みムラもなく、特殊な設備を用いる必要もない。   When the draw ratio is 50 to 500, the film is sufficiently oriented in the flow direction (MD), the formation of pores by stretching is easy, there is no thickness unevenness, and there is no need to use special equipment.

[工程(2)]
工程(2)は、工程(1)で得られた原反フィルムを延伸により多孔化して熱処理を行う工程である。
[Step (2)]
Step (2) is a step in which the raw film obtained in step (1) is made porous by stretching and heat-treated.

工程(1)で得られた原反フィルムに、結晶配向性を高めるためにアニール処理を施すことも好ましく行われる。   It is also preferable to subject the raw film obtained in the step (1) to an annealing treatment in order to enhance crystal orientation.

アニール温度は、使用したセパレータ構成成分の融点に対して、−80℃以上融点−5℃以下であることが好ましい。   The annealing temperature is preferably −80 ° C. or higher and melting point −5 ° C. or lower with respect to the melting point of the separator component used.

アニール温度が高すぎると原反フィルムが溶解して結晶構造自体を壊してしまうおそれがあり、低すぎると配向性を高める効果が低くなる傾向があるが、アニール温度が上記範囲にあると、特に結晶構造を壊さずに配向性を高めることができる。   If the annealing temperature is too high, the raw film may be dissolved and the crystal structure itself may be broken.If the annealing temperature is too low, the effect of increasing the orientation tends to be low. The orientation can be increased without breaking the crystal structure.

本発明において、延伸処理は温度条件が異なる二回以上で行い、かつ時系列として先に行われる延伸温度よりも後に行われる延伸温度が高い事を特徴とする。少なくとも2回延伸の際の延伸方法の各々は1軸延伸法でも2軸延伸法でもよく、2軸延伸法では同時2軸延伸法でも逐次2軸延伸法でもかまわない。   In the present invention, the stretching treatment is carried out twice or more under different temperature conditions, and the stretching temperature performed after the stretching temperature performed earlier in time series is higher. Each of the stretching methods in at least twice stretching may be a uniaxial stretching method or a biaxial stretching method, and the biaxial stretching method may be a simultaneous biaxial stretching method or a sequential biaxial stretching method.

セパレータの製造が流延によりラメラ結晶がMD方向(フィルム搬送方向)に配向しやすいという観点から上記2回以上の延伸はMD方向へ行う事が好ましい。   From the viewpoint that the lamellar crystals are easily oriented in the MD direction (film transport direction) by casting the separator, it is preferable to perform the above-described stretching twice or more in the MD direction.

また延伸温度は、使用する熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上融点以下であるのが好ましく、ガラス転移温度以上融点−10℃以下であるのがより好ましい。この温度範囲で延伸すると原反フィルムが破断等することなく延伸が可能で、かつ孔が高度に連結した多孔質構造になりやすい。   The stretching temperature is preferably not lower than the glass transition temperature and not higher than the melting point of the thermoplastic resin to be used, and more preferably not lower than the glass transition temperature and not higher than the melting point−10 ° C. When the film is stretched in this temperature range, the original film can be stretched without breaking, and a porous structure in which the pores are highly connected tends to be obtained.

(孔径および孔径分布)
本発明のセパレータの多孔質膜の孔径は、最大孔径が0.01〜3μmの範囲内であることが好ましく、0.01〜0.5μmの範囲内であることがより好ましい。最大孔径が0.01μm未満では、電解液の拡散が不十分となる傾向がみられ、電池の内部抵抗が高くなるおそれがある。また、最大孔径が3μmを超えると、例えばリチウムイオン二次電池のセパレータとして用いた場合に、リチウムデンドライド(電池反応時に発生成長するリチウムの針状結晶)の発生を抑制することが困難となり、短絡が生じるおそれがある。
(Pore size and pore size distribution)
As for the pore diameter of the porous membrane of the separator of the present invention, the maximum pore diameter is preferably within a range of 0.01 to 3 μm, and more preferably within a range of 0.01 to 0.5 μm. When the maximum pore diameter is less than 0.01 μm, the electrolyte solution tends to be insufficiently diffused, and the internal resistance of the battery may be increased. Moreover, when the maximum pore diameter exceeds 3 μm, for example, when used as a separator of a lithium ion secondary battery, it becomes difficult to suppress the generation of lithium dendriide (lithium needle crystals that are generated during battery reaction) Short circuit may occur.

平均孔径が好ましくは0.01〜0.1μm、より好ましくは0.03〜0.1μmである。   The average pore diameter is preferably 0.01 to 0.1 μm, more preferably 0.03 to 0.1 μm.

ここで、セパレータに形成されている細孔の平均値(平均孔径)は、例えばバブルポイント法(JIS K 3832、あるいはJIS B 8356−2)によって得られる。バブルポイント法に基づく細孔径(平均細孔径や細孔径分布)の測定は、例えば市販される日本ベル株式会社製のPorometer3G装置を用いて容易に行うことができる。   Here, the average value (average pore diameter) of the pores formed in the separator is obtained by, for example, the bubble point method (JIS K 3832 or JIS B 8356-2). The measurement of the pore diameter (average pore diameter or pore diameter distribution) based on the bubble point method can be easily performed using, for example, a commercially available Porometer 3G device manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.

(気孔率)
本発明のセパレータの気孔率は40〜70%が好ましく、より好ましくは40〜65%、更に好ましくは40〜60%である。気孔率が40%以上の場合、透過性能に優れる傾向にあり、70%以下の場合、機械的強度に優れ、スリット時の捲回性が良好となる傾向にある。気孔率の測定には、ASTM D−2873に準じて、例えばヘキサデカン溶媒に試料を浸漬前後の質量の測定と試料の体積から測定する事が出来る。
(Porosity)
The porosity of the separator of the present invention is preferably 40 to 70%, more preferably 40 to 65%, and still more preferably 40 to 60%. When the porosity is 40% or more, the transmission performance tends to be excellent, and when the porosity is 70% or less, the mechanical strength is excellent and the winding property at the time of slitting tends to be good. The porosity can be measured according to ASTM D-2873, for example, by measuring the mass of the sample before and after immersion in a hexadecane solvent and measuring the volume of the sample.

(密度)
本発明のセパレータに使用される素材の密度はJISK−7112に準じて濃度勾配管中で試料の位置により測定する事が出来る。
(density)
The density of the material used for the separator of the present invention can be measured by the position of the sample in the concentration gradient tube according to JISK-7112.

(刺突強度)
本発明のセパレータの膜突刺強度としては、電極間の短絡による電池不良を改善する観点から、好ましくは2〜10N、より好ましくは3〜10Nである。刺突強度は、ASTM D3763に準じて測定する事が出来る。
(Puncture strength)
The membrane puncture strength of the separator of the present invention is preferably 2 to 10 N, more preferably 3 to 10 N, from the viewpoint of improving battery failure due to a short circuit between the electrodes. The piercing strength can be measured according to ASTM D3763.

(破断強度、弾性率)
本発明のセパレータの破断強度は、電池の組立の観点からMD方向、TD方向ともに好ましくは500kg/cm以上が好ましい。電池組み立て時のセパレータの裂けや蛇行などの観点から、MD方向とTD方向の破断強度の比は0.1以上8.0以下が好ましい。より好ましくは0.1以上5.0以下、さらに好ましくは0.5以上2.0以下である。
(Breaking strength, elastic modulus)
The breaking strength of the separator of the present invention is preferably 500 kg / cm 2 or more in both the MD direction and the TD direction from the viewpoint of battery assembly. From the viewpoint of separator tearing and meandering during battery assembly, the ratio of the breaking strength in the MD direction and the TD direction is preferably 0.1 or more and 8.0 or less. More preferably, it is 0.1 or more and 5.0 or less, More preferably, it is 0.5 or more and 2.0 or less.

また、セパレータの弾性率は、好ましくは10MPa以上600MPa以下、より好ましくは20MPa以上550MPa以下、さらに好ましくは40MPa以上500MPa以下の範囲である。引張弾性率が10MPa以上では電池用セパレータとして使用した際に、電極と共に捲回する際等に破膜等の不具合が起こり難く捲回性に優れ、600MPa以下では、捲回後に巻締まり等の不具合が起こり難いので好ましい。   The elastic modulus of the separator is preferably in the range of 10 MPa to 600 MPa, more preferably 20 MPa to 550 MPa, and still more preferably 40 MPa to 500 MPa. When the tensile modulus is 10 MPa or more, when used as a battery separator, when wound together with the electrode, defects such as film breakage hardly occur and excellent winding properties. When it is 600 MPa or less, defects such as winding tightening after winding. Is preferable because it is difficult to occur.

破断強度及び弾性率は、JIS K−7127に準じて例えば、23℃、55%RHの環境下で24時間調湿し、市販の引っ張り試験器オリエンテック(株)社製テンシロンRTA−100を使用し、試験片の形状は1号形試験片で、試験速度は10mm/分の条件で測定する事が出来る。   Breaking strength and elastic modulus are conditioned in accordance with JIS K-7127, for example, at 23 ° C. and 55% RH for 24 hours, using commercially available tensile tester Tensilon RTA-100 manufactured by Orientec Co., Ltd. However, the shape of the test piece is No. 1 type test piece, and the test speed can be measured under the condition of 10 mm / min.

(熱収縮)
本発明のセパレータの熱収縮率は90℃条件において、MD方向、TD方向ともに0%以上5%以下であることが好ましい。近年のリチウムイオン電池の高容量化に伴い、150℃条件において、MD方向、TD方向ともに0%以上15%以下であることがさらに好ましく、より好ましくは0%以上10%以下、さらに好ましくは0%以上5%以下である。熱収縮率がMD方向、TD方向ともに15%以下であると、電池の異常発熱時の多層多孔膜の破膜が抑制され、短絡を防止する観点から好ましい。
(Heat shrink)
The thermal shrinkage rate of the separator of the present invention is preferably 0% or more and 5% or less in both the MD direction and the TD direction at 90 ° C. With the recent increase in capacity of lithium ion batteries, it is more preferable that the MD direction and the TD direction are 0% or more and 15% or less, more preferably 0% or more and 10% or less, more preferably 0, at 150 ° C. % Or more and 5% or less. When the thermal contraction rate is 15% or less in both the MD direction and the TD direction, it is preferable from the viewpoint of preventing a short circuit from occurring due to suppression of film breakage of the multilayer porous film during abnormal heat generation of the battery.

(ネジレ・直線性)
本発明のセパレータの直線性は0.5mm/mである事が好ましく、0.2mm/mである事が好ましい。例えば、円筒型電池として組み立てを行う際に、電極と共に捲回する際等に蛇行が起こる等の不具合が起こり難いので好ましい。
(Torsion / Linearity)
The linearity of the separator of the present invention is preferably 0.5 mm / m, and preferably 0.2 mm / m. For example, when assembling as a cylindrical battery, it is preferable because problems such as meandering are unlikely to occur when winding with an electrode.

セパレータの直線性の評価としては、25℃50%で調湿した条件下で平面な台の上で測定する事が出来る。   As the evaluation of the linearity of the separator, it can be measured on a flat table under conditions of humidity control at 25 ° C. and 50%.

(シャットダウン特性、メルトダウン耐性)
本発明のセパレータは、安全性を確保するために、シャットダウン(SD)機能が求められる場合がある。SD機能とは、短絡等を起因として電池内部温度が過度に上昇した場合に、セパレータの電気抵抗を急激に上昇させることにより、電池反応を停止させて、温度上昇を防止する機能である。上記SD機能の発現機構としては、例えば、微多孔性フィルム製のセパレータの場合、所定の温度まで電池内部温度が上昇した場合、その多孔質構造を喪失して無孔化し、イオン透過を遮断することがあげられる。しかし、このように無孔化してイオン透過を遮断しても、温度がさらに上昇してフィルム全体が溶融し破膜してしまった場合は、電気的絶縁性を維持できなくなってしまう。したがって、このフィルムがその形態を保持できなくなりイオン透過を遮断することができなくなる温度をメルトダウン温度といい、この温度が高いほどセパレータの耐熱性が優れているといえる。また上記メルトダウン温度とSD開始温度との差が大きいほど、安全性に優れているといえる。
(Shutdown characteristics, meltdown resistance)
The separator of the present invention may require a shutdown (SD) function in order to ensure safety. The SD function is a function for preventing the temperature increase by stopping the battery reaction by rapidly increasing the electrical resistance of the separator when the internal temperature of the battery is excessively increased due to a short circuit or the like. As a mechanism for expressing the SD function, for example, in the case of a separator made of a microporous film, when the battery internal temperature rises to a predetermined temperature, the porous structure is lost to make it non-porous, and ion permeation is blocked. Can be mentioned. However, even if the pores are made non-porous in this way and the ion permeation is blocked, if the temperature further rises and the entire film melts and breaks, the electrical insulation cannot be maintained. Therefore, the temperature at which this film cannot maintain its shape and ion passage cannot be blocked is called the meltdown temperature, and the higher the temperature, the better the heat resistance of the separator. Moreover, it can be said that it is excellent in safety, so that the difference of the said meltdown temperature and SD start temperature is large.

(電解液吸収性)
本発明のセパレータの電解液吸収性は、電池生産性時の電解液工程において迅速に組み立てを行うために迅速吸収性が求められる。電解液の吸収速度は、例えば使用する電解液をセパレータ表面に一滴滴下し、目視により電解液が吸収される時間(透明化する時間)を計測する手法等により測定する事が出来る。
(Electrolyte absorption)
The electrolyte solution absorbability of the separator of the present invention is required to be quickly absorbed in order to quickly assemble in the electrolyte solution process during battery productivity. The absorption rate of the electrolytic solution can be measured, for example, by a method of dropping one drop of the electrolytic solution to be used on the separator surface and measuring the time (the time for clearing) the electrolytic solution is absorbed visually.

毛細管内を浸透する液体と毛細管直径との関係は、Lucas−Washburn式(数1)で表される(l:浸透深さ、d:毛細管直径、γ:表面張力、θ:接触角、η:液体粘度、t:時間)事が知られている。当該数式によれば、浸透深さは毛細管直径の平方根および時間の平方根に比例し、液体粘度の平方根に反比例することとなる。従って、これを微多孔膜に当てはめた場合、大孔径である方が液体浸透に優れることが理論的には推測される。   The relationship between the liquid penetrating the capillary and the capillary diameter is expressed by the Lucas-Washburn equation (Equation 1) (l: penetration depth, d: capillary diameter, γ: surface tension, θ: contact angle, η: Liquid viscosity, t: time) is known. According to the formula, the penetration depth is proportional to the square root of the capillary diameter and the square root of time, and inversely proportional to the square root of the liquid viscosity. Therefore, when this is applied to a microporous membrane, it is theoretically assumed that the larger pore diameter is superior in liquid permeation.

Figure 2012089283
Figure 2012089283

(保液性)
本発明の非水二次電池の電極は、リチウムの挿入及び脱離に伴い膨張及び収縮するが、電池の高容量化に伴い、膨張率が大きくなる傾向にある。充放電に伴い電極の膨張及び収縮に伴ってパレータは電極により圧迫されるので、セパレータには圧迫による電解液保持量の減少が小さいことが求められている。
(Liquid retention)
The electrode of the non-aqueous secondary battery of the present invention expands and contracts as lithium is inserted and removed, but the expansion rate tends to increase as the capacity of the battery increases. Since the parator is pressed by the electrode as the electrode expands and contracts along with charging and discharging, the separator is required to have a small decrease in the amount of electrolyte retained by the pressing.

(化学安定性)
本発明の非水二次電池の高充電電圧化を図ると正極は高い電位となるため、セパレータは強い酸化環境にさらされ、酸化分解を受けやすくなる。酸化分解によって分子量が低下すると、機械的物性が著しく低下し、破膜などが起こりやすくなる。特に、高温環境下ではセパレータの酸化がさらに進行しやすいため、高温保存した場合には破膜などが一層起こりやすくなるため、化学安定性の高いセパレータが求められている。
(Chemical stability)
When the charge voltage of the non-aqueous secondary battery of the present invention is increased, the positive electrode has a high potential, so that the separator is exposed to a strong oxidizing environment and is susceptible to oxidative decomposition. When the molecular weight is lowered by oxidative decomposition, mechanical properties are remarkably lowered, and film breakage or the like is likely to occur. In particular, since the oxidation of the separator is more likely to proceed in a high temperature environment, film breakage or the like is more likely to occur when stored at a high temperature, and therefore a separator having high chemical stability is required.

(動摩擦係数)
本発明の非水二次電池の組み立て工程でのしわや折れ等の不具合を起こさずに安定的な生産を行う観点から、セパレータ同士の(セパレータ両面を重ね合わせたときの)静摩擦係数μsが、0.3〜1.8の範囲であることが好ましい。静摩擦係数μsが0.3未満では、セパレータが滑り過ぎて、長尺に巻き取る際に巻きずれやしわが発生することがある。一方、μsが1.8を超えると、フィルム製造(製膜)ならびに二次加工工程で、セパレータ同士あるいはセパレータとロール等との摩擦により、表層のポリマーの脱落やセパレータ破れが起こり、生産性が低下することがある。セパレータの動摩擦係数は0.3〜1.5であることがより好ましく、0.5〜1.5であることが更に好ましい。
(Dynamic friction coefficient)
From the viewpoint of performing stable production without causing problems such as wrinkles and creases in the assembly process of the nonaqueous secondary battery of the present invention, the static friction coefficient μs between separators (when both separator surfaces are superimposed) is A range of 0.3 to 1.8 is preferable. If the static friction coefficient μs is less than 0.3, the separator may slip excessively, and winding slippage or wrinkles may occur when winding in a long length. On the other hand, when μs exceeds 1.8, the surface layer polymer falls off or the separator breaks due to the friction between the separators or between the separator and the roll in the film production (film formation) and the secondary processing step, and the productivity is increased. May decrease. The dynamic friction coefficient of the separator is more preferably 0.3 to 1.5, and still more preferably 0.5 to 1.5.

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
多孔フィルム製造方法
ポリプロピレン系樹脂として、サンアロマーPL500A(サンアロマー(株)製)(MFR:3.3、Tm:162℃)の100質量%と、表1記載の透気度上昇剤を、表1記載量加え、東芝機械株式会社製の同方向二軸押出機(口径φ40mm、L/D=32)を用いて280℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物を得た。
Example 1
Porous film production method As a polypropylene resin, 100% by mass of Sun Allomer PL500A (manufactured by Sun Allomer Co., Ltd.) (MFR: 3.3, Tm: 162 ° C.) and the air permeability increasing agent described in Table 1 are listed in Table 1. In addition, a resin composition was obtained that was melt-kneaded at 280 ° C. and processed into a pellet using a twin-screw extruder manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd. (caliber φ40 mm, L / D = 32).

上記樹脂組成物を押し出し機にてTダイより押出し、90℃のキャスティングロールでドロー比300の条件で引き取り、セパレータ用原反フィルムを得た。   The above resin composition was extruded from a T-die with an extruder and taken up with a 90 ° C. casting roll under a draw ratio of 300 to obtain a separator raw film.

得られた、セパレータ用原反フィルムを流延方向に25℃で1.2倍一軸延伸した後、120℃で2.5倍にさらに一軸延伸を行い100℃で4%熱弛緩して非水二次電池用セパレータ1−1〜1−8を作製した。   The obtained raw film for separator was uniaxially stretched 1.2 times at 25 ° C. in the casting direction, then further uniaxially stretched 2.5 times at 120 ° C. and thermally relaxed 4% at 100 ° C. Secondary battery separators 1-1 to 1-8 were produced.

(非水二次電池の作製)
セパレータ1−1〜1−8を介して正極活物質層と負極活物質層とが対向するように、正極板、セパレータおよび負極板を重ね合わせて単位電極を作製した。単位電極と単位電極との間にセパレータを介在させて、単位電極9枚を積層し、積層型電極群を作製した。この積層型電極群にポリプロピレン(PP)樹脂からなるタブを有するアルミニウム製正極リードおよびニッケル製負極リードを接続した後、アルミニウムラミネートシートからなる外装ケースに挿入し、封口部にPPタブが配置されるようにして、熱溶着させた。その後、非水電解質を注液し、外装ケース内部を真空減圧しながら、外装ケースの開口を溶着させて、それぞれセパレータに対応する非水二次電池1−1〜1−8を作製した。
(Production of non-aqueous secondary battery)
A unit electrode was produced by stacking the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate so that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other with the separators 1-1 to 1-8 interposed therebetween. Nine unit electrodes were laminated with a separator interposed between the unit electrodes to produce a laminated electrode group. After connecting an aluminum positive electrode lead and a nickel negative electrode lead having a tab made of polypropylene (PP) resin to this laminated electrode group, it is inserted into an outer case made of an aluminum laminate sheet, and a PP tab is arranged at the sealing portion. In this way, heat welding was performed. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was injected, and the opening of the outer case was welded while vacuum-reducing the inside of the outer case, thereby producing non-aqueous secondary batteries 1-1 to 1-8 respectively corresponding to the separators.

(評価手法)
[相溶性・析出温度・形状観察]
セパレータ1−1〜1−8について、偏光顕微鏡(BX51−P(オリンパス株式会社製))と顕微鏡用ホットステージ(形式:10033L(ジャパンハイテック株式会社製))とを用いて、室温から、10℃/分の昇温速度で280℃まで昇温させた後、水平なガラス板上で厚さ5.0μmの条件で、−10℃/分の条件で130℃まで降温させ、偏光顕微鏡により280℃における相溶性、降温析出を確認した。
(Evaluation method)
[Compatibility, precipitation temperature, shape observation]
About separators 1-1 to 1-8, using a polarizing microscope (BX51-P (manufactured by Olympus Corporation)) and a hot stage for a microscope (type: 10033L (manufactured by Japan Hightech Co., Ltd.)), from room temperature to 10 ° C. The temperature was raised to 280 ° C. at a rate of temperature rise / minute, then lowered to 130 ° C. under the condition of −10 ° C./min on a horizontal glass plate at a thickness of 5.0 μm, and 280 ° C. with a polarizing microscope. The compatibility and temperature-fall precipitation were confirmed.

280℃における相溶性は、280℃で5分保持した後の観察で判断を行った。相溶したものを○、相溶しなかったものを×とした。析出の温度は、280℃から100℃へ10℃/minで降温した時に目視にて析出が確認されたものを○、析出しなかったものを×とした。   The compatibility at 280 ° C. was judged by observation after holding at 280 ° C. for 5 minutes. Those that were compatible were marked with ◯, and those that were not compatible were marked with ×. The temperature at which precipitation was observed by visual observation when the temperature was lowered from 280 ° C. to 100 ° C. at 10 ° C./min was indicated as “◯”, and the case where precipitation was not observed was indicated as “x”.

〔透気度・(ガーレー透気度)〕
ガーレー透気度とは、シートの空気透過率の指標の1つであり、JIS P 8117(1998)に示されるものである。ガーレー値(透気度)の測定には、市販の東洋精機製 ガーレーデンソメータを用いて測定を行い、以下の評価をした。
◎:400〜499(秒/100ml)
○:500〜599(秒/100ml)
△:600〜699(秒/100ml)
×:700以上(秒/100ml)
[刺突強度]
刺突強度は、ASTM D3763に準じて測定しい、以下の評価をした。
◎:2.2N以上
○:2.0N以上
△:1.8N以上
×:1.8N未満
[破断点強度]
破断点強度は、JIS K−7127に準拠した方法で測定した。23℃、55%RHの環境下で24時間調湿し、市販の引っ張り試験器、オリエンテック(株)社製のテンシロンRTA−100を使用し、試験片の形状は1号形試験片で、試験速度は10mm/分の条件で測定しい、以下の評価をした。
◎:33MPa以上
○:30MPa以上
△:27MPa以上
×:27MPa未満
[粉落ち]
非水二次電池1−1〜1−8をそれぞれ100個作製し粉落ちの有無を目視で確認し、粉落ちなしのものを○、粉落ちが認められたものに関しては×とした。
[Air permeability / (Gurley air permeability)]
Gurley air permeability is one of the indexes of air permeability of a sheet, and is shown in JIS P 8117 (1998). The Gurley value (air permeability) was measured using a commercial Toyo Seiki Gurley Densometer and evaluated as follows.
A: 400 to 499 (seconds / 100 ml)
○: 500 to 599 (seconds / 100 ml)
Δ: 600 to 699 (seconds / 100 ml)
×: 700 or more (seconds / 100 ml)
[Puncture strength]
The puncture strength was measured according to ASTM D3763 and evaluated as follows.
A: 2.2 N or more B: 2.0 N or more Δ: 1.8 N or more X: less than 1.8 N [Strength at break]
The strength at break was measured by a method according to JIS K-7127. Humidity was adjusted for 24 hours in an environment of 23 ° C. and 55% RH, a commercially available tensile tester, Tensilon RTA-100 manufactured by Orientec Co., Ltd. was used, and the shape of the test piece was No. 1 type test piece. The test speed was measured under the condition of 10 mm / min.
◎: 33 MPa or more ○: 30 MPa or more Δ: 27 MPa or more ×: less than 27 MPa [powder falling]
100 non-aqueous secondary batteries 1-1 to 1-8 were produced and checked for the presence or absence of powder fall, and those without powder fall were marked with ◯ and those with powder fall confirmed with x.

Figure 2012089283
Figure 2012089283

表1の結果から、本発明のセパレータ1−1、1−2、1−4、1−5は比較例のセパレータ1−8と比較して透気度、機械物性、工程汚染の低減(粉落ち)が高度にバランスしたセパレータであることが解る。比較例のセパレータ1−3、1−6は溶融時に相分離が起こっているために、冷却の過程で非球状に析出しないために透気度上昇と機械物性のバランスは不十分であったと考えられる。また、セパレータ1−7はセパレータ表面からフィラーが脱落したため粉落ちが起こったと考えられる。   From the results shown in Table 1, the separators 1-1, 1-2, 1-4, and 1-5 of the present invention have reduced air permeability, mechanical properties, and process contamination (powder) compared to the separator 1-8 of the comparative example. It can be seen that this is a highly balanced separator. Since the separators 1-3 and 1-6 of the comparative examples were phase-separated at the time of melting, they did not precipitate non-spherically during the cooling process, and thus the balance between the increase in air permeability and mechanical properties was considered insufficient. It is done. In addition, it is considered that the separator 1-7 was powdered off because the filler was removed from the separator surface.

実施例2
(非水二次電池用のセパレータ2−1〜2−12の作製)
非水二次電池用のセパレータ1−1〜1−8と同様にして非水二次電池用のセパレータ2−1〜2−12を作製した。但し、透気度上昇剤は表2に記載の種類と量で、表2記載の文献の方法で合成した。
Example 2
(Preparation of separators 2-1 to 2-12 for non-aqueous secondary batteries)
Non-aqueous secondary battery separators 2-1 to 2-12 were produced in the same manner as non-aqueous secondary battery separators 1-1 to 1-8. However, the air permeability increasing agent was synthesized according to the method described in Table 2 in the type and amount described in Table 2.

得られた非水二次電池用のセパレータ2−1〜2−12について、セパレータ1−1〜1−8と同様に評価し結果を表2に示す。   The obtained separators 2-1 to 2-12 for the nonaqueous secondary battery were evaluated in the same manner as the separators 1-1 to 1-8, and the results are shown in Table 2.

Figure 2012089283
Figure 2012089283

Figure 2012089283
Figure 2012089283

表2のから本発明のセパレータ2−1〜2−12は透気度、機械強度、粉落ちの点で良好な結果が得られた事が解る。セパレータ2−1〜2−3および2−4から2−6を比較すると析出形状のアスペクト比が大きくなるほど透気度の上昇率が良好な結果であり、高アスペクト比が効率的に連通孔を形成し透気度を上昇させたと考えられる。   From Table 2, it can be seen that separators 2-1 to 2-12 of the present invention have obtained good results in terms of air permeability, mechanical strength, and powder falling. When separators 2-1 to 2-3 and 2-4 to 2-6 are compared, the increase in the aspect ratio of the precipitated shape is a result of a better rate of increase in the air permeability, and the high aspect ratio is effective for efficiently connecting the communication holes. It is thought that the air permeability was formed and increased.

セパレータ2−7から2−12を比較すると、析出温度が低い方がより透気度と機械物性が高いレベルでバランスしている。これは、低温で析出する化合物の方が溶融キャスト時にうける配向の影響をより小さく出来るからであると考えている。   When separators 2-7 to 2-12 are compared, the lower the deposition temperature, the better the balance between air permeability and mechanical properties. This is considered to be because a compound that precipitates at a low temperature can reduce the influence of orientation upon melt casting.

実施例3
(非水二次電池用のセパレータ3−1〜3−8の作製)
非水二次電池用のセパレータ1−1〜1−8と同様にして非水二次電池用のセパレータ3−1〜3−8を作製した。但し、押し出し時のドロー比と延伸温度は表3記載の条件で行った。
Example 3
(Preparation of separators 3-1 to 3-8 for non-aqueous secondary batteries)
Non-aqueous secondary battery separators 3-1 to 3-8 were produced in the same manner as non-aqueous secondary battery separators 1-1 to 1-8. However, the draw ratio and the stretching temperature during extrusion were performed under the conditions described in Table 3.

Figure 2012089283
Figure 2012089283

表3から明らかなように、押し出し時のドロー比が50以上、500以下の条件であり、二回延伸する工程を含み、二回目の延伸温度が高い事が良好なセパレータを得る条件である事が解る。   As is apparent from Table 3, the draw ratio at the time of extrusion is 50 or more and 500 or less, including the step of stretching twice, and the second stretching temperature being high is the condition for obtaining a good separator. I understand.

1 透気度上昇剤
2 開裂孔
1 Air permeability increasing agent 2 Cleavage hole

Claims (5)

非水二次電池用セパレータとして、ポリプロピレン系樹脂と少なくとも一種以上の透気度上昇剤を含有し、かつ、該非水二次電池用セパレータを280℃に加熱した時に該透気度上昇剤は相溶状態になり、該280℃の相溶状態から−10℃/minで100℃まで降温する間に、該透気度上昇剤が非球状析出する非水二次電池用セパレータであって、かつ、該非水二次電池用セパレータの製造方法が、フィルム状に押し出し成型する際、そのドロー比が50以上、500以下であり、かつ、製膜方向に少なくとも二回延伸する工程を含み、第一回目の延伸温度よりも第二回目の延伸温度が高い製造方法である事を特徴とする非水二次電池用セパレータの製造方法。   As a separator for a non-aqueous secondary battery, it contains a polypropylene resin and at least one air permeability increasing agent, and the air permeability increasing agent is in phase when the non-aqueous secondary battery separator is heated to 280 ° C. A separator for a non-aqueous secondary battery in which the air permeability increasing agent is non-spherically precipitated while being in a molten state and falling from the compatible state of 280 ° C. to 100 ° C. at −10 ° C./min, and The method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery includes a step in which when the film is extruded and formed, the draw ratio is 50 or more and 500 or less and the film is drawn at least twice in the film forming direction. A method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery, characterized in that the second stretching temperature is higher than the second stretching temperature. 請求項1に記載の非水二次電池用セパレータの製造方法により製造された事を特徴とする非水二次電池用セパレータ。   A separator for a non-aqueous secondary battery manufactured by the method for manufacturing a separator for a non-aqueous secondary battery according to claim 1. 前記透気度上昇剤の析出形状が、アスペクト比2以上の針状もしくは繊維状である事を特徴とする請求項2に記載の非水二次電池用セパレータ。   The separator for a non-aqueous secondary battery according to claim 2, wherein the deposition shape of the air permeability increasing agent is a needle shape or a fiber shape having an aspect ratio of 2 or more. 前記透気度上昇剤が、アミド化合物、分子内にエステル結合とアミド結合を少なくとも一つ以上持つエステルアマイド類、分子内にウレア結合を持つ置換尿素化合物、ソルビトール系化合物、アミノ酸誘導体、環状ペプチド誘導体、シクロヘキサン誘導体から選ばれる少なくとも1種である事を特徴とする請求項2又は3に記載の非水二次電池用セパレータ。   The air permeability increasing agent is an amide compound, an ester amide having at least one ester bond and an amide bond in the molecule, a substituted urea compound having a urea bond in the molecule, a sorbitol compound, an amino acid derivative, and a cyclic peptide derivative The separator for a non-aqueous secondary battery according to claim 2 or 3, wherein the separator is at least one selected from cyclohexane derivatives. 請求項2〜4のいずれか1項に記載の非水二次電池用セパレータを使用する事を特徴とする非水二次電池。   A non-aqueous secondary battery using the non-aqueous secondary battery separator according to claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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