JP2014049222A - Separator for lithium secondary battery, and lithium secondary battery - Google Patents

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貴裕 佃
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a separator for a lithium secondary battery, excellent in winding properties, high in charge/discharge efficiency, and excellent in high-rate characteristics; and a lithium secondary battery manufactured using the separator.SOLUTION: In a separator for a lithium secondary battery, a porous body comprising inorganic fillers is fastened to a nonwoven fabric base material. The nonwoven fabric base material is a composite nonwoven fabric comprising a spunbond nonwoven fabric and a melt-blown nonwoven fabric. A lithium secondary battery is manufactured using the separator for a lithium secondary battery.

Description

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

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に代表されるリチウム二次電池が注目されてきた。このリチウム二次電池は、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 secondary battery typified by a lithium ion battery using an organic electrolyte has attracted attention. This lithium secondary 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, can be obtained. Since an aqueous electrolyte solution cannot be used, a non-aqueous electrolyte 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、現状のリチウム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, the current lithium secondary battery is 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、リチウム二次電池用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. Current non-aqueous secondary batteries have a protection circuit that breaks when overcharged, and is equipped with a safety valve and PTC element for the purpose of safely destroying the battery when overcharged. Thermal separators are used for lithium secondary battery separators. The device which has a function is made | formed. 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.

リチウム二次電池用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求められている。   As a separator for a lithium secondary battery, a film-like porous film made of polyolefin such as polyethylene is often used, and when the temperature inside the battery is around 130 ° C., it melts and closes the micropores. There is a thermal fuse function (shutdown function) that prevents the movement of lithium ions and cuts off the current, but if the temperature rises further due to some situation, the polyolefin itself may melt and short-circuit, suggesting the possibility of thermal runaway Has been. Therefore, there is a need for a heat-resistant separator that does not melt and shrink even at temperatures close to 200 ° C.

耐熱性セパレータとして、市販の多孔質フィルムや不織布などの多孔質基材に無機フィラーからなる多孔質層を形成させたものや、無機フィラーとバインダーからなる多孔質フィルム(例えば、特許文献1〜19参照)が開示されている。   As a heat resistant separator, a porous substrate made of an inorganic filler on a porous substrate such as a commercially available porous film or nonwoven fabric, or a porous film made of an inorganic filler and a binder (for example, Patent Documents 1 to 19) Reference).

特許文献1〜19のセパレータは、多孔質基材が多孔質フィルムの場合には、貫通孔がかなり小さいため大電流で充放電するときの電池特性、即ちハイレート特性が低い問題があった。多孔質基材が不織布の場合は、多孔質フィルムに比べて貫通孔が桁違いに大きいため、ピンホールができやすい問題があった。従って、ピンホールの生成を防ぐために、無機フィラーの付着量を多くせざるを得ず、セパレータ全体の厚みを薄くしにくい問題があった。不織布が湿式不織布の場合は、特にセパレータの厚みを薄く仕上げると、引張強度が不十分になり、塗工性や巻回性に支障を来しやすい問題があった。   When the porous substrate is a porous film, the separators of Patent Documents 1 to 19 have a problem that battery characteristics when charging / discharging with a large current, that is, high-rate characteristics are low because the through-holes are considerably small. When the porous substrate is a non-woven fabric, there is a problem that pinholes are easily formed because the through-holes are orders of magnitude larger than the porous film. Therefore, in order to prevent the generation of pinholes, the amount of inorganic filler attached must be increased, and there is a problem that it is difficult to reduce the thickness of the entire separator. When the nonwoven fabric is a wet nonwoven fabric, particularly when the thickness of the separator is thinned, the tensile strength becomes insufficient, and there is a problem that the coating property and the winding property are liable to be hindered.

また、湿式不織布には、繊維の分散不良などが原因で繊維同士が多数密着した状態(「結束」ともいう)で存在する場合があり、カレンダー処理や熱カレンダー処理によって、繊維の密着領域がフィルム化し、イオン移動に必要な空隙が閉塞されてしまい、充放電効率やハイレート特性が悪化しやすい問題があった。   In addition, wet non-woven fabrics may exist in a state in which many fibers are in close contact with each other due to poor fiber dispersion (also referred to as “bundling”). As a result, gaps necessary for ion movement are blocked, and charge / discharge efficiency and high-rate characteristics are likely to deteriorate.

不織布がカード法で作製された場合は、繊維がウェブの流れ方向に配向するため、流れ方向の引張強度が極端に強くなり、幅方向に引き裂けやすく、塗工性に支障を来しやすい問題があった。多孔質基材に無機フィラーを固着させるためのバインダーがポリビニルピロリドンやポリウレタンの場合は、電解液に溶解し、電解液の粘度を上げてしまうため、電池特性を低下せしめる問題があった。また、特許文献6〜15の実施例で用いられている不織布については詳細な記載がなされていないため、リチウム二次電池の特性を向上させる手段として、不織布の素材、製法、構成、物性等についてさらなる検討の余地が残されていた。   If the nonwoven fabric is made by the card method, the fibers are oriented in the flow direction of the web, so the tensile strength in the flow direction becomes extremely strong, it is easy to tear in the width direction, and the coating property is likely to be hindered. there were. When the binder for fixing the inorganic filler to the porous substrate is polyvinyl pyrrolidone or polyurethane, it dissolves in the electrolytic solution and raises the viscosity of the electrolytic solution. Moreover, since the detailed description is not made about the nonwoven fabric used by the Example of patent documents 6-15, it is about the raw material of a nonwoven fabric, a manufacturing method, a structure, a physical property, etc. as a means to improve the characteristic of a lithium secondary battery. There was room for further study.

不織布がスパンボンド不織布の場合は、繊維の粗密斑ができやすく、無機フィラーからなる多孔質体を固着させた後もピンホールが生じやすい問題があった。不織布がメルトブローン不織布の場合は、一般的にスパンボンド不織布よりも細い繊維径にしやすく、緻密な不織布を得やすいが、引張強度や引裂強度が弱く、塗工性や巻回性に問題があった。   When the non-woven fabric is a spunbonded non-woven fabric, there is a problem that the fibers are likely to be unevenly dense and pinholes are likely to occur even after the porous body made of the inorganic filler is fixed. When the nonwoven fabric is a melt-blown nonwoven fabric, it is generally easier to obtain a finer fiber diameter than a spunbonded nonwoven fabric, and it is easy to obtain a dense nonwoven fabric, but the tensile strength and tear strength are weak and there are problems with coating properties and winding properties. .

無機フィラーとバインダーからなる混合溶液を一旦、フィルム等に塗工し、乾燥後にフィルムから塗工層を剥離して無機フィラーとバインダーからなる多孔質フィルム(セパレータ)を作製する方法では、強靭な引張強度のセパレータが得られるが、引き裂けやすく、スリット作業性や巻回性に問題が生じることがあった。   In a method in which a mixed solution composed of an inorganic filler and a binder is once coated on a film and the like, and after drying, the coating layer is peeled off from the film to produce a porous film (separator) composed of an inorganic filler and a binder. Although a strong separator can be obtained, it is easy to tear, and there may be a problem in slit workability and winding property.

特開2008−123996号公報JP 2008-123996 A 特開2010−123465号公報JP 2010-123465 A 特開2011−65849号公報JP 2011-65849 A 特開2011−65850号公報JP 2011-65850 A 特開2011−154936号公報JP 2011-154936 A 特開2008−4442号公報JP 2008-4442 A 特開2008−66094号公報JP 2008-66094 A 特開2006−164761号公報JP 2006-164661 A 特開2009−32677号公報JP 2009-32677 A 特開2009−224341号公報JP 2009-224341 A 特表2011−505663号公報Special table 2011-505663 gazette 特開2010−157521号公報JP 2010-157521 A 特開2012−14994号公報JP 2012-14994 A 特表2010−538172号公報Special table 2010-538172 特表2010−538173号公報JP 2010-538173 A 特開2008−4439号公報JP 2008-4439 A 特表2008−508391号公報Special table 2008-508391 特表2008−503049号公報Special table 2008-503049 gazette 国際公開第2009/96451号パンフレットInternational Publication No. 2009/96451 Pamphlet

本発明の課題は、巻回性に優れ、充放電効率が高く、ハイレート特性に優れるリチウム二次電池用セパレータ及び該セパレータを用いてなるリチウム二次電池を提供することにある。   The subject of this invention is providing the lithium secondary battery which uses the separator for lithium secondary batteries which is excellent in winding property, has high charging / discharging efficiency, and is excellent in a high rate characteristic, and this separator.

上記課題を解決するために鋭意研究した結果、不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着してなるリチウム二次電池用セパレータであって、不織布基材がスパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布であることを特徴とするリチウム二次電池用セパレータを見出した。さらに、該セパレータを用いてなることを特徴とするリチウム二次電池を見出した。   As a result of diligent research to solve the above problems, a separator for a lithium secondary battery in which a porous body made of an inorganic filler is fixed to a nonwoven fabric base material, the nonwoven fabric base material comprising a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric The present inventors have found a lithium secondary battery separator characterized by being a composite nonwoven fabric. Furthermore, the lithium secondary battery characterized by using this separator was discovered.

本発明のセパレータは、不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着してなり、不織布基材がスパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布であるため、厚みが薄くても、強靭な引張強度を有しており、巻回性に優れている。また、不織布基材の繊維同士が密着して繊維間の空隙を閉塞することがないため、電極間のイオン移動を阻害することがなく、充放電効率が高く、ハイレート特性に優れるリチウム二次電池が得られる。   The separator of the present invention has a porous body made of an inorganic filler fixed to a nonwoven fabric base material, and the nonwoven fabric base material is a composite nonwoven fabric made of a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric. Has strength and excellent winding properties. In addition, since the fibers of the nonwoven fabric base material are not in close contact with each other and the gap between the fibers is not blocked, ion transfer between the electrodes is not hindered, the charge / discharge efficiency is high, and the lithium secondary battery is excellent in high rate characteristics. Is obtained.

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.

本発明においては、不織布基材として、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布が用いられる。   In the present invention, a composite nonwoven fabric composed of a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric is used as the nonwoven fabric substrate.

スパンボンド不織布とは、溶融させた熱可塑性樹脂をノズルから紡糸して糸条を吐出させ、紡糸糸状をノズル口金直下の牽引ジェットに導引して高速で牽引細化した後、移動コンベア上に開繊しながら堆積させてウェブを得、その後ウェブを加熱、絡合等により一体化して巻き取り、長繊維不織布を得るものである。牽引速度は2000〜7000m/minが好ましい。2000m/min未満だと、繊維の分子配向が不十分になり、得られる長繊維の引張強度が低下する場合がある。7000m/min超では、紡糸時の糸切れが発生しやすくなる場合がある。ウェブの加熱は、所定温度に加熱された熱風をウェブに当てるエアスルー加熱、熱エンボス加工、熱カレンダー処理等で行えば良い。絡合は高圧で柱状水を当てて繊維同士を三次元的に絡み合わせる水流交絡処理が挙げられる。   Spunbond non-woven fabric is made by spinning molten thermoplastic resin from a nozzle, discharging the yarn, guiding the spun yarn to a pulling jet directly under the nozzle cap, and pulling it at high speed, and then on the moving conveyor. A web is obtained by depositing while opening, and then the web is integrated and wound by heating, entanglement or the like to obtain a long fiber nonwoven fabric. The pulling speed is preferably 2000 to 7000 m / min. If it is less than 2000 m / min, the molecular orientation of the fiber becomes insufficient, and the tensile strength of the resulting long fiber may decrease. If it exceeds 7000 m / min, yarn breakage during spinning tends to occur. The web may be heated by air-through heating, hot embossing, thermal calendering, or the like that applies hot air heated to a predetermined temperature to the web. Entanglement includes hydroentanglement treatment in which columnar water is applied at a high pressure and fibers are entangled three-dimensionally.

メルトブローン不織布とは、溶融させた熱可塑性樹脂をノズルから吐出し、その近傍から加熱された高速ガス流体を吹き当てて、該熱可塑性樹脂を細繊維化し、移動するコンベア上に開繊しながら捕集して長繊維不織布を得るものである。高速ガスの量は、500〜3000m/hが好ましい。500m/h未満だと、紡糸繊維径が太くなりすぎる場合がある。3000m/h超だと、細繊維化した繊維がコンベア上に堆積できずに吹き飛ばされる場合がある。得られた長繊維不織布は、エアスルー加熱、熱エンボス加工、熱カレンダー処理、水流交絡処理などを施しても良い。 Melt blown nonwoven fabric refers to a melted thermoplastic resin that is discharged from a nozzle and sprayed with a high-speed gas fluid heated from its vicinity to make the thermoplastic resin into fine fibers, which are collected while opening on a moving conveyor. Collect long-fiber nonwoven fabrics. The amount of high-speed gas is preferably 500 to 3000 m 3 / h. If it is less than 500 m 3 / h, the spun fiber diameter may be too large. If it exceeds 3000 m 3 / h, fine fibers may be blown away without being deposited on the conveyor. The obtained long fiber nonwoven fabric may be subjected to air-through heating, hot embossing, thermal calendering, hydroentanglement, and the like.

スパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布としては、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布を積層してなる2層構造体、2層のスパンボンド不織布の層間にメルトブローン不織布を配した3層構造体、2層のメルトブローン不織布の層間にスパンボンド不織布を配した3層構造体、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布を1層ずつ又は複数層ずつ交互に配した4層以上の多層構造体等が挙げられる。スパンボンド不織布とメルトブローン不織布の積層は、スパンボンド不織布の製造工程でメルトブローン不織布を同時に製造、積層しても良く、予め作製されたメルトブローン不織布を積層しても良く、メルトブローン不織布の製造工程でスパンボンド不織布を同時に製造、積層しても良く、予め作製されたスパンボンド不織布を積層しても良い。スパンボンド不織布とメルトブローン不織布の平均繊維径は同等であっても良く、異なっていても良いが、無機フィラーの担持性とセパレータのピンホールフリーを両立しやすい点で両者の平均繊維径は異なっている方が好ましい。これらの複合不織布は、エアスルー加熱、熱エンボス加工、熱カレンダー処理等により一体化されていることが、より強い強度が得られるため、好ましい。   As a composite nonwoven fabric composed of a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric, a two-layer structure in which the spunbond nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric are laminated, a three-layer structure in which a meltblown nonwoven fabric is disposed between two layers of the spunbond nonwoven fabric, and two layers Examples include a three-layer structure in which a spunbond nonwoven fabric is disposed between layers of the melt blown nonwoven fabric, a multilayer structure having four or more layers in which a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric are alternately disposed in layers or in multiple layers. The lamination of the spunbond nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric can be performed by simultaneously manufacturing and laminating the meltblown nonwoven fabric in the production process of the spunbond nonwoven fabric, or the meltblown nonwoven fabric prepared in advance may be laminated. A nonwoven fabric may be manufactured and laminated simultaneously, or a spunbond nonwoven fabric prepared in advance may be laminated. The average fiber diameter of the spunbond nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric may be the same or different, but the average fiber diameter of both is different in that it is easy to achieve both inorganic filler support and separator pinhole freeness. Is preferred. These composite nonwoven fabrics are preferably integrated by air-through heating, hot embossing, thermal calendering, and the like, because stronger strength can be obtained.

本発明に用いられるスパンボンド不織布及びメルトブローン不織布を構成する繊維は、1種類でも良く、2種類以上でも良い。また、繊維自体は単一の樹脂成分からなる単一繊維でも良く、2種類以上の樹脂成分をブレンドしてなる繊維でも良く、2種類以上の樹脂成分を配してなる複合繊維でも良く、繊維断面形状は円形、方形、異形、不定形、中空の何れでも良い。繊維の素である熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリビニルアルコール系、ポリウレタン系、ポリカーボネート系、セルロース系、これらの誘導体や共重合体が挙げられる。複合繊維としては、例えば融点の異なる2種類の熱可塑性樹脂からなり、2種類の熱可塑性樹脂の配置が繊維断面から見て芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型になっているものや、2種類以上の熱可塑性樹脂をブレンドし、これを紡糸してスパンボンド不織布又はメルトブローン不織布にしたものが挙げられる。また、熱可塑性樹脂は、顔料、無機フィラー、界面活性剤、可塑剤、滑剤、消泡剤、増粘剤、離型剤、難燃剤、酸化防止剤、架橋剤等を含有していても良い。   The fibers constituting the spunbond nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric used in the present invention may be one type or two or more types. Further, the fiber itself may be a single fiber composed of a single resin component, a fiber formed by blending two or more types of resin components, or a composite fiber formed by arranging two or more types of resin components. The cross-sectional shape may be any of circular, square, irregular, indeterminate, and hollow. The thermoplastic resin that is the element of the fiber includes polyolefins such as polypropylene, polyethylene, and polymethylpentene, polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and polylactic acid, acrylics, and polyamides. , Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyurethane, polycarbonate, cellulose, and derivatives and copolymers thereof. The composite fiber is composed of, for example, two types of thermoplastic resins having different melting points, and the arrangement of the two types of thermoplastic resins is a core-sheath type, an eccentric type, a side-by-side type, a sea-island type, an orange type, and a multiple as viewed from the fiber cross section. Examples include a bimetal type, a blend of two or more thermoplastic resins, and a spunbond nonwoven fabric or a meltblown nonwoven fabric. The thermoplastic resin may also contain pigments, inorganic fillers, surfactants, plasticizers, lubricants, antifoaming agents, thickeners, mold release agents, flame retardants, antioxidants, crosslinking agents, and the like. .

本発明に用いられるスパンボンド不織布を構成する繊維の平均繊維径は、0.5〜15μmが好ましく、1〜10μmがより好ましく、1〜5μmがさらに好ましい。0.5μm未満だと、不織布の腰が弱く、塗工性に支障を来す場合がある。15μm超だと、セパレータの厚みを薄くしにくい場合やピンホールが生じる場合がある。スパンボンド不織布の平均繊維径を調整するには、口金温度、樹脂の溶融粘度、単孔吐出量、牽引速度等を調節すれば良い。   0.5-15 micrometers is preferable, as for the average fiber diameter of the fiber which comprises the spun bond nonwoven fabric used for this invention, 1-10 micrometers is more preferable, and 1-5 micrometers is further more preferable. If it is less than 0.5 μm, the nonwoven fabric is weak and may interfere with the coatability. If it exceeds 15 μm, it may be difficult to reduce the thickness of the separator or a pinhole may occur. In order to adjust the average fiber diameter of the spunbond nonwoven fabric, the die temperature, the melt viscosity of the resin, the single hole discharge amount, the pulling speed, etc. may be adjusted.

本発明に用いられるスパンボンド不織布の坪量は、5〜20g/mが好ましく、5〜15g/mがより好ましく、5〜12g/mがさらに好ましい。5g/m未満だと、引張強度が不十分になり、塗工性や巻回性に支障を来す場合がある。20g/m超だと、セパレータの厚みを薄くしにくくなる場合がある。 The basis weight of the spunbond nonwoven fabric used in the present invention is preferably from 5 to 20 g / m 2, more preferably 5 to 15 g / m 2, more preferably 5~12g / m 2. If it is less than 5 g / m 2 , the tensile strength becomes insufficient, which may impair coating properties and winding properties. If it exceeds 20 g / m 2 , it may be difficult to reduce the thickness of the separator.

本発明に用いられるメルトブローン不織布を構成する繊維の平均繊維径は、0.05〜15μmが好ましく、0.1〜10μmがより好ましく、0.1〜5μmがさらに好ましい。メルトブローン不織布の平均繊維径を調整するには、口金温度、樹脂の溶融粘度、単孔吐出量、高速ガスの圧力、引取速度等を調節すれば良い。引取とは、吐出された樹脂線条が移動するコンベア上に振り落とされるまでの間で、冷却されながら細化されてアスピレーター機能を持つエジェクターで引取るときの速度を意味する。0.05μm未満だと、不織布の腰が弱く、塗工性に支障を来す場合がある。15μm超だと、セパレータの厚みを薄くしにくい場合やピンホールが生じる場合がある。   0.05-15 micrometers is preferable, as for the average fiber diameter of the fiber which comprises the melt blown nonwoven fabric used for this invention, 0.1-10 micrometers is more preferable, and 0.1-5 micrometers is more preferable. In order to adjust the average fiber diameter of the melt blown nonwoven fabric, the die temperature, the melt viscosity of the resin, the single hole discharge amount, the pressure of the high-speed gas, the take-up speed, etc. may be adjusted. The term “take-off” means the speed at which the ejected resin filament is taken up by an ejector having an aspirator function while being cooled and thinned until it is shaken off on a moving conveyor. When the thickness is less than 0.05 μm, the nonwoven fabric is weak and may impair coating properties. If it exceeds 15 μm, it may be difficult to reduce the thickness of the separator or a pinhole may occur.

本発明に用いられるメルトブローン不織布の坪量は、3〜20g/mが好ましく、5〜15g/mがより好ましく、5〜10g/mがさらに好ましい。3g/m未満だと、引張強度が不十分になり、塗工性や巻回性に支障を来す場合がある。20g/m超だと、セパレータの厚みを薄くしにくくなる場合がある。 3-20 g / m < 2 > is preferable, as for the basic weight of the melt blown nonwoven fabric used for this invention, 5-15 g / m < 2 > is more preferable, and 5-10 g / m < 2 > is still more preferable. If it is less than 3 g / m 2 , the tensile strength becomes insufficient, which may impair coating properties and winding properties. If it exceeds 20 g / m 2 , it may be difficult to reduce the thickness of the separator.

本発明における無機フィラーからなる多孔質体の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。無機フィラーの形状としては、球状、略球状、板状、立方体、鱗片状、不定形の何れでも良い。   Examples of the inorganic filler of the porous body made of the inorganic filler in the present invention include inorganic oxides and inorganic hydroxides such as alumina, gibbsite, boehmite, magnesium oxide, magnesium hydroxide, silica, titanium oxide, barium titanate, and zirconium oxide. Inorganic nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, aluminum compounds, zeolite, mica and the like. The shape of the inorganic filler may be any of a spherical shape, a substantially spherical shape, a plate shape, a cube shape, a scale shape, and an indefinite shape.

本発明における無機フィラーからなる多孔質体とは、無機フィラー同士が集合、結着して無機フィラー間の隙間を有する三次元的な多孔質体を意味する。該多孔質体は、無機フィラーと結着剤(「バインダー」とも呼ばれる)や自己接着力のある有機フィラーとを混合してスラリーとし、該スラリーを不織布基材に接触させ、乾燥させることにより作製され、不織布基材に固着される。   The porous body made of an inorganic filler in the present invention means a three-dimensional porous body in which inorganic fillers gather and bind to each other and have a gap between the inorganic fillers. The porous body is prepared by mixing an inorganic filler, a binder (also called a “binder”) and an organic filler having self-adhesive power to form a slurry, contacting the slurry with a nonwoven fabric substrate, and drying the slurry. And fixed to the nonwoven fabric substrate.

本発明に用いられる結着剤としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリレート共重合体、ポリビニルアルコール、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素系ゴム、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、オキセタン系樹脂、ノボラック系樹脂、レゾール系樹脂、ウレア系樹脂、メラミン系樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられ、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。エポキシ系樹脂としては、例えばアクリル酸グリシジル、アクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸、メタクリル酸ブチル、スチレンなどの共重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。アクリル系樹脂としては、例えばメタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸、ヒドロキシエチルメタクリレートなどの共重合体が挙げられるが、これに限定されるものではない。   As the binder used in the present invention, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylate copolymer, polyvinyl alcohol, styrene-butadiene rubber, nitrile rubber, acrylic rubber, fluorine rubber, epoxy resin, acrylic resin Examples include thermosetting resins such as resins, oxetane resins, novolac resins, resol resins, urea resins, melamine resins, and these can be used alone or in combination of two or more. . Examples of the epoxy resin include copolymers such as glycidyl acrylate, acrylic acid, methyl methacrylate, methacrylic acid, butyl methacrylate, and styrene, but are not limited thereto. Examples of the acrylic resin include, but are not limited to, copolymers such as methyl methacrylate, butyl acrylate, methacrylic acid, and hydroxyethyl methacrylate.

自己接着力のある有機フィラーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が挙げられる。これらは、粒子状のまま不織布基材に固着することができるため、粒子状のまま無機フィラーとも結着し、無機フィラーとポリオレフィン系樹脂からなる多孔質体を形成することができ、不織布基材に固着させることができる。ポリオレフィン系樹脂は、安全性や取り扱いやすさの点で、水分散体のものが好ましい。   Examples of the organic filler having a self-adhesive force include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene. Since these can be fixed to the nonwoven fabric base material in the form of particles, they can be bound with the inorganic filler in the form of particles to form a porous body composed of the inorganic filler and polyolefin resin. It can be fixed to. The polyolefin resin is preferably an aqueous dispersion in terms of safety and ease of handling.

本発明における多孔質体は、自己接着力のない有機フィラーを含有しても良い。ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂(芳香族ポリエステル及び全芳香族ポリエステルも含む)、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂(芳香族ポリアミド及び全芳香族ポリアミドも含む)、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、フッ素系樹脂が挙げられる。有機フィラーの形状は、球状、略球状、不定形の何れでも良い。   The porous body in the present invention may contain an organic filler having no self-adhesive force. Polyester resins (including aromatic polyesters and wholly aromatic polyesters) such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene isophthalate, polylactic acid, acrylic resins, polyamide resins (aromatic polyamides and wholly aromatics) Polyamides), polyvinyl chloride resins, polyvinylidene chloride resins, polyvinyl alcohol resins, polyurethane resins, polycarbonate resins, cellulose resins, polyimide resins, polyamideimide resins, and fluorine resins. The shape of the organic filler may be spherical, substantially spherical, or indefinite.

本発明における無機フィラーと結着剤からなる多孔質体は、無機フィラーを含有するスラリーを不織布基材に接触させ、乾燥させることによって作製され、不織布基材に固着する。混合スラリーには、必要に応じて増粘剤、消泡剤、有機溶剤を添加しても良い。多孔質体の固着量は、1.00〜20.00g/mが好ましく、2.00〜16.00g/mがより好ましく、3.00〜13.00g/mがさらに好ましい。固着量が1.00g/m未満だと、ピンホールが生成する場合がある。20.00g/mより多いと、多孔質体の厚みが厚くなりすぎて、巻回時や折り曲げ加工時に無機フィラーの粉落ちや剥落が生じる場合がある。 The porous body composed of the inorganic filler and the binder in the present invention is prepared by bringing a slurry containing the inorganic filler into contact with the nonwoven fabric substrate and drying it, and adheres to the nonwoven fabric substrate. You may add a thickener, an antifoamer, and an organic solvent to a mixing slurry as needed. 1.00 to 20.00 g / m 2 is preferable, 2.00 to 16.00 g / m 2 is more preferable, and 3.00 to 13.00 g / m 2 is more preferable. If the sticking amount is less than 1.00 g / m 2 , pinholes may be generated. When it is more than 20.00 g / m 2 , the porous body becomes too thick, and the inorganic filler may fall off or peel off during winding or bending.

セパレータ中の無機フィラーの含有率は、10.0〜60.0質量%が好ましく、15.0〜50.0質量%がより好ましく、20.0〜40.0質量%がさらに好ましい。セパレータ中の結着剤の固形分含有率は、1.0〜30.0質量%が好ましく、1.5〜20.0質量%がより好ましく、2.0〜15.0質量%がさらに好ましい。無機フィラーの含有率が10.0質量%未満で、結着剤の固形分含有率が30.0質量%超だと、ピンホールが生成する場合や結着剤が皮膜を形成してセパレータの孔を部分的に閉塞してしまう場合がある。無機フィラーの含有率が60.0質量%超で、結着剤の固形分含有率が1.0質量%未満だと、無機フィラーの粉落ちや剥落が生じる場合がある。セパレータ中の自己接着力のある有機フィラーの含有率は、0〜40質量%が好ましく、0〜30質量%がより好ましく、0〜20質量%がさらに好ましい。40質量%超では、有機フィラー同士が結着して皮膜を形成し、イオン移動の妨げになる場合がある。   10.0-60.0 mass% is preferable, as for the content rate of the inorganic filler in a separator, 15.0-50.0 mass% is more preferable, and 20.0-40.0 mass% is more preferable. The solid content of the binder in the separator is preferably 1.0 to 30.0% by mass, more preferably 1.5 to 20.0% by mass, and even more preferably 2.0 to 15.0% by mass. . When the content of the inorganic filler is less than 10.0% by mass and the solid content of the binder is more than 30.0% by mass, when pinholes are formed or the binder forms a film, The hole may be partially blocked. If the content of the inorganic filler is more than 60.0% by mass and the solid content of the binder is less than 1.0% by mass, the inorganic filler may fall off or peel off. 0-40 mass% is preferable, as for the content rate of the organic filler with a self-adhesive force in a separator, 0-30 mass% is more preferable, and 0-20 mass% is further more preferable. If it exceeds 40% by mass, the organic fillers bind to each other to form a film, which may hinder ion migration.

本発明におけるセパレータの製造方法は、無機フィラーを含有するスラリーをスパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布基材に接触させ、乾燥させる。スラリーを不織布基材に接触させる方法としては、含浸、塗工、噴霧、転写が挙げられる。転写とは、スラリーを一旦フィルムやロールなどに付着させ、そのフィルムやロールから不織布基材に転写させる方法を指す。本発明においては、生産効率が良く、均一性の高いセパレータを作製しやすいことから、塗工が好ましい。塗工は、エアナイフコーター、ダイコーター、ロールコーター、カーテンコーターなどのコーターを用いて行うことができる。塗工面は、不織布基材の片面だけでも良く、両面でも良い。片面あたりの塗工回数は、1回でも良く、2回以上でも良い。スパンボンド不織布面に塗工すると無機フィラーがスパンボンド不織布内に浸透しやすく、セパレータ全体の厚みが厚くなりにくいという利点が得られる。メルトブローン不織布面に塗工すると、無機フィラーからなる多孔質体が均一な層を形成しやすく、ピンホールの生成を抑制する効果が大きいという利点が得られる。   In the method for producing a separator in the present invention, a slurry containing an inorganic filler is brought into contact with a composite nonwoven fabric substrate composed of a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric and dried. Examples of the method for bringing the slurry into contact with the nonwoven fabric substrate include impregnation, coating, spraying, and transfer. Transfer refers to a method in which a slurry is once attached to a film or roll, and then transferred from the film or roll to a nonwoven fabric substrate. In the present invention, coating is preferred because production efficiency is good and it is easy to produce a highly uniform separator. Coating can be performed using a coater such as an air knife coater, a die coater, a roll coater, or a curtain coater. The coated surface may be only one side of the nonwoven fabric substrate or both sides. The number of coatings per side may be one time or two or more times. When coated on the surface of the spunbonded nonwoven fabric, the inorganic filler can easily penetrate into the spunbonded nonwoven fabric, and the advantage that the thickness of the entire separator is not easily increased can be obtained. When applied to the surface of the meltblown nonwoven fabric, the porous body made of an inorganic filler can easily form a uniform layer, and the advantage of greatly suppressing the generation of pinholes can be obtained.

乾燥温度は、不織布基材の耐熱性、乾燥効率の兼ね合いで決めれば良く、50〜180℃が好ましい。結着剤が熱硬化性樹脂の場合は、熱硬化性樹脂の硬化を兼ねて乾燥させても良く、一旦水分を除去する程度に短時間で乾燥させてから、乾燥温度より高温あるいは同じ温度で加熱時間を長くして熱硬化性樹脂を硬化させても良い。熱硬化性樹脂を硬化させるための加熱温度は150〜180℃が好ましく、加熱時間は10〜30分が好ましい。乾燥後、必要に応じて、カレンダー処理して厚みを調整しても良い。カレンダーロールは加熱しても良いし、常温でも良い。   What is necessary is just to determine a drying temperature by the balance of the heat resistance of a nonwoven fabric base material, and drying efficiency, and 50-180 degreeC is preferable. When the binder is a thermosetting resin, it may be dried to cure the thermosetting resin, and after drying in a short time to remove water once, at a temperature higher than or equal to the drying temperature. The thermosetting resin may be cured by extending the heating time. The heating temperature for curing the thermosetting resin is preferably 150 to 180 ° C., and the heating time is preferably 10 to 30 minutes. After drying, the thickness may be adjusted by calendering as necessary. The calender roll may be heated or at room temperature.

本発明のセパレータは、坪量が6.0〜30.0g/mであることが好ましく、7.0〜26.0g/mであることがより好ましく、8.0〜22.0g/mであることがさらに好ましい。坪量が6.0g/m未満だと、セパレータの引張強度や突刺強度が不十分になる場合がある。30.0g/m超だと、セパレータの厚みを薄くしにくくなる場合がある。 The separator of the present invention preferably has a basis weight of 6.0 to 30.0 g / m 2 , more preferably 7.0 to 26.0 g / m 2 , and 8.0 to 22.0 g / m 2. it is more preferably m 2. When the basis weight is less than 6.0 g / m 2 , the separator may have insufficient tensile strength and puncture strength. If it exceeds 30.0 g / m 2 , it may be difficult to reduce the thickness of the separator.

本発明のセパレータは、厚みが8〜40μmであることが好ましく、10〜30μmであることがより好ましく、10〜25μmであることがさらに好ましい。厚みが8μm未満では、セパレータの引張強度や突刺強度が不十分になる場合がある。40μmより厚いと、リチウム二次電池の中に収納できる電極面積が小さくなり、容量などの電池特性が不十分になる場合がある。   The separator of the present invention preferably has a thickness of 8 to 40 μm, more preferably 10 to 30 μm, and still more preferably 10 to 25 μm. If the thickness is less than 8 μm, the tensile strength and puncture strength of the separator may be insufficient. If it is thicker than 40 μm, the electrode area that can be accommodated in the lithium secondary battery becomes small, and battery characteristics such as capacity may become insufficient.

本発明のセパレータが、片面塗工されてなる場合は、塗工面を正極、負極のどちらに接触させて巻回や積層してリチウム二次電池を作製しても良い。   When the separator of the present invention is coated on one side, a lithium secondary battery may be produced by winding or laminating the coated surface in contact with either the positive electrode or the negative electrode.

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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a present Example.

<基材1>
ポリエチレンテレフタレートを295℃で溶融し、口金温度300℃でノズルから紡出し、エジェクターにより紡糸速度5500m/minで吸引させながら引き取り、移動しているネットコンベア上に解繊しながら捕集して長繊維不織布を作製した。次いで、長繊維不織布を一対のフラットロールを用いて195℃で熱カレンダー処理してスパンボンド不織布(平均繊維径2.0μm、坪量7g/m、厚み11μm)を作製し、基材1とした。
<Substrate 1>
Polyethylene terephthalate is melted at 295 ° C., spun from a nozzle at a base temperature of 300 ° C., taken up while being sucked by an ejector at a spinning speed of 5500 m / min, collected on a moving net conveyor while being disentangled, and long fibers A nonwoven fabric was prepared. Next, the long fiber nonwoven fabric was subjected to a heat calendar treatment at 195 ° C. using a pair of flat rolls to produce a spunbond nonwoven fabric (average fiber diameter 2.0 μm, basis weight 7 g / m 2 , thickness 11 μm). did.

<基材2>
ポリエチレンテレフタレートを295℃で溶融し、ポリプロピレンを260℃で溶融し、ポリエチレンテレフタレートを芯部に、ポリプロピレンを鞘部(質量比率で芯部:鞘部=80:20)とし、口金温度300℃でノズルから紡出し、エジェクターにより紡糸速度5000m/minで紡糸して、移動するネットコンベア上に解繊しながら捕集して長繊維不織布を作製した。次いで、一対のフラットロールを用いて120℃で熱カレンダー処理してスパンボンド不織布(平均繊維径3.0μm、坪量8g/m、厚み12μm)を作製し、基材2とした。
<Substrate 2>
Polyethylene terephthalate is melted at 295 ° C., polypropylene is melted at 260 ° C., polyethylene terephthalate is used as the core, polypropylene is used as the sheath (core portion: sheath portion = 80: 20 by mass ratio), and the nozzle temperature is 300 ° C. And spinning with an ejector at a spinning speed of 5000 m / min, and collecting on a moving net conveyor while defibrating to produce a long fiber nonwoven fabric. Next, a spunbonded nonwoven fabric (average fiber diameter: 3.0 μm, basis weight: 8 g / m 2 , thickness: 12 μm) was produced by thermal calendering at 120 ° C. using a pair of flat rolls.

<基材3>
テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ブタンジオールを共重合したポリエステル共重合体(融点133℃)に、ポリエチレンを2質量%添加(ブレンド)し、190℃で溶融して紡糸し、エジェクターにより紡糸速度4500m/minで紡糸して、移動するネットコンベア上に解繊しながら捕集して長繊維不織布を作製した。次いで、長繊維不織布を一対のフラットロールを用いて120℃で熱カレンダー処理してスパンボンド不織布(平均繊維径3.5μm、坪量12g/m、厚み18μm)を作製し、基材3とした。
<Substrate 3>
2% by mass of polyethylene is added (blended) to a polyester copolymer (melting point: 133 ° C.) obtained by copolymerizing a dicarboxylic acid component mainly composed of terephthalic acid, 1,6-hexanediol, and 1,4-butanediol, The melt was spun at 190 ° C., spun by an ejector at a spinning speed of 4500 m / min, and collected on a moving net conveyor while being disentangled to produce a long fiber nonwoven fabric. Next, the long fiber nonwoven fabric is subjected to thermal calendering treatment at 120 ° C. using a pair of flat rolls to produce a spunbond nonwoven fabric (average fiber diameter 3.5 μm, basis weight 12 g / m 2 , thickness 18 μm). did.

<基材4>
ナイロン6を290℃で溶融させ、290℃の熱風を40kPaの圧力で1500m/hで吹き当ててノズルから紡糸し、移動するネットコンベア上に解繊しながら捕集して長繊維不織布を作製した。次いで、長繊維不織布を一対のフラットロールを用いて180℃で熱カレンダー処理してメルトブローン不織布(平均繊維径2.5μm、坪量10g/m、厚み16μm)を作製し、基材4とした。
<Substrate 4>
Nylon 6 is melted at 290 ° C., hot air at 290 ° C. is blown at 1500 m 3 / h at a pressure of 40 kPa, spun from a nozzle, and collected while disentangled on a moving net conveyor to produce a long fiber nonwoven fabric. did. Next, the long fiber nonwoven fabric was subjected to heat calendering treatment at 180 ° C. using a pair of flat rolls to produce a melt blown nonwoven fabric (average fiber diameter 2.5 μm, basis weight 10 g / m 2 , thickness 16 μm). .

<基材5>
ポリエチレンテレフタレートに対して20質量%となるようにポリプロピレンを混合し、押出機で溶融し、口金温度300℃にて、290℃の熱風を50kPaの圧力で2000m/hで吹き当ててノズルから吐出し、移動するネットコンベア上に解繊しながら捕集して長繊維不織布を作製した。次いで、長繊維不織布を一対のフラットロールを用いて150℃で熱カレンダー処理してメルトブローン不織布(平均繊維径0.5μm、坪量5g/m、厚み8μm)を作製し、基材5とした。
<Substrate 5>
Polypropylene is mixed so as to be 20% by mass with respect to polyethylene terephthalate, melted with an extruder, hot air of 290 ° C. is blown at 2000 m 3 / h at a pressure of 50 kPa at a nozzle temperature of 300 ° C., and discharged from the nozzle. Then, the fibers were collected while being disentangled on a moving net conveyor to produce a long fiber nonwoven fabric. Next, the long fiber nonwoven fabric was subjected to heat calendering treatment at 150 ° C. using a pair of flat rolls to produce a melt blown nonwoven fabric (average fiber diameter 0.5 μm, basis weight 5 g / m 2 , thickness 8 μm). .

<基材6>
連続して駆動されるネットコンベア上に基材1を載せ、その上から<基材5>の製造方法に従って長繊維不織布を作製、積層し、積層したまま一対のフラットロールを用いて150℃で熱カレンダー処理して、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布が積層一体化してなる複合不織布(坪量12g/m、厚み18μm、メルトブローン不織布の平均繊維径0.5μm)を作製し、基材6とした。
<Substrate 6>
The base material 1 is placed on a continuously driven net conveyor, and a long fiber nonwoven fabric is produced and laminated from the base material 1 according to the production method of <base material 5>, and is laminated at 150 ° C. using a pair of flat rolls. A heat-calender treatment was performed to produce a composite nonwoven fabric (basis weight 12 g / m 2 , thickness 18 μm, average fiber diameter of melt-blown nonwoven fabric 0.5 μm) formed by laminating and integrating a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric, and used as a substrate 6 .

<基材7>
連続して駆動されるネットコンベア上に基材2を載せ、その上から<基材5>の製造方法に従って長繊維不織布を作製、積層し、積層したまま一対のフラットロールを用いて150℃で熱カレンダー処理して、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布が積層一体化してなる複合不織布(坪量13g/m、厚み18μm、メルトブローン不織布の平均繊維径0.5μm)を作製し、基材7とした。
<Substrate 7>
The base material 2 is placed on a net conveyor that is continuously driven, and a long-fiber nonwoven fabric is produced and laminated according to the production method of <base material 5> from above, and is laminated at 150 ° C. using a pair of flat rolls. A heat-calender treatment was performed to produce a composite nonwoven fabric (basis weight 13 g / m 2 , thickness 18 μm, average fiber diameter of melt-blown nonwoven fabric 0.5 μm) formed by laminating and integrating a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric. .

<基材8>
芯成分にポリプロピレン、鞘成分にポリエチレンを配してなる芯鞘型複合繊維(平均繊維径5.0μm、繊維長38mm)をカード機に供給し、解繊してカードウェブを作製した。次いで、圧着面積率15%のエンボスロールとフラットロールの間に通して125℃で熱エンボス加工し、坪量9g/m、厚み15μmの不織布を作製し、基材8とした。
<Base material 8>
A core-sheath type composite fiber (average fiber diameter: 5.0 μm, fiber length: 38 mm) formed by placing polypropylene as the core component and polyethylene as the sheath component was supplied to a card machine and defibrated to prepare a card web. Subsequently, it was passed between an embossing roll having a crimping area ratio of 15% and a flat roll and heat embossed at 125 ° C. to prepare a nonwoven fabric having a basis weight of 9 g / m 2 and a thickness of 15 μm.

<基材9>
ポリエステル繊維(繊度0.1dtex、繊維長3mm、帝人ファイバー製、商品名:TM04PN)60質量%、未延伸ポリエステル繊維(繊度0.2dtex、繊維長3mm、帝人ファイバー製、商品名:TK08PN)40質量%からなる坪量9g/m、厚み15μmの湿式不織布を作製し、基材9とした。
<Substrate 9>
Polyester fiber (fineness 0.1 dtex, fiber length 3 mm, manufactured by Teijin Fibers, product name: TM04PN) 60% by mass, unstretched polyester fiber (fineness 0.2 dtex, fiber length 3 mm, manufactured by Teijin Fibers, product name: TK08PN) 40 masses %, A wet nonwoven fabric having a basis weight of 9 g / m 2 and a thickness of 15 μm was prepared.

<基材10>
市販のポリエチレン製多孔質フィルム(厚み12μm、空孔率40%、平均孔径0.4μm)を基材10とした。
<Substrate 10>
A commercially available porous film made of polyethylene (thickness 12 μm, porosity 40%, average pore diameter 0.4 μm) was used as the substrate 10.

<塗工液1>
イオン交換水2578gを強攪拌しながら、ベーマイト粉末(平均一次粒子径0.5μm)1520gを少量ずつ投入して所定時間強攪拌し、スチレン−ブタジエンゴムのエマルジョン(固形分濃度48.5質量%)156.7gを投入して、所定時間強攪拌し、さらに固形分濃度2.0質量%に調製したカルボキシメチルセルロース(第一工業製薬製、商品名:セロゲン(登録商標)BSH−12)1825gを投入して所定時間強攪拌し、塗工液1(全固形分中の無機フィラーの固形分含有率93.1質量%、結着剤の固形分含有率4.7質量%)を調製した。
<Coating fluid 1>
While strongly stirring 2578 g of ion-exchanged water, 1520 g of boehmite powder (average primary particle size 0.5 μm) was added little by little and stirred vigorously for a predetermined time to give a styrene-butadiene rubber emulsion (solid content concentration 48.5% by mass). Add 156.7 g, stir vigorously for a predetermined time, and further add 1825 g of carboxymethylcellulose (Daiichi Kogyo Seiyaku, trade name: Cellogen (registered trademark) BSH-12) prepared to a solid content concentration of 2.0 mass%. Then, the mixture was vigorously stirred for a predetermined time to prepare a coating liquid 1 (the solid content of the inorganic filler in the total solid content was 93.1% by mass, the solid content of the binder was 4.7% by mass).

<塗工液2>
ポリフッ化ビニリデンを固形分濃度15質量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解させた。これを600gとN−メチル−2−ピロリドン1000gを容器に入れ、均一に溶解させた。この溶液にアルミナ粉末(平均一次粒子径0.4μm)3000gを加え、ディスパーを用いて2800rpmで1時間攪拌し、均一に分散させた塗工液2(全固形分中の無機フィラーの固形分含有率97.1質量%、結着剤の固形分含有率2.9質量%)を調製した。
<Coating fluid 2>
Polyvinylidene fluoride was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone so as to have a solid content concentration of 15% by mass. 600 g of this and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone were put in a container and dissolved uniformly. To this solution, 3000 g of alumina powder (average primary particle size 0.4 μm) was added, and stirred for 1 hour at 2800 rpm using a disper to uniformly disperse coating solution 2 (containing solid content of inorganic filler in the total solid content) The ratio was 97.1% by mass, and the solid content of the binder was 2.9% by mass).

<塗工液3>
スチレン−ブタジエンゴムのエマルジョン(固形分濃度40質量%)200gとイオン交換水4000gを容器に入れ、均一に分散させた。この分散液にベーマイト粉末(平均一次粒子径1.0μm)3920gを加え、ディスパーを用いて2800rpmで5時間攪拌し、均一に分散させた塗工液3(全固形分中の無機フィラーの固形分含有率98.0質量%、結着剤の固形分含有率2.0質量%)を調製した。
<Coating fluid 3>
200 g of styrene-butadiene rubber emulsion (solid concentration 40% by mass) and 4000 g of ion-exchanged water were placed in a container and uniformly dispersed. To this dispersion, 3920 g of boehmite powder (average primary particle size 1.0 μm) was added and stirred for 5 hours at 2800 rpm using a disper to uniformly disperse coating liquid 3 (solid content of inorganic filler in the total solid content) The content was 98.0% by mass, and the solid content of the binder was 2.0% by mass).

<塗工液4>
鱗片状シリカの水スラリー(固形分濃度15質量%、アスペクト比50、平均粒径0.5μm)200g、シリカ(平均一次粒子径3.0μm)970g、スチレン−ブタジエンゴムのエマルジョン(固形分濃度4質量%)250g、イオン交換水1000gを容器に入れ、撹拌機(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、均一に分散させた塗工液4(全固形分中の無機フィラーの固形分含有率99.0質量%、結着剤の固形分含有率1.0質量%)を調製した。
<Coating fluid 4>
Scaly silica water slurry (solid content 15% by mass, aspect ratio 50, average particle size 0.5 μm) 200 g, silica (average primary particle size 3.0 μm) 970 g, styrene-butadiene rubber emulsion (solid content 4) (Mass%) 250 g and ion-exchanged water 1000 g were put in a container, stirred for 1 hour with a stirrer (trade name: Three-One Motor, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.), and uniformly dispersed coating liquid 4 (total solid content) The solid content of the inorganic filler was 99.0% by mass, and the solid content of the binder was 1.0% by mass).

<塗工液5>
ポリエチレンの水分散液(三井化学製、商品名:ケミパール(登録商標)W−700)をイオン交換水で希釈し、固形分濃度を20質量%にした水分散液3000gを準備した。次いで、アルミナ粉末(平均一次粒子径0.4μm)を600g加えて撹拌機(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、ディスパーを用いて2800rpmで3時間攪拌して分散させ、均一に分散させた塗工液5(全固形分中の無機フィラーの固形分含有率50.0質量%、有機フィラーの固形分含有率50.0質量%)を調製した。
<Coating fluid 5>
A polyethylene aqueous dispersion (trade name: Chemipearl (registered trademark) W-700, manufactured by Mitsui Chemicals) was diluted with ion-exchanged water to prepare 3000 g of an aqueous dispersion having a solid content concentration of 20% by mass. Next, 600 g of alumina powder (average primary particle size 0.4 μm) was added and stirred for 1 hour with a stirrer (trade name: Three-One Motor, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.), and stirred for 3 hours at 2800 rpm using a disper. The coating liquid 5 (the solid content of the inorganic filler in the total solid content of 50.0% by mass, the solid content of the organic filler of 50.0% by mass) was prepared.

表1に実施例及び比較例で用いた基材、塗工液を示した。表1中の「Sのみ」とは、スパンボンド不織布の面に塗工したことを、「Mのみ」とはメルトブローン不織布の面に塗工したことを、「片」とは基材の片面に塗工したことを、「両」とは基材の両面に塗工したことを意味する。表1中の「−」は該当なしを意味する。   Table 1 shows the base materials and coating solutions used in Examples and Comparative Examples. “Only S” in Table 1 means that it was applied to the surface of the spunbond nonwoven fabric, “M only” means that it was applied to the surface of the meltblown nonwoven fabric, and “single” means that it was applied to one surface of the substrate. “Both” means coated on both sides of the substrate. “-” In Table 1 means not applicable.

Figure 2014049222
Figure 2014049222

実施例1
マイクログラビアコーターを用いて基材6のスパンボンド不織布面に塗工液1を塗工し、120℃の熱風乾燥機で乾燥させ、実施例1のセパレータを作製した。
Example 1
The coating liquid 1 was coated on the spunbonded nonwoven fabric surface of the substrate 6 using a micro gravure coater, and dried with a hot air dryer at 120 ° C. to produce the separator of Example 1.

実施例2
マイクログラビアコーターを用いて基材6のメルトブローン不織布面に塗工液1を塗工し、120℃の熱風乾燥機で乾燥させ、実施例2のセパレータを作製した。
Example 2
The coating liquid 1 was applied to the surface of the meltblown nonwoven fabric of the substrate 6 using a micro gravure coater, and dried with a hot air dryer at 120 ° C. to produce the separator of Example 2.

実施例3
マイクログラビアコーターのグラビア線数を変更し、基材6のスパンボンド不織布面に塗工液1を塗工して、120℃の熱風乾燥機で乾燥させた後、メルトブローン不織布面に塗工液1を塗工して、120℃の熱風乾燥機で乾燥させ、実施例3のセパレータを作製した。基材の両面の合計塗工量が、実施例1、2の塗工量と同じぐらいになるように調整した。
Example 3
After changing the number of gravure lines of the micro gravure coater, coating the coating liquid 1 on the spunbond nonwoven fabric surface of the substrate 6, drying it with a hot air dryer at 120 ° C., and then coating the coating liquid 1 on the meltblown nonwoven fabric surface. Was applied and dried with a hot air drier at 120 ° C. to produce the separator of Example 3. The total coating amount on both sides of the substrate was adjusted to be about the same as the coating amount of Examples 1 and 2.

実施例4、7、10
所定の基材と塗工液を用いて、実施例1と同様にして実施例4、7、10のセパレータを作製した。
Examples 4, 7, and 10
Separators of Examples 4, 7, and 10 were produced in the same manner as Example 1 using a predetermined base material and coating solution.

実施例5、8、11
所定の基材と塗工液を用いて、実施例2と同様にして実施例5、8、11のセパレータを作製した。
Examples 5, 8, and 11
Separators of Examples 5, 8, and 11 were produced in the same manner as Example 2 using a predetermined base material and coating solution.

実施例6、9、12
所定の基材と塗工液を用いて、実施例3と同様にして実施例6、9、12のセパレータを作製した。
Examples 6, 9, and 12
Separators of Examples 6, 9, and 12 were produced in the same manner as Example 3 using a predetermined base material and coating solution.

実施例13
マイクログラビアコーターを用いて基材7のスパンボンド不織布面に塗工液5を塗工し、50℃の熱風乾燥機で乾燥させ、実施例13のセパレータを作製した。
Example 13
The coating liquid 5 was applied to the spunbonded nonwoven fabric surface of the substrate 7 using a micro gravure coater, and dried with a hot air dryer at 50 ° C., thereby producing a separator of Example 13.

実施例14
マイクログラビアコーターを用いて基材7のメルトブローン不織布面に塗工液5を塗工し、50℃の熱風乾燥機で乾燥させ、実施例14のセパレータを作製した。
Example 14
The coating liquid 5 was applied to the melt-blown nonwoven fabric surface of the base material 7 using a micro gravure coater, and dried with a hot air dryer at 50 ° C. to produce a separator of Example 14.

実施例15
マイクログラビアコーターのグラビア線数を変更し、基材7のスパンボンド不織布面に塗工液5を塗工して、50℃の熱風乾燥機で乾燥させた後、メルトブローン不織布面に塗工液1を塗工して、50℃の熱風乾燥機で乾燥させ、実施例15のセパレータを作製した。基材の両面の合計塗工量が、実施例13、14の塗工量と同じくらいになるように調整した。
Example 15
After changing the number of gravure lines of the micro gravure coater, coating the coating liquid 5 on the spunbond nonwoven fabric surface of the substrate 7 and drying it with a hot air dryer at 50 ° C., the coating fluid 1 on the meltblown nonwoven fabric surface Was applied and dried with a hot air dryer at 50 ° C. to prepare a separator of Example 15. The total coating amount on both surfaces of the substrate was adjusted to be the same as the coating amounts of Examples 13 and 14.

比較例1〜3、7、9、11、13、15
マイクログラビアロールを用いて、所定の基材の両面に所定の塗工液を塗工し、120℃の熱風乾燥機で乾燥させ、比較例1〜3、7、9、11、13、15のセパレータを作製した。
Comparative Examples 1-3, 7, 9, 11, 13, 15
Using a micro gravure roll, a predetermined coating solution is applied to both surfaces of a predetermined substrate and dried with a hot air dryer at 120 ° C., and Comparative Examples 1 to 3, 7, 9, 11, 13, 15 A separator was produced.

比較例4、6、8、10、12、14、16、17
マイクログラビアロールを用いて、所定の基材の片面に所定の塗工液を塗工し、120℃の熱風乾燥機で乾燥させ、比較例4、6、8、10、12、14、16、17のセパレータを作製した。
Comparative Examples 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 17
Using a micro gravure roll, a predetermined coating solution is applied to one side of a predetermined substrate and dried with a hot air dryer at 120 ° C., and Comparative Examples 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, Seventeen separators were produced.

比較例5
マイクログラビアロールを用いて、不織布基材3の片面に塗工液5を塗工し、50℃の熱風乾燥機で乾燥させ、比較例5のセパレータを作製した。
Comparative Example 5
The coating liquid 5 was applied to one side of the nonwoven fabric substrate 3 using a micro gravure roll, and dried with a hot air dryer at 50 ° C. to produce a separator of Comparative Example 5.

比較例18
基材6をそのまま比較例18のセパレータとして用いた。
Comparative Example 18
The substrate 6 was used as a separator of Comparative Example 18 as it was.

比較例19
基材7をそのまま比較例19のセパレータとして用いた。
Comparative Example 19
The base material 7 was used as a separator of Comparative Example 19 as it was.

実施例及び比較例で用いたアルミナ、ベーマイト、鱗片状シリカ、シリカの平均一次粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定したときの、質量比で積算50%のときの粒子径、即ちD50を意味する。   The average primary particle diameter of alumina, boehmite, scaly silica, and silica used in Examples and Comparative Examples is the particle diameter when the mass ratio is 50% when measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer, that is, D50 is meant.

[評価]
実施例及び比較例の不織布基材、セパレータについて、下記の評価を行い、結果を表2に示した。表2中の「−」は該当なしを意味する。
[Evaluation]
The following evaluations were performed on the nonwoven fabric substrates and separators of Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 2. “-” In Table 2 means not applicable.

<塗工性>
基材に塗工液を塗工したときに、基材に皺が入ることや切断することが無く、問題なく塗工できた場合を「○」、基材に皺が頻繁に入った場合や、切断した場合を「×」とした。
<Coating property>
When the coating liquid is applied to the base material, “○” indicates that the base material is not wrinkled or cut, and the coating can be performed without any problem. In the case of cutting, “x” was given.

<ピンホール>
セパレータの裏側から光を当て、セパレータにピンホールがあるかどうかを目視で判定した。ピンホールがある場合を「あり」、ない場合を「なし」とした。
<Pinhole>
Light was applied from the back side of the separator, and it was visually determined whether or not the separator had a pinhole. When there is a pinhole, it is “Yes”, and when there is no pinhole, it is “No”.

<固着量>
セパレータの坪量W1から元の基材の坪量W0を差し引いて得られる値を固着量とした。坪量W0、W1は、JIS P8124に準拠して測定した。
<Fixed amount>
The value obtained by subtracting the basis weight W0 of the original base material from the basis weight W1 of the separator was defined as the fixed amount. The basis weights W0 and W1 were measured according to JIS P8124.

<含有率1>
セパレータ中の結着剤(バインダー)の固形分含有率(質量%)を含有率1として算出した。<固着量>で算出した値に結着剤の固形分含有率を乗じて得られる値W2をセパレータの坪量W1で除して100倍して得られる値を示した。固着量に乗じる結着剤の固形分含有率とは、塗工液の全固形分質量に対する結着剤の固形分含有率を意味する。
<Content rate 1>
The solid content (mass%) of the binder (binder) in the separator was calculated as the content 1. The value obtained by multiplying the value calculated by <sticking amount> by the solid content of the binder by the basis weight W1 of the separator and multiplying by 100 was shown. The solid content of the binder multiplied by the fixed amount means the solid content of the binder with respect to the total solid mass of the coating liquid.

<含有率2>
セパレータ中の無機フィラーの含有率(質量%)を含有率2として算出した。具体的には、<固着量>で算出した値に無機フィラーの含有率を乗じて得られる値W3をセパレータの坪量W1で除して100倍して得られる値を示した。固着量に乗じる無機フィラーの含有率とは、塗工液の全固形分質量に対する無機フィラー含有率を意味する。
<Content rate 2>
The content (mass%) of the inorganic filler in the separator was calculated as content 2. Specifically, the value obtained by multiplying the value calculated by <sticking amount> by the content of the inorganic filler by the basis weight W1 of the separator and multiplying by 100 is shown. The content of the inorganic filler multiplied by the fixed amount means the inorganic filler content with respect to the total solid mass of the coating liquid.

<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>
The thickness was measured according to JIS P8118, and the average value was calculated.

<巻回性>
セパレータを50mm幅、500mm長に切り揃えた。正極と負極を45mm幅、490mm長に切り揃えた。セパレータ、負極、セパレータ、正極の順に1枚ずつ積層し、これを巻回機にかけて巻回した。セパレータの塗工面が片面の場合は、塗工面が正極に接するように積層した。巻回作業時にセパレータが切断や破れることなく、巻回できた場合を「○」、セパレータの切断や破れが生じた場合を「×」とした。正極は、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。負極は、天然黒鉛97質量%とポリフッ化ビニリデン3質量%の比率で混合したスラリーを銅箔集電体の両面に塗布したものを用いた。
<Windability>
The separator was cut to a width of 50 mm and a length of 500 mm. The positive electrode and the negative electrode were cut to a width of 45 mm and a length of 490 mm. The separator, the negative electrode, the separator, and the positive electrode were laminated one by one in this order, and this was wound on a winding machine. When the separator was coated on one side, the separator was laminated so that the coated surface was in contact with the positive electrode. The case where the separator was wound without being cut or torn during the winding operation was indicated as “◯”, and the case where the separator was cut or torn was indicated as “x”. For the positive electrode, use is made of a slurry in which an active material lithium cobaltate, a conductive auxiliary agent acetylene black, and a binder polyvinylidene fluoride mixed in a mass ratio of 90: 5: 5 are applied to both sides of an aluminum current collector. It was. The negative electrode used was a slurry in which 97% by mass of natural graphite and 3% by mass of polyvinylidene fluoride were mixed and applied to both surfaces of a copper foil current collector.

[リチウムイオン電池の作製]
<リチウムイオン電池1〜34>
<巻回性>の評価で電極とセパレータを一緒に巻回して得られた巻回素子を電池缶に入れ、電解液を注入して封口し、リチウムイオン電池を作製した。電解液には、LiPFを1モル/リットル溶解させた混合溶液を用いた。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混合したものである。実施例1、2、4、5、7、8、10、11、13、14、比較例4〜6、8、10、12、14、16、17のセパレータは、塗工面を正極に接するように配置して巻回した。
[Production of lithium-ion batteries]
<Lithium ion batteries 1-34>
The winding element obtained by winding the electrode and the separator together in the evaluation of <winding property> was put into a battery can, and the electrolyte was injected and sealed to prepare a lithium ion battery. As the electrolytic solution, a mixed solution in which 1 mol / liter of LiPF 6 was dissolved was used. The mixed solution is a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a mass ratio of 3: 7. The separators of Examples 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, and 14 and Comparative Examples 4 to 6, 8, 10, 12, 14, 16, and 17 have the coated surface in contact with the positive electrode. Placed and wound.

<リチウムイオン電池35〜44>
実施例1、2、4、5、7、8、10、11、13、14のセパレータを、塗工面を負極に接するように配置して巻回した以外は、リチウムイオン電池1〜34と同様にしてリチウムイオン電池35〜44を作製した。
<Lithium ion batteries 35-44>
Except that the separators of Examples 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, and 14 were placed and wound so that the coated surface was in contact with the negative electrode, the same as the lithium ion batteries 1 to 34 Thus, lithium ion batteries 35 to 44 were produced.

リチウムイオン電池1〜44について、下記の評価を行い、結果を表3に示した。   The following evaluation was performed about the lithium ion batteries 1-44, and the result was shown in Table 3.

<充放電効率>
リチウムイオン電池を25℃、1mA/cmで4.2Vまで定電流充電し、さらに4.2Vで定電圧充電し、電流値が0.2mA以下に減衰するまで充電した。このとき得られた容量を初期充電容量とした。充電完了後、20分間休止し、1mA/cmで3.0Vまで放電した。このとき得られた容量を初期放電容量とし、初期充電容量に対する割合を算出し、充放電効率とした。充放電効率が高いほど好ましい。
<Charge / discharge efficiency>
The lithium ion battery was charged at a constant current of up to 4.2 V at 25 ° C. and 1 mA / cm 2 , further charged at a constant voltage of 4.2 V, and charged until the current value was attenuated to 0.2 mA or less. The capacity obtained at this time was defined as the initial charge capacity. After completion of charging, the battery was paused for 20 minutes and discharged to 3.0 V at 1 mA / cm 2 . The capacity obtained at this time was used as the initial discharge capacity, and the ratio with respect to the initial charge capacity was calculated as the charge / discharge efficiency. Higher charge / discharge efficiency is preferable.

<ハイレート特性>
リチウムイオン電池を25℃、1mA/cmで4.2Vまで定電流充電し、さらに4.2Vで定電圧充電し、電流値が0.2mA以下に減衰するまで充電した。充電完了後、20分間休止し、1mA/cmで3.0Vまで放電した。次いで、0.5A/cmで定電圧充電した後、60℃、1A/cmで3.0Vまで放電して放電容量を測定し、初期放電容量に対する割合を算出し、ハイレート特性とした。
<High rate characteristics>
The lithium ion battery was charged at a constant current of up to 4.2 V at 25 ° C. and 1 mA / cm 2 , further charged at a constant voltage of 4.2 V, and charged until the current value was attenuated to 0.2 mA or less. After completion of charging, the battery was paused for 20 minutes and discharged to 3.0 V at 1 mA / cm 2 . Next, after charging at a constant voltage of 0.5 A / cm 2 , the battery was discharged at 60 ° C. and 1 A / cm 2 to 3.0 V, the discharge capacity was measured, the ratio to the initial discharge capacity was calculated, and the high rate characteristic was obtained.

Figure 2014049222
Figure 2014049222

Figure 2014049222
Figure 2014049222

実施例1〜15のリチウム二次電池用セパレータは、不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着してなり、不織布基材がスパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布であるため、ピンホールがなく、厚みが薄くても強度が強く、塗工性と巻回性に優れていた。また、繊維の結束がなく、電極間のイオン移動を妨げることがないため、該セパレータを用いてなるリチウム二次電池1〜15、35〜44は、充放電効率が高く、ハイレート特性に優れていた。   The separators for lithium secondary batteries of Examples 1 to 15 are formed by fixing a porous body made of an inorganic filler to a nonwoven fabric substrate, and the nonwoven fabric substrate is a composite nonwoven fabric made of a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric. There was no hole, the strength was strong even when the thickness was small, and the coating property and winding property were excellent. Moreover, since there is no binding of fibers and does not hinder ion movement between electrodes, the lithium secondary batteries 1 to 15 and 35 to 44 using the separator have high charge / discharge efficiency and excellent high-rate characteristics. It was.

比較例1〜5のリチウム二次電池用セパレータは、不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着してなる。しかし、不織布基材がスパンボンド不織布であるため、強度が強く、塗工性と巻回性は良好だったが、塗工後もピンホールが多数あり、該セパレータを用いてなるリチウム二次電池16〜20は、充放電効率が低めでハイレート特性が劣っていた。   In the separators for lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 to 5, a porous body made of an inorganic filler is fixed to a nonwoven fabric substrate. However, since the nonwoven fabric base material is a spunbond nonwoven fabric, the strength is strong and the coating property and winding property are good, but there are many pinholes after coating, and the lithium secondary battery using the separator In 16-20, the charge / discharge efficiency was low and the high rate characteristics were inferior.

比較例6〜11のリチウム二次電池用セパレータは、不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着してなる。しかし、不織布基材がメルトブローン不織布であるため、該セパレータを用いてなるリチウム二次電池21〜26は、充放電効率とハイレート特性は良好であったが、セパレータの強度が弱く、塗工性と巻回性が悪かった。   In the separators for lithium secondary batteries of Comparative Examples 6 to 11, a porous body made of an inorganic filler is fixed to a nonwoven fabric substrate. However, since the nonwoven fabric base material is a melt blown nonwoven fabric, the lithium secondary batteries 21 to 26 using the separator had good charge / discharge efficiency and high rate characteristics, but the separator strength was weak, and the coatability was Winding property was bad.

比較例12及び13のリチウム二次電池用セパレータは、不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着されてなる。しかし、不織布基材が、カード法で作製されてなるため、ピンホールがあり、縦方向の引張強度は強いが、幅方向に引き裂けやすく、塗工性と巻回性が悪く、該セパレータを用いてなるリチウム二次電池27及び28は、充放電効率が低く、ハイレート特性が劣っていた。   The separators for lithium secondary batteries of Comparative Examples 12 and 13 are obtained by fixing a porous body made of an inorganic filler to a nonwoven fabric substrate. However, since the nonwoven fabric substrate is made by the card method, there are pinholes, the tensile strength in the vertical direction is strong, but it is easy to tear in the width direction, the coating property and the winding property are poor, and the separator is used. The lithium secondary batteries 27 and 28 thus obtained had low charge / discharge efficiency and poor high rate characteristics.

比較例14及び15のリチウム二次電池用セパレータは、不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着されてなるが、不織布基材が湿式不織布であるため、ピンホールはないが、引張強度が低下し過ぎないようにするために、厚みを薄くすることが難しかった。また、繊維同士が密着して繊維間の空隙の一部を閉塞したため、電極間のイオン移動が妨げられ、該セパレータを用いてなるリチウム二次電池29及び30は、充放電効率がやや低めで、ハイレート特性がやや劣っていた。   The separators for lithium secondary batteries of Comparative Examples 14 and 15 are formed by fixing a porous body made of an inorganic filler to a nonwoven fabric substrate. However, since the nonwoven fabric substrate is a wet nonwoven fabric, there is no pinhole, but tensile strength It was difficult to reduce the thickness in order to prevent the film from excessively decreasing. In addition, since the fibers are in close contact with each other and part of the gaps between the fibers are blocked, the ion movement between the electrodes is hindered, and the lithium secondary batteries 29 and 30 using the separator have a slightly lower charge / discharge efficiency. The high rate characteristics were slightly inferior.

比較例16及び17のリチウム二次電池用セパレータは、不織布基材ではなく、ポリエチレンからなる多孔質フィルム上に無機フィラー層が形成されてなるため、ピンホールはなく、巻回性に優れ、充放電効率は高かったが、該セパレータを用いてなるリチウム二次電池31及び32はハイレート特性が劣っていた。   The separators for lithium secondary batteries of Comparative Examples 16 and 17 are not a nonwoven fabric base material, but an inorganic filler layer formed on a porous film made of polyethylene, so there are no pinholes, excellent winding properties, Although the discharge efficiency was high, the lithium secondary batteries 31 and 32 using the separator were inferior in the high rate characteristics.

比較例18、19のリチウム二次電池用セパレータは、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布単独からなり、無機フィラーからなる多孔質体を固着していないため、巻回性に優れているが、ピンホールがあり、該セパレータを用いてなるリチウム二次電池33及び34は、充放電効率が悪く、ハイレート特性が劣っていた。   The separators for lithium secondary batteries of Comparative Examples 18 and 19 are composed of a single composite nonwoven fabric composed of a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric, and have no winding property because the porous body composed of an inorganic filler is not fixed. The lithium secondary batteries 33 and 34 having pinholes and using the separator have poor charge / discharge efficiency and inferior high-rate characteristics.

本発明のリチウム二次電池用基材は、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池等のリチウム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 secondary batteries, such as a lithium ion battery and a lithium ion polymer battery.

Claims (2)

不織布基材に無機フィラーからなる多孔質体が固着してなるリチウム二次電池用セパレータであって、不織布基材が、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布からなる複合不織布であるリチウム二次電池用セパレータ。   A separator for a lithium secondary battery in which a porous body made of an inorganic filler is fixed to a nonwoven fabric base material, wherein the nonwoven fabric base material is a composite nonwoven fabric made of a spunbond nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric. 請求項1記載のリチウム二次電池用セパレータを用いてなることを特徴とするリチウム二次電池。   A lithium secondary battery comprising the lithium secondary battery separator according to claim 1.
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