JP2012119225A - Separator for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

Separator for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a nonaqueous electrolyte battery resisting cutting when being wound and offering high heat resistance, and a nonaqueous electrolyte battery comprising the separator for a nonaqueous electrolyte battery.SOLUTION: The separator for a nonaqueous electrolyte battery comprises a porous base material containing polyolefin, and a heat-resistant porous layer disposed on one side or both sides of the porous base material and containing a heat-resistant resin. The lower value of the tear strength in the longitudinal direction and the tear strength in the cross direction measured by the test method of JIS K7128-1, is in the range of 0.5 to 5 mN/μm.

Description

本発明は、非水電解質電池用セパレータ及び非水電解質電池に関する。   The present invention relates to a separator for a nonaqueous electrolyte battery and a nonaqueous electrolyte battery.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、携帯電話やノートパソコンといった携帯用電子機器の主電源として広範に普及し、さらに、電気自動車やハイブリッドカーの主電源、夜間電気の蓄電システム等へと適用が広がっている。非水電解質二次電池の普及にともない、安定した電池特性と安全性を確保することが重要な課題となっている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are widely used as the main power source for portable electronic devices such as mobile phones and laptop computers. Applications are expanding to power storage systems. With the spread of non-aqueous electrolyte secondary batteries, securing stable battery characteristics and safety has become an important issue.

非水電解質二次電池の安全性確保においてセパレータの役割は重要であり、とりわけシャットダウン機能の観点から、現状ではポリオレフィン(特にポリエチレン)を主成分とした多孔膜が用いられている。非水電解質二次電池の技術分野において、シャットダウン機能とは、電池の温度が異常に上昇したときに、ポリオレフィンが溶融して多孔膜の空孔が閉塞し電流を遮断する機能を言い、電池の熱暴走を食い止める働きをする。   The role of the separator is important in ensuring the safety of the nonaqueous electrolyte secondary battery. From the viewpoint of the shutdown function, a porous film mainly composed of polyolefin (especially polyethylene) is currently used. In the technical field of non-aqueous electrolyte secondary batteries, the shutdown function refers to the function that the polyolefin melts and the pores of the porous membrane are blocked by blocking the current when the temperature of the battery rises abnormally. It works to stop thermal runaway.

しかし、シャットダウン機能が作動した後に電池温度がさらに上昇した場合、ポリオレフィンの多孔膜全体が溶融(いわゆるメルトダウン)してしまう。この結果、電池内部で短絡が生じ、これに伴って大量の熱が発生して、電池の発煙・発火・爆発に至るおそれがある。このため、セパレータにはシャットダウン機能に加えて、シャットダウン機能が発現する温度より高い温度でもメルトダウンしないほどの耐熱性が要求される。   However, when the battery temperature further increases after the shutdown function is activated, the entire polyolefin porous film is melted (so-called meltdown). As a result, a short circuit occurs inside the battery, and a large amount of heat is generated along with this, which may lead to smoke, ignition, or explosion of the battery. For this reason, in addition to the shutdown function, the separator is required to have heat resistance enough not to melt down even at a temperature higher than the temperature at which the shutdown function is manifested.

この要求に対して、従来、ポリオレフィン多孔膜の片面又は両面に、耐熱性高分子を含む多孔質層を被覆する提案がなされている(例えば、特許文献1及び2参照)。これらの提案は、シャットダウン機能と耐熱性を両立させた点で、高温下での電池の安全性確保が期待できる。   In response to this requirement, conventionally, proposals have been made to coat a porous layer containing a heat-resistant polymer on one or both surfaces of a polyolefin porous membrane (see, for example, Patent Documents 1 and 2). These proposals can be expected to ensure the safety of the battery at high temperatures in terms of both a shutdown function and heat resistance.

国際公開第08/062727号パンフレットInternational Publication No. 08/062727 Pamphlet 国際公開第08/156033号パンフレットInternational Publication No. 08/156033 Pamphlet

しかしながら、市場においては、セパレータの耐熱性に関し、更なる向上が求められている。
また、セパレータには、良好な機械的特性も求められる。とりわけセパレータにテンションが負荷される捲回作業時に発生しやすい、セパレータの切断を抑制することができれば、電池製造時の歩留まりを向上させることができる。
However, in the market, further improvement is demanded regarding the heat resistance of the separator.
The separator is also required to have good mechanical properties. In particular, if the cutting of the separator, which is likely to occur at the time of winding work in which tension is applied to the separator, can be suppressed, the yield in manufacturing the battery can be improved.

上記に鑑み、本発明は、捲回時の切断が抑制され且つ耐熱性に優れる非水電解質電池用セパレータを提供することを目的とする。
また、本発明は、前記非水電解質電池用セパレータを備えた、電池特性に優れる非水電解質電池を提供することを目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a separator for a nonaqueous electrolyte battery in which cutting during winding is suppressed and heat resistance is excellent.
Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery that is provided with the separator for non-aqueous electrolyte batteries and has excellent battery characteristics.

前記課題を達成するための具体的手段は以下のとおりである。
<1> ポリオレフィンを含む多孔質基材と、前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層とを備え、JIS K7128−1に規定の試験方法により測定される、長さ方向の引裂強さ及び幅方向の引裂強さの低い方の値が0.5mN/μm以上5mN/μm以下である、非水電解質電池用セパレータ。
<2> 前記耐熱性樹脂が、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、及びポリフッ化ビニリデンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、<1>に記載の非水電解質電池用セパレータ。
<3> 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置される<1>又は<2>に記載の非水電解質電池用セパレータとを備え、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水電解質電池。
Specific means for achieving the above object are as follows.
<1> A porous substrate containing polyolefin, and a heat-resistant porous layer containing a heat-resistant resin provided on one or both surfaces of the porous substrate, and measured by a test method specified in JIS K7128-1. A separator for a non-aqueous electrolyte battery, wherein the lower value of the tear strength in the length direction and the tear strength in the width direction is 0.5 mN / μm or more and 5 mN / μm or less.
<2> The heat-resistant resin is at least one selected from the group consisting of aromatic polyamide, polyimide, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetherimide, and polyvinylidene fluoride, according to <1>. Nonaqueous electrolyte battery separator.
<3> A positive electrode, a negative electrode, and the separator for a nonaqueous electrolyte battery according to <1> or <2> disposed between the positive electrode and the negative electrode, and generating electromotive force by doping or dedoping lithium. Non-aqueous electrolyte battery to get.

本発明によれば、捲回時の切断が抑制され且つ耐熱性に優れる非水電解質電池用セパレータを提供することができる。
また、本発明によれば、前記非水電解質電池用セパレータを備えた、電池特性に優れる非水電解質電池を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a separator for a nonaqueous electrolyte battery in which cutting during winding is suppressed and heat resistance is excellent.
Moreover, according to this invention, the nonaqueous electrolyte battery excellent in the battery characteristic provided with the said separator for nonaqueous electrolyte batteries can be provided.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, although the form for implementing this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation can be implemented within the range of the meaning.
In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

<非水電解質電池用セパレータ>
本発明の非水電解質電池用セパレータは、ポリオレフィンを含む多孔質基材と、前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層とを備え、JIS K7128−1に規定の試験方法により測定される、長さ方向の引裂強さ及び幅方向の引裂強さの低い方の値が0.5mN/μm以上5mN/μm以下である。
ここで、非水電解質電池用セパレータに関し、「長さ方向」とは、長尺状に製造されるセパレータの長尺方向を言い、「幅方向」とは前記長尺方向に直交する方向を言う。
本発明において、長さ方向の引裂強さは、長尺状に製造されるセパレータの長尺方向が試験方向となる試験片を用いて測定され、幅方向の引裂強さは、長尺状に製造されるセパレータの長尺方向に直交する方向が試験方向となる試験片を用いて測定される。
以下、「長さ方向」を「MD方向」とも称し、「幅方向」を「TD方向」とも称する。
<Separator for non-aqueous electrolyte battery>
A separator for a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a porous substrate containing polyolefin and a heat-resistant porous layer containing a heat-resistant resin provided on one or both surfaces of the porous substrate. JIS K7128-1 The lower value of the tear strength in the length direction and the tear strength in the width direction, measured by the test method specified in 1., is 0.5 mN / μm or more and 5 mN / μm or less.
Here, regarding the non-aqueous electrolyte battery separator, the “length direction” refers to the length direction of the separator manufactured in a long shape, and the “width direction” refers to the direction orthogonal to the length direction. .
In the present invention, the tear strength in the length direction is measured using a test piece in which the length direction of the separator manufactured in a long shape is the test direction, and the tear strength in the width direction is long. It is measured using a test piece in which the direction perpendicular to the longitudinal direction of the separator to be manufactured is the test direction.
Hereinafter, the “length direction” is also referred to as “MD direction”, and the “width direction” is also referred to as “TD direction”.

本発明の非水電解質電池用セパレータは、ポリオレフィンを含む多孔質基材によりシャットダウン機能が得られ、耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層によってポリオレフィンの融点以上の温度においてもセパレータが溶融しない耐熱性が得られる。
そして、本発明の非水電解質電池用セパレータは、JIS K7128−1に規定の試験方法により測定される、長さ方向の引裂強さ及び幅方向の引裂強さの低い方の値が0.5mN/μm以上5mN/μm以下であることにより、電池製造時の捲回工程等においてセパレータの切断が抑制され、且つ耐熱性が向上する。したがって、本発明の非水電解質電池用セパレータは、電池製造時の歩留まりがよく、且つ電池の使用時の安全性が高い。
また、本発明の非水電解質電池用セパレータを備えた非水電解質電池は、良好なシャットダウン性能を有し、また、長期にわたり使用する場合に充放電を繰返しても、電池容量が著しく低下することがなく、サイクル特性も安定している。
The separator for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention has a shutdown function obtained by a porous substrate containing polyolefin, and has a heat resistance that prevents the separator from melting even at a temperature higher than the melting point of the polyolefin by a heat resistant porous layer containing a heat resistant resin. Is obtained.
The nonaqueous electrolyte battery separator of the present invention has a lower value of 0.5 mN, which is the lower of the tear strength in the length direction and the tear strength in the width direction, measured by the test method specified in JIS K7128-1. By being / μm or more and 5 mN / μm or less, the cutting of the separator is suppressed and the heat resistance is improved in the winding process at the time of manufacturing the battery. Therefore, the non-aqueous electrolyte battery separator of the present invention has a good yield during battery production and high safety during battery use.
In addition, the non-aqueous electrolyte battery provided with the separator for non-aqueous electrolyte battery of the present invention has a good shutdown performance, and the battery capacity is remarkably lowered even if it is repeatedly charged and discharged when used for a long time. And cycle characteristics are stable.

尚、従来、先行技術文献に開示されているセパレータの破断強度は、引張り試験において、セパレータ自体が100%近い変形をした後、破断されるときの応力を測定したものであり、かかる大きな変形は、通常の製造時にセパレータに起こることはない。この破断強度なる物性は、JIS K7128−1に規定の試験方法により測定される引裂強さとは相関のない物性と考えられる。   Conventionally, the breaking strength of the separator disclosed in the prior art document is measured by measuring the stress at the time of breaking after the separator itself is deformed nearly 100% in the tensile test. It does not occur in separators during normal manufacturing. This physical property as the breaking strength is considered to be a physical property having no correlation with the tear strength measured by the test method specified in JIS K7128-1.

本発明の非水電解質電池用セパレータは、JIS K7128−1に規定の試験方法により測定される、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値が0.5mN/μm〜5mN/μmである。
MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値が0.5mN/μm未満であると、取り扱い時や、電池製造工程における捲回時に、セパレータに裂けが発生しやすい。
他方、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値が5mN/μm超であると、耐熱性に劣る場合がある。
加えて、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値が5mN/μm以下であると、ポリオレフィンを含む多孔質基材の空孔ないし空隙の状態が好適であり、電池としたときのイオン透過性が良好である。
本発明の非水電解質電池用セパレータにおいて、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値は、好ましくは0.7mN/μm〜4mN/μmであり、より好ましくは1.0mN/μm〜3mN/μmである。
The separator for a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention has a lower value of 0.5 mN / t in either the MD direction tear strength or the TD direction tear strength measured by a test method specified in JIS K7128-1. μm to 5 mN / μm.
If the lower one of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction is less than 0.5 mN / μm, the separator is likely to tear during handling or winding in the battery manufacturing process. .
On the other hand, if the lower one of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction is more than 5 mN / μm, the heat resistance may be inferior.
In addition, if the lower one of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction is 5 mN / μm or less, the state of the pores or voids of the porous substrate containing polyolefin is suitable. When used as a battery, the ion permeability is good.
In the separator for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention, the lower value of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction is preferably 0.7 mN / μm to 4 mN / μm, more preferably 1.0 mN / μm to 3 mN / μm.

本発明の非水電解質電池用セパレータにおいて、JIS K7128−1に規定の試験方法により測定される、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか高い方の値に特に限定はない。なお、MD方向の引裂強さとTD方向の引裂強さとは、同値でもよい。   In the separator for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention, there is no particular limitation on the higher value of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction, which is measured by the test method specified in JIS K7128-1. . The tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction may be the same value.

本発明の非水電解質電池用セパレータにおいて、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値が0.5mN/μm〜5mN/μmを示すように制御する方法に特に制限はない。
例えば、ポリオレフィンを含む多孔質基材(以下「ポリオレフィン多孔質基材」、「多孔質基材」及び「基材」とも称する。)を製造する際の延伸条件、とりわけMD方向及びTD方向の延伸倍率や、延伸順序を制御することが挙げられる。
ポリオレフィン多孔質基材を製造する際、TD方向の延伸倍率を高くすると、MD方向の引裂強さは高くなるが、TD方向の引裂強さは低下する傾向がある。逆に、MD方向の延伸倍率を高くすると、TD方向の引裂強さは高くなるが、MD方向の引裂強さは低下する傾向がある。MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値を0.5mN/μm〜5mN/μmとするために、好適な延伸倍率のバランスを選択する。
本発明に好適な延伸条件は、後述する[ポリオレフィンを含む多孔質基材の製造方法]の項に詳述するとおりである。
In the separator for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention, in particular, a method of controlling so that the lower value of the tear strength in the MD direction or the tear strength in the TD direction is 0.5 mN / μm to 5 mN / μm. There is no limit.
For example, stretching conditions for producing a porous substrate containing polyolefin (hereinafter also referred to as “polyolefin porous substrate”, “porous substrate” and “substrate”), particularly stretching in the MD and TD directions. Controlling the magnification and stretching order can be mentioned.
When producing a polyolefin porous substrate, if the stretching ratio in the TD direction is increased, the tear strength in the MD direction increases, but the tear strength in the TD direction tends to decrease. On the contrary, when the MD direction stretch ratio is increased, the tear strength in the TD direction increases, but the tear strength in the MD direction tends to decrease. In order to set the lower one of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction to 0.5 mN / μm to 5 mN / μm, a suitable balance of stretch ratio is selected.
The stretching conditions suitable for the present invention are as described in detail in the section of [Method for producing porous substrate containing polyolefin] described later.

ほかに、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値が0.5mN/μm〜5mN/μmを示すように制御する方法としては、ポリオレフィン多孔質基材に使用するポリオレフィンの重量平均分子量(ダルトン)を30万以上300万未満に制御することが挙げられる。
ポリオレフィンの重量平均分子量が300万未満であると、MD方向の引裂強さ及びTD方向の引裂強さのいずれか低い方の値を5mN/μm以下に制御しやすく有利である。また、ポリオレフィン多孔質基材の延伸性がよく、延伸斑の発生を抑制でき有利である。ポリオレフィン多孔質基材において、延伸斑の発生が抑制できれば、破断やピンホールが生じにくい。加えて、ポリオレフィンの重量平均分子量が300万未満であると、ポリオレフィン多孔質基材の空孔率が適度な範囲になり、電池としたときにイオン透過性が良好である。
他方、ポリオレフィンの重量平均分子量が30万以上であると、延伸によって、搬送、巻き取り、スリット等の操作において、強度と伸度のバランスの取れたハンドリング可能な多孔質基材を得ることができる。これは本発明の引裂強さを発現しやすい点で有利である。この観点から、ポリオレフィンの重量平均分子量は、より好ましくは95万以上である。
In addition, as a method of controlling the lower value of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction to be 0.5 mN / μm to 5 mN / μm, it is used for polyolefin porous substrates. And controlling the weight average molecular weight (Dalton) of the polyolefin to 300,000 to less than 3 million.
If the weight average molecular weight of the polyolefin is less than 3 million, it is easy to control the lower one of the tear strength in the MD direction and the tear strength in the TD direction to 5 mN / μm or less. Further, the polyolefin porous base material has good stretchability, which is advantageous because it can suppress the occurrence of stretch spots. If the occurrence of stretch spots can be suppressed in a polyolefin porous substrate, breakage and pinholes are unlikely to occur. In addition, if the weight average molecular weight of the polyolefin is less than 3 million, the porosity of the polyolefin porous substrate is in an appropriate range, and the ion permeability is good when a battery is obtained.
On the other hand, if the weight average molecular weight of the polyolefin is 300,000 or more, it is possible to obtain a handleable porous base material having a balance between strength and elongation in operations such as conveyance, winding and slitting by stretching. . This is advantageous in that the tear strength of the present invention is easily exhibited. From this viewpoint, the weight average molecular weight of the polyolefin is more preferably 950,000 or more.

(ポリオレフィンを含む多孔質基材)
本発明において、ポリオレフィン多孔質基材は、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意味する。かかる微多孔膜は、130〜150℃で軟化し、多孔質の空孔ないし空隙が閉塞されシャットダウン機能を発現し、かつ非水電解質電池の電解液に溶解しない微多孔膜であることが好ましい。
(Porous substrate containing polyolefin)
In the present invention, the polyolefin porous substrate has a structure in which a large number of micropores are connected to each other and these micropores are connected, and gas or liquid can pass from one surface to the other. It means the film that became. Such a microporous membrane is preferably a microporous membrane that softens at 130 to 150 ° C., closes porous pores or voids, exhibits a shutdown function, and does not dissolve in the electrolyte solution of the nonaqueous electrolyte battery.

本発明において、ポリオレフィン多孔質基材の厚みは、5μm〜25μmが好ましく、さらに好ましくは5μm〜20μmである。厚みが5μm以上であると、シャットダウン機能が良好である。他方、厚みが25μm以下であると、耐熱性多孔質層も加えたセパレータの厚みとして適当であり、高電気容量化が達成できる。
ポリオレフィン多孔質基材の空孔率は、透過性、機械強度及びハンドリング性の観点から、30〜80%であることが好ましい。空孔率が30%以上であると、透過性、電解液の保持量が適当である。他方、空孔率が80%以下であると、ポリオレフィン多孔質基材の機械強度の点で好ましく、またシャットダウン機能が良好である。空孔率は、より好ましくは40〜60%である。
ポリオレフィン多孔質基材のガーレ値(JIS P8117)は、機械強度と膜抵抗をバランスよく得るという観点から、50〜500sec/100ccであることが好ましい。
ポリオレフィン多孔質基材の膜抵抗は、非水電解質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。
ポリオレフィン多孔質基材の105℃における熱収縮率は、MD方向が1〜20%であり、TD方向が1〜15%であることが好ましい。熱収縮率が上記範囲にあると、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よい。
ポリオレフィン多孔質基材の突刺強度は250g以上であることが好ましい。突刺強度が250g以上であると、電池としたときに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にくく、非水電解質電池が短絡する可能性が低い。
In the present invention, the thickness of the polyolefin porous substrate is preferably 5 μm to 25 μm, more preferably 5 μm to 20 μm. When the thickness is 5 μm or more, the shutdown function is good. On the other hand, when the thickness is 25 μm or less, it is appropriate as the thickness of the separator including the heat-resistant porous layer, and high electric capacity can be achieved.
The porosity of the polyolefin porous substrate is preferably 30 to 80% from the viewpoints of permeability, mechanical strength, and handling properties. When the porosity is 30% or more, the permeability and the amount of electrolyte retained are appropriate. On the other hand, when the porosity is 80% or less, it is preferable in terms of mechanical strength of the polyolefin porous substrate, and the shutdown function is good. The porosity is more preferably 40 to 60%.
The Gurley value (JIS P8117) of the polyolefin porous substrate is preferably 50 to 500 sec / 100 cc from the viewpoint of obtaining a good balance between mechanical strength and membrane resistance.
The membrane resistance of the polyolefin porous substrate is preferably 0.5 to 5 ohm · cm 2 from the viewpoint of load characteristics of the nonaqueous electrolyte battery.
The thermal shrinkage rate at 105 ° C. of the polyolefin porous substrate is preferably 1 to 20% in the MD direction and 1 to 15% in the TD direction. When the thermal contraction rate is in the above range, the separator has a good balance between shape stability and shutdown characteristics.
The puncture strength of the polyolefin porous substrate is preferably 250 g or more. When the pin puncture strength is 250 g or more, pinholes or the like are hardly generated in the separator due to the unevenness of the electrode or impact when the battery is used, and the possibility that the nonaqueous electrolyte battery is short-circuited is low.

本発明において、ポリオレフィン多孔質基材は、MD方向、TD方向ともに、破断強度が10N以上であり、破断伸度が50%を超えることが好ましい。破断強度と破断伸度が上記範囲にあると、電池製造工程においてセパレータを捲回する際にセパレータが破損しにくく、また、電池としたときにシャットダウンのサイクル特性が変動しにくく、有利である。   In the present invention, the polyolefin porous substrate preferably has a breaking strength of 10 N or more in both the MD direction and the TD direction, and the breaking elongation exceeds 50%. When the breaking strength and breaking elongation are within the above ranges, the separator is less likely to be damaged when the separator is wound in the battery manufacturing process, and the cycle characteristics of the shutdown are less likely to change when the battery is manufactured.

本発明において、ポリオレフィン多孔質基材は、結晶性を有することが好ましい。ポリオレフィン多孔質基材が結晶性を有すると、セパレータとしたときに突刺強度等の機械強度に優れ、高温時に適度にポリオレフィンが流動して良好なシャットダウン特性が得られる。
ポリオレフィン多孔質基材の結晶性は、例えば、X線回折により結晶化度として容易に測定できる。結晶化度は高いほうが好ましく、30〜80%であることが好ましく、より好ましくは40〜70%であり、更に好ましくは50〜60%である。
In the present invention, the polyolefin porous substrate preferably has crystallinity. When the polyolefin porous substrate has crystallinity, it is excellent in mechanical strength such as puncture strength when it is used as a separator, and the polyolefin flows appropriately at high temperatures to obtain good shutdown characteristics.
The crystallinity of the polyolefin porous substrate can be easily measured as the crystallinity by, for example, X-ray diffraction. The degree of crystallinity is preferably higher, preferably 30 to 80%, more preferably 40 to 70%, and still more preferably 50 to 60%.

[ポリオレフィン]
ポリオレフィン多孔質基材に用いるポリオレフィン樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、及び1−オクテン等のモノマーを重合して得られる重合体(ホモ重合体や共重合体、多段重合体等)が挙げられる。
かかるポリオレフィン樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン(密度0.93g/cm未満)、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン(密度0.93〜0.94g/cm)、高密度ポリエチレン(密度0.94g/cm超)、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。
ポリオレフィン樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
[Polyolefin]
Examples of the polyolefin resin used for the polyolefin porous substrate include polymers obtained by polymerizing monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene ( Homopolymers, copolymers, multistage polymers, etc.).
Examples of the polyolefin resin include low density polyethylene (density less than 0.93 g / cm 3 ), linear low density polyethylene, medium density polyethylene (density 0.93 to 0.94 g / cm 3 ), and high density polyethylene ( Density 0.94 g / cm 3 or more), ultra high molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, ethylene propylene rubber and the like.
A polyolefin resin may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

前記ポリオレフィン樹脂は、ポリオレフィン多孔質基材及び/又はセパレータの機械特性(破断強度、傷つき性など)を向上させる観点から、重量平均分子量(ダルトン)が5万〜1000万であることが好ましく、10万〜300万であることがより好ましい。重量平均分子量を5万以上とすることは、熱延伸の際のメルトテンションを高く維持し良好な成形性を確保する観点、又は十分な絡み合いを付与しポリオレフィン多孔質基材の強度を高める観点から好ましい。他方、重量平均分子量を1000万以下とすることは、溶液作製時に、均一な溶液の作製を実現し、シートの成形性、特に厚み安定性を向上させる観点から好ましい。重量平均分子量を300万以下とすることは、成形時の均一性の向上、延伸テンション低下の観点より好ましい。
なお、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定しポリスチレン換算して表した分子量である。複数のポリオレフィン樹脂が用いられる場合には、各々のポリオレフィン樹脂について測定される値を意味する。
The polyolefin resin preferably has a weight average molecular weight (Dalton) of 50,000 to 10,000,000 from the viewpoint of improving the mechanical properties (breaking strength, scratch resistance, etc.) of the polyolefin porous substrate and / or separator. More preferably, it is 10,000 to 3,000,000. A weight average molecular weight of 50,000 or more is from the viewpoint of maintaining high melt tension during heat stretching and ensuring good moldability, or from the viewpoint of increasing the strength of the polyolefin porous substrate by imparting sufficient entanglement. preferable. On the other hand, it is preferable that the weight average molecular weight is 10 million or less from the viewpoint of realizing the production of a uniform solution and improving the sheet formability, particularly the thickness stability. Setting the weight average molecular weight to 3 million or less is preferable from the viewpoints of improving uniformity during molding and lowering stretching tension.
The weight average molecular weight is a molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) and expressed in terms of polystyrene. When several polyolefin resin is used, the value measured about each polyolefin resin is meant.

前記ポリオレフィン樹脂は、ポリオレフィン多孔質基材及び/又はセパレータの強度を高くする観点から、高密度ポリエチレン及び中密度ポリエチレンが好ましく用いられる。それらは単独で、あるいは混合物として使用することができる。
また、ポリオレフィン多孔質基材の成形性および延伸性の観点からは、重量平均分子量が70万以上(好ましくは80万〜300万)の超高分子量ポリエチレンを、90質量%以下含むことが好ましい。
なお、ポリオレフィン多孔質基材の透過性や機械的強度を向上させる観点から、ポリエチレンを単独で用いることも好ましい。
As the polyolefin resin, high-density polyethylene and medium-density polyethylene are preferably used from the viewpoint of increasing the strength of the polyolefin porous substrate and / or the separator. They can be used alone or as a mixture.
Further, from the viewpoint of moldability and stretchability of the polyolefin porous substrate, it is preferable to contain 90% by mass or less of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 700,000 or more (preferably 800,000 to 3,000,000).
In addition, it is also preferable to use polyethylene alone from the viewpoint of improving the permeability and mechanical strength of the polyolefin porous substrate.

前記ポリオレフィン樹脂は、成形性、耐熱性及び透過性の確保の観点から、ポリプロピレン樹脂を含むことが好ましい。ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量は、成形性の確保、成形性及び透過性の確保の観点から10万〜60万が好ましく、10万〜50万がより好ましい。
ポリプロピレンの具体例としては、例えば、プロピレンホモポリマー、エチレン−プロピレンランダムコポリマー、エチレン−プロピレンブロックコポリマーが挙げられる。中でも、ポリプロピレンホモポリマーが好ましく用いられる。
ポリプロピレンとしてコポリマーを用いる場合には、ポリプロピレンの結晶化度を低下させず、延いては基材の透過性を低下させない観点から、コモノマーであるエチレンの含有量が1.0質量%以下であることが好ましい。また、使用する全ポリプロピレンにおいて、コモノマーであるエチレン含量は1モル%以下とすることが好ましく、全てプロピレンホモポリマーであることが好ましい。
前記ポリオレフィン樹脂中にポリプロピレンが占める割合は、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは1〜20質量%、更に好ましくは1〜10質量%、特に好ましくは1〜8質量%である。当該割合を1質量%以上とすることは、基材あるいはセパレータの耐熱性を向上させる観点から好ましい。他方、当該割合を40質量%以下とすることは、良好なシャットダウン特性、透過性、及び突刺強度を実現する観点から好ましい。
The polyolefin resin preferably contains a polypropylene resin from the viewpoint of securing moldability, heat resistance and permeability. The weight average molecular weight of the polypropylene resin is preferably 100,000 to 600,000, more preferably 100,000 to 500,000 from the viewpoints of ensuring moldability and ensuring moldability and permeability.
Specific examples of polypropylene include propylene homopolymer, ethylene-propylene random copolymer, and ethylene-propylene block copolymer. Among these, polypropylene homopolymer is preferably used.
In the case of using a copolymer as polypropylene, the content of ethylene as a comonomer is 1.0% by mass or less from the viewpoint of not lowering the crystallinity of polypropylene and thus not lowering the permeability of the base material. Is preferred. Moreover, in all the polypropylenes used, the ethylene content as a comonomer is preferably 1 mol% or less, and all are preferably propylene homopolymers.
The proportion of polypropylene in the polyolefin resin is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, still more preferably 1 to 10% by mass, and particularly preferably 1 to 8% by mass. Setting the ratio to 1% by mass or more is preferable from the viewpoint of improving the heat resistance of the substrate or the separator. On the other hand, setting the ratio to 40% by mass or less is preferable from the viewpoint of realizing good shutdown characteristics, permeability, and puncture strength.

[ポリオレフィンを含む多孔質基材の製造方法]
本発明において、ポリオレフィン多孔質基材の製造方法に特に制限はないが、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。原料に用いるポリオレフィンについては既述のとおりである。
[Method for producing porous substrate containing polyolefin]
In the present invention, the method for producing the polyolefin porous substrate is not particularly limited, but specifically, it is preferably produced through the following steps (1) to (6). The polyolefin used for the raw material is as described above.

(1)ポリオレフィン溶液の調製
ポリオレフィンを溶剤に溶解させたポリオレフィン溶液を調製する。この時、溶剤を混合してポリオレフィン溶液を作製しても構わない。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。
(1) Preparation of polyolefin solution A polyolefin solution in which polyolefin is dissolved in a solvent is prepared. At this time, a solvent may be mixed to prepare a polyolefin solution. 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.

ポリオレフィン溶液の濃度は1〜35質量%が好ましく、より好ましくは10〜30質量%である。ポリオレフィン溶液の濃度が1質量%以上であると、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しないように維持できるため変形しにくく、取扱い性が良好である。他方、ポリオレフィン溶液の濃度が35質量%以下であると、押し出しの際の圧力が抑えられるため吐出量を維持することが可能で生産性に優れる。また、押し出し工程での配向が進みにくく、延伸性や均一性を確保するのに有利である。
ポリオレフィン溶液は、異物除去のため、濾過することが好ましい。濾過装置、フィルターの形状、様式などは特に制限はなく、従来公知の装置、様式を使用することができる。フィルターの穴径は、濾過性と生産性の観点から1μm〜50μmであることが好ましい。
The concentration of the polyolefin solution is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 10 to 30% by mass. When the concentration of the polyolefin solution is 1% by mass or more, the gel-like molded product obtained by cooling gelation can be maintained so as not to be highly swollen with a solvent, so that it is difficult to be deformed and the handleability is good. On the other hand, when the concentration of the polyolefin solution is 35% by mass or less, since the pressure during extrusion can be suppressed, the discharge amount can be maintained and the productivity is excellent. In addition, the alignment in the extrusion process is difficult to proceed, which is advantageous for ensuring stretchability and uniformity.
The polyolefin solution is preferably filtered to remove foreign substances. There are no particular restrictions on the filtration device, filter shape, mode, etc., and conventionally known devices and modes can be used. The hole diameter of the filter is preferably 1 μm to 50 μm from the viewpoint of filterability and productivity.

(2)ポリオレフィン溶液の押出
調製したポリオレフィン溶液を一軸押出機若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ダイ若しくはIダイで押し出す。この時、好ましくは二軸押出機を用いる。そして、押し出したポリオレフィン溶液をチルロール又は冷却浴に通過させて、ゲル状形成物を形成する。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。特に、溶媒として揮発性溶媒と不揮発性溶媒を組み合せて用いた場合、結晶パラメータを制御するという観点では、ゲル状形成物の冷却速度は30℃/分以上であることが好ましい。
(2) Extrusion of polyolefin solution The prepared polyolefin 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. At this time, a twin screw extruder is preferably used. Then, the extruded polyolefin solution is passed through a chill roll or a cooling bath to form a gel-like formed product. At this time, it is preferable to rapidly cool below the gelation temperature to cause gelation. In particular, when a combination of a volatile solvent and a non-volatile solvent is used as the solvent, the cooling rate of the gel-like product is preferably 30 ° C./min or more from the viewpoint of controlling the crystal parameters.

(3)脱溶媒処理
次いで、ゲル状形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形成物から溶媒を除くこともできる。また、不揮発性溶媒の場合は圧力をかけて絞り出すなどして溶媒を除くことができる。なお、溶媒は完全に除く必要はない。
(3) Desolvation treatment Next, the solvent is removed from the gel-like product. When a volatile solvent is used, the solvent can also be removed from the gel-like product by evaporating by heating or the like, which also serves as a preheating step. In the case of a non-volatile solvent, the solvent can be removed by squeezing out under pressure. The solvent need not be completely removed.

(4)ゲル状形成物の延伸
脱溶媒処理に次いで、ゲル状形成物を延伸する。ここで、延伸処理の前に弛緩処理を行ってもよい。延伸処理は、ゲル状形成物を加熱し、通常のテンター法、ロール法、圧延法若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、同時又は逐次のどちらであってもよい。また、縦多段延伸や3乃至4段延伸とすることもできる。
延伸温度は、延伸性等の観点から、90℃以上、製造に使用するポリオレフィンの融点未満であることが好ましく、より好ましくは100〜120℃である。加熱温度が融点未満であると、ゲル状形成物が溶解しにくいために延伸を良好に行える。また、加熱温度が90℃以上であると、ゲル状形成物の軟化が十分で延伸において破膜せずに高倍率の延伸が可能である。
(4) Stretching of the gel-like product Next to the solvent removal treatment, the gel-like product is stretched. Here, a relaxation treatment may be performed before the stretching treatment. In the stretching treatment, the gel-like formed 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 and 3 thru | or 4 step extending | stretching.
The stretching temperature is preferably 90 ° C. or higher and lower than the melting point of the polyolefin used for production, more preferably 100 to 120 ° C. from the viewpoint of stretchability and the like. When the heating temperature is less than the melting point, the gel-like formed product is difficult to dissolve, so that the stretching can be performed satisfactorily. Further, when the heating temperature is 90 ° C. or higher, the gel-like product is sufficiently softened and can be stretched at a high magnification without being broken during stretching.

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倍で行なうことが好ましい。特に、本発明の目的及び生産効率向上の観点から、延伸倍率が機械方向(MD方向)に4〜10倍、機械方向の垂直方向(TD方向)に6〜15倍であることが好ましく、面積倍率としては、10〜100倍が好ましく、20〜80倍がより好ましく、30〜60倍が更に好ましい。MD方向とTD方向の延伸倍率の比は、好ましくは2/1〜1/2であり、より好ましくは1.5/1〜1/2であり、更に好ましくは1.2/1〜1/1.5である。セパレータとしたときの引裂強さの観点から、最後の延伸方向として、TD方向を選択することが好ましい。
さらに本発明の目的により、延伸速度を200%/秒以下とすることが好ましく、生産性の観点からは、延伸速度を1%/秒以上とする。より好ましくは150〜5%/秒、更に好ましくは100〜10%/秒が選択される。
The draw ratio varies depending on the thickness of the original fabric, but is preferably at least 2 times or more, preferably 4 to 20 times in one axial direction. In particular, from the viewpoint of the purpose of the present invention and improvement of production efficiency, the draw ratio is preferably 4 to 10 times in the machine direction (MD direction) and 6 to 15 times in the vertical direction (TD direction) of the machine direction. The magnification is preferably 10 to 100 times, more preferably 20 to 80 times, and still more preferably 30 to 60 times. The ratio of the draw ratio in the MD direction and the TD direction is preferably 2/1 to 1/2, more preferably 1.5 / 1 to 1/2, still more preferably 1.2 / 1 to 1 /. 1.5. From the viewpoint of tear strength when a separator is used, the TD direction is preferably selected as the final stretching direction.
Furthermore, for the purpose of the present invention, the stretching speed is preferably 200% / second or less, and from the viewpoint of productivity, the stretching speed is 1% / second or more. More preferably, 150 to 5% / second, still more preferably 100 to 10% / second is selected.

(5)溶剤の抽出・除去
延伸後のゲル状形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、テトラリン等の炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、メチレンクロライド等の塩素化炭化水素、三フッ化エタン等のフッ化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等の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樹脂の溶解に用いた溶媒に応じて適宜選択し、単独若しくは混合して用いることができる。溶媒の抽出は、ポリオレフィン多孔質基材中の溶媒を1質量%未満に迄除去する。
(5) Extraction / removal of solvent The stretched gel-like product 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 such as ether and dioxane can be used. These solvents are appropriately selected according to the solvent used for dissolving the polyolefin resin, and can be used alone or in combination. Solvent extraction removes the solvent in the polyolefin porous substrate to less than 1% by weight.

(6)ポリオレフィン多孔質基材のアニール
ポリオレフィン多孔質基材をアニールにより熱セットする。ポリオレフィン多孔質基材の熱収縮率の観点、及びセパレータとしたときの引裂強さの観点から、アニール温度は、好ましくは80〜150℃であり、より好ましくは80℃〜140℃であり、更に好ましくは90℃〜135℃である。アニール時間は、ポリオレフィン多孔質基材の熱収縮率の低減の観点から、1分以上とすることが好ましく、1分〜1時間とすることができる。ポリオレフィン多孔質基材の変形を抑制する観点からは、長時間のアニールが好ましい。ポリオレフィン多孔質基材の熱収縮をより低減させるために、アニール時間を1時間から5時間程度まで延長することも可能である。
(6) Annealing of polyolefin porous substrate A polyolefin porous substrate is heat-set by annealing. From the viewpoint of the heat shrinkage ratio of the polyolefin porous substrate and the tear strength when used as a separator, the annealing temperature is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 80 ° C to 140 ° C, Preferably it is 90 to 135 ° C. The annealing time is preferably 1 minute or more from the viewpoint of reducing the thermal shrinkage rate of the polyolefin porous substrate, and can be 1 minute to 1 hour. From the viewpoint of suppressing deformation of the polyolefin porous substrate, long-time annealing is preferable. In order to further reduce the thermal shrinkage of the polyolefin porous substrate, it is possible to extend the annealing time from about 1 hour to about 5 hours.

(耐熱性多孔質層)
本発明において、耐熱性多孔質層は、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を意味する。
(Heat resistant porous layer)
In the present invention, the heat-resistant porous layer has a large number of micropores inside and has a structure in which these micropores are connected, and gas or liquid can pass from one surface to the other. Means the layer that became.

本発明において、耐熱性多孔質層はポリオレフィン多孔質基材の少なくとも片面にあればよいが、セパレータのハンドリング性、耐久性及び熱収縮の抑制効果の観点から、ポリオレフィン多孔質基材の両面にある態様が好ましい。   In the present invention, the heat-resistant porous layer may be on at least one side of the polyolefin porous substrate, but from the viewpoint of the handling properties of the separator, durability, and the effect of suppressing heat shrinkage, it is on both sides of the polyolefin porous substrate. Embodiments are preferred.

本発明において、耐熱性多孔質層がポリオレフィン多孔質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〜12μmであることが好ましく、耐熱性多孔質層がポリオレフィン多孔質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〜12μmであることが好ましい。このような厚みの範囲は、ハンドリング性、耐久性、機械的強度、熱収縮の抑制効果、及び液枯れしにくい点で好ましい。
また、耐熱性多孔質層の厚みの合計は、ポリオレフィン多孔質基材の厚みの10〜80%であることが好ましい。耐熱性多孔質層の厚みが上記範囲にあると、耐短絡性とシャットダウン効率が良好である。耐熱性多孔質層の厚みの合計は、ポリオレフィン多孔質基材の厚みの15〜70%であることがより好ましく、20〜60%であることが更に好ましく、25〜50%であることが特に好ましい。
In the present invention, when the heat-resistant porous layer is formed on both surfaces of the polyolefin porous substrate, the total thickness of the heat-resistant porous layer is preferably 3 μm to 12 μm, and the heat-resistant porous layer is When it is formed only on one side of the polyolefin porous substrate, the heat-resistant porous layer preferably has a thickness of 3 μm to 12 μm. Such a thickness range is preferable in terms of handling properties, durability, mechanical strength, an effect of suppressing heat shrinkage, and resistance to liquid drainage.
The total thickness of the heat resistant porous layer is preferably 10 to 80% of the thickness of the polyolefin porous substrate. When the thickness of the heat resistant porous layer is in the above range, the short circuit resistance and the shutdown efficiency are good. The total thickness of the heat-resistant porous layer is more preferably 15 to 70% of the thickness of the polyolefin porous substrate, further preferably 20 to 60%, and particularly preferably 25 to 50%. preferable.

本発明において、耐熱性多孔質層の空孔率は、液枯れの防止の観点から、30〜90%が好ましく、より好ましくは40〜70%である。   In the present invention, the porosity of the heat resistant porous layer is preferably from 30 to 90%, more preferably from 40 to 70%, from the viewpoint of preventing liquid withstand.

[耐熱性樹脂]
本発明において、耐熱性多孔質層を構成する耐熱性樹脂としては、融点が200℃以上の結晶性高分子、あるいは、融点を有しないが分解温度が200℃以上の高分子が好ましい。例えば、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、ポリエーテルスルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、セルロース、及びポリフッ化ビニリデンなど電解質液により膨潤する含フッ素高分子化合物が挙げられる。本発明おいては、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)からなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂が好ましい。
かかる耐熱性樹脂は、ホモポリマーであってもよく、さらに柔軟性の発揮など、所望の目的により若干の共重合成分を含有することも可能である。すなわち、例えば全芳香族ポリアミドにおいては、例えば少量の脂肪族成分を共重合することも可能である。
さらにかかる耐熱性樹脂は、電解質溶液に対し不溶性であり、耐久性が高いことにより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、電極反応において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、ポリパラフェニレンテレフタルアミドが更に好適であり、ポリメタフェニレンイソフタルアミドが特に好適である。
[Heat resistant resin]
In the present invention, the heat resistant resin constituting the heat resistant porous layer is preferably a crystalline 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. Examples include fluorine-containing polymer compounds that swell with an electrolyte solution such as aromatic polyamide, polyimide, polyamideimide, polysulfone, polyethersulfone, polyketone, polyetherketone, polyetherimide, cellulose, and polyvinylidene fluoride. In the present invention, at least one resin selected from the group consisting of aromatic polyamide, polyimide, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetherimide, and polyvinylidene fluoride (PVdF) is preferable.
Such a heat-resistant resin may be a homopolymer, and may further contain some copolymer components depending on a desired purpose such as exhibiting flexibility. That is, for example, in a wholly aromatic polyamide, it is possible to copolymerize a small amount of an aliphatic component, for example.
Furthermore, such a heat-resistant resin is insoluble in the electrolyte solution, and is highly durable due to its high durability. From the viewpoint that it is easy to form a porous layer and has excellent oxidation-reduction resistance in the electrode reaction. Polymetaphenylene isophthalamide and polyparaphenylene terephthalamide, which are meta-type wholly aromatic polyamides, are more preferred, and polymetaphenylene isophthalamide is particularly preferred.

本発明において、耐熱性多孔質層を構成する耐熱性樹脂の分子量は、セパレータとしたときの引裂強さの観点から、例えばポリメタフェニレンイソフタルアミドでは、重量平均分子量(Mw)(ダルトン)が、好ましくは2.5万〜30万であり、より好ましくは3万〜25万であり、更に好ましくは3万〜20万であり、分子量(Ms)(ダルトン)が100万以上の分子の含有量(質量%)が、好ましくは10〜30質量%であり、より好ましくは12〜25質量%であり、更に好ましくは15〜25質量%である。
なお、重量平均分子量(Mw)及び分子量(Ms)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定しポリスチレン換算して表した分子量である。
In the present invention, the molecular weight of the heat resistant resin constituting the heat resistant porous layer is, for example, polymetaphenylene isophthalamide from the viewpoint of tear strength when used as a separator, and the weight average molecular weight (Mw) (Dalton) is Preferably it is 25,000-300,000, More preferably, it is 30,000-250,000, More preferably, it is 30,000-200,000, and molecular content (Ms) (Dalton) is 1 million or more molecular content (% By mass) is preferably 10 to 30% by mass, more preferably 12 to 25% by mass, and still more preferably 15 to 25% by mass.
The weight average molecular weight (Mw) and the molecular weight (Ms) are molecular weights measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to polystyrene.

[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、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア等の金属酸化物、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩、リン酸カルシウム等の金属リン酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物等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 metal oxides such as alumina, titania, silica and zirconia, metal carbonates such as calcium carbonate, metal phosphates such as calcium phosphate, metals such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide A hydroxide or the like is preferably used. Such an inorganic filler is preferably highly crystalline from the viewpoint of elution of impurities and durability.

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が好ましい。非水電解質電池では、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、非水電解質電池の発熱を防ぐ上で有効である。
200〜400℃において吸熱反応を生じる無機フィラーとして、金属水酸化物、硼素塩化合物又は粘土鉱物等からなる無機フィラーが挙げられる。具体的には、水酸化アルミニウム、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る。水酸化アルミニウム、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、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。中でも、難燃性の向上効果、ハンドリング性、除電効果、電池の耐久性改善効果の観点から、金属水酸化物が好ましく、特に、水酸化アルミニウム又は水酸化マグネシウムが好ましい。
上記無機フィラーは単独若しくは2種以上を組み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、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、金属炭酸塩等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。
As an inorganic filler, what produces an endothermic reaction in 200-400 degreeC is preferable. In the nonaqueous electrolyte battery, heat generation due to 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 temperature of the endothermic reaction is in the range of 200 to 400 ° C., it is effective in preventing the heat generation of the nonaqueous electrolyte battery.
Examples of the inorganic filler that generates an endothermic reaction at 200 to 400 ° C. include an inorganic filler made of a metal hydroxide, a boron salt compound, a clay mineral, or the like. Specific examples include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium aluminate, dosonite, and zinc borate. Among these inorganic fillers, 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. Among these, metal hydroxides are preferable from the viewpoints of flame retardancy improvement effect, handling properties, static elimination effect, and battery durability improvement effect, and aluminum hydroxide or magnesium hydroxide is particularly preferable.
The said inorganic filler can be used individually or in combination of 2 or more types. 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.

本発明において、無機フィラーの平均粒子径は、非水電解質電池用セパレータの電機化学的安定性、高温時の耐短絡性や成形性等の観点から、0.1μm〜2μmが好ましい。
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、透過性及びハンドリング性の観点から、50〜95質量%であることが好ましい。
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、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、樹脂等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 the present invention, the average particle diameter of the inorganic filler is preferably 0.1 μm to 2 μm from the viewpoints of the electrochemical stability of the nonaqueous electrolyte battery separator, short circuit resistance at high temperature, moldability, and the like.
In this invention, it is preferable that content of the inorganic filler in a heat resistant porous layer is 50-95 mass% from a viewpoint of a heat resistant improvement effect, permeability, and handling property.
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 when the heat-resistant porous layer is a nonwoven fabric or the like 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.

[耐熱性多孔質層の形成方法]
本発明において、耐熱性多孔質層の形成方法に特に制限はないが、下記(1)〜(5)の工程を経て形成することが好ましい。
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。
[Method for forming heat-resistant porous layer]
In the present invention, the method for forming the heat-resistant porous layer is not particularly limited, but it is preferably formed through the following steps (1) to (5).
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.

(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、特に限定はないが、極性アミド系溶剤又は極性尿素系溶剤が好ましく、例えば、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、又はテトラメチル等が挙げられる。また、当該溶剤は、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質量%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等で表面処理し、分散性を改善する手法も適用可能である。
(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 is preferably a polar amide solvent or a polar urea solvent, such as dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide. , N-methyl-2-pyrrolidone, tetramethyl and the like. In addition to the polar solvent, the solvent may be a solvent that becomes a poor solvent for the heat-resistant resin. 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 mass. 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 surface-treating the inorganic filler with a silane coupling agent or the like to improve the dispersibility is also applicable.

(2)スラリーの塗工
スラリーをポリオレフィン多孔質基材の少なくとも一方の表面に塗工する。ポリオレフィン多孔質基材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、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、ロールコーター法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スプレー法等が挙げられる。この中でも、塗布層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。ポリオレフィン多孔質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を採用できる。
塗工用スラリーは、微細異物除去のため、塗工に先立ち濾過することが好ましい。濾過装置、フィルターの形状、設置位置は特に制限はなく、従来公知の装置、フィルターを所定の位置に設置して使用することができる。フィルターの穴径は、濾過性と生産性の観点から、1μm以上100μm以下が好ましい。
(2) Coating of slurry The slurry is coated on at least one surface of the polyolefin porous substrate. When forming a heat resistant porous layer on both surfaces of a polyolefin porous substrate, it is preferable from a viewpoint of shortening of a process to apply simultaneously on both surfaces of a substrate. Examples of the method for coating the slurry for coating include a knife coater method, a gravure coater method, a Mayer bar method, a die coater method, a reverse roll coater method, a roll coater method, a screen printing method, an ink jet method, and a spray method. . Among these, the reverse roll coater method is preferable from the viewpoint of uniformly forming the coating layer. When applying to both surfaces of a polyolefin porous substrate at the same time, for example, by passing the substrate between a pair of Meyer bars, an excess coating slurry is applied to both surfaces of the substrate, and this is applied to a pair of reverse It is possible to employ a method of precise weighing by scraping excess slurry through a roll coater.
The slurry for coating is preferably filtered prior to coating in order to remove fine foreign matters. There are no particular limitations on the shape of the filtration device, the filter, and the installation position, and a conventionally known device and filter can be installed and used at predetermined positions. The hole diameter of the filter is preferably 1 μm or more and 100 μm or less from the viewpoint of filterability and productivity.

(3)スラリーの凝固
ポリオレフィン多孔質基材に塗工用スラリーを塗工したものを、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面に凝固液をスプレーで吹き付ける方法や、塗工用スラリーを塗工したポリオレフィン多孔質基材を凝固液の入った浴(凝固浴)中に浸漬する方法等が挙げられる。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、耐熱性樹脂を凝固できるものであれば特に限定されないが、水、又は、スラリーに用いた溶剤に水を適当量混合したものが好ましい。ここで、水の混合量は、凝固効率や多孔化の観点から、凝固液に対して40〜80質量%が好ましい。水の混合量が40質量%以上であると、耐熱性樹脂を凝固するのに要する時間が長くなり過ぎない。また、凝固が不十分な部分が発生することもなく、引裂強さが良好である。他方、水の混合量が80質量%以下であると、凝固液と接触する耐熱性樹脂層の表面の凝固が適度な速度で進行し、表面が十分に多孔化され、結晶化の程度が適度であり、引裂強さが良好である。さらに溶剤回収のコストが低く抑えられる。
本発明においては、セパレータとしたときの引裂強さの観点から収縮を抑制するために、凝固液で処理する時に、塗工用スラリーを塗工した基材に一定の張力を加えることが好ましい。具体的には、塗工用スラリーを塗工した基材の両端をチャックで把持し、好ましくはTD方向に、一定の低張力を付加する方法が例示される。
(3) Solidification of slurry By applying a slurry for coating on a polyolefin porous substrate with a coagulation liquid capable of coagulating the heat resistant resin, the heat resistant resin is coagulated and heat resistant. Forming a porous layer.
As a method of treating with the coagulating liquid, a method of spraying the coagulating liquid onto the surface coated with the coating slurry or a polyolefin porous substrate coated with the coating slurry on a bath containing the coagulating liquid (coagulating liquid) The method of immersing in bath) etc. is mentioned. 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 mixture of an appropriate amount of water in the solvent used in the slurry is preferable. Here, the mixing amount of water is preferably 40 to 80% by mass with respect to the coagulating liquid from the viewpoint of coagulation efficiency and porosity. When the mixing amount of water is 40% by mass or more, the time required for solidifying the heat-resistant resin does not become too long. In addition, the tear strength is good without generating insufficiently solidified portions. On the other hand, when the mixing amount of water is 80% by mass or less, the solidification of the surface of the heat-resistant resin layer in contact with the coagulating liquid proceeds at an appropriate rate, the surface is sufficiently porous, and the degree of crystallization is moderate. And the tear strength is good. Furthermore, the cost of solvent recovery can be kept low.
In the present invention, in order to suppress shrinkage from the viewpoint of tear strength when a separator is used, it is preferable to apply a certain tension to the base material coated with the coating slurry when treated with the coagulating liquid. Specifically, a method of holding both ends of the substrate coated with the coating slurry with a chuck and applying a constant low tension, preferably in the TD direction is exemplified.

(4)凝固液の除去
スラリーの凝固に用いた凝固液を、水洗することによって、除去する。
(4) Removal of coagulating liquid The coagulating liquid used for coagulating the slurry is removed by washing with water.

(5)乾燥
ポリオレフィン多孔質基材に耐熱性樹脂の塗工層を形成したシートから、水を乾燥により除去する。乾燥方法は特に限定はないが、乾燥温度は50〜90℃が好適であり、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方法、あるいはセパレータの両端をチャック等で把持する方法などを適用することが好ましい。乾燥処理において、MD方向及びTD方向の変形を抑制することにより、耐熱性多孔質層を均一な厚さで均一に結晶化させ、諸物性を好適に実現することができる。
乾燥処理の時間は、セパレータの熱収縮率の観点から、好ましくは2分〜5時間、より好ましくは5分〜3時間が選択される。乾燥の熱処理は、常圧以下の雰囲気で実施することも好ましい。この時、処理時間は1分〜10時間の間で適宜選択することができる。
(5) Drying Water is removed by drying from a sheet in which a heat-resistant resin coating layer is formed on a polyolefin porous substrate. The drying method is not particularly limited, but the drying temperature is preferably 50 to 90 ° C., and a method of contacting with a roll in order to prevent dimensional change due to heat shrinkage, or holding both ends of the separator with a chuck or the like. It is preferable to apply a method or the like. In the drying process, by suppressing deformation in the MD direction and the TD direction, the heat-resistant porous layer can be uniformly crystallized with a uniform thickness, and various physical properties can be suitably realized.
The time for the drying treatment is preferably 2 minutes to 5 hours, more preferably 5 minutes to 3 hours, from the viewpoint of the thermal contraction rate of the separator. The drying heat treatment is also preferably carried out in an atmosphere at atmospheric pressure or lower. At this time, the treatment time can be appropriately selected between 1 minute and 10 hours.

(セパレータの諸特性)
本発明の非水電解質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℃以上であると、低温でメルトダウンすることがなく安全性が高い。他方、シャットダウン温度が155℃以下であると、電池の各種素材が高温に曝されることがない。シャットダウン温度は、好ましくは135〜150℃である。
(Separator characteristics)
The shutdown temperature of the nonaqueous electrolyte battery separator of the present invention is preferably 130 to 155 ° C. When the shutdown temperature is 130 ° C. or higher, the melt does not melt at a low temperature and the safety is high. On the other hand, when the shutdown temperature is 155 ° C. or lower, various materials of the battery are not exposed to high temperatures. The shutdown temperature is preferably 135 to 150 ° C.

本発明の非水電解質電池用セパレータは、電池としたとき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。
本発明の非水電解質電池用セパレータの空孔率は、透過性、機械強度及びハンドリング性の観点から、30〜70%であることが好ましく、40〜60%であることがより好ましい。
本発明の非水電解質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よい点で、100〜500sec/100ccであることが好ましい。
本発明の非水電解質電池用セパレータの膜抵抗は、電池の負荷特性の観点から、1.5〜10ohm・cmであることが好ましい。
The separator for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention preferably has a total film thickness of 30 μm or less from the viewpoint of energy density when used as a battery.
The porosity of the non-aqueous electrolyte battery separator of the present invention is preferably 30 to 70%, more preferably 40 to 60%, from the viewpoints of permeability, mechanical strength, and handling properties.
The Gurley value (JIS P8117) of the separator for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention is preferably 100 to 500 sec / 100 cc from the viewpoint of good balance between mechanical strength and membrane resistance.
The membrane resistance of the nonaqueous electrolyte battery separator of the present invention is preferably 1.5 to 10 ohm · cm 2 from the viewpoint of the load characteristics of the battery.

本発明の非水電解質電池用セパレータの突刺強度は、250g〜1000gであることが好ましい。突刺強度が250g以上であると、電池としたときセパレータにピンホール等が発生しにくく、非水電解質電池の短絡発生を抑制できる。   The puncture strength of the nonaqueous electrolyte battery separator of the present invention is preferably 250 g to 1000 g. When the pin puncture strength is 250 g or more, when the battery is used, pinholes or the like hardly occur in the separator, and the occurrence of a short circuit in the nonaqueous electrolyte battery can be suppressed.

本発明の非水電解質電池用セパレータは、MD方向、TD方向ともに、破断強度が10N以上であり、破断伸度が50%を超えることが好ましい。破断強度と破断伸度が上記範囲にあると、電池製造工程においてセパレータを捲回する際にセパレータが破損しにくく、また、電池としたときにシャットダウンのサイクル特性が変動しにくく、有利である。   The separator for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention preferably has a breaking strength of 10 N or more in both the MD direction and the TD direction, and the breaking elongation exceeds 50%. When the breaking strength and breaking elongation are within the above ranges, the separator is less likely to be damaged when the separator is wound in the battery manufacturing process, and the cycle characteristics of the shutdown are less likely to change when the battery is manufactured.

本発明の非水電解質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と、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よい。より好ましくは0.5〜5%である。   The thermal shrinkage rate at 105 ° C. of the nonaqueous electrolyte battery separator of the present invention is preferably 0.5 to 10%. When the thermal contraction rate is within this range, the shape stability and shutdown characteristics of the separator are well balanced. More preferably, it is 0.5 to 5%.

<非水電解質電池>
本発明の非水電解質電池は、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水電解質電池であって、正極と、負極と、既述の構成の非水電解質電池用セパレータを備える。非水電解質電池は、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を有する。
かかる構成の非水電解質電池は、シャットダウン機能及び耐熱性を有し、サイクル特性に優れる。
<Nonaqueous electrolyte battery>
The non-aqueous electrolyte battery of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery that obtains an electromotive force by doping or dedoping lithium, and includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator for a non-aqueous electrolyte battery having the above-described configuration. A non-aqueous electrolyte 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.
The nonaqueous electrolyte battery having such a configuration has a shutdown function and heat resistance, and is excellent in cycle characteristics.

負極は、負極活物質、導電助剤及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である。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、ウッド合金等が挙げられる。負極活物質は、セパレータが液枯れしにくい点では、リチウムを脱ドープする過程における体積変化率が3%以上のものが好ましい。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等が挙げられる。集電体には銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔等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. The negative electrode active material preferably has a volume change rate of 3% or more in the process of dedoping lithium from the viewpoint that the separator is unlikely to dry up. 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. A copper foil, a stainless steel foil, a nickel foil or the like can be used for the current collector.

正極は、正極活物質、導電助剤及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である。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。正極活物質は、セパレータが液枯れしにくい点では、リチウムを脱ドープする過程における体積変化率が1%以上のものが好ましい。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等が挙げられる。集電体にはアルミ箔、ステンレス箔、チタン箔等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. The positive electrode active material preferably has a volume change rate of 1% or more in the process of dedoping lithium from the viewpoint that the separator does not easily drain. 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. For 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溶液である。リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO等が挙げられる。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等が挙げられ、これらは単独で用いても混合して用いてもよい。 The electrolytic solution is a solution 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、金属缶又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、コイン型等があるが、本発明の非水電解質電池用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 nonaqueous electrolyte battery separator of the present invention can be suitably applied to any shape.

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

本発明の実施例及び比較例で適用した測定方法は、以下のとおりである。
(1)ポリオレフィンの重量平均分子量
本実施例で使用したポリオレフィンの重量平均分子量は、下記のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した。
試料15mgに、GPC測定用移動相20mlを加え、145℃で完全に溶解し、ステンレス製焼結フィルター(孔径1.0μm)で濾過した。濾液400μlを装置に注入して測定に供し、試料の重量平均分子量を求めた。
・装置:ゲル浸透クロマトグラフAlliance GPC2000型(Waters製)
・カラム:東ソー(株)製、TSKgel GMH6−HT×2+TSKgel GMH6−HT×2
・カラム温度:140℃、
・移動相:o−ジクロロベンゼン
・検出器:示差屈折計(RI)
・分子量較正:東ソー(株)製、単分散ポリスチレン
The measurement methods applied in the examples and comparative examples of the present invention are as follows.
(1) Weight average molecular weight of polyolefin The weight average molecular weight of the polyolefin used in the present Example was measured by the following gel permeation chromatography (GPC).
To 15 mg of the sample, 20 ml of a mobile phase for GPC measurement was added, completely dissolved at 145 ° C., and filtered through a stainless sintered filter (pore size: 1.0 μm). 400 μl of the filtrate was injected into the apparatus for measurement, and the weight average molecular weight of the sample was determined.
-Apparatus: Gel permeation chromatograph Alliance GPC2000 (manufactured by Waters)
Column: manufactured by Tosoh Corporation, TSKgel GMH6-HT × 2 + TSKgel GMH6-HT × 2
Column temperature: 140 ° C
・ Mobile phase: o-dichlorobenzene ・ Detector: Differential refractometer (RI)
・ Molecular weight calibration: Tosoh Corporation monodisperse polystyrene

(2)引裂強さ
非水電解質電池用セパレータの引裂強さ(mN/μm)は、JIS K7128−1に規定の引裂強さ試験方法により測定した。
(3)膜厚
ポリオレフィン多孔質基材及び非水電解質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。
(4)空孔率
耐熱性多孔質層の空孔率は、下記の算出方法に従って求めた。
着目する層の構成成分がa、b、c、・・・、nであり、構成成分の質量がWa、Wb、Wc、・・・、Wn(g/cm)であり、構成成分の真密度がxa、xb、xc、・・・、xn(g/cm)であり、着目する層の膜厚がt(cm)であるとき、空孔率ε(%)は以下の式より求められる。
ε={1−(Wa/xa+Wb/xb+Wc/xc+・・・+Wn/xn)/t}×100
(2) Tear Strength The tear strength (mN / μm) of the nonaqueous electrolyte battery separator was measured by the tear strength test method specified in JIS K7128-1.
(3) Film thickness The film thickness of the polyolefin porous substrate and the separator for the non-aqueous electrolyte battery was determined by measuring 20 points with a contact-type film thickness meter (manufactured by Mitutoyo Corporation) and averaging them. Here, a cylindrical contact terminal having a diameter of 0.5 cm was used as the contact terminal.
(4) Porosity The porosity of the heat resistant porous layer was determined according to the following calculation method.
The constituent components of the layer of interest are a, b, c,..., N, and the masses of the constituent components are Wa, Wb, Wc,..., Wn (g / cm 2 ). When the density is xa, xb, xc,..., Xn (g / cm 3 ) and the film thickness of the layer of interest is t (cm), the porosity ε (%) is obtained from the following equation. It is done.
ε = {1− (Wa / xa + Wb / xb + Wc / xc +... + Wn / xn) / t} × 100

(5)捲回性(巻回時の切断)
非水電解質電池用セパレータの捲回性は、皆藤製作所(株)の捲回機KMW−2BYを使用し評価した。モデル電極を使用し、セパレータを捲回速度500mm/秒で延べ1000m捲回し、セパレータの切断の有無を確認した。切断が発生しなかったものを良好(○)と判定し、切断が発生したものを不良(×)と判定した。
(5) Winding (cutting during winding)
The winding property of the separator for nonaqueous electrolyte batteries was evaluated using a winding machine KMW-2BY manufactured by Minato Seisakusho. Using a model electrode, the separator was rolled at a winding speed of 500 mm / sec for a total of 1000 m, and whether or not the separator was cut was confirmed. Those in which cutting did not occur were judged as good (◯), and those in which cutting occurred were judged as bad (x).

(6)耐熱性(シャットダウン特性)
非水電解質電池用セパレータを直径19mmの円形に打ち抜き、非イオン性界面活性剤(花王社製エマルゲン210P)を3質量%の濃度に溶解したメタノール溶液に浸漬し、風乾した。このサンプルを、厚み0.4mm、直径15.5mmの2枚のSUS板の電極に挟み、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(質量比1/1)]溶液(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コイン型電池とした。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℃/分でコイン型電池内部の温度を昇温させ、同時に振幅10mV、周波数1kHzの交流電圧を印加して、コイン型電池の抵抗値(ohm・cm)を測定した。抵抗値が10ohm・cmに達した時をシャットダウンとみなし、その時点の温度をシャットダウン温度とした。
シャットダウン後、シャットダウン温度から+20℃の温度範囲で、継続して抵抗値が10ohm・cm以上である場合、耐熱性が良好(○)と判定し、抵抗値が10ohm・cm未満に低下した場合は、耐熱性不良(×)と判定した。
(6) Heat resistance (shutdown characteristics)
A separator for a non-aqueous electrolyte battery was punched into a circle having a diameter of 19 mm, immersed in a methanol solution in which a nonionic surfactant (Emulgen 210P manufactured by Kao Corporation) was dissolved at a concentration of 3% by mass, and air-dried. This sample was sandwiched between electrodes of two SUS plates having a thickness of 0.4 mm and a diameter of 15.5 mm, and an electrolyte solution of 1M LiBF 4 / [propylene carbonate / ethylene carbonate (mass ratio 1/1)] solution (Kishida Chemical Co., Ltd.) was impregnated. This was enclosed in a 2032 type coin cell to form a coin type battery. I took the lead from the coin cell, put a thermocouple, and put it in the oven. The temperature inside the coin-type battery was raised at a rate of temperature rise of 1.6 ° C./min. At the same time, an alternating voltage with an amplitude of 10 mV and a frequency of 1 kHz was applied to measure the resistance value (ohm · cm 2 ) of the coin-type battery. . When the resistance value reached 10 4 ohm · cm 2 , the shutdown was regarded as the shutdown temperature.
After the shutdown, in the temperature range from the shutdown temperature to + 20 ° C., when the resistance value is continuously 10 4 ohm · cm 2 or more, it is determined that the heat resistance is good (◯), and the resistance value is 10 4 ohm · cm 2. When it decreased to less than, it was determined that the heat resistance was poor (x).

(7)充放電サイクル特性
−試験用電池の作製−
〜正極の作製〜
コバルト酸リチウム(LiCoO、日本化学工業社製)の粉末と、アセチレンブラックと、濃度6質量%のPVdFのN−メチル−2−ピロリドン溶液とを用意した。質量比(LiCoO:アセチレンブラック:PVdF[乾燥質量])が89.5:4.5:6となるように混合溶液を調製し、これを正極剤ペーストとした。正極剤ペーストを厚さ20μmのアルミ箔上に塗布し、乾燥後プレスして、厚さ97μmの正極を得た。
〜負極の作製〜
負極活物質としてメソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB、大阪瓦斯化学社製)の粉末と、アセチレンブラックと、濃度6質量%のPVdFのN−メチル−2−ピロリドン溶液とを用意した。質量比(MCMB:アセチレンブラック:PVdF[乾燥質量])が87:3:10となるように混合溶液を調製し、これを負極剤ペーストとした。負極剤ペーストを厚さ18μmの銅箔上に塗布し、乾燥後プレスして、厚さ90μmの負極を得た。
〜ボタン電池の作製〜
セパレータと、上記の正極及び負極を用いて、初期容量が4.5mAh程度のボタン電池(CR2032)を作製した。電解液には1MのLiPF/[エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/メチルエチルカーボネート(質量比1/2/1)]溶液を用いた。
−評価方法−
ボタン電池に、充電電圧4.2V、放電電圧2.75Vで充放電を繰返し、100サイクル目の放電容量を初期容量で除して得られた数値を容量保持率とし、下記の評価基準に従って、充放電サイクル特性を評価した。
〜評価基準〜
○:ボタン電池10個の容量保持率の平均値が85%以上。この場合、実用上問題なく、合格(○)と判定した。
×:ボタン電池10個の容量保持率の平均値が85%未満。この場合、実用上問題があり、不合格(×)と判定した。
(7) Charging / discharging cycle characteristics-Production of test battery-
-Preparation of positive electrode-
A powder of lithium cobaltate (LiCoO 2 , manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), acetylene black, and an N-methyl-2-pyrrolidone solution of PVdF having a concentration of 6% by mass were prepared. A mixed solution was prepared so that the mass ratio (LiCoO 2 : acetylene black: PVdF [dry mass]) was 89.5: 4.5: 6, and this was used as a positive electrode paste. The positive electrode paste was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed to obtain a positive electrode having a thickness of 97 μm.
-Production of negative electrode-
As the negative electrode active material, powder of mesophase carbon microbeads (MCMB, manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.), acetylene black, and an N-methyl-2-pyrrolidone solution of PVdF having a concentration of 6% by mass were prepared. A mixed solution was prepared so that the mass ratio (MCMB: acetylene black: PVdF [dry mass]) was 87: 3: 10, and this was used as a negative electrode paste. The negative electrode paste was applied onto a 18 μm thick copper foil, dried and pressed to obtain a 90 μm thick negative electrode.
~ Production of button battery ~
A button battery (CR2032) having an initial capacity of about 4.5 mAh was manufactured using the separator and the positive electrode and the negative electrode. As the electrolytic solution, a 1M LiPF 6 / [ethylene carbonate / diethyl carbonate / methyl ethyl carbonate (mass ratio 1/2/1)] solution was used.
-Evaluation method-
The button battery was repeatedly charged and discharged at a charge voltage of 4.2 V and a discharge voltage of 2.75 V, and the numerical value obtained by dividing the discharge capacity at the 100th cycle by the initial capacity was taken as the capacity retention rate. The charge / discharge cycle characteristics were evaluated.
~Evaluation criteria~
A: The average value of the capacity retention rate of 10 button batteries is 85% or more. In this case, it was determined to be acceptable (◯) without any practical problem.
X: The average value of the capacity retention of 10 button batteries is less than 85%. In this case, there was a problem in practical use, and it was determined to be rejected (x).

<原料ポリエチレンの用意>
本発明の実施例及び比較例で使用したポリオレフィン多孔質基材の原料として、以下の方法で製造したPE−1〜PE−5のポリエチレンを用いた。
<Preparation of raw polyethylene>
As raw materials for the polyolefin porous substrate used in Examples and Comparative Examples of the present invention, PE-1 to PE-5 polyethylene produced by the following method was used.

(合成例1)
[ポリエチレンPE−1の製造]
<固体触媒成分の調製>
窒素ガスで充分に置換され、撹拌機を具備した容量2lの丸底フラスコにジエトキシマグネシウム100g及びテトライソプロポキシチタン130mlを装入して懸濁状態とし、130℃で6時間撹拌しながら処理した。次いで90℃まで冷却後、90℃に予め加熱したトルエン800mlを加え、1時間撹拌することにより均一な溶液を得た。この溶液90mlを、撹拌機を具備した500mlの丸底フラスコに装入した0℃のn−ヘプタン150ml及び四塩化ケイ素50ml中に、系内の温度を0℃に保ちつつ、撹拌数500rpmで撹拌しつつ1時間かけて添加した。その後、1時間かけて55℃まで昇温し、1時間反応させることにより白色の微粒状固体組成物を得た。次いで、上澄み液を除去した後、トルエン40mlを加えてスラリー状とした。この中に、ソルビタンジステアレート0.5gを予め溶解させた室温の四塩化チタン20mlを撹拌しながら添加し、さらにジ−n−ブチルフタレートを1.5ml添加後、3時間かけて110℃まで昇温し、2時間処理を行なった。最後に、室温のn−ヘプタン100mlで7回洗浄することにより約10gの固体触媒成分を得た。
(Synthesis Example 1)
[Production of polyethylene PE-1]
<Preparation of solid catalyst component>
A 2-liter round bottom flask equipped with a stirrer and thoroughly substituted with nitrogen gas was charged with 100 g of diethoxymagnesium and 130 ml of tetraisopropoxytitanium, and the suspension was treated at 130 ° C. for 6 hours with stirring. . Next, after cooling to 90 ° C., 800 ml of toluene preheated to 90 ° C. was added and stirred for 1 hour to obtain a uniform solution. 90 ml of this solution was stirred at a stirring speed of 500 rpm in 150 ml of n-heptane at 0 ° C. and 50 ml of silicon tetrachloride charged in a 500 ml round bottom flask equipped with a stirrer while maintaining the temperature in the system at 0 ° C. However, it was added over 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to 55 ° C. over 1 hour and reacted for 1 hour to obtain a white finely divided solid composition. Next, after removing the supernatant, 40 ml of toluene was added to form a slurry. To this, 20 ml of room temperature titanium tetrachloride in which 0.5 g of sorbitan distearate was previously dissolved was added with stirring, and 1.5 ml of di-n-butyl phthalate was further added to 110 ° C. over 3 hours. The temperature was raised and the treatment was performed for 2 hours. Finally, by washing 7 times with 100 ml of room temperature n-heptane, about 10 g of solid catalyst component was obtained.

<重合>
エチレンガスで完全に置換された内容積1500mlの撹拌装置付きステンレス製オートクレーブにn−ヘプタン700mlを装入し、20℃においてエチレンガス雰囲気下に保ちつつトリエチルアルミニウム0.70mmolを装入した。次いで70℃に昇温後、前記固体触媒成分をチタン原子として 0.006mmol装入し、系内の圧力が5kg/cm・Gになるようにエチレンを供給しつつ10時間重合を行なった。濾別後、減圧乾燥し、ポリエチレンパウダー(PE−1)を得た。得られたポリマーの重量平均分子量(Mw)は600万以上であった。
<Polymerization>
700 ml of n-heptane was charged into a stainless steel autoclave with a stirrer having an internal volume of 1500 ml that was completely replaced with ethylene gas, and 0.70 mmol of triethylaluminum was charged at 20 ° C. while maintaining an ethylene gas atmosphere. Next, after raising the temperature to 70 ° C., 0.006 mmol of the solid catalyst component as titanium atoms was charged, and polymerization was carried out for 10 hours while supplying ethylene so that the pressure in the system was 5 kg / cm 2 · G. After separation by filtration, it was dried under reduced pressure to obtain polyethylene powder (PE-1). The weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer was 6 million or more.

(合成例2)
[ポリエチレンPE−2の製造]
合成例1の重合において、固体触媒成分をチタン原子として 0.0052mmol装入し、系内の圧力を3.8kg/cm・G、重合時間を3時間にしたこと以外は合成例1と同様にしてポリエチレンパウダー(PE−2)を得た。得られたポリマーの重量平均分子量(Mw)は204万であった。
(Synthesis Example 2)
[Production of polyethylene PE-2]
In the polymerization of Synthesis Example 1, the same as Synthesis Example 1, except that 0.0052 mmol of the solid catalyst component was charged as titanium atom, the pressure in the system was 3.8 kg / cm 2 · G, and the polymerization time was 3 hours. Thus, polyethylene powder (PE-2) was obtained. The weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer was 2,040,000.

(合成例3)
[ポリエチレンPE−3の製造]
シリカ(W.Rグレースアンドカンパニ製グレード952)に1.0質量%の三酸化クロムを担持し、800℃で焼成して固体触媒を得た。この固体触媒を重合器(反応容積170L)に入れ、メタノールとアルミニウムトリヘキシルとをモル比0.92:1で反応させて得た有機アルミニウム化合物を、該化合物の重合器中の濃度が0.08mmol/lになるように0.7g/hrの速度で供給した。次いで、重合器に精製ヘキサンを60L/hrの速度で供給し、またエチレンを12kg/hrの速度で供給し、分子量調節剤として水素を気相濃度が2.5mol%になるように供給し、重合を行った。重合器内のポリマーは乾燥工程、造粒工程を経た後ペレットとして得た。得られたポリマー(PE−3)の重量平均分子量(Mw)は42万であった。
(Synthesis Example 3)
[Production of polyethylene PE-3]
Silica (W.R Grace and Company grade 952) was loaded with 1.0 mass% chromium trioxide and calcined at 800 ° C. to obtain a solid catalyst. This solid catalyst was put into a polymerization vessel (reaction volume 170 L), and an organoaluminum compound obtained by reacting methanol and aluminum trihexyl in a molar ratio of 0.92: 1 had a concentration of the compound in the polymerization vessel of 0. 0. It was supplied at a rate of 0.7 g / hr so as to be 08 mmol / l. Subsequently, purified hexane is supplied to the polymerization vessel at a rate of 60 L / hr, ethylene is supplied at a rate of 12 kg / hr, and hydrogen is supplied as a molecular weight regulator so that the gas phase concentration becomes 2.5 mol%. Polymerization was performed. The polymer in the polymerization vessel was obtained as a pellet after passing through a drying step and a granulation step. The obtained polymer (PE-3) had a weight average molecular weight (Mw) of 420,000.

(合成例4)
[ポリエチレンPE−4の製造]
合成例1の重合において、固体触媒成分をチタン原子として 0.0048mmol装入し、系内の圧力を4kg/cm・G、重合時間を1.5時間にしたこと以外は合成例1と同様にしてポリエチレンパウダー(PE−4)を得た。得られたポリマーの重量平均分子量(Mw)は81万であった。
(Synthesis Example 4)
[Production of polyethylene PE-4]
In the polymerization of Synthesis Example 1, the same as Synthesis Example 1 except that 0.0048 mmol of titanium catalyst was used as the solid catalyst component, the pressure in the system was 4 kg / cm 2 · G, and the polymerization time was 1.5 hours. Thus, polyethylene powder (PE-4) was obtained. The weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer was 810,000.

(合成例5)
[ポリエチレンPE−5の製造]
水素の気相濃度が2.8mol%になるように調製した以外は合成例3と同様にしてポリエチレン(PE−5)を得た。得られたポリマーの重量平均分子量(Mw)は29万であった。
(Synthesis Example 5)
[Production of polyethylene PE-5]
Polyethylene (PE-5) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 3 except that the hydrogen gas phase concentration was adjusted to 2.8 mol%. The weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer was 290,000.

<ポリオレフィン多孔質基材の製造>
(製造例1)
PE−1とPE−2とPE−3とを7.2/45/47.8(質量部)の割合で混合した。このポリエチレン混合物を使用して、ポリエチレン濃度が30質量%となるように流動パラフィン(松村石油研究所社製スモイルP−350P、沸点480℃)とデカリンの混合溶媒中に溶解させ、ポリエチレン溶液を作製した。このポリエチレン溶液の組成は、ポリエチレン:流動パラフィン:デカリン=30:45:25(質量比)であった。
このポリエチレン溶液を148℃でダイから押し出し、水浴中で冷却してゲル状テープ(ベーステープ)を作製した。このベーステープを60℃で8分、95℃で15分乾燥した。次いで、縦延伸と横延伸とを逐次行う2軸延伸にてベーステープを延伸し、横延伸の後に125℃で熱固定を行って、シートを得た。ここで、縦延伸(MD方向)は、延伸倍率5.5倍、延伸温度90℃とし、横延伸(TD方向)は、延伸倍率11倍、延伸温度105℃とした。
次に、上記で得たシート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除去した。その後、50℃で乾燥し、120℃でアニール処理し、ポリエチレン多孔質基材を得た。このポリエチレン多孔質基材は、製膜、延伸、後処理において操作上の問題もなく良好に製造することができた。以下、このポリエチレン多孔質基材をPO1と略称することがある。
<Manufacture of polyolefin porous substrate>
(Production Example 1)
PE-1, PE-2 and PE-3 were mixed at a ratio of 7.2 / 45 / 47.8 (parts by mass). Using this polyethylene mixture, it is dissolved in a mixed solvent of liquid paraffin (Smoyl P-350P, boiling point 480 ° C. by Matsumura Oil Research Co., Ltd.) and decalin so that the polyethylene concentration becomes 30% by mass to prepare a polyethylene solution. did. The composition of this polyethylene solution was polyethylene: liquid paraffin: decalin = 30: 45: 25 (mass 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). This base tape was dried at 60 ° C. for 8 minutes and at 95 ° C. for 15 minutes. Subsequently, the base tape was stretched by biaxial stretching in which longitudinal stretching and lateral stretching were sequentially performed, and heat setting was performed at 125 ° C. after the lateral stretching to obtain a sheet. Here, the longitudinal stretching (MD direction) was a stretching ratio of 5.5 times and a stretching temperature of 90 ° C., and the transverse stretching (TD direction) was a stretching ratio of 11 times and a stretching temperature of 105 ° C.
Next, the sheet obtained above was immersed in a methylene chloride bath to extract and remove liquid paraffin and decalin. Then, it dried at 50 degreeC and annealed at 120 degreeC, and obtained the polyethylene porous base material. This polyethylene porous substrate could be produced satisfactorily without any operational problems in film formation, stretching and post-treatment. Hereinafter, this polyethylene porous substrate may be abbreviated as PO1.

(製造例2〜5)
PE−1〜PE−5の混合比と、延伸倍率とを表1に示すとおりに換えた以外は製造例1と同様にして、ポリエチレン多孔質基材PO2〜PO5を得た。PO2〜PO5は、製膜、延伸、後処理において操作上の問題もなく良好に製造することができた。
(Production Examples 2 to 5)
Polyethylene porous substrates PO2 to PO5 were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the mixing ratio of PE-1 to PE-5 and the draw ratio were changed as shown in Table 1. PO2 to PO5 could be satisfactorily produced without any operational problems in film formation, stretching and post-treatment.

<耐熱性樹脂の製造>
(重合例1)
[界面重合法によるポリメタフェニレンイソフタルアミドの重合]
イソフタル酸クロライド160.5gをテトラヒドロフラン1120mlに溶解させて溶液を調製した。別途、メタフェニレンジアミン85.2gをモレキュラーシーブで脱水乾燥させ、テトラヒドロフラン1120mlに溶解させて溶液を調製した。前者の溶液を撹拌しながら、後者の溶液を細流として徐々に加えて、白濁した乳白色の溶液を得た。撹拌を約5分間継続した後、更に撹拌しながら、炭酸ソーダ167.6gと食塩317gを3400mlの水に溶かした水溶液を速やかに加え、5分間撹拌した。反応物は数秒後に粘度が増大し、その後低下し、白色の懸濁液が得られた。これを静置し、分離した透明な水溶液層を取り除き、濾過し、ポリメタフェニレンイソフタルアミド(以下PMIA(1)と称することがある。)を185.3g得た。
PMIA(1)は、重量平均分子量(ポリスチレン換算)(ダルトン)が7.5万であり、分子量100万以上の分子の含有量が20質量%であった。
<Manufacture of heat-resistant resin>
(Polymerization example 1)
[Polymerphenylene isophthalamide polymerization by interfacial polymerization]
A solution was prepared by dissolving 160.5 g of isophthalic acid chloride in 1120 ml of tetrahydrofuran. Separately, 85.2 g of metaphenylenediamine was dehydrated and dried with a molecular sieve and dissolved in 1120 ml of tetrahydrofuran to prepare a solution. While stirring the former solution, the latter solution was gradually added as a trickle to obtain a cloudy milky white solution. Stirring was continued for about 5 minutes. Then, with further stirring, an aqueous solution in which 167.6 g of sodium carbonate and 317 g of sodium chloride were dissolved in 3400 ml of water was quickly added, and the mixture was stirred for 5 minutes. The reaction increased in viscosity after a few seconds and then decreased to give a white suspension. This was allowed to stand, and the separated transparent aqueous solution layer was removed and filtered to obtain 185.3 g of polymetaphenylene isophthalamide (hereinafter sometimes referred to as PMIA (1)).
PMIA (1) had a weight average molecular weight (polystyrene equivalent) (Dalton) of 75,000, and the content of molecules having a molecular weight of 1 million or more was 20% by mass.

<非水電解質電池用セパレータの製造>
(実施例1)
−耐熱性多孔質層の塗工用スラリーの作製−
前記重合例1のPMIA(1)と、無機フィラーとして平均粒子径0.8μmの水酸化マグネシウム(協和化学製キスマ5P)とを用意した。両者の混合比(PMIA(1):水酸化マグネシウム)が50:50(質量比)で、PMIA(1)の濃度が5.5質量%となるように、ジメチルアセトアミド(DMAc)とトリプロピレングリコール(TPG)との混合溶媒(DMAc:TPG=50:50[質量比])に混合し、塗工用スラリーを作製した。
<Manufacture of separators for non-aqueous electrolyte batteries>
Example 1
-Preparation of slurry for coating heat resistant porous layer-
PMIA (1) of Polymerization Example 1 and magnesium hydroxide having an average particle diameter of 0.8 μm (Kisuma Chemical Kisuma 5P) were prepared as inorganic fillers. Dimethylacetamide (DMAc) and tripropylene glycol so that the mixing ratio of the two (PMIA (1): magnesium hydroxide) is 50:50 (mass ratio) and the concentration of PMIA (1) is 5.5% by mass. It was mixed with a mixed solvent (DMAc: TPG = 50: 50 [mass ratio]) with (TPG) to prepare a slurry for coating.

−耐熱性多孔質層の形成−
約20μmのクリアランスで対峙させた一対のマイヤーバー(番手#6)に、上記塗工用スラリーを適量のせた。ポリエチレン多孔質基材PO1をマイヤーバー間に通して、マイヤーバーを回転させない(無回転法)で、PO1の両面に塗工用スラリーを塗工した。そして、塗工されたセパレータの両端をチャックで把持して、40℃の凝固液(水:DMAc:TPG=50:25:25[質量比])に浸漬した。次いで、水洗と乾燥を行い、PO1の両面に耐熱性多孔質層(両面各3μm)を設けた非水電解質電池用セパレータを得た。
-Formation of heat-resistant porous layer-
An appropriate amount of the slurry for coating was placed on a pair of Meyer bars (count # 6) facing each other with a clearance of about 20 μm. The polyethylene porous substrate PO1 was passed between Mayer bars, and the slurry for coating was applied to both sides of PO1 without rotating the Mayer bar (non-rotating method). Then, both ends of the coated separator were held with a chuck and immersed in a coagulating liquid (water: DMAc: TPG = 50: 25: 25 [mass ratio]) at 40 ° C. Next, washing with water and drying were performed to obtain a separator for a non-aqueous electrolyte battery in which a heat-resistant porous layer (both sides each 3 μm) was provided on both sides of PO1.

(実施例2)
実施例1において、PMIA(1)をポリフッ化ビニリデン(Kynar 720)に換え、水酸化マグネシウム(協和化学製キスマ5P)を使用せず、ポリエチレン多孔質基材PO1をPO2に換え、耐熱性多孔質層の厚みを両面各2μmにしたこと以外は実施例1と同様にして、非水電解質電池用セパレータを得た。
(Example 2)
In Example 1, PMIA (1) was changed to polyvinylidene fluoride (Kynar 720), magnesium hydroxide (Kisuma 5P manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd.) was not used, and the polyethylene porous substrate PO1 was changed to PO2, and the heat resistant porous material was changed. A separator for a nonaqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of each layer was 2 μm on both sides.

(比較例1〜3)
ポリオレフィン多孔質基材を表2に示すとおりに換えた以外は実施例1と同様にして、非水電解質電池用セパレータを得た。
(Comparative Examples 1-3)
A separator for a nonaqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyolefin porous substrate was changed as shown in Table 2.

表2から容易に理解されるように、本発明である実施例1及び実施例2のセパレータは、引裂強さが好適な範囲であり、捲回時の切断が抑制され且つ耐熱性に優れる。   As can be easily understood from Table 2, the separators of Example 1 and Example 2 according to the present invention have a tear strength within a suitable range, and the cutting during winding is suppressed and the heat resistance is excellent.

本発明の非水電解質電池用セパレータは、捲回時の切断が抑制され且つ耐熱性に優れ、リチウム二次電池用途に好適である。   The separator for a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention is suitable for lithium secondary battery applications because cutting at the time of winding is suppressed and heat resistance is excellent.

Claims (3)

ポリオレフィンを含む多孔質基材と、前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ耐熱性樹脂を含む耐熱性多孔質層とを備え、
JIS K7128−1に規定の試験方法により測定される、長さ方向の引裂強さ及び幅方向の引裂強さの低い方の値が0.5mN/μm以上5mN/μm以下である、非水電解質電池用セパレータ。
A porous substrate containing polyolefin; and a heat-resistant porous layer containing a heat-resistant resin provided on one or both surfaces of the porous substrate,
A non-aqueous electrolyte in which the lower one of the tear strength in the length direction and the tear strength in the width direction is 0.5 mN / μm or more and 5 mN / μm or less as measured by the test method specified in JIS K7128-1 Battery separator.
前記耐熱性樹脂が、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、及びポリフッ化ビニリデンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の非水電解質電池用セパレータ。   The non-water according to claim 1, wherein the heat-resistant resin is at least one selected from the group consisting of aromatic polyamide, polyimide, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetherimide, and polyvinylidene fluoride. Electrolyte battery separator. 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置される請求項1又は請求項2に記載の非水電解質電池用セパレータとを備え、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水電解質電池。   A non-aqueous electrolyte comprising a positive electrode, a negative electrode, and the non-aqueous electrolyte battery separator according to claim 1 disposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein an electromotive force is obtained by doping or dedoping lithium. Electrolyte battery.
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