JP2014137871A - Battery separator - Google Patents

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和千代 高岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery separator reduced in internal resistance.SOLUTION: In a battery separator comprising a nonwoven fabric base material and a porous film layer containing an alumina-based material, the nonwoven fabric base material is a nonwoven fabric base material in which an alumina-based material is incorporated.

Description

本発明は、電池用セパレータに関するものである。   The present invention relates to a battery separator.

従来、リチウム電池のセパレータとしては、貫通した微細孔を有するポリオレフィンフィルムが用いられてきた。これらのセパレータは、電池が異常を起こして発熱した場合に、貫通した微細孔が溶融して閉塞し、電池の内部抵抗を高めることで、発熱を抑制し、電極剤であるコバルト酸リチウムの熱暴走による電池の爆発を抑制する仕組みを担ってきた。   Conventionally, as a separator of a lithium battery, a polyolefin film having fine pores that have penetrated has been used. These separators suppress heat generation by increasing the internal resistance of the battery when the battery malfunctions and generate heat, and the through-holes are melted and closed. It has been responsible for suppressing battery explosion due to runaway.

しかし、ハイブリッド自動車用電池や無停電電源など、大電流による充放電が必要な用途では、電極剤組成の研究によって、熱暴走爆発の抑制が可能となったことや、逆に、急激な電池内温度の上昇によって、セパレータの熱収縮による電極接触を避けるために、耐熱性が高く、かつ内部抵抗の低いセパレータの要望が高まっている。   However, in applications that require charging and discharging with a large current, such as batteries for hybrid vehicles and uninterruptible power supplies, research on electrode composition has made it possible to suppress thermal runaway explosions, and conversely, rapid battery internals Due to the increase in temperature, in order to avoid electrode contact due to thermal contraction of the separator, there is an increasing demand for a separator having high heat resistance and low internal resistance.

この要望に、特許文献1には、孔の開いた柔軟な支持体と孔を塞ぐ多孔質セラミック材料からなるセパレータが提案されており、柔軟な支持体にポリマー繊維を、多孔質セラミックにジルコニウム、シリカ、アルミナが用いられている。低密度の支持体と、多孔質セラミックを併用することで、セパレータ内の空隙率の向上や耐熱性の向上が図れる。   In response to this demand, Patent Document 1 proposes a separator made of a porous support material having pores and a porous ceramic material that closes the pores, polymer fibers for the flexible support material, zirconium for the porous ceramic material, Silica and alumina are used. By using a low-density support and a porous ceramic in combination, the porosity in the separator and the heat resistance can be improved.

しかし、このようなセパレータは柔軟な支持体上に多孔質セラミック材料の分散体を塗設して作製されるため、柔軟な支持体のポリマー繊維密度が低いと、支持体の強度が低下するという問題があり、また、塗設した多孔質セラミック材料の分散体が支持体から脱離してしまい、面方向に均一な多孔質セラミック層が得られず、欠点のあるセパレータとなり、内部ショートが発生するという問題が生じることがあった。また、ポリマー繊維密度が高すぎると、厚みが増加してしまうという問題が発生する。適当なポリマー繊維密度を付与し、厚みの増加を抑制するために、特許文献2では、ポリマー繊維の分散性に優れている湿式抄造法を用いて支持体を製造している。これによって、極細の繊維を用いながらも、強度と厚みのバランスをとった支持体が得られることが開示されている。   However, since such a separator is produced by coating a dispersion of a porous ceramic material on a flexible support, if the polymer fiber density of the flexible support is low, the strength of the support is reduced. There is a problem, and the dispersion of the coated porous ceramic material is detached from the support, so that a porous ceramic layer that is uniform in the surface direction cannot be obtained, resulting in a defective separator and an internal short circuit occurs. There was a problem that occurred. Moreover, when the polymer fiber density is too high, a problem that the thickness is increased occurs. In order to impart an appropriate polymer fiber density and suppress an increase in thickness, Patent Document 2 manufactures a support using a wet papermaking method that is excellent in polymer fiber dispersibility. It is disclosed that a support having a balance between strength and thickness can be obtained while using ultrafine fibers.

しかし、この方法では、支持体の強度を保持するための熱溶融性のバインダー繊維が熱処理などの影響を受けて変形してしまうと、理想的には、繊維の交絡した部分でのみ、強度を発現するバインダー繊維が、繊維同士の融着に発展してフィルム化し、従来形成されているはずの、支持体の縦方向の貫通孔が埋まってしまうという問題が発生する場合があった。特に、電解液の保持性の高い微細繊維を使用した場合には、密なマトリクスが形成され、繊維間で熱溶融する可能性が高く、実際、電池の動作時に内部抵抗の増大となって顕れるという問題を生じていた。   However, in this method, when the hot-melt binder fiber for maintaining the strength of the support is deformed due to the influence of heat treatment or the like, ideally, the strength is increased only at the entangled portion of the fiber. In some cases, the binder fiber that develops develops into a film by fusing the fibers to form a film, and the vertical through-holes of the support, which would have been conventionally formed, are buried. In particular, when fine fibers with high electrolyte retention are used, a dense matrix is formed, and there is a high possibility that the fibers melt by heat, and this is actually manifested as an increase in internal resistance during battery operation. It was causing the problem.

特許第4594098号公報Japanese Patent No. 4594098 特開2009−230975号公報JP 2009-230975 A

本発明の目的は、内部抵抗の低減された電池用セパレータを提供することである。   An object of the present invention is to provide a battery separator with reduced internal resistance.

鋭意検討をした結果、下記に示す本発明により上記課題を解決できることを見出した。   As a result of intensive studies, it has been found that the above-described problems can be solved by the present invention described below.

アルミナ系材料を含有してなる多孔質膜層と不織布基材とから構成される電池用セパレータにおいて、不織布基材が、アルミナ系材料が内添されている不織布基材であることを特徴とする電池用セパレータ。   A battery separator comprising a porous membrane layer containing an alumina-based material and a nonwoven fabric base material, wherein the nonwoven fabric base material is a nonwoven fabric base material in which an alumina-based material is internally added. Battery separator.

本発明の電池用セパレータを用いることによって、内部抵抗が小さい電池用セパレータを得ることができる。   By using the battery separator of the present invention, a battery separator having a low internal resistance can be obtained.

本発明のアルミナ系材料とは、酸化アルミナに代表されるα、β、γ−アルミナや、水酸化酸化アルミナに代表されるベーマイト、擬ベーマイトなどである。特に、ベーマイトは水熱合成法によって、板状、粒状、繊維状など多種の形態が得られるので、好ましい材料である。アルミナ系材料は微粒子として用いられ、粒子径は好ましくは10nm〜10μmであり、更に好ましくは12nm〜5μmである。粒子径は、無機酸化物を水で充分に希釈し、これをレーザー散乱タイプの粒度測定機(マイクロトラック社製、商品名:3300EX2)によって測定し、得られた中心粒子径(D50、体積平均)を粒子径とした。   The alumina-based material of the present invention is α, β, γ-alumina typified by alumina oxide, boehmite, pseudoboehmite typified by hydroxylated alumina, or the like. In particular, boehmite is a preferable material because various forms such as a plate shape, a granular shape, and a fiber shape can be obtained by a hydrothermal synthesis method. The alumina-based material is used as fine particles, and the particle diameter is preferably 10 nm to 10 μm, more preferably 12 nm to 5 μm. The particle size is determined by sufficiently diluting the inorganic oxide with water and measuring this with a laser scattering type particle size measuring device (trade name: 3300EX2 manufactured by Microtrac Co., Ltd.), and the obtained center particle size (D50, volume average). ) As the particle size.

本発明の不織布基材は湿式抄造法によって作製されることが好ましい。湿式抄造法とは、繊維を水中に低濃度で分散させて、網上に繊維マトリクスを抄き上げ、乾燥或いは熱処理によってマトリクス強度を付与してシート状の支持体を得る方法である。電池用に用いられる繊維としては、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミドなど各種あるが、特にセルロース、ポリプロピレン、ポリエステルなどが好ましい材料である。このような材料は熱溶融法や析出法などによって、予め長繊維状に製造され、次に所定の長さにカットされて短繊維として用いられる。湿式抄造法によって適切な繊維長としては1〜30mmが好ましく、更に好ましくは3〜15mmである。また、繊度1.0デシテックス(dt)以下の短繊維を含むことが好ましいが、より薄い電池用セパレータを作製する場合には、0.6dt以下の短繊維を含むことがより好ましい。   The nonwoven fabric substrate of the present invention is preferably produced by a wet papermaking method. The wet papermaking method is a method in which fibers are dispersed in water at a low concentration, a fiber matrix is made on a net, and matrix strength is given by drying or heat treatment to obtain a sheet-like support. There are various types of fibers used for batteries, such as cellulose, polyethylene, polypropylene, polyester, and polyamide, and cellulose, polypropylene, polyester, and the like are particularly preferable materials. Such a material is manufactured in advance into a long fiber shape by a hot melting method or a precipitation method, and then cut into a predetermined length to be used as a short fiber. The fiber length suitable for the wet papermaking method is preferably 1 to 30 mm, more preferably 3 to 15 mm. Moreover, although it is preferable to contain the short fiber of a fineness 1.0 decitex (dt) or less, when producing a thinner battery separator, it is more preferable to contain the short fiber of 0.6 dt or less.

一般的な湿式抄造法では、繊維を0.01〜0.2%程度の低濃度で水中に分散させた後、長網、短網、丸網などの網で水から抄き上げて、繊維ウェッブを形成し得ることができる。このプロセスにおいて、微粒子であるアルミナ系材料を、水中で繊維と共存させて、次に、繊維表面に凝集させると、繊維とアルミナ系材料が内添されたウェッブが抄き上がる。抄き上げられたウェッブは、乾燥工程を経て、熱圧処理され、不織布基材となる。アルミナ系材料を水中で凝集させる場合には、pHを調整しながら、ノニオン系、アニオン系、カチオン系、両性系など各種凝集剤を使用する。特に好ましいアルミナ系材料の凝集方法は、アニオン系凝集剤を添加した後、カチオン系凝集剤を更に添加して、凝集させる方法である。   In a general wet papermaking method, fibers are dispersed in water at a low concentration of about 0.01 to 0.2%, and then made from water using a net such as a long net, a short net, or a round net, A web can be formed. In this process, when the alumina-based material, which is fine particles, coexists with the fiber in water and then agglomerates on the fiber surface, the web containing the fiber and the alumina-based material is finished. The finished web is hot-pressed through a drying process to become a nonwoven fabric substrate. When the alumina material is aggregated in water, various aggregating agents such as nonionic, anionic, cationic and amphoteric are used while adjusting the pH. A particularly preferable method for agglomerating the alumina-based material is a method in which an anionic flocculant is added, and then a cationic flocculant is further added for aggregation.

アニオン系の凝集剤としては、ポリカルボン酸やカルボン酸変性の水溶性アクリル樹脂、ポリアクリルアミド、酸変性ポリアクリルアミド、酸変性ポリエチレングリコール、酸変性ポリビニルアルコール、カルボン酸変性セルロースなどの水溶性高分子であって、アンモニウム塩やナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩として用いられる。カチオン系の凝集剤としては、四級アンモニウム塩を含むアクリル樹脂、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等や、キトサン、変性キトサン、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩などの水溶性高分子である。   Anionic flocculants include water-soluble polymers such as polycarboxylic acids and carboxylic acid-modified water-soluble acrylic resins, polyacrylamide, acid-modified polyacrylamide, acid-modified polyethylene glycol, acid-modified polyvinyl alcohol, and carboxylic acid-modified cellulose. It is used as an alkali metal or alkaline earth metal salt such as ammonium salt, sodium or potassium. Examples of the cationic flocculant include water-soluble polymers such as acrylic resins containing quaternary ammonium salts, polyacrylamide, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, chitosan, modified chitosan, polydiallyldimethylammonium salts.

高分子凝集剤によって形成されたアルミナ系材料の凝集塊は、短繊維によって捕捉され、ウェッブ内で繊維表面に添着した形態(内添)となる。得られる凝集塊の大きさは数百nmから10μm程度が好ましい。あまり細かいと短繊維によって捕捉しきれずに、歩留まりの低下を招く。このような歩留まりの低下を防止するために、より細かな繊維径を有する、フィブリル化セルロースなどを併用しても構わない。また、内添量が多すぎると、支持体の強度物性が低下するので、短繊維に対するアルミナ系材料の含有割合は、1〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜20質量%である。   Agglomerates of the alumina-based material formed by the polymer flocculant are captured by the short fibers and become a form (internal addition) attached to the fiber surface in the web. The size of the obtained aggregate is preferably about several hundred nm to 10 μm. If it is too fine, it cannot be captured by the short fibers, leading to a decrease in yield. In order to prevent such a decrease in yield, fibrillated cellulose having a finer fiber diameter may be used in combination. Further, if the amount of internal addition is too large, the strength physical properties of the support deteriorate, so the content ratio of the alumina-based material to the short fibers is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 2 to 20% by mass. It is.

得られたウェッブは乾燥後、熱圧処理によって厚みを均一化させて、不織布基材となる。本発明の電池用セパレータを薄いものとするには、不織布基材として、厚み10〜25μmであることが好ましく、空隙率は30〜80%であることが好ましい。より好ましくは、厚み12〜18μmであり、空隙率40〜70%である。目付量は5〜18g/mであることが好ましく、更に好ましくは8〜15g/mである。熱圧処理時の加熱温度は好ましくは180〜250℃、更に好ましくは200〜245℃である。また平滑性を付与するロール間のニップ圧は、好ましくは190〜1800N/cm、更に好ましくは400〜1500N/cmである。 After the obtained web is dried, the thickness is made uniform by hot pressing to form a nonwoven fabric substrate. In order to make the battery separator of the present invention thin, the nonwoven fabric base material preferably has a thickness of 10 to 25 μm, and the porosity is preferably 30 to 80%. More preferably, the thickness is 12 to 18 μm and the porosity is 40 to 70%. Preferably the weight per unit area is 5~18g / m 2, more preferably from 8~15g / m 2. The heating temperature during the hot press treatment is preferably 180 to 250 ° C, more preferably 200 to 245 ° C. The nip pressure between the rolls that imparts smoothness is preferably 190 to 1800 N / cm, and more preferably 400 to 1500 N / cm.

本発明の電池用セパレータは、アルミナ系材料を含有してなる多孔質膜層と不織布基材とから構成される電池用セパレータであり、不織布基材上にアルミナ系材料を含有してなる多孔質膜層を設ける。アルミナ系材料が不織布基材の内部にまで入り込んでもよい。アルミナ系材料は、まず、界面活性剤等を併用した分散液を作製し、これに高分子ラテックス等の結着剤及び増粘剤を複合させて塗液を作製し、不織布基材上に塗布される。   The battery separator of the present invention is a battery separator composed of a porous membrane layer containing an alumina-based material and a nonwoven fabric substrate, and is a porous separator containing an alumina-based material on the nonwoven fabric substrate. A membrane layer is provided. The alumina-based material may penetrate into the nonwoven fabric substrate. For alumina-based materials, first, a dispersion using a surfactant or the like is prepared, and a coating solution is prepared by combining a binder such as a polymer latex and a thickening agent, and then applied onto the nonwoven fabric substrate. Is done.

好ましい界面活性剤としては、脂肪酸エステル体などのノニオン系界面活性剤である。特に好ましい材料しては、ラウリン酸グリセリルなどの脂肪族グリセリル化合物である。好ましい結着剤としては、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、スチレンブタジエンゴム(SBR)樹脂、変性ポリオレフィン樹脂及びこれらのラテックス等である。好ましい増粘剤はカルボキシメチルセルロースである。   A preferred surfactant is a nonionic surfactant such as a fatty acid ester. A particularly preferred material is an aliphatic glyceryl compound such as glyceryl laurate. Preferred binders include acrylic resins, styrene-acrylic resins, styrene butadiene rubber (SBR) resins, modified polyolefin resins, and latexes thereof. A preferred thickener is carboxymethylcellulose.

分散方法としては、濃度が低い場合では、撹拌器による混合などで充分であるが、濃度が数%を超えると、全体の粘度等が上がるので、ホモジナイザーやビーズミルなどを利用するのが好ましい。好ましい撹拌混合時間は数分から40時間程度、更に好ましくは1時間から20時間程度である。   As a dispersion method, mixing with a stirrer is sufficient when the concentration is low. However, when the concentration exceeds several percent, the overall viscosity and the like increase, and therefore, it is preferable to use a homogenizer or a bead mill. A preferable stirring and mixing time is about several minutes to 40 hours, more preferably about 1 hour to 20 hours.

多孔質膜層は、不織布基材にアルミナ系材料を含有する塗液と塗布又は流延し、乾燥させて得ることができる。塗布又は流延の方法としては、エアドクターコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、ロッドコーター、スクイズコーター、含浸コーター、グラビアコーター、キスロールコーター、ダイコーター、リバースロールコーター、トランスファーロールコーター、スプレーコーター等を用いた方法を使用することができる。多孔質膜層の塗工量は、乾燥質量で0.5〜50g/mであることが好ましく、より好ましくは1〜30g/mである。乾燥後、更に熱カレンダー処理を施して、得られた電池用セパレータの厚みを調整することも可能である。多孔質支持体を有する電池用セパレータの好ましい厚みは10〜30μmであり、より好ましくは12〜25μmである。 The porous membrane layer can be obtained by applying or casting a non-woven fabric base material with a coating liquid containing an alumina-based material and drying it. As an application or casting method, an air doctor coater, blade coater, knife coater, rod coater, squeeze coater, impregnation coater, gravure coater, kiss roll coater, die coater, reverse roll coater, transfer roll coater, spray coater, etc. The method used can be used. The coating amount of the porous membrane layer is preferably 0.5 to 50 g / m 2 by dry weight, more preferably from 1 to 30 g / m 2. It is also possible to adjust the thickness of the obtained battery separator by further applying a heat calendering treatment after drying. The preferable thickness of the battery separator having a porous support is 10 to 30 μm, more preferably 12 to 25 μm.

得られたセパレータは裁断されてリチウム電池用の電極材料間に挟み込まれて、電解液を注入し、電池を封止して、リチウム電池となる。正極を構成する材料は、主に、活物質とカーボンブラック等の導電剤、ポリフッ化ビニリデンやスチレンブタジエンゴム等のバインダーであって、活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(NMC)やアルミニウムマンガン酸リチウム(AMO)などのリチウムマンガン複合酸化物、鉄リン酸リチウムなどが用いられる。これらは、混合されて集電体であるアルミニウム箔上に塗布されて、正極となる。   The obtained separator is cut and sandwiched between electrode materials for a lithium battery, an electrolyte is injected, the battery is sealed, and a lithium battery is obtained. The material constituting the positive electrode is mainly an active material and a conductive agent such as carbon black, a binder such as polyvinylidene fluoride or styrene butadiene rubber, and the active material includes lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate. In addition, lithium manganese composite oxides such as lithium nickel manganese cobaltate (NMC) and lithium aluminum manganate (AMO), and lithium iron phosphate are used. These are mixed and apply | coated on the aluminum foil which is a collector, and become a positive electrode.

負極を構成する材料は、主に、活物質と導電剤、バインダーであって、活物質としては、黒鉛、非晶質炭素材料、珪素、リチウム、リチウム合金などが用いられる。これらは混合されて、集電体である銅箔上に塗布されて、負極となる。リチウム電池は、正極、負極間にセパレータを挟み込み、ここに電解液を含浸させて、イオン伝導性を持たせて、導通させる。リチウム電池では、非水系電解液が用いられるが、一般的に、これは溶媒と支持電解質で構成させる。溶媒としても用いられるのは、エチレンカーボネイト(EC)、プロピレンカーボネイト(PC)、ジエチルカーボネイト(DEC)、ジメチルカーボネイト(DMC)、エチルメチルカーボネイト(EMC)及び添加剤的な働きを有するビニレンカーボネイト、ビニルエチレンカーボネイトなどのカーボネイト系である。支持電解質としては、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウムのほかに、LiN(SOCFなどの有機リチウム塩なども用いられる。イオン液体も利用できる。 The material constituting the negative electrode is mainly an active material, a conductive agent, and a binder. As the active material, graphite, amorphous carbon material, silicon, lithium, lithium alloy and the like are used. These are mixed and applied onto a copper foil as a current collector to form a negative electrode. In a lithium battery, a separator is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode, and an electrolytic solution is impregnated therein to provide ionic conductivity and conduct. In the lithium battery, a non-aqueous electrolytic solution is used, but in general, this is composed of a solvent and a supporting electrolyte. As the solvent, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and vinylene carbonate having an additive function, vinyl Carbonate system such as ethylene carbonate. As the supporting electrolyte, in addition to lithium hexafluorophosphate and lithium tetrafluoroborate, an organic lithium salt such as LiN (SO 2 CF 3 ) 2 is also used. Ionic liquids can also be used.

外装体としては、アルミニウムやステンレススチール等の金属円筒缶や角形缶、アルミニウム箔をポリプロピレン、ポリエチレン、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等でラミ加工したラミネートフィルムを用いたシート型の外装体が利用できる。また、積層化してスタッキングして用いることもできるし、円柱状に回旋して用いることもできる。   As the exterior body, a metal cylindrical can such as aluminum or stainless steel, a rectangular can, a sheet-type exterior body using a laminate film obtained by laminating aluminum foil with polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, or the like can be used. Further, it can be used by stacking and stacking, or it can be used by rotating in a cylindrical shape.

次に、本発明を実施例によって、更に詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these at all.

(実施例1)
[不織布基材の作製]
以下の構成で、分散した短繊維とアルミナ系材料を混合した。
Example 1
[Preparation of nonwoven fabric substrate]
In the following configuration, dispersed short fibers and an alumina-based material were mixed.

延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)短繊維
(繊度0.1dt、繊維長3mm) 60.0質量部
未延伸PET短繊維(繊度0.2dt、繊維長4mm) 40.0質量部
アルミナ系材料(住友化学製、商品名:AA03) 5.0質量部
抄紙用粘剤
(ダイアニトリクス製、商品名:アクリパーズ(登録商標)P−NS) 0.1質量部
Stretched polyethylene terephthalate (PET) short fibers (fineness 0.1 dt, fiber length 3 mm) 60.0 parts by mass Unstretched PET short fibers (fineness 0.2 dt, fiber length 4 mm) 40.0 parts by mass Alumina-based material (manufactured by Sumitomo Chemical) , Trade name: AA03) 5.0 parts by weight Papermaking adhesive (manufactured by Danitrix, trade name: Acrypers (registered trademark) P-NS) 0.1 parts by weight

次に、溶解させた凝集剤(ハイモ製、商品名:ハイマックスSC−103)を0.1質量部添加して、アルミナ系材料を凝集させ、短網で漉き上げて、目付量11g/mのウェッブを作製し、乾燥後、220℃で熱圧処理を施し、厚み15μmの不織布基材(1)を得た。 Next, 0.1 parts by mass of a dissolved flocculant (trade name: Himax SC-103, manufactured by Hymo Co., Ltd.) is added to agglomerate the alumina-based material, and it is rolled up with a short mesh to obtain a basis weight of 11 g / m. No. 2 web was prepared, dried, and then subjected to hot pressing at 220 ° C. to obtain a nonwoven fabric substrate (1) having a thickness of 15 μm.

[アルミナ微粒子分散液の作製]
以下の構成で材料を混合し、ビーズミルで分散して、分散液(1)を得た。
[Preparation of alumina fine particle dispersion]
The materials having the following constitution were mixed and dispersed by a bead mill to obtain a dispersion liquid (1).

アルミナ系材料(住友化学製、商品名:AA03) 40.0質量部
純水 160.0質量部
ラウリル酸グリセリル
(太陽化学製、商品名:チラバゾール(登録商標)W−01) 0.2質量部
カルボキシメチルセルロース
(日本製紙ケミカル製、商品名:MAC200HC) 0.1質量部
Alumina-based material (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: AA03) 40.0 parts by mass Pure water 160.0 parts by mass Glyceryl laurate (manufactured by Taiyo Chemical Co., Ltd., trade name: Tirabazole (registered trademark) W-01) 0.2 parts by mass Carboxymethylcellulose (Nippon Paper Chemicals, trade name: MAC200HC) 0.1 parts by mass

次に、以下の処方で結着剤(ラテックス)及び増粘剤と分散液(1)とを複合化して、塗液(1)を作製した。   Next, the binder (latex) and thickener and the dispersion liquid (1) were combined with the following formulation to prepare a coating liquid (1).

分散液(1) 10.0質量部
0.4質量%カルボキシメチルセルロース水溶液
(日本製紙ケミカル製、商品名:MAC500HC) 4.0質量部
5質量%結着剤分散液
(日本エイアンドエル製、SBRラテックス、商品名:AL−2001) 2.0質量部
Dispersion (1) 10.0 parts by mass 0.4 mass% carboxymethylcellulose aqueous solution (manufactured by Nippon Paper Chemicals, trade name: MAC500HC) 4.0 parts by mass 5 mass% binder dispersion (manufactured by Nippon A & L, SBR latex, Product name: AL-2001) 2.0 parts by mass

[セパレータの作製]
得られた塗液(1)を不織布基材上に塗布して、120℃で乾燥させ、厚み24μmのセパレータ(1)を得た。
[Preparation of separator]
The obtained coating liquid (1) was apply | coated on the nonwoven fabric base material, and it was made to dry at 120 degreeC, and obtained the separator (1) of thickness 24 micrometers.

(実施例2)
実施例1で用いたアルミナ系材料を、ベーマイト粒子(大明化学製)に変更して、不織布基材(2)及び塗液(2)を作製した以外は、実施例1と同様の方法で、厚み25μmのセパレータ(2)を得た。
(Example 2)
Except that the alumina-based material used in Example 1 was changed to boehmite particles (manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd.) and the nonwoven fabric base material (2) and the coating liquid (2) were produced, the same method as in Example 1, A separator (2) having a thickness of 25 μm was obtained.

(比較例1)
[不織布基材の作製]
延伸PET短繊維(繊度0.1dt、繊維長3mm) 60.0質量部
未延伸PET短繊維(繊度0.2dt、繊維長4mm) 40.0質量部
抄紙用粘剤
(ダイヤニトリックス製、商品名:アクリパーズ(登録商標)P−NS) 0.1質量部
(Comparative Example 1)
[Preparation of nonwoven fabric substrate]
Stretched PET staple fiber (fineness 0.1 dt, fiber length 3 mm) 60.0 parts by mass Unstretched PET staple fiber (fineness 0.2 dt, fiber length 4 mm) 40.0 parts by mass Papermaking adhesive (manufactured by Dianitics, trade name: Acrypers (registered trademark) P-NS) 0.1 parts by mass

以上の構成で、目付量11g/mのウェッブを作製し、乾燥後、220℃で熱カレンダー処理を施し、15μm厚の比較不織布基材(1)を得た。 With the above configuration, a web having a basis weight of 11 g / m 2 was prepared, dried, and then subjected to thermal calendering at 220 ° C. to obtain a comparative nonwoven fabric substrate (1) having a thickness of 15 μm.

この比較不織布基材(1)上に、実施例1で用いた塗液(1)を塗布して、120℃で乾燥させ、厚み25μmの比較セパレータ(1)を得た。   On this comparative nonwoven fabric substrate (1), the coating liquid (1) used in Example 1 was applied and dried at 120 ° C. to obtain a comparative separator (1) having a thickness of 25 μm.

(比較例2)
比較例1で作製した比較不織布基材(1)に、実施例2で得られた塗液(2)を塗布して、120℃で乾燥させ、厚み25μmの比較セパレータ(2)を得た。
(Comparative Example 2)
The coating liquid (2) obtained in Example 2 was applied to the comparative nonwoven fabric substrate (1) produced in Comparative Example 1 and dried at 120 ° C. to obtain a comparative separator (2) having a thickness of 25 μm.

[電池特性の評価]
アルミニウム箔上にマンガン酸リチウム、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを100/5/3の質量比で、約200g/mを塗工し、溶剤を乾燥して更にプレスをかけて正極を作製した。一方、銅箔上に球状人造黒鉛、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを85/15/5の質量比で、100g/mを塗工し、乾燥後プレスをかけて負極を作製した。
[Evaluation of battery characteristics]
On the aluminum foil, lithium manganate, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were applied at a mass ratio of 100/5/3 at a mass ratio of about 200 g / m 2 , the solvent was dried, and further pressed to produce a positive electrode. On the other hand, spherical artificial graphite, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were coated on a copper foil at a mass ratio of 85/15/5 in an amount of 100 g / m 2 , dried and pressed to prepare a negative electrode.

得られた両電極間に実施例で得られたセパレータを、塗工面を負極側にして挟み込み、キシダ化学製のリチウム電池用電解液(溶媒:EC/DEC=3/7(体積比)、支持電解質:六フッ化リン酸リチウム1mol/l)を滴下し、減圧化でアルミニウム箔ラミネートフィルム中に封止して、リチウム電池を作製した。次に作製したリチウム電池を0.2Cで4.2Vまで充電し、その後0.2Cで放電を行った。この時、最初に0.2Cの条件で行った放電容量の充電容量に対する比率を測定した。また、0.2C(300分の放電時間)の条件での放電開始から30分後の電圧時を電圧降下値として内部抵抗を測定した。結果を表1に与えた。   The separator obtained in the example was sandwiched between the obtained electrodes with the coated surface on the negative electrode side, and the electrolyte solution for lithium batteries manufactured by Kishida Chemical (solvent: EC / DEC = 3/7 (volume ratio)), support Electrolyte: Lithium hexafluorophosphate 1 mol / l) was added dropwise and sealed in an aluminum foil laminate film under reduced pressure to prepare a lithium battery. Next, the produced lithium battery was charged to 4.2 V at 0.2 C, and then discharged at 0.2 C. At this time, the ratio of the discharge capacity initially performed under the condition of 0.2 C to the charge capacity was measured. Further, the internal resistance was measured with the voltage drop value taken as the voltage 30 minutes after the start of discharge under the condition of 0.2 C (discharge time of 300 minutes). The results are given in Table 1.

Figure 2014137871
Figure 2014137871

表1から明らかに、アルミナ系微粒子を含有してなる多孔質膜層と不織布基材とから構成される電池用セパレータにおいて、不織布基材が、アルミナ系微粒子が内添されている不織布基材である本発明の電池用セパレータを使用した場合、電池の実動作時の内部抵抗が低減された。   As apparent from Table 1, in the battery separator composed of a porous membrane layer containing alumina fine particles and a nonwoven fabric base material, the nonwoven fabric base material is a nonwoven fabric base material into which alumina fine particles are internally added. When the battery separator of the present invention was used, the internal resistance during actual operation of the battery was reduced.

本発明の電池用セパレータは、リチウム電池用のセパレータとして使用できるほか、キャパシター用セパレータとして利用できる。   The battery separator of the present invention can be used as a separator for a lithium battery or a separator for a capacitor.

Claims (1)

アルミナ系微粒子を含有してなる多孔質膜層と不織布基材とから構成される電池用セパレータにおいて、不織布基材が、アルミナ系微粒子が内添されている不織布基材であることを特徴とする電池用セパレータ。   A battery separator comprising a porous membrane layer containing alumina fine particles and a nonwoven fabric base material, wherein the nonwoven fabric base material is a nonwoven fabric base material in which alumina fine particles are internally added. Battery separator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017059350A (en) * 2015-09-15 2017-03-23 東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 Ceramic slurry and battery separator arranged by use thereof

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