JP2015037050A - Method of manufacturing separator for lithium ion secondary battery - Google Patents

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Toshimitsu Nakajima
敏充 中島
高岡 和千代
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和千代 高岡
兵頭 建二
Kenji Hyodo
建二 兵頭
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a separator for a lithium ion secondary battery capable of producing a long separator having excellent battery characteristics, in which coating amount distribution of coating liquid is uniform, stably even when the substrate is thin.SOLUTION: A method of manufacturing a separator for a lithium ion secondary battery by giving a coating liquid, containing inorganic particles or organic particles, to a porous substrate includes a step for squeezing the coating liquid by means of at least two vent blades, after the coating liquid is carried by the substrate.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用セパレータ(以下、「セパレータ」と略記する場合がある)の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a separator for a lithium ion secondary battery (hereinafter sometimes abbreviated as “separator”).

近年の携帯電子機器の普及及びその高性能化に伴い、高エネルギー密度を有する二次電池が望まれている。この種の電池として、有機電解液(非水電解液)を使用するリチウムイオン二次電池が注目されてきた。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。   With the recent spread of portable electronic devices and higher performance, secondary batteries having high energy density are desired. As this type of battery, a lithium ion secondary battery using an organic electrolyte (non-aqueous electrolyte) has attracted attention. 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.

セパレータとして多く使用されているポリエチレン等のポリオレフィンからなる多孔質フィルムには、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。しかし、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。このような、セパレータの熱収縮による短絡を防止するため、無機粒子または有機粒子を基材に付与したセパレータが提案されている。基材としては、ポリオレフィンからなる多孔質フィルムが使われる場合や、耐熱性の良好な不織布が使われる場合がある。   The porous film made of polyolefin such as polyethylene, which is often used as a separator, melts and closes the micropore when the temperature inside the battery is around 130 ° C. There is a thermal fuse function (shutdown function) that shuts off the power. However, it has been suggested that if the temperature further increases due to some situation, the polyolefin itself may melt and short-circuit, causing thermal runaway. In order to prevent such a short circuit due to thermal contraction of the separator, a separator in which inorganic particles or organic particles are applied to a base material has been proposed. As the substrate, a porous film made of polyolefin may be used, or a non-woven fabric with good heat resistance may be used.

このようなセパレータの製造方法として、無機粒子または有機粒子を含む液(以下、「塗工液」ともいう)を基材に付与した後、基材の搬送方向とは逆方向に所定の周速で回転させる互いの回転軸を結ぶ直線が基材の走行方向と直交するよう配置された2つのロールの間に基材を通過させることで、基材上の過剰の塗工液を除去し、塗膜表面を均一にするという提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。   As a method for producing such a separator, a liquid containing inorganic particles or organic particles (hereinafter also referred to as “coating liquid”) is applied to a base material, and then a predetermined peripheral speed in a direction opposite to the transport direction of the base material. By passing the base material between two rolls arranged so that the straight line connecting the rotation axes of each other rotated at right angles to the traveling direction of the base material, the excess coating liquid on the base material is removed, A proposal has been made to make the surface of the coating film uniform (see, for example, Patent Document 1).

また、基材の走行方向とは逆方向に回転するロールに、上記基材の片面のみを接触させるか、または、基材の走行方向とは逆方向に回転する複数のロールであって、該基材を挟んで対するロールの互いの回転軸を結ぶ直線が上記多孔質基材の走行方向と直交しないように配置されている複数のロールに、上記基材の両面を順次接触させることにより、塗膜の厚みを均一化させるという提案もなされている(例えば、特許文献2参照)。   Further, a roll that rotates in a direction opposite to the traveling direction of the base material is brought into contact with only one side of the base material, or a plurality of rolls that rotate in a direction opposite to the traveling direction of the base material, By sequentially bringing both surfaces of the base material into contact with a plurality of rolls arranged so that the straight lines connecting the rotation axes of the rolls facing the base material are not orthogonal to the traveling direction of the porous base material, There has also been a proposal to make the thickness of the coating film uniform (for example, see Patent Document 2).

しかし、特許文献1及び2の技術による場合、塗工液の塗工量分布が幅方向で不均一になりやすく、ピンホールや抵抗の高い箇所がセパレータに存在し、イオン透過性が不均一となり、電池特性が良好なセパレータを得ることが困難であった。さらに、基材が薄い場合には、基材にシワが入って塗布斑が生じてしまうため、厚み均一性の高い長尺のセパレータを連続的に製造することは困難であった。   However, according to the techniques of Patent Documents 1 and 2, the coating amount distribution of the coating liquid tends to be non-uniform in the width direction, pinholes and high resistance portions exist in the separator, and the ion permeability becomes non-uniform. It was difficult to obtain a separator with good battery characteristics. Furthermore, when the base material is thin, wrinkles enter the base material, resulting in coating spots, and it is difficult to continuously produce a long separator with high thickness uniformity.

特開2002−166218号公報JP 2002-166218 A 特開2008−179903号公報JP 2008-179903 A

本発明の課題は、塗工液の塗工量分布が均一で電池特性が良好なセパレータを、基材が薄い場合でも、長尺で安定的に生産することができるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a separator for a lithium ion secondary battery that can produce a long and stable separator even when the substrate is thin, with a uniform coating amount distribution of the coating liquid and good battery characteristics. It is in providing the manufacturing method of.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、
(1)無機粒子または有機粒子を含む塗工液を多孔質基材に付与してなるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法であって、基材に塗工液が担持された後、少なくとも2枚のベントブレードにより塗工液を絞る工程を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法、
(2)基材を中心にベントブレードにより両面同時に塗工液を絞る(1)に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法、
(3)基材が不織布である(1)または(2)に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法、
を見出した。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have
(1) A method for producing a separator for a lithium ion secondary battery obtained by applying a coating liquid containing inorganic particles or organic particles to a porous substrate, and at least after the coating liquid is supported on the substrate, A method for producing a separator for a lithium ion secondary battery, comprising a step of squeezing the coating liquid with two vent blades;
(2) The method for producing a separator for a lithium ion secondary battery according to (1), wherein the coating liquid is squeezed simultaneously on both sides with a vent blade centering on the base material,
(3) The manufacturing method of the separator for lithium ion secondary batteries as described in (1) or (2) whose base material is a nonwoven fabric,
I found.

本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法により、塗工液の塗工量分布が均一で電池特性が良好なセパレータを、基材が薄い場合でも、長尺で安定的に生産することができ、ピンホールや抵抗の高い箇所が存在しないリチウムイオン二次電池用セパレータを製造することが可能である。   With the method for manufacturing a separator for a lithium ion secondary battery according to the present invention, a separator having a uniform coating amount distribution and good battery characteristics can be produced stably in a long length even when the substrate is thin. It is possible to manufacture a lithium ion secondary battery separator that does not have pinholes or high resistance.

本発明におけるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法に係わる一部の工程の一例を示した概略図である。It is the schematic which showed an example of the one part process concerning the manufacturing method of the separator for lithium ion secondary batteries in this invention. 本発明におけるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法に係わる装置の塗工液を絞る工程の両面ベントブレードに関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the double-sided vent blade of the process of restrict | squeezing the coating liquid of the apparatus concerning the manufacturing method of the separator for lithium ion secondary batteries in this invention. 本発明におけるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法に係わる装置の塗工液を絞る工程の両面ベントブレード部の断面図である。It is sectional drawing of the double-sided vent blade part of the process of restrict | squeezing the coating liquid of the apparatus concerning the manufacturing method of the separator for lithium ion secondary batteries in this invention.

以下、本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法を、図面を用いつつ説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the separator for lithium ion secondary batteries of this invention is demonstrated, using drawing.

図1は、本発明におけるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法に係わる一部の工程の一例を示した概略図である。まず、基材2を巻き取った基材ロール3から、基材2を引き出して搬送しつつ、塗工液を基材2に担持させる。基材2に塗工液を担持させる方法については特に制限はなく、例えば、図1に示すように、塗工液を入れた含浸パッド5中に基材2を通過させる等の方法を用いることができる。図1において、符号4は含浸ロールである。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of a part of steps relating to a method for producing a separator for a lithium ion secondary battery in the present invention. First, the base material 2 is supported on the base material 2 while the base material 2 is pulled out and conveyed from the base material roll 3 around which the base material 2 is wound. The method for supporting the coating liquid on the base material 2 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a method of passing the base material 2 through the impregnation pad 5 containing the coating liquid is used. Can do. In FIG. 1, reference numeral 4 denotes an impregnation roll.

次に、基材2を挟み込むように、少なくとも2枚のベントブレード1により、基材2の塗工液の担持量を、必要な量を残して均一に調整する。図2は、本発明におけるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法に係わる装置の塗工液を絞る工程の両面ベントブレードに関する説明図である。図3は、本発明におけるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法に係わる装置の塗工液を絞る工程の両面ベントブレード部の断面図である。幅方向の塗工量プロファイル調整は、基材2とベントブレード1の隙間をブレードプロファイラーバー8により幅方向に対して調整する。少なくとも2枚のベントブレード1により塗工液を絞る工程を有することにより、基材2の幅方向に均一にテンションをかけることが可能であるため、シワの発生が抑制され、イオン透過性の悪化や塗工剥がれによる電池特性の悪化が抑制されたリチウムイオン二次電池用セパレータを長尺で得ることが可能となった。次に、表面が平滑化された基材2は、ドライヤー7により乾燥され、搬送ロール6を通ってリーラーで巻き取られる。図1〜図3において、点線矢印は基材2の搬送方向を示している。図1〜図3では、2枚のベントブレードにより塗工液を絞っているが、ベントブレードの枚数は3枚以上でもよい。   Next, the supporting amount of the coating liquid on the base material 2 is uniformly adjusted by leaving at least two vent blades 1 so as to sandwich the base material 2 while leaving a necessary amount. FIG. 2 is an explanatory diagram relating to a double-sided vent blade in the step of squeezing the coating liquid of the apparatus according to the method for producing a separator for a lithium ion secondary battery in the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the double-sided vent blade part in the step of squeezing the coating liquid of the apparatus according to the method for producing a separator for a lithium ion secondary battery in the present invention. In the width direction coating amount profile adjustment, the gap between the base material 2 and the vent blade 1 is adjusted with the blade profiler bar 8 in the width direction. By having a step of squeezing the coating liquid with at least two vent blades 1, it is possible to apply a uniform tension in the width direction of the substrate 2, so that the generation of wrinkles is suppressed and the ion permeability is deteriorated. In addition, it has become possible to obtain a lithium ion secondary battery separator with a long length in which deterioration of battery characteristics due to coating peeling is suppressed. Next, the base material 2 whose surface is smoothed is dried by a dryer 7, and taken up by a reeler through a transport roll 6. In FIG. 1 to FIG. 3, dotted arrows indicate the conveyance direction of the substrate 2. In FIGS. 1 to 3, the coating liquid is squeezed by two vent blades, but the number of vent blades may be three or more.

本発明において、ベントブレードの材質に特に制限はなく、ポリエステル、ポリプロピレン、軟質塩ビ、低発泡塩ビ、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ABS(アクリロニトリル ブタジエン スチレン共重合)樹脂、ポリカーボネートなどの各種樹脂板、アルミ、鉄、銅、鋼、SUSなどの各種金属板、その他炭素繊維板などの材料を、使用する塗工液の種類に応じて適宜選択することが好ましい。また、水系塗工液の場合、ベントブレードの塗工液との接触面は摩擦による横段発生を抑止する効果から疎水性であることが好ましい。親水性の場合は必要に応じて疎水化処理を行うことが好ましい。必要に応じて摩耗しにくい材料(例えばセラミック、金属酸化物、金属炭化物など)を被覆しても良い。   In the present invention, the material of the vent blade is not particularly limited, and various resin plates such as polyester, polypropylene, soft vinyl chloride, low foam vinyl chloride, fluororesin, acrylic resin, ABS (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) resin, polycarbonate, aluminum, It is preferable to appropriately select materials such as various metal plates such as iron, copper, steel, and SUS, and other carbon fiber plates according to the type of coating liquid to be used. Further, in the case of an aqueous coating solution, the contact surface of the vent blade with the coating solution is preferably hydrophobic because of the effect of suppressing the occurrence of lateral steps due to friction. In the case of hydrophilicity, it is preferable to perform a hydrophobizing treatment as necessary. You may coat | cover the material (For example, a ceramic, a metal oxide, a metal carbide etc.) which is hard to wear as needed.

本発明において、ベントブレードの厚みは装置幅に応じて0.1mm〜2mm厚のものを適宜選択することが好ましい。ベントブレードはブレードを大きく歪ませて使用することから、ベントブレードの材質に合わせて適宜厚みを変更することが好ましい。ブレードの歪が大きいため、幅方向の力が増すことにより幅方向の圧力分布がより均一になる。また、ベントブレードは、必要に応じて、ブレードプロファイラーバーにより基材両面及び幅方向で塗工量を調整することができる。ブレードプロファイラーバーは、ベントブレードの刃先から1/4から1/2の位置に設置することが好ましい。また。ブレードプロファイラーバーはベントブレードの材質、厚み、硬度により、適宜位置を調整することができる。   In the present invention, it is preferable that the thickness of the vent blade is appropriately selected from 0.1 mm to 2 mm depending on the apparatus width. Since the vent blade is used with the blade being largely distorted, it is preferable to change the thickness appropriately according to the material of the vent blade. Since the distortion of the blade is large, the pressure distribution in the width direction becomes more uniform as the force in the width direction increases. Moreover, the vent blade can adjust the coating amount on both sides of the substrate and in the width direction with a blade profiler bar, if necessary. The blade profiler bar is preferably installed at a position of 1/4 to 1/2 from the cutting edge of the vent blade. Also. The position of the blade profiler bar can be adjusted as appropriate depending on the material, thickness, and hardness of the vent blade.

本発明において、ベントブレードの幅は、基材幅に応じて適宜調整するが、基材幅よりも10〜20mm広く設定することが好ましい。ベントブレードの長さは、ベントブレードの固定元から基材までの水平距離の概ね2倍にすることが好ましく、4〜7cmであることが好ましく、5〜6cmであることがより好ましい。   In this invention, although the width | variety of a vent blade is suitably adjusted according to a base-material width, it is preferable to set 10-20 mm wider than a base-material width. The length of the vent blade is preferably approximately twice the horizontal distance from the fixing source of the vent blade to the base material, preferably 4 to 7 cm, and more preferably 5 to 6 cm.

本発明において、基材を中心にベントブレードにより挟み込むように、少なくとも2枚のベントブレードを、刃先及び幅が合うように設置して、両面同時に塗工液を絞ることにより、塗工量が均一で、表裏差の少ないセパレータを作製することができる。   In the present invention, at least two vent blades are installed so that the blade edge and the width match so as to be sandwiched between the base material and the vent blade, and the coating liquid is squeezed simultaneously on both sides, so that the coating amount is uniform. Thus, a separator with a small difference between the front and the back can be produced.

本発明において、基材としては、多孔質フィルム、不織布、織布、織物などが挙げられる。多孔質フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン、アラミド、ポリイミド、フッ素などの多孔質フィルムを使用することができる。多孔質フィルムは、1層でも良く、2層以上の多層であってもよい。多層の場合、同種の材質の多孔質フィルムを重ねても良いし、異種の材質のフィルムを組み合わせて用いてもよい。また、多孔質フィルム内に、繊維、無機フィラー、有機フィラーなどが含まれていても良い。   In the present invention, examples of the substrate include porous films, nonwoven fabrics, woven fabrics, and woven fabrics. As a porous film, porous films, such as polyethylene, a polypropylene, an olefin, an aramid, a polyimide, a fluorine, can be used. The porous film may be a single layer or a multilayer of two or more layers. In the case of multiple layers, porous films of the same kind of material may be stacked, or films of different kinds of materials may be used in combination. Further, the porous film may contain fibers, inorganic fillers, organic fillers, and the like.

本発明において、耐熱性を向上させたり、リチウムイオン二次電池の内部抵抗を低減させたりするためには、基材が不織布であることが好ましい。不織布としては、特に限定されるものではないが、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、ポリビニルケトン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、微細セルロース等の繊維を含有してなる不織布を使用することができる。これらの繊維は1種類だけでなく、混合して含有させることも可能である。   In the present invention, the base material is preferably a nonwoven fabric in order to improve heat resistance or reduce the internal resistance of the lithium ion secondary battery. Non-woven fabric is not particularly limited, but polyolefin resin, polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, polyvinyl ether resin, polyvinyl ketone resin, polyether resin, polyurethane resin, unsaturated resin Nonwoven fabrics containing fibers such as polyester resins and fine cellulose can be used. These fibers can be incorporated not only in one type but also in a mixture.

基材の厚みは、セパレータとしての強度を確保するため、6μm以上であることが好ましく、8μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることがさらに好ましい。また、電池特性の面から30μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、15μm以下がさらに好ましい。本発明では、6〜30μmという薄い基材であっても、長尺で安定的にリチウムイオン二次電池用セパレータを生産することができる。   The thickness of the substrate is preferably 6 μm or more, more preferably 8 μm or more, and further preferably 10 μm or more in order to ensure the strength as a separator. Moreover, 30 micrometers or less are preferable from the surface of a battery characteristic, 20 micrometers or less are more preferable, and 15 micrometers or less are further more preferable. In this invention, even if it is a thin base material of 6-30 micrometers, the separator for lithium ion secondary batteries can be produced stably long.

基材の坪量は、セパレータとしての強度を確保するため、6g/m以上であることが好ましく、7g/m以上であることがより好ましく、8g/m以上であることがさらに好ましい。また、電池特性の面から、20g/m以下が好ましく、15g/m以下がより好ましく、12g/m以下がさらに好ましい。 The basis weight of the substrate is preferably 6 g / m 2 or more, more preferably 7 g / m 2 or more, and even more preferably 8 g / m 2 or more in order to ensure the strength as a separator. . Moreover, from the surface of a battery characteristic, 20 g / m < 2 > or less is preferable, 15 g / m < 2 > or less is more preferable, and 12 g / m < 2 > or less is more preferable.

基材の密度としては、イオン透過性を十分に確保するため、0.85g/cm以下が好ましく、さらに0.75g/cm以下が好ましく、0.70g/cm以下が最も好ましい。また、基材の平滑性を得ることが難しいため、0.30g/cm以上が好ましく、さらに0.40g/cm以上がより好ましく、0.45g/cm以上が最も好ましい。本発明において密度とは、基材の坪量を基材の厚みで除した値である。 The density of the base material, in order to sufficiently ensure the ion permeability, preferably from 0.85 g / cm 3 or less, preferably further 0.75 g / cm 3 or less, 0.70 g / cm 3 or less is most preferred. Moreover, it is difficult to obtain smoothness of the substrate, 0.30 g / cm 3 or more, more preferably more 0.40 g / cm 3 or more, 0.45 g / cm 3 or more is most preferable. In the present invention, the density is a value obtained by dividing the basis weight of the substrate by the thickness of the substrate.

本発明に用いる無機粒子は、特に限定されるものではないが、ベーマイト、SiO、Al、アルミナ−シリカ複合酸化物等を使用することができる。 Inorganic particles used in the present invention include, but are not limited to, boehmite, SiO 2, Al 2 O 3 , alumina - may be used silica composite oxide.

本発明に用いる有機粒子は、特に限定されるものではないが、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)系樹脂やアクリル系樹脂、セルロース誘導体、フッ素系樹脂等が挙げられる。   The organic particles used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include SBR (styrene-butadiene rubber) resins, acrylic resins, cellulose derivatives, and fluorine resins.

本発明における塗工液用媒体は、特に限定されるものではないが、水や有機系媒体を使用することができる。有機系媒体としては、特にメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールといった水酸基を有する溶媒やアセトン、メチルエチルケトンといったカルボニル基を有する媒体等が挙げられる。   The medium for the coating liquid in the present invention is not particularly limited, but water or an organic medium can be used. Examples of the organic medium include a solvent having a hydroxyl group such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, and a medium having a carbonyl group such as acetone and methyl ethyl ketone.

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.

実施例1
基材2として微多孔質ポリエチレン(PE)フィルム(坪量10g/m、厚み18μm、幅250mm)を準備し、リチウムイオン二次電池用セパレータの製造を行った。両面ベントブレード1は高密度ポリエチレンフィルム(厚み0.2mm、幅300mm、長さ100mm)を、基材2を中心に挟み込むように、基材2の両面にそれぞれ設置した。ブレードプロファイラーバー8はベントブレード1の刃先から28mmの位置になるように調整して取り付けた。
Example 1
A microporous polyethylene (PE) film (basis weight: 10 g / m 2 , thickness: 18 μm, width: 250 mm) was prepared as the base material 2, and a lithium ion secondary battery separator was manufactured. The double-sided vent blade 1 was installed on both sides of the base material 2 so that a high-density polyethylene film (thickness 0.2 mm, width 300 mm, length 100 mm) was sandwiched around the base material 2. The blade profiler bar 8 was adjusted and attached so as to be 28 mm from the cutting edge of the vent blade 1.

基材2を搬送し、ベーマイトとアクリル樹脂を含有してなる塗工液を入れた含浸パッド5に浸漬して塗工液を基材2に担持させた後、基材2の両面に接するように設置したベントブレード1で塗工液が均一かつ適正量になるようブレードプロファイラーバー8により塗工量を調整した。ドライヤー7により乾燥させて、リチウムイオン二次電池用セパレータを作製した。   The substrate 2 is transported and immersed in an impregnation pad 5 containing a coating solution containing boehmite and acrylic resin so that the coating solution is supported on the substrate 2 and then touches both surfaces of the substrate 2. The coating amount was adjusted by the blade profiler bar 8 so that the coating solution was uniformly and appropriate amount with the vent blade 1 installed in the above. The separator for lithium ion secondary batteries was produced by drying with a dryer 7.

実施例2
基材2を微多孔質ポリプロピレン(PP)フィルム(坪量10g/m、厚み18μm、幅250mm)にした以外は、実施例1と同様にしてセパレータを製造した。
Example 2
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the substrate 2 was a microporous polypropylene (PP) film (basis weight 10 g / m 2 , thickness 18 μm, width 250 mm).

実施例3
基材2を長尺のポリエチレンテレフタレート(PET)からなる不織布(坪量8g/m、厚み15μm、幅250mm)にした以外は、実施例1と同様にしてセパレータを製造した。
Example 3
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the base material 2 was a non-woven fabric (basis weight 8 g / m 2 , thickness 15 μm, width 250 mm) made of long polyethylene terephthalate (PET).

実施例4
ベントブレード1の材質をポリエステルフィルム(厚み0.2mm、幅300mm、長さ100mm)にした以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Example 4
A separator was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the material of the vent blade 1 was a polyester film (thickness 0.2 mm, width 300 mm, length 100 mm).

実施例5
ベントブレード1の材質をアクリルフィルム(厚み0.2mm、幅300mm、長さ100mm)にした以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Example 5
A separator was produced in the same manner as in Example 3 except that the material of the vent blade 1 was an acrylic film (thickness 0.2 mm, width 300 mm, length 100 mm).

実施例6
ベントブレード1を金属鋼(厚み0.1mm、幅300mm、長さ100mm)にした以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Example 6
A separator was produced in the same manner as in Example 3 except that the vent blade 1 was made of metal steel (thickness 0.1 mm, width 300 mm, length 100 mm).

実施例7
ベントブレード1を高密度ポリエチレンフィルム(厚み0.5mm、幅300mm、長さ100mm)にした以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Example 7
A separator was produced in the same manner as in Example 3 except that the vent blade 1 was a high-density polyethylene film (thickness 0.5 mm, width 300 mm, length 100 mm).

実施例8
ベントブレード1を高密度ポリエチレンフィルム(厚み1.0mm、幅300mm、長さ100mm)にした以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Example 8
A separator was produced in the same manner as in Example 3 except that the vent blade 1 was made of a high-density polyethylene film (thickness 1.0 mm, width 300 mm, length 100 mm).

実施例9
ベントブレード1を高密度ポリエチレンフィルム(厚み2.0mm、幅300mm、長さ100mm)にした以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Example 9
A separator was produced in the same manner as in Example 3, except that the vent blade 1 was a high-density polyethylene film (thickness 2.0 mm, width 300 mm, length 100 mm).

比較例1
ベントブレード1を除いた以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Comparative Example 1
A separator was produced in the same manner as in Example 3 except that the vent blade 1 was omitted.

比較例2
ベントブレード1の代わりに、SUS製ロール(φ30mm、幅300mm、クリアランス0.1mm)を使用して塗工液を絞った以外は、実施例3と同様にしてセパレータを製造した。
Comparative Example 2
A separator was produced in the same manner as in Example 3 except that the coating liquid was squeezed using a SUS roll (φ30 mm, width 300 mm, clearance 0.1 mm) instead of the vent blade 1.

<評価>
実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池用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。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the separator for lithium ion secondary batteries obtained by the Example and the comparative example, and the result was shown in Table 2.

[セパレータの膜厚]
作製したセパレータについて、接触式膜厚計(ミツトヨ製、接触端子は底面が直径0.5cmの円柱状)を用いて20カ所測定を行い、最大値と最小値の差が2μm未満のものを「○」、2μm以上3μm未満を「△」、3μm以上のものを「×」で表した。
[Separator film thickness]
The produced separator was measured at 20 points using a contact-type film thickness meter (made by Mitutoyo, the contact terminal has a cylindrical shape with a bottom having a diameter of 0.5 cm), and the difference between the maximum value and the minimum value was less than 2 μm. “◯” represents 2 μm or more and less than 3 μm, and “△” represents 3 μm or more.

[セパレータの坪量]
作製したセパレータについて、20cm×25cm角にカットし、電子天秤(METTLER製、AJ150)を用いて質量測定を行い、20倍して坪量(g/m)とした。
[Separator basis weight]
About the produced separator, it cut into a 20 cm x 25 cm angle | corner, performed mass measurement using the electronic balance (the product made from METLER, AJ150), and made it 20 times, and made it basic weight (g / m < 2 >).

[シワの有無]
作製したセパレータについて、シワの有無について目視にて確認を行った。250mm幅中にシワが入っていないものは「○」、1本以上3本以下確認されたものは「△」、4本以上確認されたものは「×」で表した。
[Presence of wrinkles]
About the produced separator, the presence or absence of wrinkles was confirmed visually. Those with no wrinkles in the width of 250 mm are indicated with “◯”, those with 1 or more and 3 or less confirmed “Δ”, and those with 4 or more confirmed with “x”.

[セパレータのインピーダンス測定]
イオン透過性の均一性について評価するため、インピーダンス測定を行った。電解液に1M LiPF/EC:DEC(30:70 vol%)を使用し、市販の組み立て式電池評価セルに各実施例、比較例のセパレータを組み込み、20kHzにおけるインピーダンスを各サンプル20カ所について測定した。最大値と最小値の差が0.5Ω未満のものを「○」、0.5Ω以上1.0Ω未満のものを「△」、1.0Ω以上のものを「×」で表した。膜厚が厚い箇所や粒子が緻密に充填されている箇所は、電極間のイオン移動距離が長くなるため、値が大きくなる。一方、膜厚が薄い箇所や粒子の充填が粗な箇所は、イオン移動距離が短くなるため、値が小さくなる。このため、最大値と最小値の差が大きいということは、塗工量が不均一であり、イオン透過性が不均一であることを意味している。
[Separator impedance measurement]
In order to evaluate the uniformity of ion permeability, impedance measurement was performed. Using 1M LiPF 6 / EC: DEC (30:70 vol%) as the electrolyte, incorporating the separators of each example and comparative example into a commercially available assembled battery evaluation cell, and measuring the impedance at 20 kHz for 20 samples. did. The difference between the maximum value and the minimum value was expressed as “◯”, the difference between 0.5Ω and less than 1.0Ω as “Δ”, and the difference between 1.0Ω and 1.0 as “×”. A portion where the film thickness is thick or a portion where the particles are densely packed has a large value because the ion movement distance between the electrodes becomes long. On the other hand, the portion where the film thickness is thin or the portion where the particle is coarsely filled has a small value because the ion movement distance becomes short. For this reason, a large difference between the maximum value and the minimum value means that the coating amount is non-uniform and the ion permeability is non-uniform.

[セパレータのピンホール検出]
セパレータのピンホールの有無について評価するため、光をセパレータ裏面よりあて、光透過箇所について目視で確認を行った。20cm×20cm角内に透過箇所がないものを「○」、透過箇所が1カ所以上10カ所未満のものを「△」、10カ所以上のものを「×」で表した。
[Separator pinhole detection]
In order to evaluate the presence or absence of pinholes in the separator, light was applied from the back of the separator, and the light transmission location was visually confirmed. “◯” indicates that there is no transmission portion within a 20 cm × 20 cm square, “Δ” indicates that the transmission location is 1 to less than 10, and “×” indicates that the transmission location is 10 or more.

[評価用電池の作製]
(1)マンガン酸リチウム粉末89.5質量部、アセチレンブラック4.5質量部、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)6質量部及び溶剤としてのN−メチルピロリドンからなる正極剤ペーストを、2.0mAh/cmの容量が得られるように厚み20μmのアルミ箔上に塗布・乾燥後プレスして、厚さ97μmの正極板を得た。
(2)メソフェーズカーボンマイクロビーズ粉末87質量部、アセチレンブラック3質量部、PVdF10質量部、及び溶剤としてのN−メチルピロリドンからなる負極剤ペーストを、2.1mAh/cmの容量が得られるように厚み18μmの銅箔上に塗布乾燥後プレスして、厚さ90μmの負極板を作製した。
(3)電解液として、1M LiPF/エチレンカーボネート(EC):ジエチルカーボネート(DEC)(30:70 vol%)(キシダ化学製)を使用した。
(4)セパレータとして、実施例と比較例で作製したセパレータを使用した。
(5)正極及び負極(3cm×5cm)を、セパレータ(4cm×6cm)を介して対向させた。これに電解液を含浸させアルミラミネートフィルムからなる外装に真空封入して、設計容量30mAhのリチウムイオン二次電池を作製した。各セパレータにつき5個の電池を作製した。
[Production of evaluation battery]
(1) A positive electrode agent paste composed of 89.5 parts by mass of lithium manganate powder, 4.5 parts by mass of acetylene black, 6 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF), and N-methylpyrrolidone as a solvent was 2.0 mAh / cm. A positive electrode plate having a thickness of 97 μm was obtained by applying, drying and pressing on an aluminum foil having a thickness of 20 μm so that a capacity of 2 was obtained.
(2) A negative electrode agent paste composed of 87 parts by mass of mesophase carbon microbead powder, 3 parts by mass of acetylene black, 10 parts by mass of PVdF, and N-methylpyrrolidone as a solvent so that a capacity of 2.1 mAh / cm 2 can be obtained. The coating was dried and pressed on a copper foil having a thickness of 18 μm to produce a negative electrode plate having a thickness of 90 μm.
(3) 1M LiPF 6 / ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC) (30:70 vol%) (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was used as the electrolytic solution.
(4) As a separator, the separator produced by the Example and the comparative example was used.
(5) The positive electrode and the negative electrode (3 cm × 5 cm) were opposed to each other through a separator (4 cm × 6 cm). This was impregnated with an electrolytic solution and vacuum-sealed in an exterior made of an aluminum laminate film to produce a lithium ion secondary battery with a design capacity of 30 mAh. Five batteries were prepared for each separator.

[電池特性:セパレータのCレート放電試験(放電容量)]
評価用電池に対して、1Cで3サイクルエイジングを行った後、1C、4.2Vで定電流定電圧充電(1/10Cカット)した後、5Cで定電流放電試験(2.8Vカット)を行い、放電容量の各平均値を算出した。単位は、mAhである。
[Battery characteristics: Separator C-rate discharge test (discharge capacity)]
The battery for evaluation was subjected to three-cycle aging at 1C, followed by constant current and constant voltage charge (1 / 10C cut) at 1C and 4.2V, and then a constant current discharge test (2.8V cut) at 5C. The average value of the discharge capacity was calculated. The unit is mAh.

表1は、使用した基材、絞り手段とその材質を一覧にまとめたものである。   Table 1 summarizes the base materials used, the drawing means, and their materials.

表2について詳細に説明を行う。実施例1〜9では、基材に塗工液が担持された後、少なくとも2枚のベントブレードにより、基材に過剰に担持された塗工液を適性量にかき落として絞ることによって、塗工面が綺麗で、シワが発生しにくく、イオン透過性にムラが少なく、ピンホールも少ないセパレータを製造することができた。   Table 2 will be described in detail. In Examples 1 to 9, after the coating liquid is supported on the base material, the coating surface is excessively supported on the base material by using an at least two vent blades and squeezed into an appropriate amount to squeeze the coating surface. Was able to produce a separator that was clean, hardly wrinkled, had little unevenness in ion permeability, and had few pinholes.

実施例1〜9と比較例1との比較から、ベントブレードの効果により、適正な厚みへの調整が可能で、イオン透過性にムラが少なく、シワの発生が抑制できることがわかる。比較例1では、塗工量の調整が難しく、厚み及びシワの抑制は困難であった。また、実施例1〜9と比較例2との比較から、ベントブレードの効果により、イオン透過性にムラが少なく、ピンホールも少なく、シワの発生が抑制できることがわかる。比較例2では、ピンホールの抑制は難しく、経時で金属ロールの端部から塗工液の堆積が徐々に発生し、塗工量、厚みのバラツキが大きくなり、徐々にシワが発生して行った。   From comparison between Examples 1 to 9 and Comparative Example 1, it can be seen that adjustment to an appropriate thickness is possible due to the effect of the vent blade, there is little unevenness in ion permeability, and generation of wrinkles can be suppressed. In Comparative Example 1, it was difficult to adjust the coating amount, and it was difficult to suppress thickness and wrinkles. Moreover, it turns out from the comparison with Examples 1-9 and the comparative example 2 by the effect of a vent blade that there are few non-uniformities in ion permeability, there are few pinholes, and generation | occurrence | production of a wrinkle can be suppressed. In Comparative Example 2, it is difficult to suppress pinholes. Over time, the coating liquid gradually accumulates from the end of the metal roll, the coating amount and the thickness vary widely, and wrinkles are gradually generated. It was.

実施例1〜3では、シワが発生しにくく、ピンホールも少ないセパレータが得られている。特に、基材に不織布を用いた実施例3では、さらにイオン透過性にムラが少ないセパレータを製造することができた。   In Examples 1 to 3, separators that are less likely to wrinkle and have few pinholes are obtained. In particular, in Example 3 in which a non-woven fabric was used as the base material, it was possible to produce a separator with less unevenness in ion permeability.

実施例3〜6の比較より、ベントブレードの材質の違いによる性能差はほとんど見られなかったが、実施例6の金属鋼を用いたものは若干厚みムラが発生した。   From the comparison of Examples 3 to 6, there was almost no difference in performance due to the difference in the material of the vent blade, but in the case of using the metal steel of Example 6, slight thickness unevenness occurred.

実施例3、7〜9より、ベントブレードの厚み違いによる性能差はほとんど見られなかったが、厚みが厚くなるにつれて、厚み、シワの発生が若干増える傾向が見られた。   From Examples 3 and 7 to 9, almost no difference in performance due to the difference in thickness of the vent blade was observed, but as the thickness increased, the tendency for the generation of thickness and wrinkles to increase slightly was observed.

本発明は、リチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法として好適に使用できる。   The present invention can be suitably used as a method for producing a separator for a lithium ion secondary battery.

1 ベントブレード
2 基材
3 基材ロール
4 含浸ロール
5 含浸パッド
6 搬送ロール
7 ドライヤー
8 ブレードプロファイラーバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vent blade 2 Base material 3 Base material roll 4 Impregnation roll 5 Impregnation pad 6 Transport roll 7 Dryer 8 Blade profiler bar

Claims (3)

無機粒子または有機粒子を含む塗工液を多孔質基材に付与してなるリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法であって、基材に塗工液が担持された後、少なくとも2枚のベントブレードにより塗工液を絞る工程を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法。   A method for producing a separator for a lithium ion secondary battery, wherein a coating liquid containing inorganic particles or organic particles is applied to a porous substrate, and after the coating liquid is supported on the substrate, at least two sheets The manufacturing method of the separator for lithium ion secondary batteries characterized by having the process of restrict | squeezing a coating liquid with a vent blade. 基材を中心にベントブレードにより両面同時に塗工液を絞る請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法。   The method for producing a separator for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the coating liquid is squeezed simultaneously on both sides by a vent blade centering on the substrate. 基材が不織布である請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法。   The method for producing a separator for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the substrate is a nonwoven fabric.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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