JP2015138770A - Laminate, power storage device separator, power storage device, lithium ion secondary battery, and copolymer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層体、蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス、リチウムイオン二次電池および共重合体に関する。 The present invention relates to a laminate, an electricity storage device separator, an electricity storage device, a lithium ion secondary battery, and a copolymer.
近年、リチウムイオン電池を中心とした非水電解液電池の開発が活発に行われている。通常、非水電解液電池には、微多孔膜(セパレータ)が正負極間に設けられている。このようなセパレータは、正負極間の直接的な接触を防ぎ、微多孔中に保持した電解液を通じイオンを透過させる機能を有する。 In recent years, development of nonaqueous electrolyte batteries centering on lithium ion batteries has been actively conducted. Usually, in a nonaqueous electrolyte battery, a microporous membrane (separator) is provided between positive and negative electrodes. Such a separator has a function of preventing direct contact between the positive and negative electrodes and allowing ions to permeate through the electrolytic solution held in the micropores.
非水電解液電池のサイクル特性や安全性を向上するために、セパレータの改良が検討されている。また、近年、ポータブル機器の小型化、薄型化により、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイスにも小型化、薄型化が求められている。一方で、長時間携帯することを可能にするために体積エネルギー密度を向上させることによる高容量化も図られている。 In order to improve the cycle characteristics and safety of the nonaqueous electrolyte battery, improvement of the separator has been studied. In recent years, as portable devices become smaller and thinner, power storage devices such as lithium ion secondary batteries are also required to be smaller and thinner. On the other hand, in order to be able to carry for a long time, the capacity is increased by improving the volume energy density.
従来、セパレータには、異常加熱した場合には速やかに電池反応が停止される特性(ヒューズ特性)、高温になっても形状を維持して正極物質と負極物質が直接反応する危険な事態を防止する性能(ショート特性)等の、安全性に関する性能が求められている。それらに加えて、最近では、充放電電流の均一化、及びリチウムデンドライト抑制の観点から、セパレータには電極との密着性の向上も求められている。 Conventional separators have a characteristic that the battery reaction is quickly stopped if the separator is abnormally heated (fuse characteristics), preventing the dangerous situation where the cathode and anode materials react directly by maintaining the shape even at high temperatures. Performance related to safety such as performance (short characteristics) is required. In addition to these, recently, separators are also required to have improved adhesion to electrodes from the viewpoints of uniform charge / discharge current and suppression of lithium dendrite.
セパレータと電池電極との密接性を良くすることにより、充放電電流の不均一化が起こりにくくなり、また、リチウムデンドライトが析出しにくくなるため、結果として充放電サイクル寿命を長くすることが可能となる。 By improving the close contact between the separator and the battery electrode, non-uniform charge / discharge current is less likely to occur, and lithium dendrite is less likely to precipitate, resulting in longer charge / discharge cycle life. Become.
このような事情のもと、セパレータに接着性を持たせる試みとして、例えば、特許文献1では、放電特性、安全性(耐熱性)に優れた二次電池を提供することを目的として、多孔質膜上に反応性ポリマーを塗布、乾燥することにより得られる電池用セパレータのための接着剤担持多孔質フィルムが提案されている。同様に、特許文献2でも、ポリオレフィン微多孔膜の表面に、接着性樹脂を含む溶液等を塗布して接着性樹脂を存在させることが提案されている。非水電解液電池等の蓄電デバイスは充放電時に正極または負極の活物質が体積膨張や収縮を繰り返すため、上記接着剤には電極活物質との優れた密着性と同時に、電解液中での優れたクッション性が要求される。 Under such circumstances, as an attempt to give the separator an adhesive property, for example, in Patent Document 1, a porous battery is provided for the purpose of providing a secondary battery excellent in discharge characteristics and safety (heat resistance). An adhesive-carrying porous film for a battery separator obtained by applying a reactive polymer on a membrane and drying it has been proposed. Similarly, Patent Document 2 proposes that an adhesive resin be present by applying a solution containing an adhesive resin to the surface of the polyolefin microporous membrane. In an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte battery, the active material of the positive electrode or the negative electrode repeatedly expands and contracts during charge and discharge, so that the adhesive has excellent adhesion with the electrode active material and at the same time in the electrolytic solution. Excellent cushioning is required.
しかしながら、特許文献1に記載された接着剤担持多孔質フィルムによるセパレータは、反応性ポリマーと多孔質膜との密着性が十分ではなく、そのため、電極との接着が十分ではないという問題点がある。また、特許文献1、2に記載された微多孔膜はいずれも、電池を捲回する際のハンドリング性や接着性、リチウムイオン透過性の観点からは、なお改善の余地を有するものである。 However, the separator using the adhesive-carrying porous film described in Patent Document 1 has a problem that the adhesion between the reactive polymer and the porous film is not sufficient, and therefore, the adhesion with the electrode is not sufficient. . In addition, the microporous membranes described in Patent Documents 1 and 2 still have room for improvement from the viewpoint of handling property, adhesiveness, and lithium ion permeability when winding the battery.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、蓄電デバイス用セパレータと電極との間の密着性に優れる積層体、蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス、リチウムイオン二次電池および共重合体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a laminate, an electricity storage device separator, an electricity storage device, a lithium ion secondary battery, and a copolymer excellent in adhesion between the electricity storage device separator and the electrode. The purpose is to do.
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、少なくとも1種の電極と;セパレータ用基材と;前記セパレータ用基材と前記電極の間の少なくとも一部に所定のポリマーを含有する層と;を備える積層体とすることで、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention contain at least one electrode; a separator substrate; and a predetermined polymer in at least a part between the separator substrate and the electrode. The present invention has been completed by finding that the above-described problems can be solved by using a laminate comprising: a layer;
すなわち、本発明は下記のとおりである。
[1]
少なくとも1種の電極と、
セパレータ用基材と、
前記セパレータ用基材と前記電極の間の少なくとも一部に形成された熱可塑性ポリマーを含有する層と、
を備える積層体であって、
前記熱可塑性ポリマーが、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体を単量体単位として有する共重合体を含む、積層体。
[2]
前記アミド基を有するエチレン性不飽和単量体が、アクリルアミドおよび/又はメタクリルアミドである、[1]に記載の積層体。
[3]
前記アミド基を有するエチレン性不飽和単量体の共重合体中における含有量が1〜15質量%である、[1]又は[2]に記載の積層体。
[4]
前記共重合体を含む熱可塑性ポリマー層を、アルミニウム箔に対して、温度80℃、圧力10MPaで2分間加圧した後の剥離強度が、4N/m以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載の積層体。
[5]
前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、積層方向と垂直な面に対してドット状に存在する、[1]〜[4]のいずれかに記載の積層体。
[6]
前記セパレータ用基材が、ポリオレフィン微多孔膜である、[1]〜[5]のいずれかに記載の積層体。
[7]
[1]〜[6]のいずれかに記載の積層体を備える、蓄電デバイス。
[8]
[1]〜[6]のいずれかに記載の積層体を備える、リチウムイオン二次電池。
[9]
セパレータ用基材と、当該セパレータ用基材の少なくとも片面上の少なくとも一部に熱可塑性ポリマーを含有する層と、を備える蓄電デバイス用セパレータであって、
前記熱可塑性ポリマーが、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体と、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体と共重合可能なその他の単量体を単量体単位として有する共重合体を含む、蓄電デバイス用セパレータ。
[10]
前記アミド基を有するエチレン性不飽和単量体が、アクリルアミドおよび/又はメタクリルアミドである、[9]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[11]
前記アミド基を有するエチレン性不飽和単量体の共重合体中における含有量が1〜15質量%である、[9]又は[10]に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[12]
アルミニウム箔に対して、温度80℃、圧力10MPaで2分間加圧した後の剥離強度が4N/m以上である、[9]〜[11]のいずれかに記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[13]
前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、前記セパレータ用基材の少なくとも片面上にドット状に存在する、[9]〜[12]のいずれかに記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[14]
前記セパレータ用基材が、ポリオレフィン微多孔膜である、[9]〜[13]のいずれかに記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[15]
[9]〜[14]のいずれかに記載の蓄電デバイス用セパレータを備える、蓄電デバイス。
[16]
[9]〜[14]のいずれかに記載の蓄電デバイス用セパレータを備える、リチウムイオン二次電池。
[17]
アミド基を有するエチレン性不飽和単量体と、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体と共重合可能なその他の単量体を単量体単位として有する、共重合体。
[18]
前記アミド基を有するエチレン性不飽和単量体が、アクリルアミドおよび/又はメタクリルアミドである、[17]に記載の共重合体。
[19]
前記アミド基を有するエチレン性不飽和単量体の共重合体中における含有量が1〜15質量%である、[17]又は[18]に記載の共重合体。
[20]
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(質量比2:3)に対する前記共重合体の膨潤度が5.0倍以下である、[17]〜[19]のいずれかに記載の共重合体。
[21]
前記共重合体が、乳化重合によって製造される、[17]〜[20]のいずれかに記載の共重合体。
[22]
前記共重合体が、蓄電デバイスに用いられる、[17]〜[21]のいずれかに記載の共重合体。
[23]
前記共重合体が、蓄電デバイス用セパレータ又は電極に用いられる、[17]〜[21]のいずれかに記載の共重合体。
[24]
水と、その水中に分散した[17]〜[23]のいずれかに記載の共重合体と、を含む、水分散体。
[25]
前記水分散体において、共重合体固形分を30%とした時の、最大泡圧法によるライフタイム20m秒以下の動的表面張力値が、72mN/m以下である、[24]に記載の水分散体。
That is, the present invention is as follows.
[1]
At least one electrode;
A separator substrate;
A layer containing a thermoplastic polymer formed at least in part between the separator substrate and the electrode;
A laminate comprising:
The laminated body in which the said thermoplastic polymer contains the copolymer which has an ethylenically unsaturated monomer which has an amide group as a monomer unit.
[2]
The laminate according to [1], wherein the ethylenically unsaturated monomer having an amide group is acrylamide and / or methacrylamide.
[3]
The laminate according to [1] or [2], wherein the content of the ethylenically unsaturated monomer having an amide group in the copolymer is 1 to 15% by mass.
[4]
[1] to [3], wherein the thermoplastic polymer layer containing the copolymer is pressed against an aluminum foil at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 10 MPa for 2 minutes, and the peel strength is 4 N / m or more. The laminated body in any one of.
[5]
The laminate according to any one of [1] to [4], wherein the layer containing the thermoplastic polymer is present in a dot shape with respect to a plane perpendicular to the lamination direction.
[6]
The laminate according to any one of [1] to [5], wherein the separator substrate is a polyolefin microporous film.
[7]
An electricity storage device comprising the laminate according to any one of [1] to [6].
[8]
A lithium ion secondary battery comprising the laminate according to any one of [1] to [6].
[9]
A separator for an electricity storage device comprising a separator substrate and a layer containing a thermoplastic polymer in at least a part of at least one surface of the separator substrate,
A copolymer in which the thermoplastic polymer has, as monomer units, an ethylenically unsaturated monomer having an amide group and another monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomer having an amide group A separator for an electricity storage device, comprising:
[10]
The electrical storage device separator according to [9], wherein the ethylenically unsaturated monomer having an amide group is acrylamide and / or methacrylamide.
[11]
The separator for an electricity storage device according to [9] or [10], wherein the content of the ethylenically unsaturated monomer having an amide group in the copolymer is 1 to 15% by mass.
[12]
The separator for an electricity storage device according to any one of [9] to [11], wherein the peel strength after pressing the aluminum foil at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 10 MPa for 2 minutes is 4 N / m or more.
[13]
The separator for an electricity storage device according to any one of [9] to [12], wherein the layer containing the thermoplastic polymer is present in a dot shape on at least one surface of the separator substrate.
[14]
The electrical storage device separator according to any one of [9] to [13], wherein the separator substrate is a polyolefin microporous film.
[15]
[9] An electricity storage device comprising the electricity storage device separator according to any one of [9] to [14].
[16]
[9] A lithium ion secondary battery comprising the separator for an electricity storage device according to any one of [14].
[17]
A copolymer having, as monomer units, an ethylenically unsaturated monomer having an amide group and another monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomer having an amide group.
[18]
The copolymer according to [17], wherein the ethylenically unsaturated monomer having an amide group is acrylamide and / or methacrylamide.
[19]
The copolymer according to [17] or [18], wherein the content of the ethylenically unsaturated monomer having an amide group in the copolymer is 1 to 15% by mass.
[20]
The copolymer according to any one of [17] to [19], wherein the degree of swelling of the copolymer with respect to a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (mass ratio 2: 3) is 5.0 times or less.
[21]
The copolymer according to any one of [17] to [20], wherein the copolymer is produced by emulsion polymerization.
[22]
The copolymer according to any one of [17] to [21], wherein the copolymer is used for an electricity storage device.
[23]
The copolymer according to any one of [17] to [21], wherein the copolymer is used for an electricity storage device separator or an electrode.
[24]
An aqueous dispersion comprising water and the copolymer according to any one of [17] to [23] dispersed in the water.
[25]
The water according to [24], wherein in the aqueous dispersion, the dynamic surface tension value with a lifetime of 20 milliseconds or less by a maximum bubble pressure method when the copolymer solid content is 30% is 72 mN / m or less. Dispersion.
本発明によれば、蓄電デバイス用セパレータと電極との密着性に優れる積層体、蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス、リチウムイオン二次電池および共重合体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laminated body excellent in the adhesiveness of the separator for electrical storage devices and an electrode, the separator for electrical storage devices, an electrical storage device, a lithium ion secondary battery, and a copolymer can be provided.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と略記する。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、本明細書における「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味し、「(メタ)アクリロイル」とは「アクリロイル」及びそれに対応する「メタクリロイル」を意味する。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter abbreviated as “this embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist. In the present specification, “(meth) acryl” means “acryl” and “methacryl” corresponding thereto, “(meth) acrylate” means “acrylate” and “methacrylate” corresponding thereto, “(Meth) acryloyl” means “acryloyl” and its corresponding “methacryloyl”.
本実施形態の積層体は、少なくとも1種の電極と;セパレータ用基材と;当該セパレータ用基材と前記電極の間の少なくとも一部に形成された熱可塑性ポリマーを含有する層と;を有する積層体であって、前記熱可塑性ポリマーが、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体を単量体単位として有する共重合体を含む。また、本実施形態の共重合体は、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体を単量体単位として有する共重合体である。また、本実施形態の蓄電デバイス用セパレータは、セパレータ用基材と、当該セパレータ用基材の少なくとも片面上の少なくとも一部に形成された熱可塑性ポリマーを含有する層を備え、上記熱可塑性ポリマーが、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体を単量体単位として有する共重合体を含むものである。上記のように構成されているため、本実施形態の積層体、蓄電デバイス用セパレータおよび共重合体は、セパレータ用基材と電極との密着性に優れる。なお、以下では、熱可塑性ポリマーを含有する層を「ポリマー層」ともいう。また、「エチレン性不飽和単量体」とは、分子内にエチレン性不飽和結合を1つ以上有する単量体を意味する。 The laminate of the present embodiment includes: at least one electrode; a separator base; and a layer containing a thermoplastic polymer formed in at least a part between the separator base and the electrode. In the laminate, the thermoplastic polymer includes a copolymer having an ethylenically unsaturated monomer having an amide group as a monomer unit. The copolymer of this embodiment is a copolymer having an ethylenically unsaturated monomer having an amide group as a monomer unit. The separator for an electricity storage device of the present embodiment includes a separator substrate and a layer containing a thermoplastic polymer formed on at least a part of at least one surface of the separator substrate. And a copolymer having an ethylenically unsaturated monomer having an amide group as a monomer unit. Since it is comprised as mentioned above, the laminated body of this embodiment, the separator for electrical storage devices, and a copolymer are excellent in the adhesiveness of the base material for separators, and an electrode. Hereinafter, a layer containing a thermoplastic polymer is also referred to as a “polymer layer”. The “ethylenically unsaturated monomer” means a monomer having one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule.
アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)としては、特に限定されないが、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、好ましくはアクリルアミド及びメタクリルアミドである。アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを使用することで、電極とセパレータとの密着性が更に向上する傾向がある。また、電極又はセパレータ用基材上に熱可塑性樹脂層(ポリマー層)を担持形成させる際には、熱可塑性樹脂層をより規則正しく塗工面内に配列させることができる傾向にあるため、電極とセパレータ間の均一な密着が可能であり、結果として密着性がより向上する傾向にある。 The ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group is not particularly limited. For example, acrylamide, methacrylamide, N, N-methylenebisacrylamide, diacetone acrylamide, diacetone methacrylamide, maleic acid amide, Examples include maleimide. These are used singly or in combination of two or more. Of these, acrylamide and methacrylamide are preferable. By using acrylamide and / or methacrylamide, the adhesion between the electrode and the separator tends to be further improved. Further, when a thermoplastic resin layer (polymer layer) is supported on a substrate for electrodes or separators, the thermoplastic resin layers tend to be arranged more regularly in the coating surface. It is possible to achieve uniform adhesion between them, and as a result, the adhesion tends to be further improved.
本実施形態の積層体において、上記アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)を単量体単位として有する共重合体は、様々な品質及び物性を改良するために、単量体(A)と共重合可能な、その他の単量体(B)を単量体単位として有することができる。その他の単量体(B)は、上記単量体(A)とは異なる単量体を表し、単量体(B)ないし後述の(b1)〜(b8)からアミド基を有するエチレン性不飽和単量体に該当するものは除外される。その他の単量体(B)としては、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)、架橋性単量体(b3)、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(b4)、シアノ基を有するエチレン性不飽和単量体(b5)、芳香族基を有するエチレン性不飽和単量体(b6)、(メタ)アクリル酸エステル単量体(b7)その他のエチレン性不飽和単量体(b8)、が挙げられる。その他の単量体(B)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。また、その他の単量体(B)は、上記各単量体のうち2種以上に同時に属するものであってもよい。すなわち、その他の単量体(B)は、以下に限定されないが、例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シクロアルキル基、シアノ基及び芳香族基からなる群より選ばれる2種以上の基を有するエチレン性不飽和単量体であってもよく、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シクロアルキル基、シアノ基及び芳香族基からなる群より選ばれる2種以上の基をエチレン性不飽和結合と共に有する架橋性単量体であってもよい。 In the laminate of this embodiment, the copolymer having the above-mentioned ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group as a monomer unit is a monomer (in order to improve various qualities and physical properties). Other monomers (B) copolymerizable with A) can be included as monomer units. The other monomer (B) represents a monomer different from the monomer (A), and is an ethylenic group having an amide group from the monomer (B) or (b1) to (b8) described later. Those corresponding to saturated monomers are excluded. Although it does not specifically limit as another monomer (B), For example, the ethylenically unsaturated monomer (b1) which has a carboxyl group, the ethylenically unsaturated monomer (b2) which has a hydroxyl group, crosslinkability Monomer (b3), ethylenically unsaturated monomer (b4) having a cycloalkyl group, ethylenically unsaturated monomer (b5) having a cyano group, ethylenically unsaturated monomer having an aromatic group (B6), (meth) acrylic acid ester monomer (b7) and other ethylenically unsaturated monomers (b8). Another monomer (B) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Further, the other monomer (B) may belong to two or more of the above monomers at the same time. That is, the other monomer (B) is not limited to the following, for example, ethylene having two or more groups selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a cycloalkyl group, a cyano group, and an aromatic group. A crosslinkable monomer having two or more groups selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, a cycloalkyl group, a cyano group, and an aromatic group together with an ethylenically unsaturated bond. It may be a mer.
膨潤状態でのクッション性向上の観点から、その他の単量体(B)は、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)を含むことが好ましい。カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)としては、以下に限定されないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸のハーフエステル、マレイン酸のハーフエステル及びフマール酸のハーフエステルなどのモノカルボン酸単量体や、イタコン酸、フマール酸及びマレイン酸などのジカルボン酸単量体等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、同様の観点から、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸及びイタコン酸であり、より好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸である。 From the viewpoint of improving cushioning properties in the swollen state, the other monomer (B) preferably contains an ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group. Examples of the ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group include, but are not limited to, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid half ester, maleic acid half ester, and fumaric acid half ester. Examples thereof include monocarboxylic acid monomers and dicarboxylic acid monomers such as itaconic acid, fumaric acid and maleic acid. These are used singly or in combination of two or more. Among these, from the same viewpoint, acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are preferable, and acrylic acid and methacrylic acid are more preferable.
また、共重合体の重合安定性向上の観点から、その他の単量体(B)はヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)を含むことが好ましい。ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)としては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート及びポリエチレングリコールメタクリレートなどのヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、好ましくはヒドロキシエチルアクリレート及びヒドロキシエチルメタクリレートである。ヒドロキシエチルアクリレート及び/又はヒドロキシエチルメタクリレートを使用することで、共重合体の重合安定性が向上する傾向にある。 Further, from the viewpoint of improving the polymerization stability of the copolymer, the other monomer (B) preferably contains an ethylenically unsaturated monomer (b2) having a hydroxyl group. Examples of the ethylenically unsaturated monomer (b2) having a hydroxyl group include hydroxyl groups such as hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, polyethylene glycol acrylate and polyethylene glycol methacrylate (meta ) Acrylates. These are used singly or in combination of two or more. Of these, hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate are preferred. By using hydroxyethyl acrylate and / or hydroxyethyl methacrylate, the polymerization stability of the copolymer tends to be improved.
また、電解液に対する不溶分を適度な量にする観点から、共重合体を構成する成分として、架橋性単量体を含むことが好ましい。ここで、架橋性単量体は、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)に属するものであってもよいし、その他の単量体(B)に属する架橋性単量体(b3)であってもよい。すなわち、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)に属するものを架橋性単量体(b3)として用いても差し支えない。架橋性単量体としては、特に限定されないが、例えば、ラジカル重合性の二重結合を2個以上有している単量体、重合中又は重合後に自己架橋構造を与える官能基を有する単量体等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Moreover, it is preferable that a crosslinkable monomer is included as a component which comprises a copolymer from a viewpoint of making the insoluble content with respect to electrolyte solution suitable amount. Here, the crosslinkable monomer may belong to an ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group, or may be a crosslinkable monomer (B) belonging to another monomer (B). It may be b3). That is, there may be used as the crosslinkable monomer (b3) those belonging to the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group. The crosslinkable monomer is not particularly limited. For example, a monomer having two or more radical polymerizable double bonds, a single monomer having a functional group that gives a self-crosslinking structure during or after polymerization. Examples include the body. These are used singly or in combination of two or more.
ラジカル重合性の二重結合を2個以上有している単量体としては、以下に限定されないが、例えば、ジビニルベンゼン及び多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。なかでも、少量でもより良好な耐電解液性を発現できる観点から、多官能(メタ)アクリレートが好ましい。 Examples of the monomer having two or more radical polymerizable double bonds include, but are not limited to, divinylbenzene and polyfunctional (meth) acrylate. Among these, polyfunctional (meth) acrylates are preferable from the viewpoint of better electrolytic solution resistance even in a small amount.
多官能(メタ)アクリレート(b3)としては、2官能(メタ)アクリレート、3官能(メタ)アクリレート、4官能(メタ)アクリレートであってもよく、以下に限定されないが、例えば、ポリオキシエチレンジアクリレート、ポリオキシエチレンジメタクリレート、ポリオキシプロピレンジアクリレート、ポリオキシプロピレンジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ブタンジオールジアクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、上記と同様の観点から、トリメチロールプロパントリアクリレート及びトリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。 The polyfunctional (meth) acrylate (b3) may be a bifunctional (meth) acrylate, a trifunctional (meth) acrylate, or a tetrafunctional (meth) acrylate, and is not limited to the following. Acrylate, polyoxyethylene dimethacrylate, polyoxypropylene diacrylate, polyoxypropylene dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, butanediol diacrylate, butanediol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylol Examples thereof include propane trimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate and the like. These are used singly or in combination of two or more. Of these, trimethylolpropane triacrylate and trimethylolpropane trimethacrylate are preferable from the same viewpoint as described above.
重合中又は重合後に自己架橋構造を与える官能基を有する単量体としては、以下に限定されないが、例えば、エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体、メチロール基を有するエチレン性単量体、アルコキシメチル基を有するエチレン性不飽和単量体、加水分解性シリル基を有するエチレン性不飽和単量体等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The monomer having a functional group that gives a self-crosslinking structure during or after polymerization is not limited to the following, for example, an ethylenically unsaturated monomer having an epoxy group, an ethylenic monomer having a methylol group, Examples thereof include an ethylenically unsaturated monomer having an alkoxymethyl group, and an ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable silyl group. These are used singly or in combination of two or more.
エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、以下に限定されないが、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、メチルグリシジルアクリレート、メチルグリシジルメタクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、好ましくはグリシジルメタクリレートである。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having an epoxy group include, but are not limited to, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, methyl glycidyl acrylate, and methyl glycidyl methacrylate. These are used singly or in combination of two or more. Of these, glycidyl methacrylate is preferred.
メチロール基を有するエチレン性不飽和単量体としては、以下に限定されないが、例えば、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、ジメチロールアクリルアミド、ジメチロールメタクリルアミド等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a methylol group include, but are not limited to, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, dimethylol acrylamide, dimethylol methacrylamide, and the like. These are used singly or in combination of two or more.
アルコキシメチル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、以下に限定されないが、例えば、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルメタクリルアミドが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having an alkoxymethyl group include, but are not limited to, N-methoxymethylacrylamide, N-methoxymethylmethacrylamide, N-butoxymethylacrylamide, and N-butoxymethylmethacrylamide. It is done. These are used singly or in combination of two or more.
加水分解性シリル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、以下に限定されないが、例えば、ビニルシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable silyl group include, but are not limited to, vinyl silane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, and γ-methacryloxypropyl. Examples include trimethoxysilane and γ-methacryloxypropyltriethoxysilane. These are used singly or in combination of two or more.
架橋性単量体の中では、多官能(メタ)アクリレートが架橋度のばらつきが少ない点で特に好ましい。 Among the crosslinkable monomers, polyfunctional (meth) acrylates are particularly preferable in that there is little variation in the degree of crosslinking.
また、電極とセパレータとの密着性向上の観点から、その他の単量体(B)は、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(b4)を含むことが好ましい。シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(b4)としては、特に限定されないが、例えば、シクロアルキル基を有し、かつ、エチレン性不飽和結合を1つ有するものが挙げられる。該単量体(b4)としては、より具体的には、以下に限定されないが、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなどの、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体等が挙げられ、より好ましくは、シクロアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体である。シクロアルキル基の脂環を構成する炭素原子の数は、4〜8が好ましく、6及び7がより好ましく、6が特に好ましい。また、シクロアルキル基は置換基を有していても有していなくてもよい。置換基としては、例えば、メチル基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基等が挙げられる。単量体(b4)の中では、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、が共重合体調製時の重合安定性が良好である点で好ましい。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Further, from the viewpoint of improving the adhesion between the electrode and the separator, the other monomer (B) preferably contains an ethylenically unsaturated monomer (b4) having a cycloalkyl group. Although it does not specifically limit as an ethylenically unsaturated monomer (b4) which has a cycloalkyl group, For example, what has a cycloalkyl group and has one ethylenically unsaturated bond is mentioned. More specifically, the monomer (b4) is not limited to the following, but has, for example, a cycloalkyl group such as cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate ( (Meth) acrylic acid ester monomer etc. are mentioned, More preferably, it is a (meth) acrylic acid ester monomer which consists of a cycloalkyl group and a (meth) acryloyloxy group. 4-8 are preferable, as for the number of the carbon atoms which comprise the alicyclic ring of a cycloalkyl group, 6 and 7 are more preferable, and 6 is especially preferable. Further, the cycloalkyl group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a methyl group, an isopropyl group, and a tertiary butyl group. Among the monomers (b4), cyclohexyl (meth) acrylate is preferable from the viewpoint of good polymerization stability when preparing the copolymer. These are used singly or in combination of two or more.
シアノ基を有するエチレン性不飽和単量体(b5)としては、以下に限定されないが、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。また、芳香族基を有するエチレン性不飽和単量体(b6)としては、以下に限定されないが、例えば、スチレン、ビニルトルエン及びα−メチルスチレン等が挙げられる。なかでも、好ましくはスチレンである。また、その他のエチレン性不飽和単量体(b8)としては、以下に限定されないが、1,3−ブタジエン等の共役2重結合を分子内に有する単量体群や、分子内にビニル基を有する単量体群等が挙げられる。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer (b5) having a cyano group include, but are not limited to, acrylonitrile and methacrylonitrile. Moreover, as an ethylenically unsaturated monomer (b6) which has an aromatic group, although not limited to the following, styrene, vinyl toluene, alpha-methyl styrene, etc. are mentioned, for example. Of these, styrene is preferable. The other ethylenically unsaturated monomer (b8) is not limited to the following, but is a monomer group having a conjugated double bond such as 1,3-butadiene in the molecule, or a vinyl group in the molecule. And the like.
また、該共重合体を含む熱可塑性ポリマーの耐酸化性を良好にする観点から、その他の単量体(B)は(メタ)アクリル酸エステル単量体(b7)を含むことが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体(b7)は上記単量体(A)、(b1)〜(b6)および(b8)とは異なる単量体である。(メタ)アクリル酸エステル単量体(b7)としては、以下に限定されないが、例えば、エチレン性不飽和結合を1つ有し、かつ鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ、より具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレートなどの芳香環を有する(メタ)アクリレート等(より好ましくは芳香環と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリレート)が挙げられる。これらの中では、電極(電極活物質)とセパレータとの密着性向上の観点から、鎖状アルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体が好ましい。より具体的には、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート等が好ましく、n−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートがより好ましい。これら(メタ)アクリル酸エステル単量体(b7)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Moreover, it is preferable that another monomer (B) contains the (meth) acrylic acid ester monomer (b7) from a viewpoint of making the oxidation resistance of the thermoplastic polymer containing this copolymer favorable. The (meth) acrylic acid ester monomer (b7) is a monomer different from the monomers (A), (b1) to (b6) and (b8). Examples of the (meth) acrylic acid ester monomer (b7) include, but are not limited to, (meth) acrylic acid esters having one ethylenically unsaturated bond and a chain alkyl group. More specifically, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) ) Acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, and the like. Further, (meth) acrylate having an aromatic ring such as benzyl (meth) acrylate and phenyl (meth) acrylate (more preferably (meth) acrylate composed of an aromatic ring and a (meth) acryloyloxy group) can be mentioned. In these, the (meth) acrylic acid ester monomer which consists of a chain alkyl group and a (meth) acryloyloxy group from a viewpoint of the adhesive improvement of an electrode (electrode active material) and a separator is preferable. More specifically, methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, Dodecyl (meth) acrylate and the like are preferable, and n-butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate are more preferable. These (meth) acrylic acid ester monomers (b7) are used singly or in combination of two or more.
上記共重合体におけるアミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、1〜20質量%であることが好ましい。アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有割合が該範囲内にある場合、共重合体の製造時の重合安定性がよく、セパレータと電極(電極活物質)との密着性がより向上する傾向にある。また、電極上もしくはセパレータ用基材上に前記共重合体を含む塗液を塗布・乾燥して、熱可塑性ポリマーを担持形成させる際に、パターン形状を崩すことなくセパレータ用基材上に担持させることができる傾向にある。また、接着性発現のためにより好ましい樹脂量をセパレータ用基材上に担持させることができる傾向にある。上記含有割合の上限値は、より好ましくは18質量%であり、さらに好ましくは15質量%である。一方、上記含有割合の好ましい下限値は1質量%であり、より好ましくは1.2質量%である。なお、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有割合を1質量%以上とすることで、共重合体の0℃〜80℃の領域における剛度が低下しすぎることがなく、電極とセパレータとの密着性が良好に保たれる傾向にある。 It is preferable that the content rate of the ethylenically unsaturated monomer (A) which has an amide group in the said copolymer is 1-20 mass% with respect to 100 mass% of copolymers. When the content of the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group is within this range, the polymerization stability during production of the copolymer is good, and the adhesion between the separator and the electrode (electrode active material) Tend to improve more. In addition, when a thermoplastic polymer is supported and formed by applying and drying a coating liquid containing the copolymer on an electrode or a separator substrate, the pattern is not supported on the separator substrate. Tend to be able to. Moreover, it exists in the tendency which can carry | support the more preferable resin amount on the base material for separators for adhesiveness expression. The upper limit of the content ratio is more preferably 18% by mass, and further preferably 15% by mass. On the other hand, the preferable lower limit of the content is 1% by mass, more preferably 1.2% by mass. In addition, by setting the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group to 1% by mass or more, the rigidity in the region of 0 ° C. to 80 ° C. of the copolymer does not decrease too much, There exists a tendency for the adhesiveness of an electrode and a separator to be kept favorable.
また、上記共重合体における全(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは50〜99質量%であり、より好ましくは60〜99質量%であり、更に好ましくは70〜99質量%であり、なおも更に好ましくは80〜99質量%である。全(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合が上記範囲内にあると、上記共重合体を含む熱可塑性樹脂層が非水系電解液二次電池に用いられる場合、熱可塑性ポリマーの耐酸化性がより良好になる傾向にある。ここで、いう全(メタ)アクリル酸エステル単量体とは、官能基の有無にかかわらず上記その他単量体(B)において、(メタ)アクリル酸エステル構造を有するものすべてを指す。 Moreover, the content ratio of all (meth) acrylic acid ester monomers in the copolymer is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 60 to 99% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer. More preferably, it is 70-99 mass%, Still more preferably, it is 80-99 mass%. When the content ratio of all (meth) acrylic acid ester monomers is within the above range, when the thermoplastic resin layer containing the copolymer is used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the oxidation resistance of the thermoplastic polymer Tend to be better. Here, the term “all (meth) acrylic acid ester monomers” refers to all the other monomers (B) having a (meth) acrylic acid ester structure regardless of the presence or absence of a functional group.
その他の単量体(B)がカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)を含む場合、共重合体におけるカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは0.1〜5質量%である。カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)の含有割合が、0.1質量%以上であると、セパレータは膨潤状態でのクッション性が向上する傾向にあり、5質量%以下であると、重合安定性が良好な傾向にある。 When the other monomer (B) contains an ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group, the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group in the copolymer is: Preferably it is 0.1-5 mass% with respect to 100 mass% of copolymers. When the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group is 0.1% by mass or more, the separator tends to improve cushioning properties in a swollen state, and is 5% by mass or less. The polymerization stability tends to be good.
その他の単量体(B)がヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)を含む場合、共重合体におけるヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)の含有割合が上記範囲内にあると、共重合体を調製する際の重合安定性がより向上する傾向にある。 When the other monomer (B) contains an ethylenically unsaturated monomer (b2) having a hydroxyl group, the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b2) having a hydroxyl group in the copolymer is: Preferably it is 0.1-10 mass% with respect to 100 mass% of copolymers, More preferably, it is 1-10 mass%. When the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b2) having a hydroxyl group is within the above range, the polymerization stability in preparing the copolymer tends to be further improved.
共重合体が架橋性単量体を含む場合、その含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.1〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1〜3質量%である。架橋性単量体の含有割合が0.01質量%以上であると耐電解液性がさらに向上する傾向にあり、5質量%以下であると膨潤状態でのクッション性の低下をより効果的に抑制できる傾向にある。なお、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)に属するものを架橋性単量体(b3)として用いる場合にあっては、上記した架橋性単量体の好ましい含有割合(質量%)は、前記(b3)と、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)に属する架橋性単量体とを合計したものである。 When the copolymer contains a crosslinkable monomer, the content is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer. More preferably, it is 0.1-3 mass%. When the content of the crosslinkable monomer is 0.01% by mass or more, the electrolytic solution resistance tends to be further improved, and when it is 5% by mass or less, the cushioning property in the swollen state is more effectively reduced. It tends to be suppressed. In addition, when using what belongs to the ethylenically unsaturated monomer (A) which has an amide group as a crosslinkable monomer (b3), preferable content rate (mass%) of an above-mentioned crosslinkable monomer ) Is the total of the above (b3) and the crosslinkable monomer belonging to the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group.
その他の単量体(B)が、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(b4)を含む場合、共重合体におけるシクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(b4)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは10〜90質量%であり、より好ましくは、30〜90質量%である。 When the other monomer (B) contains an ethylenically unsaturated monomer (b4) having a cycloalkyl group, the content of the ethylenically unsaturated monomer (b4) having a cycloalkyl group in the copolymer The ratio is preferably 10 to 90% by mass and more preferably 30 to 90% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer.
共重合体のガラス転移温度(以下、「Tg」とも表記する。)は、特に限定されないが、−40〜80℃であってもよく、好ましくは−35〜80℃であり、より好ましくは−30℃〜80℃であり、さらに好ましくは−30℃〜70℃である。共重合体のTgを−40〜80℃の範囲とする場合、セパレータの電極(電極活物質)との密着性がより一層良好になる。また、Tgが−40℃〜15℃の共重合体5〜40質量%と、Tgが40〜80℃の共重合体60〜95質量%の混合物とする場合、電極(電極活物質)とセパレータとの密着性を維持しつつ、電極上もしくはセパレータ上に形成された熱可塑性樹脂層の耐粉落ち性、耐ブロッキング性といったハンドリング性が良好となる傾向にあるため好ましい。 The glass transition temperature (hereinafter also referred to as “Tg”) of the copolymer is not particularly limited, but may be −40 to 80 ° C., preferably −35 to 80 ° C., more preferably − It is 30 degreeC-80 degreeC, More preferably, it is -30 degreeC-70 degreeC. When the Tg of the copolymer is in the range of −40 to 80 ° C., the adhesion of the separator to the electrode (electrode active material) is further improved. Moreover, when it is set as a mixture of 5-40 mass% of copolymers whose Tg is -40 degreeC-15 degreeC, and 60-95 mass% of copolymers whose Tg is 40-80 degreeC, an electrode (electrode active material) and a separator This is preferable because the thermoplastic resin layer formed on the electrode or the separator tends to have good handling properties such as dust-proofing property and blocking resistance, while maintaining the adhesion to the substrate.
ここで、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)で得られるDSC曲線から決定される。具体的には、DSC曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の変曲点における接線との交点により決定される。 Here, the glass transition temperature is determined from a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC). Specifically, it is determined by the intersection of a straight line obtained by extending the base line on the low temperature side in the DSC curve to the high temperature side and the tangent at the inflection point of the stepped change portion of the glass transition.
また、「ガラス転移」はDSCにおいて試験片であるポリマーの状態変化に伴う熱量変化が吸熱側に生じたものを指す。このような熱量変化はDSC曲線において階段状変化の形状として観測される。「階段状変化」とは、DSC曲線において、曲線がそれまでの低温側のベースラインから離れ新たな高温側のベースラインに移行するまでの部分を示す。なお、階段状変化とピークとが組み合わされたものも階段状変化に含まれることとする。 “Glass transition” refers to a change in calorific value associated with a change in the state of the polymer that is a test piece in DSC on the endothermic side. Such a change in heat quantity is observed as a step-like change shape in the DSC curve. The “step change” refers to a portion of the DSC curve until the curve moves away from the previous low-temperature base line to a new high-temperature base line. Note that a combination of a step change and a peak is also included in the step change.
さらに、「変曲点」とは、階段状変化部分のDSC曲線のこう配が最大になるような点を示す。また、階段状変化部分において、上側を発熱側とした場合に、上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点と表現することもできる。「ピーク」とは、DSC曲線において、曲線が低温側のベースラインから離れてから再度同じベースラインに戻るまでの部分を示す。「ベースライン」とは、試験片に転移及び反応を生じない温度領域のDSC曲線のことを示す。 Further, the “inflection point” indicates a point at which the gradient of the DSC curve of the step-like change portion is maximized. Further, in the step-like change portion, when the upper side is the heat generation side, it can also be expressed as a point where the upward convex curve changes to the downward convex curve. “Peak” indicates a portion of the DSC curve from when the curve leaves the low-temperature side baseline until it returns to the same baseline again. “Baseline” refers to a DSC curve in a temperature region where no transition or reaction occurs in the test piece.
本実施形態の積層体中に用いる共重合体の、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(質量比2:3)に対する膨潤度は、5.0倍以下であると好ましく、4.5倍以下であるとより好ましく、4.0倍以下であるとさらに好ましく、3.5倍以下であると特に好ましい。この膨潤度が5.0倍以下であることにより、蓄電デバイスの信頼性がより高まる傾向にある。なお、熱可塑性ポリマー層が2種以上の共重合体を含む場合、膨潤度は、各々の共重合体の膨潤度の加重平均とする。 The degree of swelling of the copolymer used in the laminate of this embodiment with respect to the mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (mass ratio 2: 3) is preferably 5.0 times or less, and 4.5 times or less. More preferably, it is 4.0 times or less, and further preferably 3.5 times or less. When the degree of swelling is 5.0 times or less, the reliability of the electricity storage device tends to be further increased. In addition, when a thermoplastic polymer layer contains 2 or more types of copolymers, let swelling degree be a weighted average of swelling degree of each copolymer.
共重合体は、例えば、通常の乳化重合法によって得られる。乳化重合の方法に関しては特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、水性媒体中で上述の単量体、界面活性剤、ラジカル重合開始剤、及び必要に応じて用いられる他の添加剤成分を基本組成成分とする分散系において、上記各単量体からなる単量体組成物を重合することにより共重合体が得られる。重合に際しては、供給する単量体組成物の組成を全重合過程で一定にする方法や、重合過程で逐次又は連続的に変化させることによって、生成する樹脂分散体の粒子の形態的な組成変化を与える方法等、必要に応じて様々な方法が利用できる。共重合体を乳化重合により得る場合、例えば、水と、その水中に分散した粒子状の共重合体とを含む水分散体(ラテックス)の形態であってもよい。 The copolymer is obtained, for example, by a usual emulsion polymerization method. There is no restriction | limiting in particular regarding the method of emulsion polymerization, A conventionally well-known method can be used. For example, in a dispersion system containing the above-mentioned monomer, surfactant, radical polymerization initiator, and other additive components used as necessary in an aqueous medium as a basic composition component, each of the above monomers. A copolymer is obtained by polymerizing the monomer composition. In the polymerization, the composition of the monomer composition to be supplied is made constant throughout the entire polymerization process, or the morphological composition change of the particles of the resin dispersion to be produced is changed sequentially or continuously in the polymerization process. Various methods can be used as necessary, such as a method of giving When the copolymer is obtained by emulsion polymerization, for example, it may be in the form of an aqueous dispersion (latex) containing water and a particulate copolymer dispersed in the water.
界面活性剤は、一分子中に少なくとも1つ以上の親水基と1つ以上の親油基とを有する化合物である。界面活性剤としては、例えば、非反応性のアルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル硫酸エステル塩、脂肪酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤、及び、非反応性のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。これらの他に、親水基と親油基とを有する界面活性剤の化学構造式の中にエチレン性二重結合を導入した、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。 The surfactant is a compound having at least one or more hydrophilic groups and one or more lipophilic groups in one molecule. Examples of the surfactant include non-reactive alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, alkyl benzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl sulfosuccinate, alkyl diphenyl ether disulfonate, naphthalene sulfone. Anionic interfaces such as acid formalin condensate, polyoxyethylene polycyclic phenyl ether sulfate, polyoxyethylene distyrenated phenyl ether sulfate, fatty acid salt, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate Activators and non-reactive polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyethylene polycyclic phenyl ethers, polyoxyethylene disty Phenyl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, alkylalkanolamide, polyoxyethylene alkylphenyl ether, etc. Nonionic surfactants. In addition to these, a so-called reactive surfactant in which an ethylenic double bond is introduced into the chemical structural formula of a surfactant having a hydrophilic group and a lipophilic group may be used.
反応性界面活性剤の中のアニオン性界面活性剤としては、例えば、スルホン酸基、スルホネート基又は硫酸エステル基及びこれらの塩を有するエチレン性不飽和単量体が挙げられ、スルホン酸基、又はそのアンモニウム塩若しくはアルカリ金属塩である基(アンモニウムスルホネート基、又はアルカリ金属スルホネート基)を有する化合物であることが好ましい。具体的には、例えば、アルキルアリルスルホコハク酸塩(例えば、三洋化成株式会社製エレミノール(商標)JS−20、花王株式会社製ラテムル(商標。以下同様。)S−120、S−180A、S−180が挙げられる。)、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステル塩(例えば、第一工業製薬株式会社製アクアロン(商標。以下同様。)HS−10が挙げられる。)、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープ(商標。以下同様。)SE−10Nが挙げられる。)、アンモニウム=α−スルホナト−ω−1−(アリルオキシメチル)アルキルオキシポリオキシエチレン(例えば、第一工業製薬株式会社製アクアロンKH−10が挙げられる。)、スチレンスルホン酸塩(例えば、東ソー有機化学株式会社製スピノマー(商標)NaSSが挙げられる。)、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープSR−10が挙げられる。)、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテルの硫酸エステル塩(例えば、花王株式会社製ラテムルPD−104が挙げられる。)が挙げられる。 Examples of the anionic surfactant in the reactive surfactant include an ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group, a sulfonate group or a sulfate ester group and a salt thereof, and a sulfonic acid group, or A compound having a group (ammonium sulfonate group or alkali metal sulfonate group) which is an ammonium salt or an alkali metal salt thereof is preferable. Specifically, for example, alkylallylsulfosuccinate (for example, Eleminol (trademark) JS-20 manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., Latemuru (trademark; manufactured by Kao Corporation), S-120, S-180A, S- 180), polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether sulfate ester salt (for example, Aqualon (trademark; the same shall apply hereinafter) HS-10 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), α- [1- [ (Allyloxy) methyl] -2- (nonylphenoxy) ethyl] -ω-polyoxyethylene sulfate ester salt (for example, ADEKA Corporation soap (trademark; the same shall apply hereinafter) SE-10N manufactured by ADEKA Corporation), ammonium. = Α-sulfonato-ω-1- (allyloxymethyl) alkyloxypolyoxyethylene (eg, Aquaron KH-10 manufactured by Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), styrene sulfonate (for example, Spinomer (trademark) NaSS manufactured by Tosoh Organic Chemical Co., Ltd.), α- [2-[(allyloxy)- 1- (alkyloxymethyl) ethyl] -ω-polyoxyethylene sulfate ester salt (for example, Adeka Soap SR-10 manufactured by ADEKA Corporation), polyoxyethylene polyoxybutylene (3-methyl-3- Butenyl) ether sulfate (for example, LATEMUL PD-104 manufactured by Kao Corporation) may be mentioned.
また、反応性界面活性剤の中のノニオン性界面活性剤としては、例えば、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープNE−20、NE−30、NE−40が挙げられる。)、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル(例えば、第一工業製薬株式会社製アクアロンRN−10、RN−20、RN−30、RN−50が挙げられる。)、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープER−10が挙げられる。)、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテル(例えば、花王株式会社製ラテムルPD−420が挙げられる。)が挙げられる。 Examples of the nonionic surfactant in the reactive surfactant include α- [1-[(allyloxy) methyl] -2- (nonylphenoxy) ethyl] -ω-hydroxypolyoxyethylene (for example, Adeka Soap NE-20, NE-30, NE-40 manufactured by ADEKA Co., Ltd.), polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether (for example, Aqualon RN-10, RN-20, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) RN-30 and RN-50), α- [2-[(allyloxy) -1- (alkyloxymethyl) ethyl] -ω-hydroxypolyoxyethylene (for example, Adeka Soap ER manufactured by ADEKA Corporation) -10)), polyoxyethylene polyoxybutylene (3-methyl-3-butenyl) A Le (for example, Kao Corp. LATEMUL PD-420.) And the like.
上記各種界面活性剤の中でも、反応性界面活性剤が好ましく、より好ましくはアニオン性の反応性界面活性剤であり、さらに好ましくはスルホン酸基を有する反応性界面活性剤である。界面活性剤は、単量体組成物100質量部に対して0.1〜5質量部用いることが好ましい。界面活性剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Among the above-mentioned various surfactants, reactive surfactants are preferable, anionic reactive surfactants are more preferable, and reactive surfactants having a sulfonic acid group are more preferable. The surfactant is preferably used in an amount of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer composition. Surfactant is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ラジカル重合開始剤としては、熱又は還元性物質によりラジカル分解して単量体の付加重合を開始させるものであり、無機系開始剤及び有機系開始剤のいずれも用いることができる。ラジカル重合開始剤としては、水溶性又は油溶性の重合開始剤を用いることができる。水溶性の重合開始剤としては、例えば、ペルオキソ二硫酸塩、過酸化物、水溶性のアゾビス化合物、過酸化物−還元剤のレドックス系が挙げられる。ペルオキソ二硫酸塩としては、例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム(KPS)、ペルオキソ二硫酸ナトリウム(NPS)、及びペルオキソ二硫酸アンモニウム(APS)が挙げられ、過酸化物としては、例えば、過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t―ブチルパーオキシマレイン酸、コハク酸パーオキシド、及び過酸化ベンゾイルが挙げられ、水溶性のアゾビス化合物としては、例えば、2,2−アゾビス(N−ヒドロキシエチルイソブチルアミド)、2、2−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩化水素、4,4−アゾビス(4−シアノペンタン酸)が挙げられ、過酸化物−還元剤のレドックス系としては、例えば、上記過酸化物にナトリウムスルホオキシレートホルムアルデヒド、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム、L−アスコルビン酸、及びその塩、第一銅塩、並びに第一鉄塩等の還元剤の1種又は2種以上を組み合わせたものが挙げられる。 The radical polymerization initiator is one that initiates addition polymerization of monomers by radical decomposition with heat or a reducing substance, and any of inorganic initiators and organic initiators can be used. As the radical polymerization initiator, a water-soluble or oil-soluble polymerization initiator can be used. Examples of the water-soluble polymerization initiator include peroxodisulfates, peroxides, water-soluble azobis compounds, and peroxide-reducing agent redox systems. Examples of the peroxodisulfate include potassium peroxodisulfate (KPS), sodium peroxodisulfate (NPS), and ammonium peroxodisulfate (APS). Examples of the peroxide include hydrogen peroxide, t- Examples thereof include butyl hydroperoxide, t-butyl peroxymaleic acid, succinic acid peroxide, and benzoyl peroxide. Examples of water-soluble azobis compounds include 2,2-azobis (N-hydroxyethylisobutyramide), 2 And 2-azobis (2-amidinopropane) dichloride and 4,4-azobis (4-cyanopentanoic acid). Examples of the redox system of the peroxide-reducing agent include sodium peroxide and sodium peroxide. Sulfooxylate formaldehyde, sodium bisulfite, sodium thiosulfate Um, sodium hydroxymethanesulfinic acid, L- ascorbic acid, and its salts, cuprous salts, and include those that combine one or more reducing agents such as ferrous salts.
ラジカル重合開始剤は、単量体組成物100質量部に対して、好ましくは0.05〜2質量部用いることができる。ラジカル重合開始剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The radical polymerization initiator is preferably used in an amount of 0.05 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer composition. A radical polymerization initiator is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
なお、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)と、その他の単量体(B)とを含む単量体組成物を乳化重合し、重合体粒子が溶媒(水)中に分散した分散体を形成する場合、得られた分散体の固形分としては、10質量%〜70質量%であることが好ましい。上記固形分の範囲内とする場合、電極(電極活物質)とセパレータとの接着のために必要な熱可塑性ポリマー量をより最適な範囲に制御できる傾向にある。 A monomer composition containing an ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group and another monomer (B) is emulsion-polymerized, and polymer particles are dispersed in a solvent (water). In the case of forming the obtained dispersion, the solid content of the obtained dispersion is preferably 10% by mass to 70% by mass. When the solid content is within the above range, the amount of the thermoplastic polymer necessary for adhesion between the electrode (electrode active material) and the separator tends to be controlled in a more optimal range.
また、分散体は、長期の分散安定性を保つため、そのpHを5〜12の範囲に調整することが好ましい。pHの調整には、以下に限定されないが、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びジメチルアミノエタノール等のアミン類を用いることが好ましく、アンモニア(水)又は水酸化ナトリウムによりpHを調整することがより好ましい。 Moreover, it is preferable to adjust the pH of the dispersion to a range of 5 to 12 in order to maintain long-term dispersion stability. The pH adjustment is not limited to the following, but amines such as ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and dimethylaminoethanol are preferably used, and the pH is adjusted with ammonia (water) or sodium hydroxide. Is more preferable.
本実施形態の水分散体は、上記特定の単量体を含む単量体組成物を共重合して得られる共重合体を、水中に分散した粒子(共重合体粒子)として含む。水分散体には、水及び共重合体以外に、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の溶媒や、分散剤、滑剤、増粘剤、殺菌剤等が含まれていてもよい。 The aqueous dispersion of this embodiment includes a copolymer obtained by copolymerizing the monomer composition containing the specific monomer as particles (copolymer particles) dispersed in water. In addition to water and the copolymer, the aqueous dispersion may contain a solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, a dispersant, a lubricant, a thickener, a bactericide, and the like.
共重合体粒子の平均粒径は、好ましくは100〜350nm、より好ましくは120〜350nm、更に好ましくは130〜350nmである。共重合体粒子の平均粒径を100nm以上とすることは、正極と負極の電極間の透気度を、より良好に維持できることから好ましい。また、共重合体粒子の平均粒径を350nm以下とすることは、水分散体の分散安定性を確保する観点から好ましい。共重合体粒子の平均粒径は、下記実施例に記載の方法に準じて測定することができる。 The average particle size of the copolymer particles is preferably 100 to 350 nm, more preferably 120 to 350 nm, and still more preferably 130 to 350 nm. Setting the average particle size of the copolymer particles to 100 nm or more is preferable because the air permeability between the positive electrode and the negative electrode can be maintained better. Moreover, it is preferable from the viewpoint of ensuring the dispersion stability of the aqueous dispersion that the average particle diameter of the copolymer particles is 350 nm or less. The average particle diameter of the copolymer particles can be measured according to the method described in the following examples.
なお、共重合体が単量体単位としてアミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)を有することは、顕微IR等による赤外吸収スペクトルから確認できる。より具体的には、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有量の異なる共重合体を準備し、前その共重合体の乾燥被膜の赤外吸収スペクトルを得る。アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有量の異なる共重合体の各スペクトルから、エステル由来のピークの高さと、アミド由来のピークの高さの比を求める。アミド基とエステル基の仕込みモル比率とIRスペクトルから読み取ったアミド基由来のピークとエステル基由来のピークの高さの比率、との関係図を作成し検量線を作成する。次いで、共重合体を含む熱可塑性樹脂のIRスペクトルを取得し、アミド基由来のピークの有無により、アミド基含有単量体の使用の有無を判断できる。また、アミド基由来のピーク高さとエステル基由来のピーク高さの比から、前述の検量線を用いて、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の共重合体中における存在割合を求めることが可能である。 In addition, it can confirm from the infrared absorption spectrum by microscopic IR etc. that a copolymer has an ethylenically unsaturated monomer (A) which has an amide group as a monomer unit. More specifically, copolymers having different contents of the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group are prepared, and an infrared absorption spectrum of a dry film of the copolymer is obtained. From the respective spectra of the copolymers having different contents of the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group, the ratio of the peak height derived from the ester and the peak height derived from the amide is determined. A calibration curve is prepared by creating a relationship diagram between the charged molar ratio of the amide group and the ester group and the ratio of the peak derived from the amide group and the peak derived from the ester group read from the IR spectrum. Next, an IR spectrum of the thermoplastic resin containing the copolymer is obtained, and whether or not the amide group-containing monomer is used can be determined based on the presence or absence of the peak derived from the amide group. Further, from the ratio of the peak height derived from the amide group and the peak height derived from the ester group, the presence ratio in the copolymer of the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group is determined using the above-mentioned calibration curve. Can be obtained.
本実施形態の積層体は、少なくとも1種の電極と、セパレータ用基材と前記電極との間の少なくとも一部に形成された熱可塑性ポリマーを含有する層と、を備える積層体であるということができ、例えば、熱プレスの工程を経る等して、電極及びセパレータを接着させることができる。すなわち、ポリマー層は、接着層として機能し得るものである。
また本実施形態の蓄電デバイス用セパレータとして、基材の少なくとも片面の少なくとも一部にポリマー層を有したものを用いた場合、熱プレスの工程を経て、電極及びセパレータ間を接着させることができる。すなわち、ポリマー層は、接着層として機能し得るものである。
熱可塑性ポリマーは、その全量に対して、好ましくは60〜90質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、特に好ましくは98質量%以上で上記共重合体を含む。その熱可塑性ポリマーは、上記共重合体以外に、本発明の課題解決を損なわない程度の、その他の成分を含んでもよい。
The laminate of this embodiment is a laminate comprising at least one kind of electrode and a layer containing a thermoplastic polymer formed at least in part between the separator substrate and the electrode. For example, the electrode and the separator can be bonded together through, for example, a hot pressing process. That is, the polymer layer can function as an adhesive layer.
Moreover, when the thing which has a polymer layer in at least one part of the base material as a separator for electrical storage devices of this embodiment is used, the electrode and the separator can be adhere | attached through the process of a hot press. That is, the polymer layer can function as an adhesive layer.
The thermoplastic polymer preferably contains 60 to 90% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably 98% by mass or more with respect to the total amount of the copolymer. . In addition to the copolymer, the thermoplastic polymer may contain other components to the extent that the solution to the problem of the present invention is not impaired.
本実施形態に用いるセパレータは、微細な多孔構造を有するセパレータ用基材を適用することができ、それ自体が、従来セパレータとして用いられていたものであってもよい。微細な多孔構造を有するセパレータ用基材としては、電子伝導性がなくイオン伝導性があり、有機溶媒の耐性が高い、孔径の微細な多孔質膜であると好ましい。そのような多孔質膜としては、例えば、ポリオレフィン系(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン及びポリ塩化ビニル)、及びそれらの混合物又は共重合体等の樹脂を主成分として含む微多孔膜、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂を主成分として含む微多孔膜、ポリオレフィン系の繊維を織ったもの(織布)、ポリオレフィン系の繊維の不織布、紙、並びに、絶縁性物質粒子の集合体が挙げられる。これらの中でも、塗工工程を経てポリマー層を得る場合に塗工液の塗工性に優れ、セパレータ用基材の膜厚をより薄くして、電池等の蓄電デバイス内の活物質比率を高めて体積当たりの容量を増大させる観点から、ポリオレフィン系の樹脂を主成分として含むポリオレフィン微多孔膜が好ましい。なお、ここで「主成分として含む」とは、50質量%を超えて含むことを意味し、好ましくは75質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、なおも更に好ましくは95質量%以上、特に好ましくは98質量%以上含み、100質量%であってもよい。 A separator substrate having a fine porous structure can be applied to the separator used in the present embodiment, and the separator itself may be one that has been conventionally used as a separator. The separator base material having a fine porous structure is preferably a porous film having a fine pore diameter, which has no electron conductivity, has ionic conductivity, and is highly resistant to organic solvents. As such a porous membrane, for example, a polyolefin-based (for example, polyethylene, polypropylene, polybutene and polyvinyl chloride), and a microporous membrane containing a resin such as a mixture or copolymer thereof as a main component, polyethylene terephthalate, Microporous membrane containing resin such as polycycloolefin, polyethersulfone, polyamide, polyimide, polyimideamide, polyaramid, polycycloolefin, nylon, polytetrafluoroethylene, woven polyolefin fiber (woven fabric) ), Polyolefin fiber nonwoven fabric, paper, and aggregates of insulating substance particles. Among these, when a polymer layer is obtained through a coating process, the coating liquid is excellent in coating property, the thickness of the separator base material is made thinner, and the active material ratio in an electricity storage device such as a battery is increased. From the viewpoint of increasing the capacity per volume, a polyolefin microporous membrane containing a polyolefin-based resin as a main component is preferable. Here, “include as a main component” means to contain more than 50% by mass, preferably 75% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and further preferably 90% by mass or more. More preferably 95% by mass or more, particularly preferably 98% by mass or more, and may be 100% by mass.
セパレータ用基材の厚さは、好ましくは0.5〜40μmであり、より好ましくは1〜30μmであり、更に好ましくは1〜10μmである。セパレータ用基材の厚さがこの範囲内にあると、電池等の蓄電デバイス内でのセパレータ用基材による抵抗がより小さくなり、また、ポリマー層を、塗工工程を経て得る場合に、セパレータ用基材への塗工時の作業性が更に良好になる。 The thickness of the separator substrate is preferably 0.5 to 40 μm, more preferably 1 to 30 μm, and still more preferably 1 to 10 μm. When the thickness of the separator base material is within this range, the resistance due to the separator base material in a power storage device such as a battery becomes smaller, and when the polymer layer is obtained through a coating process, the separator Workability at the time of coating on the base material for use is further improved.
本実施形態において、セパレータ用基材の材料として用いられるポリオレフィン系の樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のホモポリマー、コポリマー、更にはこれらの混合物が挙げられる。ポリエチレンとしては、低密度、中密度、高密度のポリエチレンが挙げられ、突き刺し強度や機械的な強度の観点から、高密度のポリエチレンが好ましい。また、これらのポリエチレンは柔軟性を付与する目的から2種以上を混合してもよい。これらポリエチレンの製造の際に用いられる重合触媒も特に制限はなく、例えば、チーグラー・ナッタ系触媒、フィリップス系触媒及びメタロセン系触媒が挙げられる。高機械強度と高透過性とを両立させる観点から、ポリエチレンの粘度平均分子量は10万以上1200万以下であると好ましく、より好ましくは20万以上300万以下である。 In the present embodiment, examples of the polyolefin-based resin used as the material for the separator substrate include homopolymers such as polyethylene and polypropylene, copolymers, and mixtures thereof. Examples of the polyethylene include low density, medium density, and high density polyethylene, and high density polyethylene is preferable from the viewpoint of piercing strength and mechanical strength. These polyethylenes may be used in combination of two or more for the purpose of imparting flexibility. The polymerization catalyst used in the production of these polyethylenes is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts, Philips catalysts, and metallocene catalysts. From the viewpoint of achieving both high mechanical strength and high permeability, the viscosity average molecular weight of polyethylene is preferably 100,000 or more and 12 million or less, more preferably 200,000 or more and 3 million or less.
なお、粘度平均分子量(Mv)は、ASTM−D4020に基づき、溶剤としてデカリンを用い、測定温度135℃で測定された極限粘度[η]から、下記式により算出される。
ポリエチレン:[η]=6.77×10-4Mv0.67(Chiangの式)
ポリプロピレン:[η]=1.10×10-4Mv0.80
The viscosity average molecular weight (Mv) is calculated from the intrinsic viscosity [η] measured at a measurement temperature of 135 ° C. using decalin as a solvent based on ASTM-D4020 by the following formula.
Polyethylene: [η] = 6.77 × 10 −4 Mv 0.67 (Chiang formula)
Polypropylene: [η] = 1.10 × 10 −4 Mv 0.80
ポリプロピレンとしては、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーが挙げられ、1種類又は2種類以上を混合して用いることができる。また、重合触媒も特に制限はなく、例えば、チーグラー・ナッタ系触媒及びメタロセン系触媒が挙げられる。また、ポリプロピレンの立体規則性にも特に制限はなく、アイソタクチック、シンジオタクチック及びアタクチックのいずれであってもよい。ただし、安価である点からアイソタクチックポリプロピレンを用いるのが好ましい。さらに本発明による効果を損なわない範囲で、セパレータ用基材にはポリエチレン及びポリプロピレン以外のポリオレフィン、及び酸化防止剤、核剤などの添加剤を適量添加してもよい。 Examples of polypropylene include homopolymers, random copolymers, and block copolymers, and one kind or a mixture of two or more kinds can be used. The polymerization catalyst is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts and metallocene catalysts. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the stereoregularity of a polypropylene, Any of isotactic, syndiotactic, and atactic may be sufficient. However, it is preferable to use isotactic polypropylene because it is inexpensive. Furthermore, an appropriate amount of a polyolefin other than polyethylene and polypropylene, and an additive such as an antioxidant and a nucleating agent may be added to the separator substrate within a range not impairing the effects of the present invention.
ポリオレフィン系の樹脂を主成分として含むセパレータ用基材を作製する方法は、公知のものであってもよい。その作製方法としては、例えば、乾式の作製方法及び湿式の作製方法が挙げられる。乾式の作製方法では、例えば、まず、ポリプロピレン又はポリエチレンなどのポリオレフィン系の樹脂を溶融押出によりフィルムを製膜する。その後に、低温でフィルムをアニーリングして結晶ドメインを成長させ、この状態で延伸して非晶領域を延ばすことでセパレータ用基材としての微多孔膜を形成する。また、湿式の作製方法では、例えば、まず、炭化水素溶媒やその他の低分子材料とポリプロピレン又はポリエチレンなどのポリオレフィン系の樹脂を混合した後にフィルム状に成形する。次いで、非晶相に溶媒や低分子材料が集まり島相を形成し始めたフィルムを、それらの溶媒や低分子材料を他の揮発しやすい溶媒を用いて除去することで、セパレータ用基材としての微多孔膜を形成する。 A method for producing a separator substrate containing a polyolefin-based resin as a main component may be a known one. Examples of the manufacturing method include a dry manufacturing method and a wet manufacturing method. In the dry production method, for example, a film is first formed by melt extrusion of a polyolefin-based resin such as polypropylene or polyethylene. Thereafter, the film is annealed at a low temperature to grow a crystal domain, and in this state, the film is stretched to extend the amorphous region, thereby forming a microporous film as a separator substrate. In the wet manufacturing method, for example, first, a hydrocarbon solvent or other low molecular weight material and a polyolefin-based resin such as polypropylene or polyethylene are mixed, and then formed into a film shape. Next, the film in which the solvent and low-molecular material have gathered in the amorphous phase and started to form the island phase is removed using another solvent that easily volatilizes the solvent and low-molecular material, so that it can be used as a separator substrate. A microporous film is formed.
セパレータ用基材としての不織布又は紙を作製する方法は、公知のものであってもよい。その作製方法としては、例えば、ウェブをバインダーに浸漬、乾燥して繊維間結合させるケミカルボンド法;ウェブに熱溶融性繊維を混ぜ込み、その繊維を部分的に溶融し繊維間結合させるサーマルボンド法;ウェブに刺のあるニードルを繰り返し突き刺し、繊維を機械的に絡めるニードルパンチ法;高圧の水流をノズルからネット(スクリーン)を介してウェブに噴射し、繊維間を絡める水流交絡法が挙げられる。 A known method may be used for producing a nonwoven fabric or paper as a separator substrate. The production method includes, for example, a chemical bond method in which a web is dipped in a binder and dried to bond fibers; a thermal bond method in which hot-melt fibers are mixed into the web and the fibers are partially melted to bond fibers. A needle punch method in which a needle having a stab is repeatedly stabbed into the web and mechanically entangled with the fiber; a high-pressure water flow is entangled between the fibers by jetting a high-pressure water stream from the nozzle through the net (screen).
本実施形態に用いるセパレータ用基材は、強度や硬度、熱収縮率を制御する目的で、フィラー(無機フィラー又は有機フィラー)や繊維化合物を含んでもよい。また、セパレータ用基材が非導電性粒子及び結着剤を含む多孔膜の層を積層したものである場合に、密着性を向上させたり、電解液との表面張力を下げて液の含浸性を向上させる目的で、予め低分子化合物や高分子化合物でセパレータ用基材表面を被覆処理したり、紫外線などの電磁線処理、コロナ放電・プラズマガスなどのプラズマ処理をセパレータ用基材表面に施してもよい。特に、電解液の含浸性が高く、非導電性粒子及び結着剤を含む多孔膜の層との密着性を得やすい点から、カルボン酸基、水酸基及びスルホン酸基などの極性基を含有する高分子化合物で被覆処理するのが好ましい。 The separator substrate used in the present embodiment may contain a filler (inorganic filler or organic filler) or a fiber compound for the purpose of controlling strength, hardness, and thermal shrinkage. In addition, when the separator substrate is a laminate of porous membrane layers containing non-conductive particles and a binder, the adhesion is improved by improving the adhesion or reducing the surface tension with the electrolyte. In order to improve the quality of the separator, the surface of the separator substrate is coated with a low molecular weight compound or a high molecular compound in advance, or the separator substrate surface is subjected to electromagnetic radiation treatment such as ultraviolet rays or plasma treatment such as corona discharge / plasma gas. May be. In particular, it contains polar groups such as a carboxylic acid group, a hydroxyl group, and a sulfonic acid group from the viewpoint that the impregnation property of the electrolytic solution is high and the adhesion to the porous membrane layer containing the non-conductive particles and the binder is easily obtained. It is preferable to coat with a polymer compound.
本実施形態に用いるセパレータ用基材は、引き裂き強度や、突刺強度を高める目的で、上述のセパレータ用基材同士を重ねた多層構造であってもよい。具体的には、ポリエチレン微多孔膜とポリプロピレン微多孔膜との積層体、不織布とポリオレフィン系微多孔膜との積層体が挙げられる。 The separator substrate used in the present embodiment may have a multilayer structure in which the above-described separator substrates are stacked for the purpose of increasing the tear strength and puncture strength. Specific examples include a laminate of a polyethylene microporous membrane and a polypropylene microporous membrane, and a laminate of a nonwoven fabric and a polyolefin microporous membrane.
セパレータ用基材の透気度は、特に限定されないが、蓄電デバイスの性能を高める観点から、好ましくは10sec/100cc以上、より好ましくは50sec/100cc以上であり、好ましくは1000sec/100cc以下、より好ましくは500sec/100cc以下である。透気度を10sec/100cc以上とすることは、蓄電デバイスの自己放電をより抑制する観点から好ましい。一方、1000sec/100cc以下とすることは、更に良好な充放電特性を得る観点から好ましい。 The air permeability of the separator base material is not particularly limited, but is preferably 10 sec / 100 cc or more, more preferably 50 sec / 100 cc or more, preferably 1000 sec / 100 cc or less, more preferably, from the viewpoint of improving the performance of the electricity storage device. Is 500 sec / 100 cc or less. The air permeability is preferably 10 sec / 100 cc or more from the viewpoint of further suppressing self-discharge of the electricity storage device. On the other hand, setting it to 1000 sec / 100 cc or less is preferable from the viewpoint of obtaining even better charge / discharge characteristics.
また、同様の観点から、セパレータ用基材の気孔率は、蓄電デバイスの性能を高めると共に機械的強度を向上させる観点から好ましくは20%以上、より好ましくは35%以上であり、好ましくは90%以下、好ましくは80%以下である。気孔率を20%以上とすることは、更に優れたセパレータの透過性を確保する観点から好ましい。一方、90%以下とすることは、更に優れた突刺強さを確保する観点から好ましい。 From the same viewpoint, the porosity of the separator base material is preferably 20% or more, more preferably 35% or more, and preferably 90% from the viewpoint of improving the performance of the electricity storage device and improving the mechanical strength. Hereinafter, it is preferably 80% or less. Setting the porosity to 20% or more is preferable from the viewpoint of securing excellent permeability of the separator. On the other hand, it is preferable to set it as 90% or less from a viewpoint of ensuring the outstanding puncture strength.
さらに、セパレータ用基材の突刺強度は、セパレータとしての信頼性向上の観点及び熱収縮を抑制する観点から、好ましくは200g/20μm以上、より好ましくは300g/20μm以上であり、好ましくは2000g/20μm以下、より好ましくは1000g/20μm以下である。突刺強度が200g/20μm以上であることは、電池捲回時における脱落した活物質等による破膜を一層抑制する観点から好ましい。また、充放電に伴う電極の膨張収縮によって短絡する懸念を更に抑制する観点からも好ましい。一方、2000g/20μm以下とすることは、加熱時の配向緩和による幅収縮をより低減できる観点から好ましい。 Further, the puncture strength of the separator base material is preferably 200 g / 20 μm or more, more preferably 300 g / 20 μm or more, preferably 2000 g / 20 μm, from the viewpoint of improving reliability as a separator and suppressing heat shrinkage. Hereinafter, it is more preferably 1000 g / 20 μm or less. It is preferable that the puncture strength is 200 g / 20 μm or more from the viewpoint of further suppressing film breakage due to the dropped active material or the like during battery winding. Moreover, it is also preferable from the viewpoint of further suppressing the fear of short-circuiting due to the expansion and contraction of the electrode accompanying charging and discharging. On the other hand, it is preferable to set it as 2000 g / 20 micrometers or less from a viewpoint which can reduce the width | variety shrinkage by the orientation relaxation at the time of a heating.
これら透気度、気孔率及び突刺強度は、実施例に記載の方法に準じて測定される。 These air permeability, porosity, and puncture strength are measured according to the methods described in Examples.
(ポリマー層の電極又はセパレータ用基材に対する担持量)
本実施形態におけるポリマー層の電極(電極活物質)又はセパレータ用基材に対する担持量は、固形分で0.05g/m2以上1.0g/m2以下が好ましく、より好ましくは0.07g/m2以上0.80g/m2以下であり、さらに好ましくは0.1g/m2以上0.70g/m2以下である。その層の電極(電極活物質)又はセパレータ用基材に対する担持量を0.05g/m2以上1.0g/m2以下とする場合、得られる積層体において、電極(電極活物質)とセパレータとの接着力を一層向上させる傾向にあり、また、セパレータ用基材の孔を閉塞することによるサイクル特性(透過性)の低下を一層抑制する観点から好ましい。
(Amount of polymer layer supported on electrode or separator substrate)
Supported amount to the polymer layer of the electrode (the electrode active material) or separator substrate in the present embodiment is preferably from 0.05 g / m 2 or more 1.0 g / m 2 or less in terms of solid content, more preferably 0.07 g / m 2 or more and 0.80 g / m 2 or less, more preferably 0.1 g / m 2 or more and 0.70 g / m 2 or less. If the loading amount for the electrode layer (electrode active material) or separator base material and 0.05 g / m 2 or more 1.0 g / m 2 or less, in the obtained laminate, the electrode (the electrode active material) separator It is preferable from the viewpoint of further improving the cycle characteristics (permeability) due to blocking of the pores of the separator base material.
ポリマー層の電極(電極活物質)又はセパレータ用基材に対する担持量は、例えば、塗布液の熱可塑性ポリマー又は共重合体濃度や熱可塑性ポリマー溶液の塗布量を変更することにより調整することができる。ただし、担持量の調整方法は上記に限定されない。 The amount of the polymer layer supported on the electrode (electrode active material) or the separator substrate can be adjusted, for example, by changing the concentration of the thermoplastic polymer or copolymer in the coating solution or the coating amount of the thermoplastic polymer solution. . However, the method for adjusting the carrying amount is not limited to the above.
(電極とセパレータ用基材の層間における、ポリマー層の面積率)
本実施形態では、熱可塑性ポリマー層が、電極(電極活物質)とセパレータ用基材の層間面積に対して、70%以下の面積率で層間に存在することが好ましく、より好ましくは50%以下、更に好ましくは45%以下、特に好ましくは40%以下である。また、ポリマー層が5%以上の面積率で電極(電極活物質)とセパレータ用基材の層間に存在することが好ましい。このポリマー層の面積率を70%以下とすることは、熱可塑性ポリマー(例えば、上記共重合体)によるセパレータ用基材の孔の閉塞を更に抑制し、セパレータとして、透過性を一層向上する観点から好ましい。一方、面積率を5%以上とすることは、電極(電極活物質)とセパレータとの接着性を一層向上する観点から好ましい。
(Area ratio of polymer layer between the electrode and separator substrate)
In the present embodiment, the thermoplastic polymer layer is preferably present between the layers at an area ratio of 70% or less with respect to the interlayer area between the electrode (electrode active material) and the separator substrate, and more preferably 50% or less. More preferably, it is 45% or less, particularly preferably 40% or less. The polymer layer is preferably present between the electrode (electrode active material) and the separator substrate at an area ratio of 5% or more. Setting the area ratio of the polymer layer to 70% or less further suppresses blockage of the pores of the separator substrate by the thermoplastic polymer (for example, the copolymer), and further improves the permeability as a separator. To preferred. On the other hand, setting the area ratio to 5% or more is preferable from the viewpoint of further improving the adhesion between the electrode (electrode active material) and the separator.
本実施形態におけるポリマー層の面積率は、例えば、後述のセパレータの製造方法において、セパレータ用基材に塗布する塗布液中の熱可塑性ポリマー又は共重合体濃度、塗布液の塗布量、塗布方法及び塗布条件を変更することにより調整することができる。ただし、面積率の調整方法は、それらに限定されない。また、本実施形態におけるポリマー層の面積率は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。 The area ratio of the polymer layer in the present embodiment is, for example, the thermoplastic polymer or copolymer concentration in the coating liquid applied to the separator substrate, the coating amount of the coating liquid, the coating method, It can be adjusted by changing the coating conditions. However, the adjustment method of an area ratio is not limited to them. Moreover, the area ratio of the polymer layer in this embodiment is measured according to the method as described in the following Example.
(ポリマー層の平均厚さ)
本実施形態の積層体における、電極(電極活物質)とセパレータ用基材との間のポリマー層の平均厚さは、特に限定されないが、2.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは1.0μm以下、更に好ましくは0.5μm以下である。ポリマー層の平均厚さを2.0μm以下とする場合、ポリマー層による透過性低下を効果的に抑制する観点から好ましいだけでなく、熱可塑性樹脂をセパレータ用基材上に塗布したセパレータとして提供する場合には、前記セパレータをロールとして保管した際のポリマー層同士又はポリマー層とセパレータ用基材との貼り付きを効果的に抑制する観点から好ましい。本実施形態におけるポリマー層の平均厚さは、例えば、セパレータ用基材に塗布する塗布液における熱可塑性ポリマー又は共重合体濃度や塗布液の塗布量、塗布方法及び塗布条件を変更することにより調整することができる。ただし、ポリマー層の平均厚さの調整方法は、それらに限定されない。
(Average thickness of polymer layer)
The average thickness of the polymer layer between the electrode (electrode active material) and the separator base material in the laminate of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 2.0 μm or less, more preferably 1 0.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. When the average thickness of the polymer layer is 2.0 μm or less, it is not only preferable from the viewpoint of effectively suppressing a decrease in permeability due to the polymer layer, but also provided as a separator in which a thermoplastic resin is coated on a separator substrate. In the case, it is preferable from the viewpoint of effectively suppressing sticking between the polymer layers or between the polymer layer and the separator substrate when the separator is stored as a roll. The average thickness of the polymer layer in this embodiment is adjusted, for example, by changing the thermoplastic polymer or copolymer concentration in the coating liquid applied to the separator substrate, the coating amount of the coating liquid, the coating method, and the coating conditions. can do. However, the adjustment method of the average thickness of a polymer layer is not limited to them.
(積層体中の熱可塑性ポリマー層の存在形態)
本実施形態におけるポリマー層の存在形態(パターン)は、特に限定されず、積層体の積層方向と垂直な面に対して、例えば図1に黒塗りで示す平面形状を有していてもよい。すなわち、ポリマー層は、例えば、ドット状(例えば図1の(A))、格子目状(例えば図1の(B))、線状(例えば図1の(C))、縞状(例えば図1の(D))、亀甲模様状(例えば図1の(E))等のような平面形状で存在してもよい。
(Existence form of thermoplastic polymer layer in laminate)
The presence form (pattern) of the polymer layer in the present embodiment is not particularly limited, and may have a planar shape, for example, shown in black in FIG. 1 with respect to a surface perpendicular to the stacking direction of the stacked body. That is, the polymer layer has, for example, a dot shape (for example, FIG. 1A), a lattice shape (for example, FIG. 1B), a linear shape (for example, FIG. 1C), a stripe shape (for example, FIG. 1 (D)), a tortoiseshell pattern (for example, (E) in FIG. 1), and the like may exist.
これらの中では、透過性を確保する観点、及び電極とセパレータとの均一な接着性を一層向上させる観点から、ポリマー層が電極とセパレータ用基材との間にドット状に存在することが好ましい。「ドット状」とは、前記層間にポリマー層が島状に存在し、ポリマー層が存在しない部分が海状になっている海島構造の状態を示す。なお、ポリマー層が島状に独立して存在しても、その一部が連続的な面を形成していてもよいが、ポリマー層が殆どの部分で連続し、前記層間面積の大部分がポリマー層で覆われた状態である場合(海島構造の海がポリマー層であるような場合)は含まない。 Among these, the polymer layer is preferably present in the form of dots between the electrode and the separator substrate from the viewpoint of ensuring permeability and further improving the uniform adhesion between the electrode and the separator. . “Dot-like” indicates a state of a sea-island structure in which a polymer layer exists in an island shape between the layers, and a portion where the polymer layer does not exist is a sea shape. Although the polymer layer may exist independently in the form of islands, a part thereof may form a continuous surface, but the polymer layer is continuous in most parts, and most of the interlayer area is The case where it is covered with a polymer layer (when the sea of the sea-island structure is a polymer layer) is not included.
ポリマー層が島状に独立して存在する場合、島状のドットの間隔(隣り合う島状ドットの端部間の距離)は、5μm〜500μmであることが、電極とセパレータの密着性とサイクル特性との両立の点から好ましい。また、ドットの大きさ(1つのドットの最も長い径;長径)は、特に限定されないが、平均で、20μm以上1000μm以下が好ましく、より好ましくは30μm以上800μm以下、更に好ましくは50μm以上500μm以下である。当該ポリマー層のドットの平均長径を20μm以上1000μm以下とすることは、電極とセパレータとの接着性を確保する観点から好ましい。 When the polymer layer is present independently in the form of islands, the distance between the island-shaped dots (the distance between the ends of adjacent island-shaped dots) is 5 μm to 500 μm. It is preferable from the viewpoint of compatibility with characteristics. The size of the dot (the longest diameter of one dot; the longest diameter) is not particularly limited, but is preferably 20 μm or more and 1000 μm or less on average, more preferably 30 μm or more and 800 μm or less, and further preferably 50 μm or more and 500 μm or less. is there. Setting the average major axis of the dots of the polymer layer to 20 μm or more and 1000 μm or less is preferable from the viewpoint of securing the adhesion between the electrode and the separator.
ポリマー層のドットの平均長径は、例えば、塗布液の共重合体又は熱可塑性ポリマー濃度、塗布液の塗布量、塗布方法、及び塗布条件を変更することにより調整することができる。ただし、ポリマー層のドットの平均長径を調整する方法は、それらに限定されない。 The average major axis of the dots of the polymer layer can be adjusted, for example, by changing the copolymer or thermoplastic polymer concentration of the coating liquid, the coating amount of the coating liquid, the coating method, and the coating conditions. However, the method of adjusting the average major axis of the dots of the polymer layer is not limited to them.
本実施形態におけるセパレータは、耐熱性の指標であるショート温度が、好ましくは150℃以上であり、より好ましくは160℃以上である。ショート温度を150℃以上とすることは、蓄電デバイスの安全性の観点から好ましい。なお、ショート温度は、特許第4733232号公報に記載の方法により測定される。 The separator in this embodiment has a short temperature which is an index of heat resistance, preferably 150 ° C. or higher, and more preferably 160 ° C. or higher. Setting the short circuit temperature to 150 ° C. or higher is preferable from the viewpoint of the safety of the electricity storage device. The short temperature is measured by the method described in Japanese Patent No. 4733232.
また、本実施形態における積層体の電極とセパレータとの密着性は、後述の方法で測定される密着性試験において、50%以上であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the adhesiveness of the electrode of the laminated body and separator in this embodiment is 50% or more in the adhesiveness test measured by the below-mentioned method.
(積層体の製造方法)
本実施形態において、上述した本実施形態の共重合体を含む熱可塑性ポリマーを、電極およびセパレータ基材等(以降「電極および基材等」とも記載する)の少なくともひとつの面に担持形成させる方法は、特に限定されない。例えば、熱可塑性ポリマーを含有する塗布液を、電極および基材等の少なくともひとつの面に塗布した後、必要に応じて塗布液の溶媒又は分散媒を除去して得る方法が挙げられる。
(Laminate manufacturing method)
In the present embodiment, a method of carrying and forming a thermoplastic polymer containing the copolymer of the present embodiment described above on at least one surface of an electrode and a separator base material (hereinafter also referred to as “electrode and base material”). Is not particularly limited. For example, there is a method in which a coating liquid containing a thermoplastic polymer is applied to at least one surface such as an electrode and a substrate, and then the solvent or dispersion medium of the coating liquid is removed as necessary.
塗布液に含まれる溶媒又は分散媒は、特に限定されないが、水が好ましい。塗布液を電極および基材等に塗布する際に、塗布液が電極および基材等の内部にまで入り込んでしまうと、共重合体を含む熱可塑性ポリマーが、電極および基材等の孔の表面及び内部を閉塞し透過性が低下しやすくなる。この点、塗布液の溶媒又は分散媒として水を用いる場合には、電極および基材等の内部に塗布液が入り込み難くなり、共重合体を含む熱可塑性ポリマーは主に電極および基材等の外表面上に存在しやすくなるため、透過性の低下をより効果的に抑制できるので好ましい。また、水と併用可能な溶媒又は分散媒としては、例えば、エタノール及びメタノールを挙げることができる。 The solvent or dispersion medium contained in the coating solution is not particularly limited, but water is preferable. When applying the coating liquid to the electrode and the substrate, if the coating liquid gets into the electrode and the base material, the thermoplastic polymer containing the copolymer is formed on the surface of the hole of the electrode and the base material. And the inside is closed, and the permeability tends to be lowered. In this regard, when water is used as the solvent or dispersion medium of the coating solution, it becomes difficult for the coating solution to enter the electrodes and the base material, and the thermoplastic polymer including the copolymer is mainly used for the electrode and the base material. Since it becomes easy to exist on an outer surface, since the fall of permeability can be controlled more effectively, it is preferred. Examples of the solvent or dispersion medium that can be used in combination with water include ethanol and methanol.
塗布液を電極および基材等に塗布する方法については、必要とする層厚や塗布面積を実現できる方法であれば特に限定はなく、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ディップコーター法、ナイフコーター法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、スクイズコーター法、キャストコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法が挙げられる。 There are no particular limitations on the method of applying the coating solution to the electrode and the substrate, as long as the required layer thickness and coating area can be realized. For example, gravure coater method, small-diameter gravure coater method, reverse roll coater method Transfer roll coater method, kiss coater method, dip coater method, knife coater method, air doctor coater method, blade coater method, rod coater method, squeeze coater method, cast coater method, die coater method, screen printing method, spray coating method Can be mentioned.
本実施形態においては、塗布液の塗布に先立ち、必要に応じて電極および基材等表面に表面処理を施してもよい。塗布液がより塗布しやすくなると共に電極およびセパレータとの密着性が向上するため、好ましい。表面処理の方法は、電極および基材等の構造(例えばポリオレフィン微多孔膜の多孔質構造)を著しく損なわない方法であれば特に限定はなく、例えば、コロナ放電処理法、プラズマ処理法、機械的粗面化法、溶剤処理法、酸処理法、紫外線酸化法が挙げられる。 In the present embodiment, prior to the application of the coating liquid, surface treatment may be performed on the surfaces of the electrodes and the substrate as necessary. This is preferable because the coating liquid can be more easily applied and the adhesion between the electrode and the separator is improved. The surface treatment method is not particularly limited as long as it does not significantly impair the structure of the electrode and the substrate (for example, the porous structure of the polyolefin microporous membrane). For example, the corona discharge treatment method, plasma treatment method, mechanical Examples include a roughening method, a solvent treatment method, an acid treatment method, and an ultraviolet oxidation method.
本実施形態において、電極および基材等に塗布した塗布液から溶媒を除去する場合には、電極および基材等に悪影響を及ぼさない方法であれば特に限定はない。例えば、セパレータ用基材としてポリオレフィン微多孔膜を用いる場合、セパレータ用基材を固定しながらその融点以下の温度にて乾燥する方法、低温で減圧乾燥する方法、共重合体に対する貧溶媒に浸漬して共重合体を凝固させると同時に溶媒を抽出する方法等が挙げられる。電極に関しても、同様に実施できる。 In the present embodiment, when the solvent is removed from the coating solution applied to the electrode and the substrate, there is no particular limitation as long as the method does not adversely affect the electrode and the substrate. For example, when a polyolefin microporous membrane is used as a separator substrate, the separator substrate is fixed at a temperature lower than its melting point, fixed at a low temperature, dried at a low temperature, or immersed in a poor solvent for the copolymer. And a method of coagulating the copolymer and extracting the solvent at the same time. The same can be applied to the electrodes.
また、共重合体が共重合体粒子を含み、セパレータ用基材がポリオレフィン微多孔膜である場合、上記共重合体の粒子とセパレータ用基材であるポリオレフィン微多孔膜との接着性を高める目的で、ガラス転移温度(Tg)が15℃以下である共重合体粒子を混合して用いることもできる。Tgが15℃以下の共重合体粒子は、共重合体粒子の全量に対して5〜40質量%含まれることが好ましい。また、上記Tgが15℃以下の共重合体の膨潤度は、特に限定されないが、密着性をより有効に発現する観点から、5.0倍以下であることが好ましい。 Also, when the copolymer contains copolymer particles and the separator substrate is a polyolefin microporous membrane, the purpose is to improve the adhesion between the copolymer particles and the polyolefin microporous membrane as the separator substrate Thus, copolymer particles having a glass transition temperature (Tg) of 15 ° C. or lower can be mixed and used. The copolymer particles having a Tg of 15 ° C. or less are preferably contained in an amount of 5 to 40% by mass with respect to the total amount of the copolymer particles. The degree of swelling of the copolymer having a Tg of 15 ° C. or lower is not particularly limited, but is preferably 5.0 times or less from the viewpoint of more effectively expressing the adhesiveness.
[積層体]
本実施形態の積層体は、電極とセパレータ用基材との間の少なくとも一部分にポリマー層を備えた構成を有するものともいえるため、電極とセパレータとの接着性、及び透過性にも優れる。前記積層体の作製方法は特に限定されないが、電極側に熱可塑性ポリマーを担持形成させた後に積層してもよいし、セパレータ用基材側に担持形成させた後に積層してもよいし、電極およびセパレータ用基材の両方に担持形成させた後に積層してもよい。また、別途熱可塑性樹脂フィルムを電極とセパレータ用基材との間に設置することで積層してもよい。
[Laminate]
Since it can be said that the laminated body of this embodiment has a structure which provided the polymer layer in at least one part between an electrode and the base material for separators, it is excellent also in the adhesiveness of an electrode and a separator, and the permeability | transmittance. The method for producing the laminate is not particularly limited, and may be laminated after the thermoplastic polymer is supported on the electrode side, or may be laminated after being formed on the separator substrate side, or the electrode. Alternatively, they may be laminated after being carried on both the separator base material. Moreover, you may laminate | stack by separately installing a thermoplastic resin film between an electrode and the base material for separators.
本実施形態の積層体の電極とセパレータ用基材との間に使用される熱可塑性ポリマーは、アルミニウム箔に対する剥離強度が4mN/mm以上であることが好ましい。このことは、本実施形態の積層体に使用される熱可塑性ポリマーが接着性を有していることを、電極を作製することなく簡便に確かめることが可能であることを意味する。上記の剥離強度は下記のようにして測定される。すなわち、正極集電体としても用いられるアルミニウム箔(冨士加工紙株式会社製、厚さ:20μm)を20mm×100mmに切り取る。次に本実施形態の熱可塑性ポリマーをセパレータ上に担持形成させ、そのポリマー層側の面とアルミニウム箔を重ね合わせて積層体を得た後、その積層体をテフロン(登録商標)シート(ニチアス株式会社製、ナフロン(商標)PTFEシート TOMBO−No.9000)で挟み、80℃、10MPaの圧力で、積層方向に2分間加圧する。そうして得られたサンプルにおいて、アルミニウム箔及びセパレータ間の剥離強度を、(株)イマダのフォースゲージZP5N及びMX2−500Nを用いて、引張速度50mm/分で測定した。 The thermoplastic polymer used between the electrode of the laminate of this embodiment and the separator base material preferably has a peel strength of 4 mN / mm or more with respect to the aluminum foil. This means that it is possible to easily confirm that the thermoplastic polymer used in the laminate of this embodiment has adhesiveness without producing an electrode. The peel strength is measured as follows. That is, an aluminum foil (made by Fuji Paper Co., Ltd., thickness: 20 μm) that is also used as a positive electrode current collector is cut into 20 mm × 100 mm. Next, the thermoplastic polymer of the present embodiment is formed on a separator, and a laminate is obtained by superimposing the polymer layer side surface and an aluminum foil, and then the laminate is made of a Teflon (registered trademark) sheet (Nichias Corporation). The product is sandwiched between Naflon (trademark) PTFE sheet TOMBO-No. 9000) and pressed at 80 ° C. and a pressure of 10 MPa in the laminating direction for 2 minutes. In the sample thus obtained, the peel strength between the aluminum foil and the separator was measured at a tensile speed of 50 mm / min using force gauge ZP5N and MX2-500N manufactured by Imada Corporation.
[蓄電デバイス]
本実施形態の蓄電デバイスは、本実施形態の積層体を備えるものであり、それ以外の構成は、従来知られているものと同様であってもよい。蓄電デバイスは、特に限定されないが、例えば、非水系電解液二次電池等の電池、コンデンサー、キャパシタ等が挙げられる。それらの中でも、本発明による作用効果による利益がより有効に得られる観点から、電池が好ましく、非水系電解液二次電池がより好ましく、リチウムイオン二次電池が更に好ましい。以下、蓄電デバイスが非水系電解液二次電池である場合についての好適な態様について説明する。
[Power storage device]
The electrical storage device of this embodiment is provided with the laminated body of this embodiment, and the structure of other than that may be the same as what is known conventionally. The power storage device is not particularly limited, and examples thereof include batteries such as non-aqueous electrolyte secondary batteries, capacitors, capacitors, and the like. Among these, from the viewpoint of more effectively obtaining the benefits of the effects of the present invention, a battery is preferable, a non-aqueous electrolyte secondary battery is more preferable, and a lithium ion secondary battery is still more preferable. Hereinafter, a suitable aspect in the case where the electricity storage device is a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described.
本実施形態の積層体を備える非水系電解液二次電池は、その積層体以外に、非水電解液を備える。積層体を構成する電極(正極、負極)及びセパレータと、非水電解液は特に限定されず、公知のものを用いることができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery including the laminate according to this embodiment includes a non-aqueous electrolyte in addition to the laminate. The electrodes (positive electrode, negative electrode) and separator constituting the laminate and the non-aqueous electrolyte are not particularly limited, and known ones can be used.
正極材料(正極活物質)としては、例えば、LiCoO2、LiNiO2、スピネル型LiMnO4、オリビン型LiFePO4等のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。また、負極材料としては、例えば、黒鉛質、難黒鉛化炭素質、易黒鉛化炭素質、複合炭素体等の炭素材料;シリコン、スズ、金属リチウム、各種合金材料が挙げられる。正極及び負極はそれぞれ集電体を備えてもよく、正極集電体としては、例えばアルミニウム箔が挙げられ、負極集電体としては、例えば銅箔が挙げられる。 Examples of the positive electrode material (positive electrode active material) include lithium-containing composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , spinel type LiMnO 4 , and olivine type LiFePO 4 . Examples of the negative electrode material include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbonaceous, graphitizable carbonaceous, and composite carbon bodies; silicon, tin, metallic lithium, and various alloy materials. Each of the positive electrode and the negative electrode may include a current collector. Examples of the positive electrode current collector include an aluminum foil, and examples of the negative electrode current collector include a copper foil.
非水電解液としては、電解質を有機溶媒に溶解した電解液を用いることができ、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが挙げられる。また、電解質としては、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6等のリチウム塩が挙げられる。 As the non-aqueous electrolyte, an electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , and LiPF 6 .
本実施形態の蓄電デバイスは、例えば、下記のようにして製造される。すなわち、セパレータの少なくとも片面に熱可塑性ポリマーを担持形成させたものを準備し、幅10〜500mm(好ましくは80〜500mm)、長さ200〜4000m(好ましくは1000〜4000m)の縦長形状に成型する。次に、当該セパレータを、正極及び負極と共に、正極−セパレータ負極−セパレータ、又は負極−セパレータ正極−セパレータの順で重ねて積層体を得る。次いで、その積層体を、円筒形の又は扁平な渦巻状に巻回して巻回体を得る。そして、当該巻回体を電池缶内に収納し、更に電解液を注入することにより、蓄電デバイスが得られる。また、本実施形態の蓄電デバイスは、正極−セパレータ負極−セパレータ正極、又は負極−セパレータ正極−セパレータ負極の順に平板状に積層して積層体を得た後、袋状のフィルム内に収容してラミネートし、そこに電解液を注入する工程を経て製造することもできる。
上記積層体を製造するにあたり、熱可塑性ポリマーを正極(正極活物質)上、もしくは負極(負極活物質)上に担持形成させたのち、同様の工程を経て製造することもできる。
The electricity storage device of this embodiment is manufactured as follows, for example. That is, a separator having a thermoplastic polymer supported on at least one side of a separator is prepared and molded into a vertically long shape having a width of 10 to 500 mm (preferably 80 to 500 mm) and a length of 200 to 4000 m (preferably 1000 to 4000 m). . Next, the separator is stacked together with the positive electrode and the negative electrode in the order of positive electrode-separator negative electrode-separator or negative electrode-separator positive electrode-separator to obtain a laminate. Next, the laminate is wound into a cylindrical or flat spiral shape to obtain a wound body. And the electrical storage device is obtained by accommodating the said wound body in a battery can, and also inject | pouring electrolyte solution. Further, the electricity storage device of this embodiment is laminated in the order of positive electrode-separator negative electrode-separator positive electrode or negative electrode-separator positive electrode-separator negative electrode to obtain a laminate, and then accommodated in a bag-like film. It can also be manufactured through a process of laminating and injecting an electrolyte there.
In producing the laminate, the thermoplastic polymer can be supported on the positive electrode (positive electrode active material) or the negative electrode (negative electrode active material) and then produced through the same steps.
なお、上述した各種パラメータについては、特に断りのない限り、後述する実施例における測定法に準じて測定される値である。 The various parameters described above are values measured according to the measurement methods in the examples described later unless otherwise specified.
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明をするが、本発明は実施例に限定されるものではない。以下の合成例、製造例、実施例及び比較例において用いられた各種物性の測定方法や評価方法は、以下のとおりである。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to an Example. The measurement methods and evaluation methods for various physical properties used in the following synthesis examples, production examples, examples and comparative examples are as follows.
[測定方法]
(1)固形分
得られた共重合体の水分散体をアルミ皿上に約1g精秤し、このとき量り取った水分散体の質量を(a)gとした。それを、130℃の熱風乾燥機で1時間乾燥し、乾燥後の共重合体の乾燥質量を(b)gとした。下記式により固形分を算出した。
固形分=(b)/(a)×100 [%]
[Measuring method]
(1) Solid content About 1 g of the obtained aqueous dispersion of the copolymer was precisely weighed on an aluminum dish, and the mass of the aqueous dispersion weighed at this time was defined as (a) g. It was dried for 1 hour with a hot air dryer at 130 ° C., and the dry mass of the dried copolymer was (b) g. The solid content was calculated by the following formula.
Solid content = (b) / (a) × 100 [%]
(2)共重合体粒子の平均粒径
光散乱法による粒径測定装置(LEED&NORTHRUP社製、商品名「MICROTRAC UPA150」)を用い、50%粒径(nm)を測定し、平均粒径とした。
(2) Average particle size of copolymer particles Using a light scattering method particle size measuring device (LEED & NORTHHRUP, trade name “MICROTRAC UPA150”), 50% particle size (nm) was measured to obtain an average particle size. .
(3)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の目付
10cm×10cm角の試料を基材から切り取り、株式会社島津製作所製の電子天秤AEL−200(商品名)を用いて質量を測定した。得られた質量を100倍することで1m2当たりの膜の目付(g/m2)を算出した。
(3) Weight of base material (polyolefin microporous film) A 10 cm × 10 cm square sample was cut from the base material, and mass was measured using an electronic balance AEL-200 (trade name) manufactured by Shimadzu Corporation. Is multiplied by the resulting mass 100 was calculated 1 m 2 per layer of basis weight (g / m 2) in.
(4)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の気孔率
10cm×10cm角の試料を基材から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)を求め、膜密度を0.95(g/cm3)として下記式を用いて計算した。
気孔率=(1−質量/体積/0.95)×100
(4) Porosity of Substrate (Polyolefin Microporous Membrane) A 10 cm × 10 cm square sample was cut from the substrate, its volume (cm 3 ) and mass (g) were determined, and the membrane density was 0.95 (g / cm 3 ) Calculated using the following formula.
Porosity = (1−mass / volume / 0.95) × 100
(5)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の透気度
JIS P−8117に準拠し、東洋精器株式会社製のガーレー式透気度計、G−B2(商標)により測定した透気抵抗度を透気度とした。
(5) Air Permeability of Substrate (Polyolefin Microporous Membrane) Air permeation resistance measured by Gurley type air permeability meter, G-B2 (trademark) manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. according to JIS P-8117 Was the air permeability.
(6)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の突刺強度
カトーテック製のハンディー圧縮試験器KES−G5(商標)を用いて、開口部の直径11.3mmの試料ホルダーで基材を固定した。次に固定された基材の中央部に対して、先端の曲率半径が0.5mmである針を用い、突刺速度2mm/secの条件で、25℃の雰囲気下にて突刺試験を行うことにより、最大突刺荷重として突刺強度(g)を得た。
(6) Puncture strength of substrate (polyolefin microporous membrane) Using a handy compression tester KES-G5 (trademark) manufactured by Kato Tech, the substrate was fixed with a sample holder having a diameter of 11.3 mm. Next, by performing a piercing test in a 25 ° C. atmosphere at a piercing speed of 2 mm / sec using a needle having a radius of curvature of 0.5 mm at the center of the fixed substrate. The puncture strength (g) was obtained as the maximum puncture load.
(7)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の平均孔径
キャピラリー内部の流体は、流体の平均自由工程がキャピラリーの孔径より大きいときはクヌーセンの流れに、小さい時はポアズイユの流れに従うことが知られている。そこで、基材の透気度測定における空気の流れがクヌーセンの流れに、また、基材の透水度測定における水の流れがポアズイユの流れに従うと仮定した。
(7) Average pore size of substrate (polyolefin microporous membrane) It is known that the fluid inside the capillary follows the Knudsen flow when the fluid mean free path is larger than the capillary pore size, and the Poiseuille flow when it is small. Yes. Therefore, it was assumed that the air flow in the air permeability measurement of the base material follows the Knudsen flow, and the water flow in the base material permeability measurement follows the Poiseuille flow.
平均孔径d(μm)は、空気の透過速度定数Rgas(m3/(m2・sec・Pa))、水の透過速度定数Rliq(m3/(m2・sec・Pa))、空気の分子速度ν(m/sec)、水の粘度η(Pa・sec)、標準圧力Ps(=101325Pa)、気孔率ε(%)、膜厚L(μm)から、下記式を用いて求めた。
d=2ν×(Rliq/Rgas)×(16η/3Ps)×106
ここで、Rgasは透気度(秒)から下記式を用いて求めた。
Rgas=0.0001/(透気度×(6.424×10-4)×(0.01276×101325))
また、Rliqは透水度(cm3/(cm2・sec・Pa))から下記式を用いて求めた。
Rliq=透水度/100
The average pore diameter d (μm) is the air permeation rate constant R gas (m 3 / (m 2 · sec · Pa)), the water permeation rate constant R liq (m 3 / (m 2 · sec · Pa)), From the air molecular velocity ν (m / sec), water viscosity η (Pa · sec), standard pressure P s (= 101325 Pa), porosity ε (%), and film thickness L (μm), the following equation is used. Asked.
d = 2ν × (R liq / R gas ) × (16η / 3Ps) × 10 6
Here, R gas was calculated | required from the air permeability (second) using the following formula.
R gas = 0.0001 / (air permeability × (6.424 × 10 −4 ) × (0.01276 × 101325))
R liq was determined from the water permeability (cm 3 / (cm 2 · sec · Pa)) using the following formula.
R liq = water permeability / 100
なお、透水度は次のようにして求めた。直径41mmのステンレス製の透液セルに、予めエタノールに浸しておいた基材をセットし、その基材のエタノールを水で洗浄した後、約50000Paの差圧で基材に水を透過させ、120秒間経過した際の透水量(cm3)より、単位時間・単位圧力・単位面積当たりの透水量を計算し、これを透水度とした。 The water permeability was determined as follows. A base material previously immersed in ethanol is set in a stainless steel liquid-permeable cell having a diameter of 41 mm, and after the ethanol of the base material is washed with water, water is permeated through the base material with a differential pressure of about 50000 Pa, From the water permeability (cm 3 ) when 120 seconds passed, the water permeability per unit time, unit pressure, and unit area was calculated and used as the water permeability.
また、νは気体定数R(=8.314)、絶対温度T(K)、円周率π、空気の平均分子量M(=2.896×10-2kg/mol)から下記式を用いて求めた。
ν=((8R×T)/(π×M))1/2
Ν is a gas constant R (= 8.314), an absolute temperature T (K), a circumference π, and an average molecular weight M of air (= 2.896 × 10 −2 kg / mol), using the following formula. Asked.
ν = ((8R × T) / (π × M)) 1/2
(8)ポリマー層の平均厚さ
走査型電子顕微鏡(SEM)「型式S−4800、HITACHI社製」を用い、セパレータの断面観察により測定した。より具体的には、セパレータを1.5mm×2.0mm程度に切り取り、ルテニウム染色した。ゼラチンカプセル内に染色後のサンプルとエタノールとを収容し、液体窒素により凍結させた後、ハンマーでサンプルを割断した。次いで、サンプルをオスミウム蒸着し、加速電圧1.0kV、30000倍にて観察し、ポリマー層の平均厚さを算出した。なお、SEM画像にて基材(ポリオレフィン微多孔膜)断面の多孔構造が見えない最表面領域をポリマー層領域とした。
(8) Average thickness of polymer layer The average thickness of the polymer layer was measured by observing the cross section of the separator using a scanning electron microscope (SEM) “Model S-4800, manufactured by HITACHI”. More specifically, the separator was cut out to about 1.5 mm × 2.0 mm and dyed with ruthenium. The stained sample and ethanol were placed in a gelatin capsule, frozen with liquid nitrogen, and then cleaved with a hammer. Next, the sample was subjected to osmium vapor deposition and observed at an acceleration voltage of 1.0 kV and 30000 times, and the average thickness of the polymer layer was calculated. The outermost surface area where the porous structure of the cross section of the substrate (polyolefin microporous film) was not visible in the SEM image was defined as the polymer layer area.
(9)共重合体のガラス転移温度
共重合体を含む水分散体(固形分=38〜42質量%、pH=9.0)を、アルミ皿に適量とり、130℃の熱風乾燥機で30分間乾燥した。乾燥後の乾燥皮膜約17mgを測定用アルミ容器に詰め、DSC測定装置(島津製作所社製、型番:DSC6220)にて窒素雰囲気下におけるDSC曲線及びDDSC曲線を得た。なお、測定条件は下記の通りとした。
(1段目昇温プログラム)
70℃で開始し、毎分15℃の速度で昇温した。110℃に到達後、その温度で5分間維持した。
(2段目降温プログラム)
110℃から毎分30℃の速度で降温した。−100℃に到達後、その温度で4分間維持した。
(3段目昇温プログラム)
−100℃から毎分15℃の速度で130℃まで昇温した。この3段目の昇温時にDSC及びDDSCのデータを取得した。
得られたDSC曲線におけるベースラインを高温側に延長した直線と、変曲点における接線との交点をガラス転移温度(Tg)とした。
(9) Glass transition temperature of copolymer An appropriate amount of an aqueous dispersion (solid content = 38 to 42% by mass, pH = 9.0) containing a copolymer is placed in an aluminum dish and heated with a hot air dryer at 130 ° C. Dried for minutes. About 17 mg of the dried film after drying was packed in an aluminum container for measurement, and a DSC curve and a DDSC curve in a nitrogen atmosphere were obtained with a DSC measuring apparatus (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: DSC6220). The measurement conditions were as follows.
(First stage temperature rise program)
Starting at 70 ° C., the temperature was increased at a rate of 15 ° C. per minute. After reaching 110 ° C., the temperature was maintained for 5 minutes.
(Second stage temperature drop program)
The temperature was lowered from 110 ° C. at a rate of 30 ° C. per minute. After reaching −100 ° C., the temperature was maintained for 4 minutes.
(Third-stage temperature rising program)
The temperature was raised from −100 ° C. to 130 ° C. at a rate of 15 ° C. per minute. DSC and DDSC data were acquired during the third stage of temperature increase.
The intersection of the straight line obtained by extending the base line in the obtained DSC curve to the high temperature side and the tangent at the inflection point was defined as the glass transition temperature (Tg).
(10)共重合体の電解液に対する膨潤度
共重合体を含む水分散体を130℃のオーブン中に1時間静置して乾燥させた。乾燥させて得られた共重合体の膜を0.5gになるように切り取った。切り取ったサンプルを、エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=2:3(質量比)の混合溶媒10gと一緒に50mLのバイアル瓶に入れ、1日混合溶媒を浸透させた後、サンプルを取り出し、上記混合溶媒にて洗浄し、質量(Wa:g)を測定した。その後、サンプルを150℃のオーブン中に1時間静置してから、質量を測定し(Wb:g)、下記式より共重合体の電解液に対する膨潤度を算出した。
共重合体の電解液に対する膨潤度(倍)=(Wa−Wb)÷(Wb)
(10) Swelling degree of copolymer with respect to electrolyte solution The aqueous dispersion containing the copolymer was allowed to stand in an oven at 130 ° C. for 1 hour and dried. The copolymer film obtained by drying was cut to 0.5 g. The cut sample is put in a 50 mL vial together with 10 g of a mixed solvent of ethylene carbonate: diethyl carbonate = 2: 3 (mass ratio), and the mixed solvent is infiltrated for 1 day. And the mass (Wa: g) was measured. Thereafter, the sample was allowed to stand in an oven at 150 ° C. for 1 hour, the mass was measured (Wb: g), and the degree of swelling of the copolymer with respect to the electrolytic solution was calculated from the following formula.
Swelling degree of copolymer to electrolyte (times) = (Wa−Wb) ÷ (Wb)
(11)ポリマー層の表面被覆率
ポリマー層の表面被覆率は、走査型電子顕微鏡(SEM)(型式:S−4800、HITACHI社製)を用いて測定した。サンプルであるセパレータをオスミウム蒸着し、加速電圧1.0kV、50倍の条件にて観察し、下記式から表面被覆率を算出した。なお、SEM画像にてセパレータ用基材(ポリオレフィン微多孔膜)又は電極(電極活物質)表面の多孔構造が見えない領域をポリマー層領域とした。
ポリマー層の表面被覆率(%)=ポリマー層の面積÷(セパレータ用基材又は電極(電極活物質)の孔部分を含む面積+ポリマー層の面積)×100
各サンプルにおける表面被覆率は、上記測定を3回行い、その相加平均値とした。
(11) Surface coverage of polymer layer The surface coverage of the polymer layer was measured using a scanning electron microscope (SEM) (model: S-4800, manufactured by HITACHI). The separator which is a sample was vapor-deposited on osmium, and observed under conditions of an acceleration voltage of 1.0 kV and 50 times, and the surface coverage was calculated from the following formula. In addition, the area | region where the porous structure of the base material for separators (polyolefin microporous film) or an electrode (electrode active material) surface is not visible in the SEM image was made into the polymer layer area | region.
Surface coverage of polymer layer (%) = Area of polymer layer ÷ (Area including pore part of substrate for separator or electrode (electrode active material) + Area of polymer layer) × 100
The surface coverage in each sample was measured three times, and the arithmetic average value was obtained.
(12)ポリマー層の層間存在量
セパレータ用基材(ポリオレフィン微多孔膜)又は電極(電極活物質)及び熱可塑性ポリマーを担持したセパレータ用基材または電極のそれぞれについて、10cm×10cmに切り出したサンプル3枚の総質量を測定し、下記式により、サンプル中のポリマー層の担持量(固形分)を測定した。
ポリマー層の存在量(g/m2)=[(熱可塑性ポリマー担持基材3枚の総質量)−(基材3枚の総質量)]÷3×100
(12) Interlayer Abundance of Polymer Layer Samples cut into 10 cm × 10 cm for each of the separator substrate (polyolefin microporous membrane) or electrode (electrode active material) and the separator substrate or electrode carrying a thermoplastic polymer The total mass of the three sheets was measured, and the amount of the polymer layer supported (solid content) in the sample was measured according to the following formula.
Abundance of polymer layer (g / m 2 ) = [(total mass of three thermoplastic polymer-supporting substrates) − (total mass of three substrates)] ÷ 3 × 100
[評価方法]
(13)セパレータと電極との密着性
セパレータと電極との密着性は、以下の手順で評価した。
(正極の作製)
正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)92.2質量%、導電材としてリン片状グラファイトとアセチレンブラックそれぞれ2.3質量%、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)3.2質量%を、N−メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の片面にダイコーターで塗布し、130℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形した。この時、正極の活物質塗布量は250g/m2、活物質嵩密度は3.00g/cm3になるようにした。
[Evaluation method]
(13) Adhesiveness between separator and electrode The adhesiveness between the separator and the electrode was evaluated by the following procedure.
(Preparation of positive electrode)
92.2% by mass of lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 2.3% by mass of flake graphite and acetylene black as a conductive material, and 3.2% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder A slurry was prepared by dispersing in N-methylpyrrolidone (NMP). This slurry was applied to one side of a 20 μm thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector with a die coater, dried at 130 ° C. for 3 minutes, and then compression molded with a roll press. At this time, the active material coating amount of the positive electrode was 250 g / m 2 , and the active material bulk density was 3.00 g / cm 3 .
(負極の作製)
負極活物質として人造グラファイト96.9質量%、バインダーとしてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.4質量%とスチレン−ブタジエンコポリマー水分散体1.7質量%を、精製水中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを負極集電体となる厚さ12μmの銅箔の片面にダイコーターで塗布し、120℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形した。この時、負極の活物質塗布量は106g/m2、活物質嵩密度は1.35g/cm3になるようにした。
(Preparation of negative electrode)
A slurry was prepared by dispersing 96.9% by mass of artificial graphite as a negative electrode active material, 1.4% by mass of ammonium salt of carboxymethyl cellulose and 1.7% by mass of an aqueous dispersion of styrene-butadiene copolymer as a binder in purified water. This slurry was applied to one side of a 12 μm thick copper foil serving as a negative electrode current collector with a die coater, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and then compression molded with a roll press. At this time, the active material application amount of the negative electrode was set to 106 g / m 2 , and the active material bulk density was set to 1.35 g / cm 3 .
(密着性試験)
上記方法により得られた電極を幅20mm、長さ40mmに切断した。この電極上にエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを2:3の比率(体積比)にて混合した電解液(富山薬品工業製)を、電極活物質が浸る程度まで滴下し、この上にセパレータ用基材又はセパレータ(サイズ:幅30mm、長さ50mm)を、セパレータ用基材又はセパレータの片面全体を電極が覆うように重ねた。熱可塑性ポリマーが存在する材料、すなわち後述のとおりに得られる各例のセパレータに関しては、熱可塑性ポリマーが正極集電体に接するように重ね合わせた。得られた積層体をアルミニウム製のジップ付き袋に入れ、80℃、10MPaの条件で、3分間プレスを行った。その後、積層体を袋から取り出し、セパレータを電極から剥がした。このとき、セパレータ上に残存した電極活物質の付着面積の割合(セパレータの片面の面積を100%として)から下記の評価基準にて密着性評価を行った。なお、密着性試験において、セパレータ用基材又はセパレータの片面に無機フィラーが露出している場合には、無機フィラーが露出していない側の面に熱可塑性樹脂を担持させ、その面が電極と接するように積層体を作製した。
<評価基準>
付着面積の割合が70%以上100%以下…S
付着面積の割合が50%以上70%未満 …A
付着面積の割合が30%以上50%未満 …B
付着面積の割合が10%以上30%未満 …C
付着面積の割合が 5%以上10%未満 …D
付着面積の割合が 0%以上 5%未満 …E
(Adhesion test)
The electrode obtained by the above method was cut into a width of 20 mm and a length of 40 mm. An electrolytic solution (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a ratio (volume ratio) of 2: 3 is dropped onto this electrode until it is immersed in the electrode active material, and a separator base is added thereto. A material or a separator (size: width 30 mm, length 50 mm) was overlapped so that the electrode covered the whole surface of the separator substrate or separator. With respect to the material in which the thermoplastic polymer exists, that is, the separators of the respective examples obtained as described later, the thermoplastic polymer was superposed so as to be in contact with the positive electrode current collector. The obtained laminate was put in an aluminum zip bag and pressed at 80 ° C. and 10 MPa for 3 minutes. Thereafter, the laminate was taken out from the bag and the separator was peeled off from the electrode. At this time, the adhesion evaluation was performed according to the following evaluation criteria from the ratio of the adhesion area of the electrode active material remaining on the separator (the area on one side of the separator was 100%). In the adhesion test, when the inorganic filler is exposed on one side of the separator substrate or the separator, a thermoplastic resin is supported on the surface where the inorganic filler is not exposed, and the surface is the electrode. A laminate was prepared so as to be in contact with each other.
<Evaluation criteria>
The ratio of the adhesion area is 70% or more and 100% or less ... S
The ratio of the adhesion area is 50% or more and less than 70% ... A
The ratio of the adhesion area is 30% or more and less than 50%… B
The ratio of the adhesion area is 10% or more and less than 30%… C
Adhesion area ratio is 5% or more and less than 10%.
The ratio of the adhesion area is 0% or more and less than 5%… E
(14)耐ブロッキング性
20mm×100mmに切り取ったセパレータ又は電極2枚を準備し、それらを重ね合わせた後、その積層体をテフロン(登録商標)シート(ニチアス株式会社製のナフロン(商標)PTFEシート TOMBO−No.9000)で挟んだ。得られたサンプルについて、下記1)及び2)の条件にて積層方向にプレスを行うことによって試験用サンプルを得た。
1)25℃、5MPa、3分
2)40℃、5MPa、3分
プレス後のサンプルにおけるセパレータ同士の90°剥離強度を、(株)イマダのフォースゲージZP5N及びMX2−500Nを用いて、引張速度50mm/分で測定した。剥離強度の値に基づいて、下記の評価基準により評価した。
<評価基準>
20mN/mm以下 ・・・○
20mN/mm超、40mN/mm以下 ・・・△
40mN/mm超 ・・・×
(14) Blocking resistance After preparing two separators or two electrodes cut to 20 mm × 100 mm, and superposing them, the laminate was made of a Teflon (registered trademark) sheet (Naflon (trademark) PTFE sheet manufactured by Nichias Corporation). TOMBO-No. 9000). About the obtained sample, the sample for a test was obtained by pressing in the lamination direction on condition of the following 1) and 2).
1) 25 ° C., 5 MPa, 3 minutes 2) 40 ° C., 5 MPa, 3 minutes The 90 ° peel strength between the separators in the sample after pressing was measured using a force gauge ZP5N and MX2-500N of Imada Co., Ltd. It was measured at 50 mm / min. Based on the peel strength value, the following evaluation criteria were used.
<Evaluation criteria>
20mN / mm or less ・ ・ ・ ○
More than 20mN / mm, 40mN / mm or less ... △
More than 40mN / mm ・ ・ ・ ×
(15)簡易接着試験
熱可塑性ポリマーを担持して構成されるセパレータと被着体としてアルミニウム箔(冨士加工紙株式会社製、厚さ:20μm)とをそれぞれ20mm×100mmに切り取り、熱可塑性樹脂層とアルミニウム箔が重なるように重ね合わせた後、その積層体をテフロン(登録商標)シート(ニチアス株式会社製のナフロン(商標)PTFEシート TOMBO−No.9000)で挟んだ。こうして得られた各サンプルについて、80℃、10MPaの条件で、2分間、積層方向にプレスを行うことによって試験用サンプルを得た。
得られた各試験用サンプルのセパレータとアルミニウム箔との間の剥離強度を、(株)イマダのフォースゲージZP5N及びMX2−500Nを用いて、引張速度50mm/分で測定した。剥離強度の値に基づいて、下記の評価基準により評価した。
<評価基準>
4mN/mm以上 …○
2mN/mm以上4mN/mm未満 …△
2mN/mm未満 …×
(15) Simple adhesion test Separator formed by supporting a thermoplastic polymer and aluminum foil (made by Fuji Processed Paper Co., Ltd., thickness: 20 μm) as an adherend are cut into 20 mm × 100 mm, respectively, and a thermoplastic resin layer And the aluminum foil were overlapped with each other, and the laminate was sandwiched between Teflon (registered trademark) sheets (Naflon (trademark) PTFE sheet TOMBO-No. 9000 manufactured by NICHIAS Corporation). About each sample obtained in this way, the sample for a test was obtained by pressing in the lamination direction for 2 minutes on the conditions of 80 degreeC and 10 Mpa.
The peel strength between the separator and the aluminum foil of each test sample obtained was measured at a tensile speed of 50 mm / min using force gauge ZP5N and MX2-500N manufactured by Imada Corporation. Based on the peel strength value, the following evaluation criteria were used.
<Evaluation criteria>
4mN / mm or more… ○
2mN / mm or more and less than 4mN / mm… △
Less than 2 mN / mm… ×
(16)粉落ち試験
各種水分散体を固形分で30質量部となるように水で希釈し、熱可塑性ポリマーを含む塗布液(固形分30質量%)を調製した。次いで、セパレータの片面にマイクログラビアコーターを用いて塗布液を塗布した。正極活物質面、負極活物質面に関しては、スプレー塗工法を用いて塗布液を塗布した。その後、60℃にて塗布後の塗布液を乾燥して水を除去した。乾燥後の塗布面を指でこすった際に形成された共重合体の乾燥塗膜が粉落ちする程度を下記の評価基準により評価した。粉落ち試験により、各基材との接着性を評価した。
◎:白い粉の粉落ちが全くないもの
○:白い粉がわずかに発生するもの
△:白い粉が発生するが、セパレータ用基材又は電極側から完全には取れないもの
×:白い粉が発生し、セパレータ用基材又は電極側から完全に除去されるもの
(16) Powder fall test Various aqueous dispersions were diluted with water so that the solid content was 30 parts by mass to prepare a coating liquid containing a thermoplastic polymer (solid content 30% by mass). Subsequently, the coating liquid was apply | coated to the single side | surface of a separator using the micro gravure coater. With respect to the positive electrode active material surface and the negative electrode active material surface, a coating solution was applied using a spray coating method. Then, the coating liquid after application | coating was dried at 60 degreeC, and water was removed. The degree to which the dry coating film of the copolymer formed when the coated surface after drying was rubbed with a finger was evaluated by the following evaluation criteria. The adhesion with each substrate was evaluated by a powder falling test.
◎: White powder does not fall off at all ○: White powder is slightly generated △: White powder is generated but cannot be completely removed from the separator substrate or electrode side ×: White powder is generated And completely removed from the separator substrate or electrode side
(動的表面張力)
共和界面化学株式会社製の自動動的表面張力計「BP−D5」を使用して、最大泡圧法により、各種水分散体(固形分30質量%)について、ライフタイム20ms以下における動的表面張力を測定した。測定は、温度23℃±1℃、湿度50%±5%の恒温恒湿の条件下で実施した。
(Dynamic surface tension)
Using an automatic dynamic surface tension meter “BP-D5” manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd., the dynamic surface tension of each water dispersion (solid content 30% by mass) at a lifetime of 20 ms or less by the maximum bubble pressure method. Was measured. The measurement was carried out under conditions of constant temperature and humidity at a temperature of 23 ° C. ± 1 ° C. and a humidity of 50% ± 5%.
(塗工適性)
各種水分散体を固形分で30質量部となるように水で希釈し、熱可塑性ポリマーを含む塗布液(固形分30質量%)を調整した。次いで、セパレータの両面にマイクログラビアコーターを用いて塗布液をドット状に塗布した。正極活物質面、負極活物質面に関しては、スプレー塗工法を用いて塗布液を塗布した。その後、60℃にて塗布後の塗布液を乾燥して水を除去した。乾燥後の塗布面をSEMで観察して、ドット形状および熱可塑性ポリマーの配列の規則性を下記基準より判断した。
ドットが独立して存在しており、ドット形状および配列に規則性がある : ◎
ドットは独立しているが、ドット形状がやや乱れている : ○
ドットの抜けや連結が所々にみられ、形状、配列は明らかに乱れている : △
ドット形状の確認が不可能で、明らかに不均一な塗布状態である : ×
(Coating suitability)
Various water dispersions were diluted with water so that it might become 30 mass parts by solid content, and the coating liquid (solid content 30 mass%) containing a thermoplastic polymer was adjusted. Subsequently, the coating liquid was applied in the form of dots on both sides of the separator using a micro gravure coater. With respect to the positive electrode active material surface and the negative electrode active material surface, a coating solution was applied using a spray coating method. Then, the coating liquid after application | coating was dried at 60 degreeC, and water was removed. The coated surface after drying was observed with an SEM, and the regularity of the dot shape and the arrangement of the thermoplastic polymer was judged from the following criteria.
Dots exist independently, and the dot shape and arrangement are regular: ◎
The dots are independent, but the dot shape is slightly disturbed: ○
Missing dots and connections are seen in some places, and the shape and arrangement are clearly disturbed: △
The dot shape cannot be confirmed, and the coating state is clearly uneven: ×
[合成例1]
(水分散体1)
撹拌機、還流冷却器、滴下槽及び温度計を取りつけた反応容器に、イオン交換水70.4質量部と、乳化剤として「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液、表中「KH1025」と表記)1.5質量部を投入した。次いで、反応容器内部の温度を80℃に昇温し、80℃の温度を保ったまま、過硫酸アンモニウムの2%水溶液を7.5質量部添加した。過硫酸アンモニウム水溶液を添加終了した5分後に、乳化液を滴下槽から反応容器に150分かけて滴下した。なお、乳化液は、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)としてメタクリルアミド(表中、「MAAm」と表記)5質量部、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)としてメタクリル酸(表中、「MAA」と表記)1質量部、アクリル酸(表中、「AA」と表記)1質量部、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)として2−ヒドロキシエチルメタクリレート(表中、「HEMA」と表記)1質量部、架橋性単量体(b3)としてトリメチロールプロパントリアクリレート(A−TMPT、新中村化学工業株式会社製商品名、表中、「A−TMPT」と表記)0.7質量部、γ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(表中、「AcSi」と記載)0.4質量部、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(b4)としてシクロヘキシルメタクリレート(表中、「CHMA」と記載)40質量部、上記以外の(メタ)アクリル酸エステル単量体(b7)としてメチルメタクリレート(表中、「MMA」と表記)8質量部、ブチルメタクリレート(表中BMAと記載)2質量部、ブチルアクリレート(表中、「BA」と表記)2質量部、2−エチルヘキシルアクリレート(表中、「EHA」と表記)40質量部、乳化剤として「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液)3質量部、過硫酸アンモニウムの2%水溶液7.5質量部、及びイオン交換水52質量部の混合物をホモミキサーにより5分間混合させて作製した。
乳化液の滴下終了後、反応容器内部の温度を80℃に保ったまま90分間維持し、その後室温まで冷却した。得られたエマルジョンを、水酸化アンモニウム水溶液(25%水溶液)でpH=9.0に調整し、濃度40%の水分散体を得た(水分散体1)。得られた水分散体1中の共重合体について、上記方法により、Tg、平均粒径、及び電解液に対する膨潤度を測定した。得られた結果を表1に示す。
[Synthesis Example 1]
(Water dispersion 1)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, reflux condenser, dropping tank and thermometer, 70.4 parts by mass of ion-exchanged water and “AQUALON KH1025” (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as an emulsifier 1.5 parts by mass were charged) (indicated as “KH1025” in the table). Next, the temperature inside the reaction vessel was raised to 80 ° C., and 7.5 parts by mass of a 2% aqueous solution of ammonium persulfate was added while maintaining the temperature at 80 ° C. Five minutes after the completion of the addition of the ammonium persulfate aqueous solution, the emulsion was dropped from the dropping tank into the reaction vessel over 150 minutes. The emulsified liquid is composed of 5 parts by weight of methacrylamide (indicated as “MAAm” in the table) as an ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group, and an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group (b1). ) 1 part by weight of methacrylic acid (in the table, indicated as “MAA”), 1 part by weight of acrylic acid (in the table, indicated as “AA”), 2 as the ethylenically unsaturated monomer (b2) having a hydroxyl group -1 part by mass of hydroxyethyl methacrylate (in the table, expressed as “HEMA”), trimethylolpropane triacrylate (A-TMPT, trade name of Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) as the crosslinkable monomer (b3), 0.7 parts by mass, expressed as “A-TMPT”, 0.4 parts by mass of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (described as “AcSi” in the table), and having a cycloalkyl group 40 parts by mass of cyclohexyl methacrylate (described as “CHMA” in the table) as the tyrenic unsaturated monomer (b4), and methyl methacrylate as the (meth) acrylic acid ester monomer (b7) other than the above (in the table, “ 8 parts by weight of MMA), 2 parts by weight of butyl methacrylate (described as BMA in the table), 2 parts by weight of butyl acrylate (indicated as “BA” in the table), 2-ethylhexyl acrylate (in the table, “EHA”) Notation) 40 parts by mass, 3 parts by mass of “AQUALON KH1025” (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as emulsifier, 7.5 parts by mass of 2% aqueous solution of ammonium persulfate, and 52 parts by mass of ion-exchanged water The mixture was prepared by mixing for 5 minutes with a homomixer.
After completion of dropping of the emulsion, the temperature inside the reaction vessel was maintained at 80 ° C. for 90 minutes, and then cooled to room temperature. The obtained emulsion was adjusted to pH = 9.0 with an aqueous ammonium hydroxide solution (25% aqueous solution) to obtain an aqueous dispersion having a concentration of 40% (aqueous dispersion 1). About the copolymer in the obtained water dispersion 1, Tg, an average particle diameter, and the swelling degree with respect to electrolyte solution were measured with the said method. The obtained results are shown in Table 1.
[合成例2〜4、7〜14]
(水分散体2〜4、7〜14)
原材料の種類及び配合比を表1に示すように変更した以外は、合成例1と同様にして、水分散体2〜4および7〜14を得た。表中、「AAm」は、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の1種であるアクリルアミドを意味する。得られた水分散体2〜4および7〜14中の共重合体について、上記方法により、Tg、粒子径、及び電解液に対する膨潤度を測定した。得られた結果を表1に示す。なお、表中、原材料の組成は質量基準である。
[Synthesis Examples 2 to 4, 7 to 14]
(Water dispersions 2-4, 7-14)
Aqueous dispersions 2 to 4 and 7 to 14 were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the types and mixing ratios of the raw materials were changed as shown in Table 1. In the table, “AAm” means acrylamide which is one type of ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group. About the copolymer in the obtained water dispersions 2-4 and 7-14, Tg, a particle diameter, and the swelling degree with respect to electrolyte solution were measured with the said method. The obtained results are shown in Table 1. In the table, the composition of raw materials is based on mass.
[合成例5]
(水分散体5)
撹拌機、還流冷却器、滴下槽及び温度計を取りつけた反応容器に、イオン交換水138質量部と、乳化剤として「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液、表中「KH1025」と表記)1.5質量部を投入した。次いで、反応容器内部の温度を80℃に昇温し、80℃の温度を保ったまま、過硫酸アンモニウムの2%水溶液を7.5質量部添加した。過硫酸アンモニウム水溶液を添加終了した5分後に、乳化液を滴下槽から反応容器に150分かけて滴下した。なお、乳化液は、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(A)としてアクリルアミド(表中、「AAm」と表記)10質量部、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)としてメタクリル酸(表中、「MAA」と表記)1質量部、アクリル酸(表中、「AA」と表記)1質量部、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)として2−ヒドロキシエチルメタクリレート(表中、「HEMA」と表記)1質量部、架橋性単量体(b3)としてトリメチロールプロパントリアクリレート(A−TMPT、新中村化学工業株式会社製商品名、表中、「A−TMPT」と表記)0.7質量部、γ‐メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(表中、「AcSi」と記載)0.4質量部、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(b4)としてシクロヘキシルメタクリレート(表中、「CHMA」と記載)40質量部、上記以外の(メタ)アクリル酸エステル単量体(b7)としてメチルメタクリレート(表中、「MMA」と表記)3質量部、ブチルメタクリレート(表中BMAと記載)2質量部、ブチルアクリレート(表中、「BA」と表記)2質量部、2−エチルヘキシルアクリレート(表中、「EHA」と表記)40質量部、乳化剤として「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液)3質量部、過硫酸アンモニウムの2%水溶液7.5質量部、及びイオン交換水72質量部の混合物をホモミキサーにより5分間混合させて作製した。
乳化液の滴下終了後、反応容器内部の温度を80℃に保ったまま90分間維持し、その後室温まで冷却した。得られたエマルジョンを、水酸化アンモニウム水溶液(25%水溶液)でpH=9.0に調整し、濃度30%の水分散体を得た(水分散体5)。得られた水分散体5中の共重合体について、上記方法により、Tg、平均粒径、及び電解液に対する膨潤度を測定した。得られた結果を表1に示す。
[Synthesis Example 5]
(Water dispersion 5)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, reflux condenser, dropping tank and thermometer, 138 parts by mass of ion-exchanged water and “AQUALON KH1025” (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as an emulsifier 1.5 parts by mass were charged. Next, the temperature inside the reaction vessel was raised to 80 ° C., and 7.5 parts by mass of a 2% aqueous solution of ammonium persulfate was added while maintaining the temperature at 80 ° C. Five minutes after the completion of the addition of the ammonium persulfate aqueous solution, the emulsion was dropped from the dropping tank into the reaction vessel over 150 minutes. The emulsion is 10 parts by mass of acrylamide (shown as “AAm” in the table) as the ethylenically unsaturated monomer (A) having an amide group, and the ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group. As 1 part by mass of methacrylic acid (indicated as “MAA” in the table), 1 part by mass of acrylic acid (indicated as “AA” in the table), 2-ethylenically unsaturated monomer (b2) having a hydroxyl group as 2- 1 part by mass of hydroxyethyl methacrylate (indicated in the table as “HEMA”), trimethylolpropane triacrylate (A-TMPT, trade name of Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) as the crosslinkable monomer (b3), “ "A-TMPT") 0.7 parts by mass, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (denoted as "AcSi" in the table) 0.4 parts by mass, and having a cycloalkyl group 40 parts by mass of cyclohexyl methacrylate (described as “CHMA” in the table) as the renically unsaturated monomer (b4), methyl methacrylate (in the table, “CHMA”) as the other (meth) acrylic acid ester monomer (b7) 3 parts by weight of MMA), 2 parts by weight of butyl methacrylate (described as BMA in the table), 2 parts by weight of butyl acrylate (indicated as “BA” in the table), 2-ethylhexyl acrylate (in the table, “EHA”) Notation) 40 parts by mass, 3 parts by mass of “AQUALON KH1025” (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as emulsifier, 7.5 parts by mass of 2% aqueous solution of ammonium persulfate, and 72 parts by mass of ion-exchanged water The mixture was prepared by mixing for 5 minutes with a homomixer.
After completion of dropping of the emulsion, the temperature inside the reaction vessel was maintained at 80 ° C. for 90 minutes, and then cooled to room temperature. The obtained emulsion was adjusted to pH = 9.0 with an aqueous ammonium hydroxide solution (25% aqueous solution) to obtain an aqueous dispersion having a concentration of 30% (aqueous dispersion 5). About the copolymer in the obtained water dispersion 5, Tg, an average particle diameter, and the swelling degree with respect to electrolyte solution were measured with the said method. The obtained results are shown in Table 1.
[合成例6]
(水分散体6)
原材料の種類及び配合比を表1に示すように変更した以外は、合成例5と同様にして、水分散体6を得た。得られた水分散体6中の共重合体について、上記方法により、Tg、粒子径、及び電解液に対する膨潤度を測定した。得られた結果を表1に示す。なお、表中、原材料の組成は質量基準である。
[Synthesis Example 6]
(Water dispersion 6)
An aqueous dispersion 6 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 5 except that the type and blending ratio of the raw materials were changed as shown in Table 1. About the copolymer in the obtained water dispersion 6, Tg, a particle diameter, and the swelling degree with respect to electrolyte solution were measured with the said method. The obtained results are shown in Table 1. In the table, the composition of raw materials is based on mass.
[製造例1]
(基材B1(セパレータ用基材)の製造)
Mvが70万であり、ホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、Mvが30万であり、ホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、Mvが40万であるホモポリマーのポリプロピレンとMvが15万であるホモポリマーのポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリオレフィン混合物99質量部に酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量部となるように、すなわち、ポリマー濃度が35質量部となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
[Production Example 1]
(Manufacture of base material B1 (base material for separator))
Mv is 700,000, 45 parts by mass of homopolymer high-density polyethylene, Mv is 300,000, homopolymer high-density polyethylene is 45 parts by mass, and Mv is 400,000. 10 parts by mass of a mixture of a homopolymer having 150,000 and polypropylene (mass ratio = 4: 3) was dry blended using a tumbler blender. 1 part by mass of tetrakis- [methylene- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] methane as an antioxidant was added to 99 parts by mass of the obtained polyolefin mixture, and again a tumbler blender. Was used for dry blending to obtain a mixture. The obtained mixture was supplied to the twin screw extruder by a feeder under a nitrogen atmosphere. Further, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C .: 7.59 × 10 −5 m 2 / s) was injected into the extruder cylinder by a plunger pump. The operating conditions of the feeder and the pump were adjusted so that the ratio of liquid paraffin in the total mixture to be extruded was 65 parts by mass, that is, the polymer concentration was 35 parts by mass.
次いで、それらを二軸押出機内で230℃に加熱しながら溶融混練し、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度80℃に制御された冷却ロール上に押し出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物を得た。このシートを同時二軸延伸機にて倍率7×6.4倍、温度112℃下で延伸した後、塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去後乾燥し、テンター延伸機にて温度130℃、横方向に2倍延伸した。その後、この延伸シートを幅方向に約10%緩和して熱処理を行い、表2に示す基材B1を得た。 Next, they are melt-kneaded while being heated to 230 ° C. in a twin-screw extruder, and the obtained melt-kneaded product is extruded through a T-die onto a cooling roll controlled at a surface temperature of 80 ° C. A sheet-like molded product was obtained by bringing into contact with a cooling roll and molding by cooling. The sheet was stretched by a simultaneous biaxial stretching machine at a magnification of 7 × 6.4 and a temperature of 112 ° C., then immersed in methylene chloride, extracted by removing liquid paraffin and dried, and then a temperature of 130 by a tenter stretching machine. The film was stretched 2 times in the transverse direction at ° C. Thereafter, the stretched sheet was relaxed by about 10% in the width direction and heat-treated to obtain a base material B1 shown in Table 2.
得られた基材B1について、上記方法により各種物性を測定した。また、得られた基材B1について、上記方法により耐ブロッキング性、密着性および上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。 About the obtained base material B1, various physical properties were measured by the said method. Moreover, about the obtained base material B1, blocking resistance, adhesiveness, and the said simple adhesion test were done with the said method. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例2]
(基材B2の製造)
延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、基材B2を得た。得られた基材B2を製造例1と同様に上記方法により評価・試験をした。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 2]
(Manufacture of base material B2)
Substrate B2 was obtained by the same operation as in Production Example 1 except that the stretching temperature and the relaxation rate were adjusted. The obtained base material B2 was evaluated and tested by the above method in the same manner as in Production Example 1. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例3]
(基材B3の製造)
粘度平均分子量70万のホモポリマーの高密度ポリエチレン47.5質量部と粘度平均分子量25万のホモポリマーの高密度ポリエチレン47.5質量部と粘度平均分子量40万のホモポリマーのポリプロピレン5質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリマー混合物99質量部に対して酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物は窒素で置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また、流動パラフィンを押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィン量比が67質量%(樹脂組成物濃度が33質量%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。
[Production Example 3]
(Manufacture of base material B3)
47.5 parts by mass of homopolymer high-density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 700,000, 47.5 parts by mass of homopolymer high-density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 250,000, and 5 parts by mass of homopolymer polypropylene having a viscosity average molecular weight of 400,000 Was dry blended using a tumbler blender. 1 part by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant is added to 99 parts by mass of the obtained polymer mixture, and again The mixture was obtained by dry blending using a tumbler blender. The obtained mixture was substituted with nitrogen and then fed to the twin-screw extruder with a feeder under a nitrogen atmosphere. Moreover, liquid paraffin was inject | poured into the extruder cylinder with the plunger pump.
The feeder and the pump were adjusted so that the liquid paraffin content ratio in the total mixture melt-kneaded and extruded was 67 mass% (resin composition concentration was 33 mass%).
溶融混練物を、T−ダイを経て冷却ロール上に押出しキャストすることにより、シート状成形物を得た。その後、延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、基材B3を得た。得られた基材B3について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。 The melt-kneaded product was extruded and cast on a cooling roll through a T-die to obtain a sheet-like molded product. Then, base material B3 was obtained by operation similar to manufacture example 1 except having adjusted the extending | stretching temperature and the relaxation rate. About the obtained base material B3, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例4]
(基材B4の製造)
粘度平均分子量200万の超高分子量ポリエチレン25質量部と粘度平均分子量70万のホモポリマーの高密度ポリエチレン15質量部と粘度平均分子量が25万の高密度ポリエチレン30質量部と粘度平均分子量12万でプロピレン単位含有量1mol%の共重合ポリエチレン30質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリマー混合物99質量部に対して酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物は窒素で置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また流動パラフィンを押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィン量比が65質量%(樹脂組成物濃度が35質量%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。
[Production Example 4]
(Manufacture of base material B4)
25 parts by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million, 15 parts by mass of high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 700,000, 30 parts by mass of high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 250,000, and 120,000 in viscosity average molecular weight 30 parts by mass of copolymer polyethylene having a propylene unit content of 1 mol% was dry blended using a tumbler blender. 0.3 parts by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant was added to 99 parts by mass of the obtained polymer mixture. The mixture was obtained by dry blending again using a tumbler blender. The obtained mixture was substituted with nitrogen and then fed to the twin-screw extruder with a feeder under a nitrogen atmosphere. Liquid paraffin was injected into the extruder cylinder by a plunger pump.
The feeder and pump were adjusted so that the liquid paraffin content ratio in the total mixture melt-kneaded and extruded was 65 mass% (resin composition concentration was 35 mass%).
溶融混練物を、T−ダイを経て冷却ロール上に押出しキャストすることにより、シート状成形物を得た。その後、延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、基材B4を得た。得られた基材B4について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。 The melt-kneaded product was extruded and cast on a cooling roll through a T-die to obtain a sheet-like molded product. Then, base material B4 was obtained by operation similar to manufacture example 1 except having adjusted the extending | stretching temperature and the relaxation rate. About the obtained base material B4, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例5]
(基材B5の製造)
延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例3と同様の操作により、基材B5を得た。得られた基材B5について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 5]
(Manufacture of base material B5)
A base material B5 was obtained by the same operation as in Production Example 3, except that the stretching temperature and the relaxation rate were adjusted. About the obtained base material B5, it carried out similarly to the manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例6]
(基材B6の製造)
粘度平均分子量が100万の超高分子量ポリエチレン19.2質量部、粘度平均分子量が25万の高密度ポリエチレン12.8質量部、フタル酸ジオクチル(DOP)48質量部、微粉シリカ20質量部を混合造粒した後、先端にTダイを装着した二軸押出機にて溶融混練した後に押し出し、両側から加熱したロールで圧延し、厚さ110μmのシート状に成形した。該成形物からDOP、微粉シリカを抽出除去し微多孔膜を作製した。該微多孔膜を2枚重ねて120℃でMD方向に5倍、120℃でTDに2倍延伸し、最後に137℃で熱処理し基材B6を得た。得られた基材B6について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 6]
(Manufacture of base material B6)
19.2 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene with a viscosity average molecular weight of 1 million, 12.8 parts by weight of high density polyethylene with a viscosity average molecular weight of 250,000, 48 parts by weight of dioctyl phthalate (DOP), and 20 parts by weight of fine silica After granulation, the mixture was melt-kneaded by a twin-screw extruder equipped with a T-die at the tip, extruded, rolled with rolls heated from both sides, and formed into a sheet having a thickness of 110 μm. DOP and fine silica were extracted and removed from the molded product to prepare a microporous membrane. Two microporous membranes were stacked and stretched 5 times in the MD direction at 120 ° C. and 2 times in TD at 120 ° C., and finally heat treated at 137 ° C. to obtain a base material B6. About the obtained base material B6, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例7]
(基材B7の製造)
水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)96.0質量部と、アクリルラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、最低成膜温度0℃以下)4.0質量部と、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部とを100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、ポリオレフィン樹脂多孔膜B1の表面にマイクログラビアコーターを用いて塗布した。60℃にて乾燥して水を除去し、多孔層を2μmの厚さで形成して、基材B7を得た。得られた基材B7について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 7]
(Manufacture of base material B7)
96.0 parts by mass of aluminum hydroxide oxide (average particle size 1.0 μm), acrylic latex (solid content concentration 40%, average particle size 145 nm, minimum film forming temperature 0 ° C. or less) 4.0 parts by mass, polycarboxylic An aqueous solution of ammonium acid (SN Dispersant 5468, manufactured by San Nopco) is uniformly dispersed in 100 parts by mass of water to prepare a coating solution, and a micro gravure coater is used on the surface of the polyolefin resin porous membrane B1. Applied. Water was removed by drying at 60 ° C., and a porous layer was formed with a thickness of 2 μm to obtain a base material B7. About obtained base material B7, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例8]
(基材B8の製造)
基材B1の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を4μmの厚さで形成して、基材B8を得た。得られた基材B8について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 8]
(Manufacture of base material B8)
A porous layer having a thickness of 4 μm was formed on one surface of the substrate B1 in the same manner as in Production Example 7 to obtain a substrate B8. About obtained base material B8, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例9]
(基材B9の製造)
基材B2の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を3μmの厚さで形成して、基材B9を得た。得られた基材B9について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 9]
(Manufacture of base material B9)
A porous layer having a thickness of 3 μm was formed on one surface of the base material B2 in the same manner as in Production Example 7 to obtain a base material B9. About obtained base material B9, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例10]
(基材B10の製造)
基材B5の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を7μmの厚さで形成して、基材B10を得た。得られた基材B10について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 10]
(Manufacture of base material B10)
A porous layer having a thickness of 7 μm was formed on one surface of the base material B5 in the same manner as in Production Example 7 to obtain a base material B10. About obtained base material B10, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例11]
(基材B11の製造)
焼成カオリン(カオリナイト(Al2Si2O5(OH)4)を主成分とする湿式カオリンを高温焼成処理したもの、平均粒径1.8μm)95.0質量部と、アクリルラテックス(固形分濃度40%、平均粒径220nm、最低成膜温度0℃以下)5.0質量部と、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)0.5質量部とを180質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、基材B3の表面にマイクログラビアコーターを用いて塗布した。60℃にて乾燥して水を除去し、多孔層を6μmの厚さで形成して、基材B11を得た。得られた基材B11について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 11]
(Manufacture of base material B11)
95.0 parts by mass of calcined kaolin (wet kaolin mainly composed of kaolinite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), calcined at high temperature, average particle size 1.8 μm), acrylic latex (solid content 180 parts by mass of water of 5.0 parts by mass with a concentration of 40%, an average particle size of 220 nm, a minimum film forming temperature of 0 ° C. or less, and 0.5 parts by mass of an aqueous ammonium polycarboxylate (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) A coating solution was prepared by uniformly dispersing the coating solution on the surface of the base material B3 and coated on the surface of the substrate B3 using a micro gravure coater. Water was removed by drying at 60 ° C., and a porous layer was formed with a thickness of 6 μm to obtain a base material B11. About obtained base material B11, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[製造例12]
(基材B12の製造)
延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、目付け:4.6g/m2、膜厚:7μm、気孔率:38%、透気度:150秒、突刺強度:270g、平均孔径:0.070μmの基材を得た。前記基材の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を3μmの厚さで形成して、基材B12を得た。得られた基材B12について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表2に示す。
[Production Example 12]
(Manufacture of base material B12)
Except that the stretching temperature and relaxation rate were adjusted, the same procedure as in Production Example 1 was followed, with a basis weight of 4.6 g / m 2 , a film thickness of 7 μm, a porosity of 38%, an air permeability of 150 seconds, and a piercing A base material having a strength of 270 g and an average pore size of 0.070 μm was obtained. A porous layer having a thickness of 3 μm was formed on one surface of the base material in the same manner as in Production Example 7 to obtain base material B12. About obtained base material B12, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance and adhesiveness, and performed the said simple adhesion test. The obtained results are shown in Table 2.
[実施例1]
水分散体1および11を固形分で30質量部となるように水で希釈し、質量比率で水分散体1=25、水分散体11=75となるように混合し、熱可塑性ポリマーを含む塗布液(固形分30質量%)を調製した。次いで、基材B1の片面にマイクログラビアコーターを用いて塗布液を塗布した。その後、60℃にて塗布後の塗布液を乾燥して水を除去した。さらに、基材B1のもう片面にも同様に塗布液を塗布し、再度上記と同様にして乾燥させた。こうして、基材B1の両面にポリマー層を形成したセパレータを得た。なお、このセパレータにおいて、ポリマー層の表面被覆率は30%であり、ポリマー層の平均厚さは1μmであった。また、SEMにて確認したところ、ポリマー層は基材B1の表面にほぼ円形のドット状に規則正しく配列されて存在していた。基材B1の片面あたりのポリマーの担持量は0.3g/m2であった。
得られたセパレータについて、上記方法により、耐ブロッキング性、粉落ち性、密着性および上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表3に示す。
[Example 1]
Aqueous dispersions 1 and 11 are diluted with water so that the solid content is 30 parts by mass, and mixed so that the aqueous dispersion 1 = 25 and the aqueous dispersion 11 = 75 by mass ratio, and contain a thermoplastic polymer. A coating solution (solid content: 30% by mass) was prepared. Subsequently, the coating liquid was apply | coated to the single side | surface of base material B1 using the micro gravure coater. Then, the coating liquid after application | coating was dried at 60 degreeC, and water was removed. Furthermore, the coating solution was similarly applied to the other surface of the substrate B1, and dried again in the same manner as described above. In this way, the separator which formed the polymer layer on both surfaces of base material B1 was obtained. In this separator, the surface coverage of the polymer layer was 30%, and the average thickness of the polymer layer was 1 μm. Moreover, when confirmed with SEM, the polymer layer existed regularly arranged in the shape of a substantially circular dot on the surface of the base material B1. The amount of the polymer supported on one side of the substrate B1 was 0.3 g / m 2 .
About the obtained separator, the blocking resistance, powder fall-off property, adhesiveness, and the said simple adhesion test were done with the said method. The obtained results are shown in Table 3.
[実施例2〜25、比較例1〜6]
水分散体の固形分調整は実施例1と同様に30質量部となるように水で希釈することとした。水分散体の種類及び混合割合(質量%)、並びにセパレータ用基材の種類を表2および表3〜7に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、各例の塗布液を調製し、セパレータである各種基材上に各熱可塑性ポリマーを担持したセパレータを作製した。得られたセパレータの各種物性及び評価・試験結果を表3〜表7に示す。
実施例2〜25に関しては、いずれもポリマー層の表面被覆率は30%であり、ポリマー層の平均厚さは1μmであった。また、SEMにて確認したところ、ポリマー層は各基材の表面にほぼ円形のドット状に規則正しく配列されて存在していた。
比較例1〜6に関しては、ポリマー層の表面被覆率は10%程度であり、ポリマー層の平均厚さは1μmであった。また、SEMにて確認したところ、ポリマー層は基材B1の表面に様々な大きさ、形状で不規則に存在しており、ドットの抜け、流れ、隣接ドット同士の接合等がみられた。
[Examples 2 to 25, Comparative Examples 1 to 6]
The solid content of the aqueous dispersion was adjusted with water so as to be 30 parts by mass as in Example 1. The coating liquid of each example was prepared in the same manner as in Example 1 except that the type and mixing ratio (% by mass) of the water dispersion and the type of the base material for the separator were changed as shown in Tables 2 and 3 to 7. The separator which prepared and carried each thermoplastic polymer on the various base materials which are separators was produced. Various physical properties and evaluation / test results of the obtained separator are shown in Tables 3 to 7.
Regarding Examples 2 to 25, the surface coverage of the polymer layer was 30%, and the average thickness of the polymer layer was 1 μm. Further, as confirmed by SEM, the polymer layers were regularly arranged in a substantially circular dot shape on the surface of each substrate.
Regarding Comparative Examples 1 to 6, the surface coverage of the polymer layer was about 10%, and the average thickness of the polymer layer was 1 μm. Further, as confirmed by SEM, the polymer layer was irregularly present in various sizes and shapes on the surface of the base material B1, and dot omission, flow, joining of adjacent dots, etc. were observed.
[実施例26]
水分散体の固形分調整は実施例1同様30質量部となるように水で希釈し、水分散体の種類および混合割合(質量%)は表6に示すとおりに調整し、基材の種類を表2に記載のB1とした。塗布する水分散体を正極活物質および負極活物質上にスプレー塗工し、その後、60℃にて塗布後の塗布液を乾燥して水を除去した。こうして、正極活物質上および負極活物質上に熱可塑性ポリマー層を形成した各電極を得た。なお、SEMにて確認したところ、この電極において、ポリマー層の表面被覆率は30〜35%であり、ポリマー層の厚さは0.5〜1.2μm(平均1.0μm)であった。また、ポリマー層は各種基材の表面に円形もしくは楕円状で、各々が独立したドット状として存在していた。得られた熱可塑性ポリマー担持電極について、上記方法により、耐ブロッキング性、粉落ち性、密着性試験を行った。得られた結果を表6に示す。なお、表6における、簡易接着性試験に関しては、熱可塑性ポリマーの接着性の有無を簡易的に確認する試験である。そのため、電極に熱可塑性ポリマーを担持させたものではなく、実施例1に記載の方法で、表6に記載の熱可塑性ポリマーを基材B1上に形成担持させ、上記簡易接着性試験を実施し評価した。
[Example 26]
The solid content of the aqueous dispersion was diluted with water so as to be 30 parts by mass as in Example 1, and the type and mixing ratio (% by mass) of the aqueous dispersion were adjusted as shown in Table 6, and the type of base material Was designated as B1 in Table 2. The aqueous dispersion to be applied was spray-coated on the positive electrode active material and the negative electrode active material, and then the applied coating solution was dried at 60 ° C. to remove water. Thus, each electrode in which the thermoplastic polymer layer was formed on the positive electrode active material and the negative electrode active material was obtained. When confirmed by SEM, in this electrode, the surface coverage of the polymer layer was 30 to 35%, and the thickness of the polymer layer was 0.5 to 1.2 μm (average 1.0 μm). Moreover, the polymer layer was circular or elliptical on the surface of various substrates, and each existed as an independent dot shape. About the obtained thermoplastic polymer carrying | support electrode, the blocking resistance, powder fall-off property, and the adhesiveness test were done with the said method. The results obtained are shown in Table 6. The simple adhesion test in Table 6 is a test for simply confirming the presence or absence of adhesiveness of the thermoplastic polymer. Therefore, the thermoplastic polymer described in Table 6 was formed and supported on the substrate B1 by the method described in Example 1 instead of supporting the thermoplastic polymer on the electrode, and the simple adhesion test was performed. evaluated.
本発明によれば、電極とセパレータの密着性に優れる積層体を提供できる。したがって、本発明は、非水系電解液二次電池等の電池やコンデンサー、キャパシタ等の蓄電デバイス用積層体として有用であり、これらの分野に産業上の利用可能性がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laminated body excellent in the adhesiveness of an electrode and a separator can be provided. Therefore, the present invention is useful as a laminated body for an electricity storage device such as a battery such as a non-aqueous electrolyte secondary battery, a capacitor, and a capacitor, and has industrial applicability in these fields.
Claims (25)
セパレータ用基材と、
前記セパレータ用基材と前記電極の間の少なくとも一部に形成された熱可塑性ポリマーを含有する層と、
を備える積層体であって、
前記熱可塑性ポリマーが、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体を単量体単位として有する共重合体を含む、積層体。 At least one electrode;
A separator substrate;
A layer containing a thermoplastic polymer formed at least in part between the separator substrate and the electrode;
A laminate comprising:
The laminated body in which the said thermoplastic polymer contains the copolymer which has an ethylenically unsaturated monomer which has an amide group as a monomer unit.
前記熱可塑性ポリマーが、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体と、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体と共重合可能なその他の単量体を単量体単位として有する共重合体を含む、蓄電デバイス用セパレータ。 A separator for an electricity storage device comprising a separator substrate and a layer containing a thermoplastic polymer in at least a part of at least one surface of the separator substrate,
A copolymer in which the thermoplastic polymer has, as monomer units, an ethylenically unsaturated monomer having an amide group and another monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomer having an amide group A separator for an electricity storage device, comprising:
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