JP2012123957A - Base material of lithium secondary battery and separator for lithium secondary battery - Google Patents

Base material of lithium secondary battery and separator for lithium secondary battery Download PDF

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貴裕 佃
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a base material for a lithium secondary battery which ensures excellent heat sealing and excellent coating of an aqueous coating liquid containing filler particles, and in which the filler particles do not fill the base material to close voids in the base material, and to provide a separator for a lithium secondary battery having an excellent electrolyte retention rate and resistance of lithium dendrite.SOLUTION: The base material for a lithium secondary battery consists of a wet type nonwoven fabric containing ultrafine fibers obtained by splitting the split type composite fiber consisting of polyester and polyethylene adjoining each other, and beaten solvent spinning cellulose fiber, and to provide a separator for a lithium secondary battery using that base material.

Description

本発明は、リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータに関する。   The present invention relates to a lithium secondary battery substrate and a lithium secondary battery separator.

近年の携帯電子機器の普及及びその高性能化に伴い、高エネルギー密度を有する二次電池が望まれている。この種の電池として、有機電解液を使用するリチウムイオン電池が注目されてきた。このリチウムイオン電池は、平均電圧として従来の二次電池であるアルカリ二次電池の約3倍である3.7V程度が得られることから高エネルギー密度となるが、アルカリ二次電池のように水系の電解液を用いることができないため、十分な耐酸化還元性を有する非水電解液を用いている。非水電解液は可燃性であるため発火等の危険性があり、その使用において安全性には細心の注意が払われている。発火等の危険に曝されるケースとしていくつか考えられるが、特に過充電が危険である。   With the recent spread of portable electronic devices and higher performance, secondary batteries having high energy density are desired. As this type of battery, a lithium ion battery using an organic electrolyte has attracted attention. This lithium ion battery has a high energy density because an average voltage of about 3.7 V, which is about three times that of an alkaline secondary battery, which is a conventional secondary battery, is obtained. Therefore, a nonaqueous electrolytic solution having sufficient oxidation-reduction resistance is used. Since non-aqueous electrolytes are flammable, there is a risk of ignition and the like, and careful attention is paid to safety in their use. There are several possible cases of exposure to fire and other hazards, but overcharging is particularly dangerous.

過充電を防止するために、現状の非水系二次電池では定電圧・定電流充電が行われ、電池に精密なIC(保護回路)が装備されている。この保護回路にかかるコストは大きく、非水系二次電池をコスト高にしている要因にもなっている。   In order to prevent overcharging, current non-aqueous secondary batteries are charged at a constant voltage and a constant current, and the battery is equipped with a precise IC (protection circuit). The cost required for this protection circuit is large, and it is a factor that increases the cost of non-aqueous secondary batteries.

保護回路で過充電を防止する場合、当然保護回路がうまく作動しないことも想定され、本質的に安全であるとは言い難い。現状の非水系二次電池には、過充電時に保護回路が壊れ、過充電されたときに安全に電池を破壊する目的で、安全弁・PTC素子の装備、セパレータには熱ヒューズ機能を有する工夫がなされている。しかし、上記のような手段を装備していても、過充電される条件によっては、確実に過充電時の安全性が保証されているわけではなく、実際には非水系二次電池の発火事故は現在でも起こっている。   When overcharging is prevented by the protection circuit, it is naturally assumed that the protection circuit does not operate well, and it is difficult to say that it is intrinsically safe. The current non-aqueous secondary battery has a safety circuit / PTC element equipped and a separator with a thermal fuse function for the purpose of destroying the battery safely when overcharged. Has been made. However, even if equipped with the above-mentioned means, depending on the overcharge conditions, the safety during overcharge is not guaranteed, and in fact, non-aqueous secondary battery ignition accidents Is still happening.

セパレータとしては、ポリエチレン等のポリオレフィンからなるフィルム状の多孔質フィルムが多く使用されており、電池内部の温度が130℃近傍になった場合、溶融して微多孔を塞ぐことで、リチウムイオンの移動を防ぎ、電流を遮断させる熱ヒューズ機能(シャットダウン機能)があるが、何らかの状況により、さらに温度が上昇した場合、ポリオレフィン自体が溶融してショートし、熱暴走する可能性が示唆されている。そこで、現在、200℃近くの温度でも溶融及び収縮しない耐熱性セパレータが開発されている。   As the separator, a film-like porous film made of a polyolefin such as polyethylene is often used. When the temperature inside the battery reaches around 130 ° C., it melts and closes the micropores, thereby transferring lithium ions. Although there is a thermal fuse function (shutdown function) that cuts off the current and shuts off the current, it is suggested that if the temperature further increases due to some situation, the polyolefin itself melts and short-circuits, causing a thermal runaway. In view of this, a heat-resistant separator that does not melt and shrink even at temperatures close to 200 ° C. has been developed.

耐熱性セパレータとして、不織布からなるセパレータがあり、ポリエステル不織布(例えば、特許文献1及び2参照)が開示されている。水分存在下で加熱することによってゲル化しうる湿熱ゲル化樹脂と、他の繊維を含む不織布で構成されたセパレータ(例えば、特許文献3〜6参照)が開示されている。   As a heat resistant separator, there is a separator made of a nonwoven fabric, and a polyester nonwoven fabric (for example, see Patent Documents 1 and 2) is disclosed. The separator (for example, refer patent documents 3-6) comprised by the wet heat gelling resin which can be gelatinized by heating in presence of moisture, and the nonwoven fabric containing another fiber is disclosed.

しかしながら、特許文献1及び2のセパレータは、何れも不織布の孔が大きいため、リチウムデンドライトがセパレータを貫通して導通する問題があった。リチウムデンドライトとは、充放電を繰り返し行ったときや、過充電したときに負極表面に析出する金属リチウムをいう。リチウムデンドライトは徐々に成長し、セパレータを貫通して正極に達し、内部短絡の原因になる場合がある。特許文献3〜6のセパレータは、湿熱ゲル化樹脂の皮膜があるため、セパレータの空隙が不十分になる問題があった。皮膜を少なくすると、ピンホールができやすいため、リチウムデンドライトがセパレータを貫通する問題があった。また、湿熱ゲル化の方法が複雑であるため、湿熱ゲル化樹脂の皮膜面積とセパレータの空隙率のバランスを取ることが難しい問題があった。   However, since the separators of Patent Documents 1 and 2 both have large holes in the nonwoven fabric, there is a problem that lithium dendrite penetrates through the separator and becomes conductive. Lithium dendrite refers to metallic lithium that deposits on the negative electrode surface when charging and discharging are repeated or overcharged. Lithium dendrite grows gradually, penetrates the separator, reaches the positive electrode, and may cause an internal short circuit. The separators of Patent Documents 3 to 6 have a problem that the gap of the separator becomes insufficient because of the wet heat gelled resin film. When the film is reduced, pinholes are easily formed, and there is a problem that lithium dendrite penetrates the separator. Further, since the wet heat gelation method is complicated, there is a problem that it is difficult to balance the film area of the wet heat gelled resin and the porosity of the separator.

不織布のみから構成される耐熱性セパレータにおけるピンホール等の問題を解決し、より高い耐熱性を達成する手段として、不織布等のリチウム二次電池用基材に、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、多孔質フィルムを積層一体化する処理、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施して、リチウム二次電池用セパレータとする例も開示されている(例えば、特許文献7〜27参照)。リチウム二次電池用基材としては、多孔率が50%より大きく、繊維径が1〜25μmで、厚みが15〜80μmである不織布(特許文献11)、50g/mより軽く、35μmより薄く、繊維径が0.1〜10μmで、50〜97%の多孔率を有する不織布(特許文献12)、多孔率が50%より大きく、繊維径が1〜25μmで、厚みが15〜80μmであり、細孔の少なくとも50%が75〜150μmである不織布(特許文献13)、全繊維の平均繊維径が5μm以下であり、平均繊維径が3μm以下の不織布(特許文献25)等が記載されている。 As a means of solving problems such as pinholes in a heat-resistant separator composed only of a nonwoven fabric and achieving higher heat resistance, a base material for a lithium secondary battery such as a nonwoven fabric is impregnated with a slurry containing filler particles or Apply at least one treatment selected from a treatment for coating, a treatment for impregnating or applying a slurry containing a resin, a treatment for laminating and integrating a porous film, and a treatment for impregnating or applying a solid electrolyte or a gel electrolyte. Examples of lithium secondary battery separators are also disclosed (see, for example, Patent Documents 7 to 27). As a base material for a lithium secondary battery, a non-woven fabric (Patent Document 11) having a porosity larger than 50%, a fiber diameter of 1 to 25 μm, and a thickness of 15 to 80 μm, lighter than 50 g / m 2 and thinner than 35 μm A non-woven fabric having a fiber diameter of 0.1 to 10 μm and a porosity of 50 to 97% (Patent Document 12), a porosity of greater than 50%, a fiber diameter of 1 to 25 μm, and a thickness of 15 to 80 μm , A nonwoven fabric in which at least 50% of the pores are 75 to 150 μm (Patent Document 13), a nonwoven fabric having an average fiber diameter of 5 μm or less and an average fiber diameter of 3 μm or less (Patent Document 25), etc. Yes.

しかしながら、これらのリチウム二次電池用基材は、何れも不織布の孔が大きいため、塗工の際に塗液が裏抜けしてしまい、塗工面の表面平滑性が悪い問題と、不織布内部にフィラー粒子が充填され、不織布内部の空孔を閉塞するため、電解液保持性が悪く、セパレータの内部抵抗が高くなる問題があった。また、充放電を繰り返し行ったときや、過充電したときに負極表面にリチウムデンドライトが発生し、内部短絡が発生しやすいという問題もあった。リチウムデンドライトの貫通を防止するため、不織布よりも孔の小さな多孔質基材、例えば多孔質フィルムとヒートシール接着させて積層一体化しようとすると、特許文献27のセパレータは、融点80〜130℃の樹脂Aが溶融してしまうため、ヒートシール接着させることができない問題があった。   However, all of these lithium secondary battery substrates have large pores in the nonwoven fabric, so that the coating liquid penetrates during coating, and the surface smoothness of the coated surface is poor. Since the filler particles are filled and the pores inside the nonwoven fabric are closed, there is a problem in that the electrolyte solution retention is poor and the internal resistance of the separator is increased. Moreover, when charging / discharging was repeated or overcharged, lithium dendrite was generated on the surface of the negative electrode, and an internal short circuit was likely to occur. In order to prevent the penetration of lithium dendrite, the separator of Patent Document 27 has a melting point of 80 to 130 ° C. when trying to laminate and integrate with a porous substrate having a pore smaller than that of the nonwoven fabric, for example, a porous film by heat sealing. Since the resin A is melted, there is a problem that the heat seal bonding cannot be performed.

さらに、フィラー粒子、樹脂、固体電解質を塗工する場合に使用される塗液の媒体は、これまで有機溶媒が主流であったが、作業環境上の問題があること、廃液回収や廃液処理が煩雑であること、乾燥機などを防爆仕様にする必要があること、塗工設備や収容施設が大掛かりになること等の問題があるため、最近では、水性塗液が主流になりつつある。しかしながら、水性塗液の塗工性に優れ、かつ塗工後も十分な空隙を保持できる不織布がないという問題があった。例えば、特許文献7〜27に記載されているリチウム二次電池用基材において、ガラス繊維等の無機繊維を主成分とした不織布は、柔軟性に欠けるため、塗工時や電池組立時に基材が破壊されることがある。また、有機繊維を主成分とした不織布において、特に合成繊維を主体とした不織布は、合成繊維自体が水性塗液をはじきやすく、また、不織布の強度を向上させるために、熱融着性繊維を使用した場合は皮膜が形成され、塗液に含有される樹脂やバインダーの種類及び添加量によっては、それらが皮膜を形成し、水性塗液のしみ込みが不均一に起こり、水性塗液の濡れ性が悪いという問題があった。   In addition, organic solvents have been the mainstream of coating liquids used when applying filler particles, resins, and solid electrolytes. However, there are problems in the working environment, waste liquid recovery and waste liquid treatment. In recent years, aqueous coating liquids are becoming mainstream because of problems such as complexity, the necessity of making dryers explosion-proof, and the need for coating equipment and storage facilities. However, there is a problem that there is no non-woven fabric that is excellent in the coating property of the aqueous coating liquid and can retain a sufficient gap even after coating. For example, in the base material for a lithium secondary battery described in Patent Documents 7 to 27, a nonwoven fabric mainly composed of inorganic fibers such as glass fibers lacks flexibility, and therefore the base material at the time of coating or battery assembly. May be destroyed. In addition, in the nonwoven fabric mainly composed of organic fibers, especially the nonwoven fabric mainly composed of synthetic fibers, the synthetic fibers themselves can easily repel the aqueous coating liquid, and in order to improve the strength of the nonwoven fabric, heat-fusible fibers are used. When used, a film is formed, and depending on the type and amount of resin and binder contained in the coating liquid, they form a film and the aqueous coating liquid penetrates unevenly, resulting in wetness of the aqueous coating liquid. There was a problem that the nature was bad.

特開2003−123728号公報JP 2003-123728 A 国際公開第2008/130020号パンフレットInternational Publication No. 2008/130020 Pamphlet 特開2005−317215号公報JP 2005-317215 A 特開2005−317216号公報JP 2005-317216 A 特開2005−317217号公報JP 2005-317217 A 国際公開第2004/038833号パンフレットInternational Publication No. 2004/038833 Pamphlet 国際公開第2007/066768号パンフレットInternational Publication No. 2007/066768 Pamphlet 国際公開第2008/143005号パンフレットInternational Publication No. 2008/143005 Pamphlet 国際公開第2008/114727号パンフレットInternational Publication No. 2008/114727 Pamphlet 国際公開第2009/096451号パンフレットInternational Publication No. 2009/096451 Pamphlet 国際公開第2003/073534号パンフレット(特表2006−504228号公報)International Publication No. 2003/073534 (Special Publication 2006-504228) 国際公開第2004/021476号パンフレット(特表2005−536857号公報)International Publication No. 2004/021476 (Special Table No. 2005-536857) 国際公開第2004/021499号パンフレット(特表2005−536658号公報)International Publication No. 2004/021499 (Special Table 2005-536658) 国際公開第2004/021469号パンフレット(特表2005−536858号公報)International Publication No. 2004/021469 Pamphlet (Special Table No. 2005-536858) 国際公開第2004/021477号パンフレット(特表2005−536860号公報)International Publication No. 2004/021477 (Special Table 2005-536860) 国際公開第2004/049471号パンフレット(特表2006−507635号公報)International Publication No. 2004/049471 pamphlet (Japanese translations of PCT publication No. 2006-507635) 国際公開第2004/049472号パンフレット(特表2006−507636号公報)International Publication No. 2004/049472 pamphlet (Japanese Patent Publication No. 2006-507636) 国際公開第2005/038959号パンフレット(特表2007−508669号公報)International Publication No. 2005/038959 Pamphlet (Special Publication 2007-508669) 国際公開第2005/038946号パンフレット(特表2007−508670号公報)International Publication No. 2005/038946 Pamphlet (Special Table 2007-508670) 国際公開第2005/038960号パンフレット(特表2007−509464号公報)International Publication No. 2005/038960 Pamphlet (Japanese Patent Publication No. 2007-509464) 国際公開第2005/104269号パンフレット(特表2007−534123号公報)International Publication No. 2005/104269 Pamphlet (Special Table 2007-534123) 国際公開第2006/136472号パンフレット(特表2008−544457号公報)International Publication No. 2006/136472 Pamphlet (Special Table 2008-544457) 国際公開第2007/028662号パンフレット(特表2009−507353号公報)International Publication No. 2007/028662 Pamphlet (Special Table 2009-507353) 特開2008−208511号公報JP 2008-208511 A 特開2009−230975号公報JP 2009-230975 A 特開2005−293891号公報JP 2005-293891 A 特開2007−157723号公報JP 2007-157723 A

本発明の課題は、ヒートシール性に優れ、有機溶媒を媒体とした塗液の塗工性だけでなく、水性塗液の塗工性にも優れ、フィラー粒子を塗工した場合には、フィラー粒子が基材内部に充填されて基材内の空隙を閉塞することがないリチウム二次電池用基材、電解液保持率と耐リチウムデントライト性に優れるリチウム二次電池用セパレータを提供することにある。   The subject of the present invention is excellent in heat sealability, not only in the coating property of a coating solution using an organic solvent as a medium, but also in the coating property of an aqueous coating solution, and when filler particles are applied, To provide a lithium secondary battery base material in which particles are filled in the base material and do not block voids in the base material, and a lithium secondary battery separator excellent in electrolyte retention and lithium dentrite resistance It is in.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ポリエステルとポリエチレンからなる分割型複合繊維を分割して得られる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を含有してなる湿式不織布からなることを特徴とするリチウム二次電池用基材及び該基材を用いてなるリチウム二次電池用セパレータを見出した。   As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors include ultrafine fibers obtained by dividing a split-type composite fiber made of polyester and polyethylene, and solvent-spun cellulose fibers that are beaten. The present inventors have found a lithium secondary battery base material comprising a wet nonwoven fabric and a lithium secondary battery separator using the base material.

本発明のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維を分割して得られる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を含有してなる湿式不織布からなるため、ヒートシール性に優れる。また、ポリエステルからなる極細繊維同士の交点及び/又は該極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点がポリエチレンで接着されることによって、塗液の裏抜けがなく、塗工する際に基材が破れることや切断することがなく、塗工性に優れる。また、基材に大きな貫通孔がないため、フィラー粒子を塗工した場合、フィラー粒子が基材内部に充填されて基材の空隙を閉塞することがない。さらに、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維を分割して得られる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維は、どちらも繊維径が細いため、基材表面及び内部を皮膜で覆うことがなく、有機溶媒を媒体とした塗液の塗工性だけでなく、水性塗液の濡れ性が良い。本発明のリチウム二次電池用基材に、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、多孔質フィルムを積層一体化する処理、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなる本発明のリチウム二次電池用セパレータは、基材の繊維径が細いだけでなく、さらに、フィラー粒子や樹脂等が基材表面に集中的に積層されるため、基材内部の空隙が維持され、電解液保持率が高いという効果が得られる。また、充放電の繰り返しによって、リチウムデンドライトが電極表面に生成した場合でも、基材表面に集中的に存在するフィラー粒子等によって、リチウムデンドライトが正負極間で導通することを防ぐことができ、耐リチウムデンドライト性に優れる。   The base material for a lithium secondary battery of the present invention is a wet containing an ultrafine fiber obtained by dividing a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and a solvent-spun cellulose fiber that is beaten. Because it is made of non-woven fabric, it has excellent heat sealability. In addition, when the intersections between the ultrafine fibers made of polyester and / or the intersections between the ultrafine fibers and the solvent-spun cellulose fibers are adhered with polyethylene, there is no back-through of the coating liquid, and the base material is torn during coating. No cutting and excellent coating properties. In addition, since there are no large through holes in the base material, when filler particles are applied, the filler particles are not filled inside the base material and do not block the voids in the base material. Furthermore, both the ultrafine fiber obtained by splitting a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other and the solvent-spun cellulose fiber formed by beating both have a thin fiber diameter. The film is not covered with a film, and not only the coating property of a coating solution using an organic solvent as a medium but also the wettability of an aqueous coating solution is good. A treatment for impregnating or coating a slurry containing filler particles on a substrate for a lithium secondary battery of the present invention, a treatment for impregnating or applying a slurry containing a resin, a treatment for laminating and integrating a porous film, a solid The separator for a lithium secondary battery of the present invention obtained by performing at least one treatment selected from a treatment of impregnating or coating an electrolyte or a gel electrolyte not only has a thin fiber diameter of the substrate, but also includes filler particles, Since resin or the like is intensively laminated on the surface of the base material, the voids inside the base material are maintained, and an effect that the electrolytic solution retention rate is high is obtained. In addition, even when lithium dendrite is generated on the electrode surface due to repeated charge and discharge, it is possible to prevent the lithium dendrite from conducting between the positive and negative electrodes due to filler particles that are concentrated on the surface of the substrate. Excellent lithium dendrite properties.

本発明のリチウム二次電池用基材(以下、「基材」と表記することもある)とは、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工するための基材、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工するための基材、多孔質フィルムや不織布などの多孔質基材を積層一体化するための基材、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工するための基材であり、リチウム二次電池用セパレータの前駆体シートである。   The base material for a lithium secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “base material”) is a base material for impregnating or coating a slurry containing filler particles, and a slurry containing a resin. A substrate for impregnating or coating, a substrate for laminating and integrating a porous substrate such as a porous film or a nonwoven fabric, a substrate for impregnating or coating a solid electrolyte or a gel electrolyte, It is a precursor sheet of a separator for a lithium secondary battery.

本発明のリチウム二次電池用セパレータ(以下、「セパレータ」と表記することもある)は、本発明のリチウム二次電池用基材にフィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工してなるセパレータ、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工してなるセパレータ、多孔質フィルムや不織布などの多孔質基材を積層一体化してなるセパレータ、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工してなるセパレータである。フィラーは、無機、有機の何れでも良い。無機フィラーとしては、アルミナ、ギブサイト、ベーマイト、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、シリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの無機酸化物や無機水酸化物、窒化アルミニウムや窒化珪素などの無機窒化物、アルミニウム化合物、ゼオライト、マイカなどが挙げられる。有機フィラーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリスチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルモノマー共重合体、ポリオレフィンワックスなどが挙げられる。スラリーには、結着剤としてエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリレート共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴムなどのゴムやその誘導体)、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、アクリル樹脂などが挙げられ、これらを単独で使用することもでき、2種以上を併用することもできる。また、多孔質フィルムとしては、フィルムを形成できる樹脂であれば、特に制限はないが、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂といったポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリエチレン系樹脂としては、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、又は超高密度ポリエチレンのようなポリエチレン系樹脂単独だけでなく、エチレンプロピレン共重合体、又はポリエチレン系樹脂と他のポリオレフィン系樹脂との混合物などが挙げられる。ポリプロピレン系樹脂としては、ホモプロピレン(プロピレン単独重合体)、又はプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン若しくは1−デセンなどα−オレフィンとのランダム共重合体又はブロック共重合体などが挙げられる。   The separator for a lithium secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “separator”) is a separator formed by impregnating or coating a slurry containing filler particles on a base material for a lithium secondary battery of the present invention. , A separator formed by impregnating or coating a slurry containing a resin, a separator formed by laminating and integrating a porous base material such as a porous film or a nonwoven fabric, a separator formed by impregnating or applying a solid electrolyte or a gel electrolyte It is. The filler may be either inorganic or organic. Inorganic fillers include inorganic oxides such as alumina, gibbsite, boehmite, magnesium oxide, magnesium hydroxide, silica, titanium oxide, barium titanate, zirconium oxide, and inorganic nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride. , Aluminum compounds, zeolite, mica and the like. Examples of the organic filler include polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polystyrene, polyvinylidene fluoride, ethylene-vinyl monomer copolymer, polyolefin wax, and the like. In the slurry, an ethylene-acrylate copolymer such as an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA, having a structural unit derived from vinyl acetate of 20 to 35 mol%) as a binder, an ethylene-ethyl acrylate copolymer, Rubbers such as styrene-butadiene rubber, fluoro rubber, urethane rubber, ethylene-propylene-diene rubber and derivatives thereof), cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, epoxy Resin, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, acrylic resin, and the like. These can be used alone or in combination of two or more. . The porous film is not particularly limited as long as it is a resin capable of forming a film, but polyolefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins are preferable. Polyethylene resins include not only ultra-low density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, or ultra high density polyethylene alone, but also ethylene propylene copolymers. Or a mixture of a polyethylene-based resin and another polyolefin-based resin. Polypropylene resins include homopropylene (propylene homopolymer), or α-, such as propylene and ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene or 1-decene. Examples thereof include random copolymers with olefins and block copolymers.

本発明におけるリチウム二次電池とは、リチウムイオン電池やリチウムイオンポリマー電池を意味する。リチウム二次電池の負極活物質としては、黒鉛やコークスなどの炭素材料、金属リチウム、アルミニウム、シリカ、スズ、ニッケル、鉛から選ばれる1種以上の金属とリチウムとの合金、SiO、SnO、Fe、WO、Nb、Li4/3Ti5/3等の金属酸化物、Li0.4CoNなどの窒化物が用いられる。正極活物質としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、チタン酸リチウム、リチウムニッケルマンガン酸化物、リン酸鉄リチウムが用いられる。リン酸鉄リチウムは、さらに、マンガン、クロム、コバルト、銅、ニッケル、バナジウム、モリブデン、チタン、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、マグネシウム、ホウ素、ニオブから選ばれる1種以上の金属との複合物でも良い。 The lithium secondary battery in the present invention means a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery. Examples of the negative electrode active material of the lithium secondary battery include carbon materials such as graphite and coke, metallic lithium, aluminum, silica, tin, nickel, and an alloy of lithium and lithium, SiO, SnO, Fe Metal oxides such as 2 O 3 , WO 2 , Nb 2 O 5 , Li 4/3 Ti 5/3 O 4 , and nitrides such as Li 0.4 CoN are used. As the positive electrode active material, lithium cobaltate, lithium manganate, lithium nickelate, lithium titanate, lithium nickel manganese oxide, or lithium iron phosphate is used. Further, the lithium iron phosphate may be a composite with one or more metals selected from manganese, chromium, cobalt, copper, nickel, vanadium, molybdenum, titanium, zinc, aluminum, gallium, magnesium, boron, and niobium.

リチウム二次電池の電解液には、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、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、これらの混合溶媒などの有機溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。リチウム塩としては、六フッ化リン酸リチウムや4フッ化ホウ酸リチウムが挙げられる。固体電解質としては、ポリエチレングリコールやその誘導体、ポリメタクリル酸誘導体、ポリシロキサンやその誘導体、ポリフッ化ビニリデンなどのゲル状ポリマーにリチウム塩を溶解させたものが用いられる。   As an electrolytic solution for a lithium secondary battery, a solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent such as propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dimethoxyethane, dimethoxymethane, or a mixed solvent thereof is used. Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate and lithium tetrafluoroborate. As solid electrolyte, what melt | dissolved lithium salt in gel-like polymers, such as polyethyleneglycol, its derivative (s), polymethacrylic acid derivative, polysiloxane, its derivative (s), polyvinylidene fluoride, is used.

本発明に用いられる分割型複合繊維は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接して配置されてなる。ポリエチレンは高密度、低密度の何れでも良い。   The split type composite fiber used in the present invention is formed by arranging polyester and polyethylene adjacent to each other. Polyethylene may be either high density or low density.

分割型複合繊維の断面形状は、放射状型、層状型、櫛型、碁盤型などが挙げられる。これらの中でも、極細繊維の繊維径を細くしやすく、基材の空隙を相対的に閉塞しにくい放射状型が好ましい。分割型複合繊維は、パルパーやミキサーなどで攪拌する方法や高圧水流を当てる方法により、ポリエステルからなる極細繊維と、ポリエチレンからなる極細繊維とに分割させることができるものが好ましい。分割型複合繊維をパルパーやミキサーで攪拌して分割させる際には、必要に応じて分散助剤や消泡剤を使用しても良い。分割型複合繊維の平均繊維径は3〜18μmが好ましく、3〜16μmがより好ましく、6〜16μmがさらに好ましい。3μm未満だと、分割しにくくなる場合があり、18μmより太いと、分割後の極細繊維断面の長軸が長くなるため、基材の空隙を閉塞する場合がある。   Examples of the cross-sectional shape of the split composite fiber include a radial type, a layered type, a comb type, and a grid type. Among these, the radial type is preferable because the fiber diameter of the ultrafine fibers can be easily reduced and the voids in the base material are relatively difficult to close. The split type composite fiber is preferably one that can be divided into ultrafine fibers made of polyester and ultrafine fibers made of polyethylene by a method of stirring with a pulper or a mixer or a method of applying a high-pressure water stream. When the split type composite fiber is split by stirring with a pulper or a mixer, a dispersion aid or an antifoaming agent may be used as necessary. The average fiber diameter of the split composite fibers is preferably 3 to 18 μm, more preferably 3 to 16 μm, and even more preferably 6 to 16 μm. If it is less than 3 μm, it may be difficult to divide, and if it is thicker than 18 μm, the major axis of the cross-section of the ultrafine fiber becomes longer, which may block the voids in the substrate.

分割して得られる極細繊維は、断面の短軸長さが1〜5μmであることが好ましく、1〜3μmであることがより好ましい。1μm未満だと、断面の理論扁平度が大きくなりすぎて基材の空隙を閉塞する場合や、極細繊維同士の交点や極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点の接着が不十分になる場合があり、5μmを超えると、基材の厚みを薄くしにくくなる場合がある。短軸長さとは、極細繊維断面の短軸方向の最大長さを意味する。極細繊維の長さは0.5〜10mmが好ましく、1〜6mmがより好ましく、1〜4mmがさらに好ましい。0.5mm未満だと、湿式抄紙の際に漉き網から抜け落ちて排水に流出する割合が多くなる場合があり、10mmより長いと、極細繊維同士が拠れて塊ができる場合がある。極細繊維の理論扁平度は、1.0〜5.0が好ましく、1.5〜3.0がより好ましい。理論扁平度とは極細繊維の長軸の最大長さを短軸長さで除した値を意味し、分割型複合繊維の繊維径と分割数から計算することができる。理論扁平度が5.0より大きいと、基材の空隙を閉塞する場合や、極細繊維同士の交点や極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点の接着が不十分になる場合がある。   The ultrafine fiber obtained by dividing preferably has a minor axis length of 1 to 5 μm in cross section, and more preferably 1 to 3 μm. If the thickness is less than 1 μm, the theoretical flatness of the cross section may become too large and block the voids in the base material, or there may be insufficient adhesion between the intersections between the ultrafine fibers and between the ultrafine fibers and the solvent-spun cellulose fibers. If it exceeds 5 μm, it may be difficult to reduce the thickness of the substrate. The minor axis length means the maximum length in the minor axis direction of the ultrafine fiber cross section. The length of the ultrafine fiber is preferably 0.5 to 10 mm, more preferably 1 to 6 mm, and further preferably 1 to 4 mm. If it is less than 0.5 mm, the ratio of falling out of the screen and flowing into the waste water during wet papermaking may increase, and if it is longer than 10 mm, the ultrafine fibers may rely on each other to form a lump. 1.0-5.0 are preferable and, as for the theoretical flatness of an ultrafine fiber, 1.5-3.0 are more preferable. The theoretical flatness means a value obtained by dividing the maximum length of the major axis of the ultrafine fiber by the minor axis length, and can be calculated from the fiber diameter and the number of divisions of the split type composite fiber. If the theoretical flatness is greater than 5.0, the gaps in the substrate may be blocked, or the intersections between the ultrafine fibers and the adhesion between the ultrafine fibers and the solvent-spun cellulose fibers may be insufficient.

本発明のリチウム二次電池用基材を構成する必須成分である溶剤紡糸セルロース繊維とは、セルロース誘導体を経ずに、直接、有機溶剤に溶解させて紡糸して得られるセルロース繊維を意味する。本発明においては、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維が用いられる。本発明においては、溶剤紡糸セルロース繊維の叩解度を変法濾水度で表す。変法濾水度とは、ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度を意味する。本発明において用いられる溶剤紡糸セルロース繊維の変法濾水度は、0〜400mlであることが好ましく、0〜300mlであることがより好ましい。400mlを超えると、太い繊維径の割合が多くなり、基材に大きな貫通孔ができて塗液が裏抜けする場合や、厚み斑や地合斑を生じる場合がある。   The solvent-spun cellulose fiber, which is an essential component constituting the base material for a lithium secondary battery of the present invention, means a cellulose fiber obtained by directly dissolving and spinning in an organic solvent without passing through a cellulose derivative. In the present invention, solvent-spun cellulose fibers formed by beating are used. In the present invention, the beating degree of solvent-spun cellulose fiber is expressed by modified freeness. The modified freeness is a freeness measured according to JIS P8121, except that an 80-mesh wire mesh having a wire diameter of 0.14 mm and an aperture of 0.18 mm is used as a sieve plate, and the sample concentration is 0.1%. Means. The modified freeness of the solvent-spun cellulose fiber used in the present invention is preferably 0 to 400 ml, and more preferably 0 to 300 ml. When it exceeds 400 ml, the ratio of the thick fiber diameter increases, and a large through hole may be formed in the base material, and the coating liquid may fall through, or thickness spots and ground spots may be generated.

本発明における溶剤紡糸セルロース繊維の長さ加重平均繊維長は、0.2〜2.0mmが好ましく、0.4〜1.8mmがより好ましく、0.5〜1.5mmがさらに好ましい。長さ加重平均繊維長が0.2mm未満だと、湿式抄紙の際に漉き網から抜け落ちて排水に流出する割合が多くなる場合や、擦れによって毛羽立ちが生じる場合があり、2.0mmより長いと繊維同士が拠れてダマになる場合がある。繊維にレーザー光を当てて得られる偏向特性を利用して求めることができ、市販の繊維長測定器を用いて測定することができる。   The length weighted average fiber length of the solvent-spun cellulose fiber in the present invention is preferably 0.2 to 2.0 mm, more preferably 0.4 to 1.8 mm, and still more preferably 0.5 to 1.5 mm. When the length-weighted average fiber length is less than 0.2 mm, there are cases where the ratio of falling out of the screen and outflowing into the drainage during wet papermaking increases, or fluffing may occur due to rubbing, and if longer than 2.0 mm The fibers may depend on each other and become lumped. It can be determined by utilizing the deflection characteristics obtained by applying laser light to the fiber, and can be measured using a commercially available fiber length measuring device.

本発明における叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を得るには、溶剤紡糸セルロースの短繊維を適度な濃度で水などに分散させ、これをリファイナー、ビーター、ミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、高圧ホモジナイザーなどに通して、刃の形状、流量、処理回数、処理速度、処理濃度などの条件を調節して叩解すれば良い。これらの叩解により、溶剤紡糸セルロース繊維は、繊維長軸に平行に分割するとともに繊維長が短くなる。そのため、基材の空孔が比較的均一に形成され、塗工時の塗液の裏抜けを防止する。また、塗液の裏抜けが抑えられることから、フィラー粒子が基材内部の空孔を閉塞することがない。   In order to obtain a solvent-spun cellulose fiber beaten in the present invention, solvent-spun cellulose short fibers are dispersed in water at an appropriate concentration, and this is refined by a refiner, a beater, a mill, a grinding device, or a high-speed rotary blade. A rotary blade homogenizer that applies shear force, a double-cylindrical high-speed homogenizer that generates a shear force between a cylindrical inner blade that rotates at high speed and a fixed outer blade, and ultrasonic waves that are refined by ultrasonic shock It may be beaten by adjusting conditions such as the shape of the blade, flow rate, number of treatments, treatment speed, treatment concentration through a crusher, a high-pressure homogenizer, or the like. By these beatings, the solvent-spun cellulose fiber is divided parallel to the fiber long axis and the fiber length is shortened. For this reason, the pores of the base material are formed relatively uniformly, and the coating liquid can be prevented from falling through during coating. In addition, since the back-through of the coating liquid is suppressed, the filler particles do not block the pores inside the substrate.

本発明のリチウム二次電池用基材において、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維と、溶剤紡糸セルロース繊維の質量比率は、8:2〜2:8が好ましく、7:3〜4:6がより好ましい。分割型複合繊維の比率が8:2より多いと、湿式不織布の熱処理の際に著しく収縮し、しわになる場合や基材の空隙が閉塞される場合があり、2:8より少ないと基材の耐水強度が弱くなり、塗工時に破損する場合がある。   In the base material for a lithium secondary battery of the present invention, the mass ratio of the split composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other and the solvent-spun cellulose fiber is preferably 8: 2 to 2: 8, and 7: 3. ~ 4: 6 is more preferable. When the ratio of the split-type conjugate fiber is more than 8: 2, the wet nonwoven fabric may be remarkably shrunk and may be wrinkled or the gap of the base material may be blocked. The water resistance of the resin becomes weak and may be damaged during coating.

本発明のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維以外の繊維を含有しても良い。例えば、天然セルロース繊維、天然セルロース繊維のパルプ化物やフィブリル化物、溶剤紡糸セルロースの短繊維、合成樹脂からなる短繊維(以下、「合成短繊維」と表記することもある)、フィブリッド、パルプ化物、フィブリル化物、無機繊維を含有しても良い。天然セルロース繊維のパルプ化物やフィブリル化物は、カナダ標準濾水度0〜700mlが好ましく、0〜500mlがより好ましい。無機繊維としては、ガラス、アルミナ、シリカ、セラミックス、ロックウールが挙げられる。無機繊維を含有する場合は、基材の耐熱寸法安定性や突刺強度が向上するため好ましい。合成短繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ジエン、ポリウレタン、フェノール、メラミン、フラン、尿素、アニリン、不飽和ポリエステル、フッ素、シリコーン、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンゾイミダゾール、ポリ−p−フェニレンベンゾビスチアゾール、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリテトラフルオロエチレン、これらの誘導体などの樹脂からなる短繊維、又は2種類以上の樹脂からなる複合繊維が挙げられる。複合繊維としては、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型が挙げられる。本発明におけるアクリルとは、アクリロニトリル100%の重合体からなるもの、アクリロニトリルに対して、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の(メタ)アクリル酸誘導体、酢酸ビニルなどを共重合させたものを指す。ポリアミドとは、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミドを指す。半芳香族ポリアミドとは、主鎖の一部に脂肪鎖などを有する芳香族ポリアミドを指す。   The base material for a lithium secondary battery of the present invention may contain fibers other than split type composite fibers in which polyester and polyethylene are adjacent to each other and solvent-spun cellulose fibers formed by beating. For example, natural cellulose fibers, pulped and fibrillated natural cellulose fibers, solvent-spun cellulose short fibers, short fibers made of synthetic resin (hereinafter sometimes referred to as “synthetic short fibers”), fibrils, pulped products, It may contain a fibrillated product and inorganic fibers. The pulped product or fibrillated product of natural cellulose fiber preferably has a Canadian standard freeness of 0 to 700 ml, more preferably 0 to 500 ml. Examples of the inorganic fiber include glass, alumina, silica, ceramics, and rock wool. When inorganic fiber is contained, it is preferable because the heat-resistant dimensional stability and puncture strength of the base material are improved. Synthetic short fibers include polypropylene, polyethylene, polymethylpentene, polyester, acrylic, polyamide, polyimide, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, polyether, polyvinyl alcohol, diene, polyurethane, phenol, melamine, Furan, urea, aniline, unsaturated polyester, fluorine, silicone, polyamideimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, poly-p-phenylenebenzobisthiazole, poly-p-phenylenebenzobisoxazole, polytetrafluoro Examples thereof include short fibers made of resins such as ethylene and derivatives thereof, and composite fibers made of two or more kinds of resins. Examples of the composite fiber include a core-sheath type, an eccentric type, a side-by-side type, a sea-island type, an orange type, and a multiple bimetal type. Acrylic in the present invention is composed of a polymer of 100% acrylonitrile, and acrylonitrile is copolymerized with (meth) acrylic acid derivatives such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, and vinyl acetate. It refers to what you let me. Polyamide refers to aliphatic polyamide, semi-aromatic polyamide, and wholly aromatic polyamide. The semi-aromatic polyamide refers to an aromatic polyamide having a fatty chain or the like in a part of the main chain.

合成短繊維の断面形状は、円形、楕円形、扁平、三角形、四角形、多角形の何れでも良いが、基材の空隙を閉塞しにくいことから円形、楕円形、三角形、四角形、多角形が好ましい。平均繊維径は、0.1〜12.0μmが好ましく、0.5〜8.0μmがより好ましく、1.0〜5.0μmがさらに好ましい。合成短繊維の平均繊維径が12.0μmを超えた場合、厚さ方向における繊維本数が少なくなるため、塗液が裏抜けする場合や厚みを薄くしにくくなる場合や表面粗さが大きくなる問題がある。0.1μm未満だと、合成短繊維の添加効果が現れにくい場合がある。断面形状が円形以外の場合の平均繊維径は、同面積の円形に換算したときの平均繊維径を意味する。   The cross-sectional shape of the synthetic short fiber may be any of a circle, an ellipse, a flat shape, a triangle, a quadrangle, and a polygon. . The average fiber diameter is preferably 0.1 to 12.0 μm, more preferably 0.5 to 8.0 μm, and even more preferably 1.0 to 5.0 μm. When the average fiber diameter of the synthetic short fibers exceeds 12.0 μm, the number of fibers in the thickness direction decreases, so the problem is that the coating liquid may fall through, the thickness is difficult to reduce, or the surface roughness increases. There is. When the thickness is less than 0.1 μm, the effect of adding the synthetic short fiber may be difficult to appear. The average fiber diameter when the cross-sectional shape is other than a circle means the average fiber diameter when converted into a circle having the same area.

合成短繊維の繊維長としては、0.1〜10mmが好ましく、0.3〜6mmがより好ましい。繊維長が10mmを超えた場合、地合不良となることがある。一方、繊維長が0.1mm未満の場合には、基材の機械的強度が低くなって、塗工の際に基材が破損する場合がある。   The fiber length of the synthetic short fiber is preferably 0.1 to 10 mm, and more preferably 0.3 to 6 mm. If the fiber length exceeds 10 mm, formation may be poor. On the other hand, when the fiber length is less than 0.1 mm, the mechanical strength of the base material is low, and the base material may be damaged during coating.

本発明のリチウム二次電池用基材は、湿式抄紙法で製造される。具体的には、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維を分割させて得られる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を水に分散して均一なスラリーとし、このスラリーを抄紙機で漉きあげて湿式不織布を作製する。スラリーには、必要に応じて分散助剤、消泡剤、増粘剤、剥離剤、紙力増強剤などの薬品を添加しても良い。抄紙機としては、円網抄紙機、長網抄紙機、傾斜型抄紙機、傾斜短網抄紙機、これらの複合抄紙機が挙げられる。湿式不織布を製造する工程においては、必要に応じて、水流交絡処理を施しても良い。   The base material for lithium secondary batteries of the present invention is produced by a wet papermaking method. Specifically, ultrafine fibers obtained by dividing a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and solvent-spun cellulose fibers formed by beating are dispersed in water to form a uniform slurry. The wet non-woven fabric is produced by rolling up the paper with a paper machine. You may add chemical | medical agents, such as a dispersion | distribution adjuvant, an antifoamer, a thickener, a peeling agent, and a paper strength enhancer, to a slurry as needed. Examples of the paper machine include a circular paper machine, a long paper machine, an inclined paper machine, an inclined short paper machine, and a composite paper machine of these. In the process of manufacturing a wet nonwoven fabric, a hydroentanglement process may be performed as necessary.

本発明においては、湿式不織布を135〜160℃で熱処理して、ポリエチレンの少なくとも一部を溶融させ、ポリエステルからなる極細繊維同士の交点及び/又は該極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点を接着させることが好ましい。本発明における熱処理は、非加圧下で135〜160℃の温度範囲に加熱したロールに湿式不織布の片面又は両面を所定時間接触させる方法、135〜160℃の温度範囲に加熱したロール間に湿式不織布を通して加圧する方法、135〜160℃の温度範囲でホットプレス機を用いて所定時間加圧処理する方法等で行うことができる。本発明においては、巻取りを連続的に処理でき、極細繊維を溶融劣化させずに繊維形状を維持させやすいことから、非加圧下で加熱したロールに接触させる方法、又は135〜160℃の温度範囲に加熱したロール間に湿式不織布を通して加圧する方法が好ましい。加熱するロールは樹脂製、金属製の何れでも良い。135℃未満だと、極細繊維同士の交点及び/又は該極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点の接着が弱く、水性塗液の塗工性が不十分になる場合があり、160℃を超えると、湿式不織布の収縮が大きくなって変形してしまう場合や、熱処理の際にポリエチレンがロールやホットプレス機に張り付いてしまう場合がある。熱処理をする場合もしない場合も、必要に応じてカレンダー処理して厚みを調整する。   In the present invention, the wet nonwoven fabric is heat-treated at 135 to 160 ° C. to melt at least a part of the polyethylene, and the intersections between the ultrafine fibers made of polyester and / or the intersections between the ultrafine fibers and the solvent-spun cellulose fibers are adhered. It is preferable. The heat treatment in the present invention is a method in which one side or both sides of a wet nonwoven fabric are brought into contact with a roll heated to a temperature range of 135 to 160 ° C. under no pressure for a predetermined time, and a wet nonwoven fabric between rolls heated to a temperature range of 135 to 160 ° C. For example, a method of pressurizing for a predetermined time using a hot press in a temperature range of 135 to 160 ° C. In the present invention, the winding can be continuously processed, and the fiber shape can be easily maintained without melting and degrading the ultrafine fibers. Therefore, the method is brought into contact with a roll heated under no pressure, or a temperature of 135 to 160 ° C. A method in which a wet nonwoven fabric is pressed between rolls heated to a range is preferable. The roll to be heated may be made of resin or metal. When the temperature is lower than 135 ° C, the adhesion between the ultrafine fibers and / or the intersection between the ultrafine fibers and the solvent-spun cellulose fiber may be weak, and the coatability of the aqueous coating liquid may be insufficient. In some cases, the shrinkage of the wet non-woven fabric is increased and the polyethylene is stuck to a roll or a hot press machine during heat treatment. Whether heat treatment is performed or not, the thickness is adjusted by calendering as necessary.

本発明のリチウム二次電池用基材の厚みは、4〜45μmが好ましく、10〜35μmがより好ましく、15〜30μmがさらに好ましい。45μmを超えると、セパレータの抵抗値が高くなる場合があり、4μm未満であると、基材の強度が弱くなりすぎて、基材の取り扱い時や塗工時に破損する恐れがある。   4-45 micrometers is preferable, as for the thickness of the base material for lithium secondary batteries of this invention, 10-35 micrometers is more preferable, and 15-30 micrometers is more preferable. If it exceeds 45 μm, the resistance value of the separator may be high, and if it is less than 4 μm, the strength of the base material becomes too weak and may be damaged during handling or coating of the base material.

本発明のリチウム二次電池用基材の密度は、0.250〜0.750g/cmが好ましく、0.300〜0.650g/cmがより好ましく、0.400〜0.600g/cmがさらに好ましい。密度が0.250g/cm未満だと、塗液が裏抜けする場合があり、0.750g/cm超だと、セパレータの抵抗値が高くなる場合がある。 Density of the lithium secondary battery base material of the present invention is preferably 0.250~0.750g / cm 3, more preferably 0.300~0.650g / cm 3, 0.400~0.600g / cm 3 is more preferable. When the density is less than 0.250 g / cm 3 , the coating liquid may be seen through, and when it exceeds 0.750 g / cm 3 , the resistance value of the separator may be increased.

本発明のリチウム二次電池用基材は、ASTM−F316−86で規定される最大孔径0.1〜10μmであることが好ましい。0.1μm未満だと、電解液保液率が低くなる場合があり、10μmより大きいと、塗液が裏抜けする場合や、フィラー粒子が基材内部に充填されてしまい、基材の空隙を閉塞する場合がある。   It is preferable that the base material for lithium secondary batteries of this invention is 0.1-10 micrometers in maximum pore diameter prescribed | regulated by ASTM-F316-86. If it is less than 0.1 μm, the electrolyte solution retention rate may be low, and if it is greater than 10 μm, the coating liquid may fall through, or filler particles may be filled inside the substrate, resulting in voids in the substrate. May be blocked.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。表1に本発明の実施例及び比較例で使用した分割型複合繊維、合成短繊維、溶剤紡糸セルロース繊維を示した。表1中の分割型複合繊維の断面形状は、分割型複合繊維全体の断面が円形で、ポリエステルとポリエチレンの配置が放射状型であることを意味する。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a present Example. Table 1 shows the split type composite fibers, synthetic short fibers, and solvent-spun cellulose fibers used in the examples and comparative examples of the present invention. The cross-sectional shape of the split-type conjugate fiber in Table 1 means that the cross-section of the entire split-type conjugate fiber is circular, and the arrangement of polyester and polyethylene is a radial type.

Figure 2012123957
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実施例1、2、4〜9、11〜16
表2に示したスラリー1〜13を調製した。表3に示したように、実施例1、2、4〜9、11〜16に対応するスラリーを2連式の円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を130℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、表3に示した熱処理温度と熱処理時間に従って金属ロールに湿式不織布の表裏面を接触させて熱処理し、さらにカレンダー処理して厚み調整し、実施例1、2、4〜9、11〜16の基材を作製した。
Examples 1, 2, 4-9, 11-16
Slurries 1 to 13 shown in Table 2 were prepared. As shown in Table 3, the slurry corresponding to Examples 1, 2, 4 to 9, and 11 to 16 was wet-paper-made using a double-type circular net paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 130 ° C. To prepare a wet nonwoven fabric. Next, according to the heat treatment temperature and heat treatment time shown in Table 3, the front and back surfaces of the wet nonwoven fabric were brought into contact with the metal roll and heat-treated, and further calendered to adjust the thickness. Examples 1, 2, 4-9, 11-16 A base material was prepared.

実施例3、10
表3に示したように、実施例3及び10に対応するスラリーを2連式の円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を130℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、表3に示した熱処理温度と熱処理時間に従って金属ロールに湿式不織布の表裏面を接触させて熱処理し、実施例3及び10の基材とした。
Examples 3 and 10
As shown in Table 3, the slurry corresponding to Examples 3 and 10 was subjected to wet paper making using a double-type circular net paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 130 ° C. to prepare a wet nonwoven fabric. Subsequently, according to the heat processing temperature and heat processing time which were shown in Table 3, the metal roll was made to contact the front and back of a wet nonwoven fabric, and it heat-processed, and it was set as the base material of Example 3 and 10.

(比較例1)
表2に示したスラリー14を調製し、2連式の円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を130℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、表3に示した熱処理温度と熱処理時間に従って金属ロールに湿式不織布の表裏面を接触させて熱処理し、さらにカレンダー処理して厚み調整し、比較例1の基材を作製した。
(Comparative Example 1)
Slurry 14 shown in Table 2 was prepared, wet papermaking was performed using a double-lined circular paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 130 ° C. to prepare a wet nonwoven fabric. Next, according to the heat treatment temperature and heat treatment time shown in Table 3, the metal roll was brought into contact with the front and back surfaces of the wet nonwoven fabric and heat treated, and further calendered to adjust the thickness, thereby producing a substrate of Comparative Example 1.

(比較例2)
表2に示したスラリー15を調製し、2連式の円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を130℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、表3に示した熱処理温度と熱処理時間に従って金属ロールに湿式不織布の表裏面を接触させて熱処理し、さらにカレンダー処理して厚み調整し、比較例2の基材を作製した。
(Comparative Example 2)
The slurry 15 shown in Table 2 was prepared, wet papermaking was performed using a double-lined circular paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 130 ° C. to prepare a wet nonwoven fabric. Then, according to the heat treatment temperature and heat treatment time shown in Table 3, the front and back surfaces of the wet nonwoven fabric were brought into contact with the metal roll, heat treated, and further calendered to adjust the thickness, thereby producing a substrate of Comparative Example 2.

(比較例3〜6)
表2に示したスラリー16〜19を調製した。表3に示したように比較例3〜6に対応するスラリーを2連式の円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を130℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、湿式不織布をカレンダー処理して厚み調整し、比較例3〜6の基材を作製した。
(Comparative Examples 3-6)
Slurries 16 to 19 shown in Table 2 were prepared. As shown in Table 3, the slurry corresponding to Comparative Examples 3 to 6 was wet-paper-made using a twin-line paper machine and dried at a cylinder dryer temperature of 130 ° C. to prepare a wet nonwoven fabric. Next, the wet nonwoven fabric was calendered to adjust the thickness, and the substrates of Comparative Examples 3 to 6 were produced.

実施例17
スラリー2を2連式の円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を130℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、130℃に加熱した金属ロールに湿式不織布の表裏面をそれぞれ30秒ずつ接触させて熱処理し、さらにカレンダー処理して厚み調整し、実施例17の基材を作製した。
Example 17
Slurry 2 was subjected to wet papermaking using a double-lined circular paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 130 ° C. to prepare a wet nonwoven fabric. Next, the front and back surfaces of the wet nonwoven fabric were brought into contact with metal rolls heated to 130 ° C. for 30 seconds each and subjected to heat treatment, and further calendered to adjust the thickness, thereby producing a substrate of Example 17.

実施例18
スラリー2を2連式の円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を130℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、165℃に加熱した金属ロールに湿式不織布の表裏面をそれぞれ5秒ずつ接触させて熱処理し、さらにカレンダー処理して厚み調整し、実施例18の基材を作製した。
Example 18
Slurry 2 was subjected to wet papermaking using a double-lined circular paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 130 ° C. to prepare a wet nonwoven fabric. Subsequently, the front and back surfaces of the wet nonwoven fabric were brought into contact with metal rolls heated to 165 ° C. for 5 seconds each and subjected to heat treatment, and further calendered to adjust the thickness, whereby a substrate of Example 18 was produced.

(比較例7)
表2に示したスラリー20を調製し、円網抄紙機と短網抄紙機の複合抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を135℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いで、湿式不織布を体積比率でフッ素:酸素:窒素=1:73:26の混合ガス中に1分間曝した。その後、60℃の湯で洗浄し、熱風乾燥機で70℃雰囲気に通して乾燥させた。この湿式不織布に水分を噴霧して100質量%含浸させ、130℃に加熱した1対の金属ロールに線圧500N/cm、速度3.3m/minで通してエチレン−ビニルアルコール共重合体をゲル皮膜化し、比較例7の基材を作製した。表2中の芯鞘複合繊維は、芯部にポリプロピレン、鞘部に高密度ポリエチレンを配してなり、芯部と鞘部の断面積比は50:50である。
(Comparative Example 7)
The slurry 20 shown in Table 2 was prepared, wet paper was made using a combined paper machine of a circular paper machine and a short paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 135 ° C. to produce a wet nonwoven fabric. Next, the wet nonwoven fabric was exposed to a mixed gas of fluorine: oxygen: nitrogen = 1: 73: 26 in a volume ratio for 1 minute. Thereafter, it was washed with hot water at 60 ° C. and dried by passing it through a 70 ° C. atmosphere with a hot air dryer. The wet nonwoven fabric is sprayed with water to impregnate 100% by mass and passed through a pair of metal rolls heated to 130 ° C. at a linear pressure of 500 N / cm at a speed of 3.3 m / min to gel the ethylene-vinyl alcohol copolymer. A base material of Comparative Example 7 was produced. The core-sheath composite fiber in Table 2 is formed by arranging polypropylene in the core and high-density polyethylene in the sheath, and the cross-sectional area ratio between the core and the sheath is 50:50.

(比較例8)
表2に示したスラリー21を調製し、円網抄紙機を用いて湿式抄紙し、シリンダードライヤー温度を140℃にして乾燥させて湿式不織布を作製した。次いでカレンダー処理して厚み調整し、比較例8の基材を作製した。
(Comparative Example 8)
Slurry 21 shown in Table 2 was prepared, wet papermaking was performed using a circular paper machine, and dried at a cylinder dryer temperature of 140 ° C. to prepare a wet nonwoven fabric. Next, calendar treatment was performed to adjust the thickness, and a base material of Comparative Example 8 was produced.

Figure 2012123957
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表2中の原料の記号は、表1の記号に該当する。   The raw material symbols in Table 2 correspond to the symbols in Table 1.

[セパレータの作製]
酸化珪素(平均粒径:1μm)1000g、水1000g、ポリビニルブチラール100gを容器に入れ、攪拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間攪拌して分散させ、均一な水性塗液を作製した。実施例及び比較例の基材に、アプリケーターを用いて、この水性塗液を塗工し、乾燥機で乾燥し、片面あたりの厚さが3μmの酸化珪素層を有するセパレータを得た。
[Preparation of separator]
1000 g of silicon oxide (average particle size: 1 μm), 1000 g of water, and 100 g of polyvinyl butyral are placed in a container and dispersed by stirring for 1 hour with a stirrer (trade name: Three-One Motor, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.). A coating solution was prepared. The aqueous coating liquid was applied to the base materials of Examples and Comparative Examples using an applicator and dried with a drier to obtain a separator having a silicon oxide layer with a thickness of 3 μm per side.

[評価]
実施例及び比較例の基材及び該基材を用いて作製したセパレータについて、下記の評価を行い、結果を表3に示した。
[Evaluation]
The following evaluation was performed about the base material of an Example and a comparative example, and the separator produced using this base material, and the result was shown in Table 3.

<基材の厚み>
JIS P8118に準拠して厚みを測定し、その平均値を算出した。
<Thickness of base material>
The thickness was measured according to JIS P8118, and the average value was calculated.

<基材の密度>
JIS P8124に準拠して基材の坪量を測定し、坪量を厚みで除して100倍した値を密度とした。
<Density of base material>
The basis weight of the substrate was measured in accordance with JIS P8124, and the value obtained by dividing the basis weight by the thickness and multiplying by 100 was taken as the density.

<熱処理>
基材を熱処理したときの基材の状態を観察した。収縮がほとんどなく、切断もなかった場合を◎、若干の収縮があるが、基材の切断が起こらず順調に熱処理できた場合を○、切断はしなかったが、収縮が大きく、基材の厚み斑や、ロールに一部張り付きが生じた場合を△、著しく収縮し、基材が切断した場合、又は、ロールに張り付いて層間剥離した場合を×とした。
<Heat treatment>
The state of the base material when the base material was heat-treated was observed. ◎ when there was almost no shrinkage and no cutting, there was some shrinkage, but when the base material was not cut and it was able to heat treatment smoothly, ○, it was not cut, but the shrinkage was large, A case where thickness unevenness or partial sticking occurred on the roll was Δ, a case where the substrate was severely shrunk and the substrate was cut, or a case where the base material was stuck on the roll and peeled off was indicated as x.

<塗工性A>
[セパレータの作製]において、基材に塗工したときの基材の状態を観察した。基材の切断、破れ、割れがなく、問題なく塗工できた場合を○、基材の切断、破れ、割れの何れかが頻繁に発生して塗工に支障を来たした場合を×とした。
<Coating property A>
In [Preparation of Separator], the state of the substrate when applied to the substrate was observed. ○ When the base material is cut, torn, or cracked, and can be applied without any problem ○, When the base material is frequently cut, torn or cracked, the coating is hindered did.

<濡れ性>
[セパレータの作製]において、基材に塗工したときの基材の濡れ性について評価した。塗液が基材全体にすぐにしみ込んだ場合を○、基材表面の全体又は一部が塗液をはじき、塗液のしみ込み斑が生じた場合を×とした。
<Wettability>
In [Production of Separator], the wettability of the substrate when applied to the substrate was evaluated. The case where the coating liquid soaked into the entire base material immediately was marked with ◯, and the case where the whole or a part of the substrate surface repels the coating liquid and the coating liquid soaked was marked with x.

<裏抜け>
セパレータの製造工程において、塗液が基材を全く裏抜けしなかった場合を○、若干裏抜けしたが、裏面が塗工装置のロールに張り付くなどの支障がなかった場合を△、裏抜けして裏面がロールに張り付いて円滑な塗工ができないなどの支障を来たした場合を×とした。
<Back-through>
In the manufacturing process of the separator, ○ when the coating liquid did not penetrate the substrate at all, slightly through, but when there was no trouble such as the back side sticking to the roll of the coating device, Δ, In the case where the back surface sticks to the roll and the smooth coating cannot be performed, the case was evaluated as x.

<塗工性B>
ポリフッ化ビニリデン(質量平均分子量300000)100gをN−メチル−2−ピロリドン1800gに溶解させた溶液(有機溶媒を媒体とした塗液)を調製し、これを実施例及び比較例の基材に、アプリケーターを用いて塗工した。このとき、基材の切断、破れ、割れがなく、問題なく塗工できた○、基材の切断、破れ、割れの何れかが頻繁に発生して塗工に支障を来たした場合を×とした。
<Coating property B>
A solution (coating solution using an organic solvent as a medium) prepared by dissolving 100 g of polyvinylidene fluoride (mass average molecular weight 300000) in 1800 g of N-methyl-2-pyrrolidone was prepared. Coating was performed using an applicator. At this time, there was no cutting, tearing or cracking of the base material, and the coating could be performed without any problems. ○ When cutting, tearing or cracking of the base material frequently occurred and hindered coating × It was.

<ヒートシール性>
基材とポリプロピレン製多孔質フィルムを50mm幅で適当な長さに切り揃え、両者を1枚ずつ重ね、140℃に設定した表面がポリテトラフルオロエチレンでコートされた上下1対の圧接バー(幅1cm 長さ30cm)を有するヒートシーラーを用いて、圧力0.2MPaで1秒間押え、ヒートシールした。ヒートシール後の接着力が強い場合を○、接着力が弱い場合を△、全く接着しない場合を×とした。
<Heat sealability>
A base material and a polypropylene porous film are cut to an appropriate length with a width of 50 mm, both are stacked one by one, and a pair of upper and lower pressure contact bars (width) whose surface set at 140 ° C. is coated with polytetrafluoroethylene (width) Using a heat sealer having a length of 1 cm and a length of 30 cm, the heat sealer was pressed at a pressure of 0.2 MPa for 1 second and heat sealed. The case where the adhesive strength after heat sealing was strong was indicated by ◯, the case where the adhesive strength was weak was indicated by △, and the case where the adhesive force was not adhered was indicated by ×.

<空隙>
セパレータの断面を電子顕微鏡で観察し、基材内部の空隙を確認した。基材内部への酸化珪素の充填がほとんどなく、基材内部の空隙がほぼ残存している場合をA、酸化珪素の一部が基材内部に充填されているが、電解液を十分保持できる空隙が残存している場合をB、酸化珪素が充填されて、空隙をほとんど閉塞している場合をC、酸化珪素の充填はほとんどないが、基材そのものの空隙が不十分な場合をDとした。Aが最も良好で、Bは実用上問題なく、C及びDは実用上問題があることを意味する。
<Gap>
The cross section of the separator was observed with an electron microscope, and voids inside the substrate were confirmed. A when there is almost no filling of silicon oxide inside the substrate and there are almost no voids inside the substrate, part of the silicon oxide is filled inside the substrate, but the electrolyte can be retained sufficiently B when the void remains, C when filled with silicon oxide and almost clogging the void, and D when there is little silicon oxide filling, but the substrate itself has insufficient void did. A is the best, B is practically no problem, and C and D are practically problematic.

<電解液保持率>
セパレータについて、100mm幅×100mmに切り揃え、電解液に1分間浸漬した後、1分間吊るして余剰電解液を切り、セパレータの質量W1を測定した。W1から電解液を保持させる前のセパレータの質量W0を差し引いて得られる値W2をW0で除して100倍した値を電解液保持率(%)とした。電解液としては、LiPFを1mol/l溶解させた混合溶液を使用した。混合溶液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを質量比率で3:7としたものである。
<Electrolytic solution retention>
The separator was cut to 100 mm width × 100 mm, immersed in the electrolyte solution for 1 minute, suspended for 1 minute to cut off the excess electrolyte solution, and the mass W1 of the separator was measured. The value obtained by subtracting the mass W0 of the separator before holding the electrolytic solution from W1 and dividing the value W2 by W0 and multiplying by 100 was defined as the electrolytic solution retention rate (%). As the electrolytic solution, a mixed solution in which 1 mol / l of LiPF 6 was dissolved was used. The mixed solution is ethylene carbonate and diethyl carbonate in a mass ratio of 3: 7.

<耐デンドライト性>
セパレータの片面に金属リチウム箔を、セパレータの反対側に正極を配置して積層し、電解液を注入してラミネートセルを100個ずつ作製した。0.5mA/cmで3.6Vまで定電流充電し、さらに3.6Vを24時間印加し、過充電した。この過充電中に異常電流が流れた場合を内部短絡したと見なし、過充電を中止し、ラミネートセルを開封してリチウムデンドライトの発生状態を確認した。過充電により、リチウムデンドライトが発生して基材を貫通したセルの割合を耐デンドライト性とした。この割合が少ないほど、耐デンドライト性に優れることを意味する。正極には、活物質のコバルト酸リチウム、導電助剤のアセチレンブラック、結着剤のポリフッ化ビニリデンを質量比率で90:5:5に混合したスラリーをアルミニウム集電体の両面に塗布したものを用いた。電解液は、<電解液保持率>の評価に記載したものと同様である。
<Dendrite resistance>
A metal lithium foil was placed on one side of the separator and a positive electrode was placed on the opposite side of the separator and laminated, and an electrolyte was injected to prepare 100 laminate cells. The battery was charged at a constant current of up to 3.6 V at 0.5 mA / cm 2 and further overcharged by applying 3.6 V for 24 hours. The case where an abnormal current flowed during this overcharge was regarded as an internal short circuit, the overcharge was stopped, the laminate cell was opened, and the generation state of lithium dendrite was confirmed. Dendritic resistance was defined as the proportion of cells that generated lithium dendrite and passed through the substrate due to overcharging. It means that it is excellent in dendrite resistance, so that this ratio is small. For the positive electrode, a slurry in which a lithium cobaltate as an active material, acetylene black as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed at a mass ratio of 90: 5: 5 is applied to both surfaces of an aluminum current collector. Using. The electrolytic solution is the same as that described in the evaluation of <Electrolytic solution retention>.

Figure 2012123957
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実施例1〜16のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維を分割して得られる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を含有してなる湿式不織布からなるため、ポリエステルからなる極細繊維同士及び/又は該極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点がポリエチレンで接着されていて、基材表面及び内部を皮膜で覆うことがなかったため、フィラー粒子を含有する水性塗液の濡れ性が良く、水性塗液の裏抜けがなく、水性塗液の塗工性に優れており、フィラー粒子が基材内部に充填されて基材の空隙を閉塞することがなく、ヒートシール性に優れていた。実施例1〜16のリチウム二次電池用基材は、湿式不織布が135〜160℃で熱処理されてなるため、熱処理は順調にできており、ポリエステルからなる極細繊維同士及び/又は該極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点がポリエチレンで接着されていて、かつ、ポリエステルからなる極細繊維が繊維形状を維持しており、それが骨組みを形成するため塗工時に切断や破れが起こらず、塗工性に優れていた。実施例1〜16で作製したリチウム二次電池用セパレータは、基材内部の空隙が残存したため、電解液保持率が高かった。また、フィラーが基材表面に集中的に担持されたため、耐リチウムデンドライト性に優れていた。   The base materials for lithium secondary batteries of Examples 1 to 16 contain ultrafine fibers obtained by dividing a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and solvent-spun cellulose fibers that are beaten. Since the wet non-woven fabric is made of polyester, the ultrafine fibers made of polyester and / or the intersections of the ultrafine fibers and solvent-spun cellulose fibers are bonded with polyethylene, and the surface of the substrate and the inside thereof are not covered with a film. The wetness of the aqueous coating liquid containing particles is good, there is no see-through of the aqueous coating liquid, and the aqueous coating liquid is excellent in coating properties. Filler particles are filled inside the base material to close the voids in the base material. The heat sealability was excellent. Since the base material for lithium secondary batteries of Examples 1 to 16 is obtained by heat-treating the wet nonwoven fabric at 135 to 160 ° C., the heat treatment is smoothly performed, and the ultrafine fibers made of polyester and / or the ultrafine fibers and The intersection point of solvent-spun cellulose fiber is bonded with polyethylene, and the ultrafine fiber made of polyester maintains the fiber shape. It was excellent. The lithium secondary battery separators produced in Examples 1 to 16 had a high electrolyte solution retention rate because voids inside the substrate remained. Moreover, since the filler was intensively supported on the surface of the substrate, the lithium dendrite resistance was excellent.

実施例17のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割されてなる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維からなり、ヒートシール性は優れていたが、熱処理温度が135℃未満だったため、熱処理時の収縮も切断もなかったが、ポリエステルからなる極細繊維同士の交点及び該極細繊維と溶剤紡糸セルロース繊維の交点の接着が不十分な箇所があるため、実施例1〜16と比較して弱く、有機溶媒を媒体とする塗液は塗工できたが、水性塗液の塗工性が悪かった。そのため、水性塗液を用いた場合、フィラー粒子を塗工したセパレータを作製することができなかった。   The base material for a lithium secondary battery of Example 17 is composed of an ultrafine fiber obtained by dividing a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and a solvent-spun cellulose fiber formed by beating, and has a heat seal property. Although the heat treatment temperature was less than 135 ° C., there was no shrinkage or cutting during the heat treatment, but the adhesion between the ultrafine fibers made of polyester and the intersection of the ultrafine fibers and solvent-spun cellulose fibers was insufficient. Therefore, the coating solution using an organic solvent as a medium was able to be applied, but the coating property of the aqueous coating solution was poor. Therefore, when an aqueous coating liquid was used, a separator coated with filler particles could not be produced.

実施例18のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割されてなる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維からなり、ヒートシール性に優れているが、熱処理温度が160℃を超えていたため、熱量が過剰になり、基材の収縮が大きく、ロールに基材の一部が張り付いた。しかし、フィラー粒子を含有する水性塗液の濡れ性は良く、水性塗液の裏抜けがなく、水性塗液の塗工性に優れており、フィラー粒子が基材内部に充填されて基材の空隙を閉塞することがなかった。実施例18で作製したリチウム二次電池用セパレータは、基材内部の空隙が残存したため、電解液保持率が高かった。また、フィラーが基材表面に集中的に担持されたため、耐リチウムデンドライト性に優れていた。   The base material for the lithium secondary battery of Example 18 is composed of an ultrafine fiber obtained by dividing a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and a solvent-spun cellulose fiber formed by beating, and is heat-sealable. However, since the heat treatment temperature exceeded 160 ° C., the amount of heat became excessive, the base material contracted greatly, and a part of the base material stuck to the roll. However, the wettability of the aqueous coating liquid containing the filler particles is good, there is no back-through of the aqueous coating liquid, and the aqueous coating liquid is excellent in coating properties. The gap was not blocked. The separator for the lithium secondary battery produced in Example 18 had a high electrolyte solution retention rate because voids inside the substrate remained. Moreover, since the filler was intensively supported on the surface of the substrate, the lithium dendrite resistance was excellent.

一方、比較例1のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割されてなる極細繊維のみで構成されているため、水性塗液の裏抜けがなく、水性塗液の塗工性が良く、ヒートシール性に優れていたが、水性塗液の濡れ性は悪かった。また、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を含有しないため、基材内部の空隙が少なかった。比較例1のリチウム二次電池用基材を用いてなるリチウム二次電池用セパレータは、耐デンドライト性は良かったが、電解液保持率は悪かった。   On the other hand, the base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 1 is composed only of ultrafine fibers obtained by dividing a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other. The aqueous coating liquid had good coating properties and excellent heat sealability, but the aqueous coating liquid had poor wettability. Moreover, since the solvent-spun cellulose fiber formed by beating was not contained, there were few voids inside the substrate. The lithium secondary battery separator using the lithium secondary battery base material of Comparative Example 1 had good dendrite resistance but poor electrolyte solution retention.

比較例2のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割されてなる極細繊維と、それ以外の合成短繊維からなるため、水性塗液の濡れ性と塗工性が良く、ヒートシール性に優れていたが、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を含有しないため、大きな貫通孔が存在し、水性塗液が裏抜けした。また、基材内部にフィラー粒子が充填されてしまい、基材内部の空孔が閉塞された。比較例2のリチウム二次電池用基材を用いてなるセパレータは、電解液保持率と耐デンドライト性が悪かった。   The base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 2 is composed of ultrafine fibers obtained by dividing a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and other synthetic short fibers. Although the wettability and coating property were good and the heat sealing property was excellent, since it did not contain the solvent-spun cellulose fiber formed by beating, large through-holes existed and the aqueous coating liquid broke through. Further, the filler particles were filled in the base material, and the pores inside the base material were closed. The separator using the base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 2 had poor electrolytic solution retention and dendrite resistance.

比較例3のリチウム二次電池用基材は、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維100%からなるため、ヒートシール性がなく、有機溶媒を媒体とする塗液は塗工できたが、水性塗液につけると崩壊してしまい、水性塗液を塗工することができなかった。そのため、フィラー粒子を塗工したセパレータを作製することができなかった。   Since the base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 3 is composed of 100% solvent-spun cellulose fiber formed by beating, there is no heat sealability, and a coating solution using an organic solvent as a medium could be applied. When applied to the liquid, it collapsed and the aqueous coating liquid could not be applied. Therefore, a separator coated with filler particles could not be produced.

比較例4のリチウム二次電池用基材は、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維(ポリエステル短繊維)からなり、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割されてなる極細繊維を含有しないため、ヒートシール性が不十分で、有機溶媒を媒体とする塗液は塗工できたが、水性塗液につけると崩壊してしまい、水性塗液を塗工することができなかった。そのため、フィラー粒子を塗工したセパレータを作製することができなかった。   The base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 4 is composed of solvent-spun cellulose fiber and synthetic short fiber (polyester short fiber) formed by beating, and a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other is divided. Because it does not contain ultrafine fibers, the heat-sealability is insufficient, and the coating liquid using an organic solvent as a medium could be applied, but when it is applied to the aqueous coating liquid, it collapses and the aqueous coating liquid is applied. I couldn't. Therefore, a separator coated with filler particles could not be produced.

比較例5のリチウム二次電池用基材は、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維(アクリル短繊維)からなり、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割されてなる極細繊維を含有しないため、ヒートシール性がなく、有機溶媒を媒体とする塗液は塗工できたが、水性塗液につけると崩壊してしまい、水性塗液を塗工することができなかった。そのため、フィラー粒子を塗工したセパレータを作製することができなかった。   The base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 5 is composed of a solvent-spun cellulose fiber and a synthetic short fiber (acrylic short fiber) formed by beating, and a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other is divided. The coating liquid using an organic solvent as a medium can be applied because it does not contain ultrafine fibers, but it can collapse when applied to an aqueous coating liquid, and the aqueous coating liquid can be applied. could not. Therefore, a separator coated with filler particles could not be produced.

比較例6のリチウム二次電池用基材は、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維と合成短繊維(全芳香族ポリアミド短繊維)からなり、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割されてなる極細繊維を含有しないため、ヒートシール性がなく、有機溶媒を媒体とする塗液は塗工できたが、水性塗液につけると崩壊してしまい、水性塗液を塗工することができなかった。そのため、フィラー粒子を塗工したセパレータを作製することができなかった。   The base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 6 is composed of a solvent-spun cellulose fiber and a synthetic short fiber (fully aromatic polyamide short fiber) formed by beating, and a split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other Because it does not contain fine fibers formed by splitting, there is no heat-sealability, and coating liquids that use organic solvents as a medium could be applied, but when applied to aqueous coating liquids, they collapsed and applied aqueous coating liquids I couldn't. Therefore, a separator coated with filler particles could not be produced.

比較例7のリチウム二次電池用基材は、エチレン−ビニルアルコール共重合体のゲル皮膜を形成させるための熱処理において、金属ロールに張り付き、層間剥離が生じたため、安定して均一な基材を得ることができなかった。また、ゲル皮膜が基材表面及び内部に形成されているため塗工性は良かったが、水性塗液の濡れ性が悪く、基材内部の空隙が少なかった。また、分割型複合繊維と合成短繊維よりも微細な繊維がないため、大きな貫通孔が存在し、水性塗液が部分的に裏抜けした。比較例7のリチウム二次電池用基材を用いてなるセパレータは、電解液保持率が悪く、耐デンドライト性が劣っていた。   The base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 7 was adhered to the metal roll in the heat treatment for forming the gel film of the ethylene-vinyl alcohol copolymer, and delamination occurred. Couldn't get. Moreover, since the gel film was formed on the surface and inside of the substrate, the coating property was good, but the wettability of the aqueous coating liquid was poor, and there were few voids inside the substrate. In addition, since there were no finer fibers than the split composite fiber and the synthetic short fiber, a large through hole existed, and the aqueous coating liquid partially penetrated. The separator using the base material for a lithium secondary battery of Comparative Example 7 had a poor electrolyte solution retention and poor dendrite resistance.

比較例8のリチウム二次電池用基材は、ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維が分割してなる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を含有せず、合成短繊維のみで構成されるため、ヒートシール性と塗工性は良かったが、水性塗液の濡れ性が悪く、大きな貫通孔があるため、塗液の裏抜けがあり、該基材を用いてなるセパレータは耐デンドライト性が悪かった。また、フィラーが基材内部に充填されたため、基材内部の空隙が少なく、該基材を用いてなるセパレータは、電解液保持率が悪かった。   The base material for the lithium secondary battery of Comparative Example 8 does not contain the ultrafine fiber obtained by dividing the split type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and the solvent-spun cellulose fiber formed by beating. Because it is composed only of short fibers, heat sealability and coating properties were good, but wettability of aqueous coating liquid was poor and there was a large through hole, so there was a back-through of the coating liquid, and the substrate was used The separator made was poor in dendrite resistance. Moreover, since the inside of the base material was filled with the filler, there were few voids inside the base material, and the separator using the base material had a poor electrolyte solution retention rate.

本発明のリチウム二次電池用基材は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等のリチウムイオン二次電池に好適に使用できる。   The base material for lithium secondary batteries of this invention can be used conveniently for lithium ion secondary batteries, such as a lithium ion secondary battery and a lithium ion polymer secondary battery.

Claims (2)

ポリエステルとポリエチレンが相互に隣接してなる分割型複合繊維を分割して得られる極細繊維と、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を含有してなる湿式不織布からなることを特徴とするリチウム二次電池用基材。   A lithium secondary battery comprising ultrafine fibers obtained by dividing a split-type composite fiber in which polyester and polyethylene are adjacent to each other, and a wet nonwoven fabric containing solvent-spun cellulose fibers formed by beating Substrate for use. 請求項1に記載のリチウム二次電池用基材に、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、多孔質フィルムを積層一体化する処理、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなるリチウム二次電池用セパレータ。   A process for impregnating or applying a slurry containing filler particles, a process for impregnating or applying a slurry containing a resin, and a porous film are integrally laminated on the lithium secondary battery substrate according to claim 1. A separator for a lithium secondary battery obtained by performing at least one treatment selected from a treatment and a treatment of impregnating or applying a solid electrolyte or a gel electrolyte.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044857A (en) * 2012-08-27 2014-03-13 Mitsubishi Paper Mills Ltd Coating liquid for metal ion secondary battery separator, and metal ion secondary battery separator
JP2015099673A (en) * 2013-11-19 2015-05-28 三菱製紙株式会社 Lithium ion battery separator
JP2017525106A (en) * 2014-07-15 2017-08-31 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Separator with particles frictionally clamped
CN108807802A (en) * 2018-08-20 2018-11-13 湖南烁普新材料有限公司 Highly-breathable polymer-coated diaphragm and its preparation method and application
CN110854343A (en) * 2019-11-26 2020-02-28 浙江理工大学 Preparation method of skin-core structure cellulose modified nanofiber lithium battery diaphragm
CN116190914A (en) * 2023-05-04 2023-05-30 中材锂膜有限公司 Polymer coated separator with secondary agglomerates, method for preparing the same, and battery

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014044857A (en) * 2012-08-27 2014-03-13 Mitsubishi Paper Mills Ltd Coating liquid for metal ion secondary battery separator, and metal ion secondary battery separator
JP2015099673A (en) * 2013-11-19 2015-05-28 三菱製紙株式会社 Lithium ion battery separator
JP2017525106A (en) * 2014-07-15 2017-08-31 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Separator with particles frictionally clamped
CN108807802A (en) * 2018-08-20 2018-11-13 湖南烁普新材料有限公司 Highly-breathable polymer-coated diaphragm and its preparation method and application
CN110854343A (en) * 2019-11-26 2020-02-28 浙江理工大学 Preparation method of skin-core structure cellulose modified nanofiber lithium battery diaphragm
CN110854343B (en) * 2019-11-26 2022-08-23 浙江理工大学 Preparation method of skin-core structure cellulose modified nanofiber lithium battery diaphragm
CN116190914A (en) * 2023-05-04 2023-05-30 中材锂膜有限公司 Polymer coated separator with secondary agglomerates, method for preparing the same, and battery
CN116190914B (en) * 2023-05-04 2023-08-11 中材锂膜有限公司 Polymer coated separator with secondary agglomerates, method for preparing the same, and battery

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