JP2015170441A - Separator for battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for battery excellent in durability, in which reduction of the charge discharge capacity of a battery is less, even if the battery is held under a high temperature environment.SOLUTION: In a separator for battery having a porous ceramic layer containing heteromorphic silica having an elongated shape, e.g., rodlike, bend-like or branch-like, and a basic oxide, e.g., a chloride of calcium or magnesium, a nitrate salt, a sulfamate, a formate, or an acetate, and a porous support, surface of the heteromorphic silica is coated with magnesium hydroxide. The separator can be used not only as the separator for lithium secondary battery, but also as the separator for a capacitor.

Description

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

従来、リチウム二次電池に使用される電池用セパレータ(以下、「セパレータ」と略記する場合がある)としては、貫通した微細孔を有するポリオレフィンの多孔フィルムが用いられてきた。これらのセパレータは、電池が異常を起こして発熱した場合に、貫通した微細孔が溶融して閉塞し、電池の内部抵抗を高めることで、発熱を抑制し、電極剤であるコバルト酸リチウムの熱暴走による電池の爆発を抑制する仕組みを担ってきた。   Conventionally, as a battery separator (hereinafter sometimes abbreviated as “separator”) used in a lithium secondary battery, a polyolefin porous film having fine pores that have penetrated has been used. These separators suppress heat generation by increasing the internal resistance of the battery when the battery malfunctions and generate heat, and the through-holes are melted and closed. It has been responsible for suppressing battery explosion due to runaway.

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

この要望に、特許文献1には、不織布などの孔の開いた多孔性支持体と多孔質のセラミック微粒子を含有してなる多孔質セラミック層を複合させて、耐熱性を付与して、電池が熱暴走を起こした場合でも、セパレータの熱収縮が引き起こされずに、電極接触を抑制することができる方法が提案されている。この方法は、多孔質セラミック層がセパレータの表面及び内部に浸透することが可能で、高い電解液の保持性や耐熱性を付与することが可能であり、優れた方法である。   In response to this demand, Patent Document 1 discloses that a battery is provided with heat resistance by combining a porous support having a hole such as a nonwoven fabric and a porous ceramic layer containing porous ceramic fine particles. There has been proposed a method capable of suppressing electrode contact without causing thermal contraction of the separator even when thermal runaway occurs. This method is an excellent method because the porous ceramic layer can permeate the surface and the inside of the separator and can impart high electrolyte retention and heat resistance.

一方、特許文献2及び3には、多孔フィルムの片面にセラミック微粒子を含有してなる多孔質セラミック層を設けて、耐熱性を付与する方法が提案されている。特許文献2では、セラミック微粒子として、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの酸化チタン及びその複合酸化物が有効であると記載されている。特許文献3では、セラミック微粒子として、シリカ、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化カルシウム、チタニア、酸化亜鉛、酸化錫等が挙げられている。   On the other hand, Patent Documents 2 and 3 propose a method of providing heat resistance by providing a porous ceramic layer containing ceramic fine particles on one side of a porous film. Patent Document 2 describes that titanium oxides such as alumina, zirconia, silica, titania, barium titanate, lead titanate, strontium titanate, and composite oxides thereof are effective as the ceramic fine particles. In Patent Document 3, silica, magnesium oxide, alumina, calcium oxide, titania, zinc oxide, tin oxide and the like are listed as ceramic fine particles.

特に高い絶縁性を有するシリカは安価で非常に有望な材料であるが、リチウム二次電池に用いられている電解液に対して、加熱経時で電池特性を劣化させるという問題を残していた。   In particular, silica having high insulation is an inexpensive and very promising material, but has left the problem of deteriorating battery characteristics over time with respect to the electrolyte used in lithium secondary batteries.

特許第4594098号公報Japanese Patent No. 4594098 特表2008−503049号公報Special table 2008-503049 gazette 特許第4499851号公報Japanese Patent No. 4499851

本発明の課題は、耐久性に優れた電池用セパレータを提供することである。   The subject of this invention is providing the battery separator excellent in durability.

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

異形シリカと塩基性酸化物を含有してなる多孔質セラミック層と多孔性支持体とを有する電池用セパレータにおいて、異形シリカの表面が水酸化マグネシウムで被覆されてなることを特徴とする、電池用セパレータ。   A battery separator having a porous ceramic layer containing a deformed silica and a basic oxide and a porous support, wherein the surface of the deformed silica is coated with magnesium hydroxide. Separator.

本発明では、耐久性に優れた電池用セパレータを得ることができる。   In the present invention, a battery separator having excellent durability can be obtained.

本発明における異形シリカとは、原料シリカとなる活性珪酸に、塩基性酸化物を形成する塩を加えて、水熱合成によって得られる棒状、屈曲状、分岐状等の細長い形状を有するシリカである。活性珪酸とは、水ガラスに陽イオン交換処理を行い、pHを酸性雰囲気としたシリカゾルで、ここに塩基性酸化物となる塩を加える。このような塩としては、カルシウムやマグネシウムの塩化物、硝酸塩、スルファミン酸塩、ギ酸塩、酢酸塩等が好ましい材料である。添加量はCaO、MgO(塩基性酸化物)の換算量で0.15質量%から1.5質量%添加し、pHを中性からアルカリ性に戻して、85℃から200℃で、0.5時間から20時間加熱して、所定の構造の異形シリカを得る。水熱合成時に、シリカ濃度を高くしすぎると、シリカゾルがゲル化する場合や、急激に粒子の結合が起きて反応が制御できなくなるなどの問題から、好ましいシリカ濃度は10〜40質量%であり、更に好ましくは15〜30質量%である。このような異形シリカは、例えば、日産化学製商品名スノーテックス(登録商標)の中で、特殊形状品であるST−UP、ST−UP−S、ST−UP−M、ST−OUP、ST−UP−SO、ST−UP−MOなどのグレードで入手できる。   The deformed silica in the present invention is a silica having an elongated shape such as a rod shape, a bent shape, a branched shape, etc. obtained by hydrothermal synthesis by adding a salt that forms a basic oxide to an active silicic acid that is a raw material silica. . The active silicic acid is a silica sol obtained by subjecting water glass to a cation exchange treatment and adjusting the pH to an acidic atmosphere. As such salts, calcium, magnesium chloride, nitrate, sulfamate, formate, acetate and the like are preferable materials. The addition amount is 0.15% by mass to 1.5% by mass in terms of CaO and MgO (basic oxide), the pH is returned from neutral to alkaline, and from 85 ° C. to 200 ° C., 0.5% Heat for 20 hours to obtain deformed silica having a predetermined structure. During hydrothermal synthesis, if the silica concentration is too high, the silica concentration is preferably 10 to 40% by mass due to problems such as the gelation of the silica sol or the sudden bond bonding that makes the reaction uncontrollable. More preferably, it is 15-30 mass%. Such deformed silica is, for example, ST-UP, ST-UP-S, ST-UP-M, ST-OUP, ST, which are specially shaped products in the trade name Snowtex (registered trademark) manufactured by Nissan Chemical. -Available in grades such as UP-SO and ST-UP-MO.

本発明では、セラミック微粒子として、異形シリカと塩基性酸化物を含有させて多孔質セラミック層を構成する。塩基性酸化物は、粒状、板状などの微粒子であって、多孔性支持体中の繊維表面で凝集構造を作り、多孔性支持体の細孔分布を調整する。シリカ系材料は、電解液が分解して生成するフッ化水素と反応すると、ケイ素酸素間の結合を切り離されて、ガス状のフッ化ケイ素を生成し、電池寿命に重大な問題を引き起こす。フッ化水素を除去するために、塩基性酸化物を含有させる。塩基性酸化物としては、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムなどが好ましい。酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムはフッ化物を表面で安定に固定できるために特に好ましい材料である。   In the present invention, a porous ceramic layer is formed by containing irregular shaped silica and a basic oxide as ceramic fine particles. Basic oxides are fine particles such as particles and plates, and form an aggregated structure on the fiber surface in the porous support to adjust the pore distribution of the porous support. When the silica-based material reacts with hydrogen fluoride generated by decomposition of the electrolytic solution, the bond between silicon and oxygen is cut off to generate gaseous silicon fluoride, which causes a serious problem in battery life. In order to remove hydrogen fluoride, a basic oxide is included. As the basic oxide, calcium oxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide and the like are preferable. Magnesium oxide and magnesium hydroxide are particularly preferable materials because the fluoride can be stably fixed on the surface.

塩基性酸化物の粒径が0.1μm以上1.0μm以下であることが好ましい。0.1μmを切る細かい粒子では、多孔性支持体中で異形シリカと密なセラミック凝集体を形成してしまい、多孔性支持体全体で多孔質セラミック層が広がれず、多孔性支持体表面に局在して、最大細孔径が大きくなり、電池特性を低下させる。また、粒径が1.0μmを超えると、電池特性を安定化させるために必要な多孔質セラミック層の塗工量が増加して、セパレータの厚みを増大させてしまうので、更に好ましい粒径は0.2μm以上0.8μm以下である。セラミック微粒子の粒径は、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope;TEM)または走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope;SEM)で測定したセラミック微粒子10個の粒径の平均値である。   The particle size of the basic oxide is preferably 0.1 μm or more and 1.0 μm or less. Fine particles of less than 0.1 μm form dense ceramic aggregates with deformed silica in the porous support, and the porous ceramic layer does not spread over the entire porous support. Therefore, the maximum pore diameter is increased and the battery characteristics are deteriorated. Further, if the particle size exceeds 1.0 μm, the coating amount of the porous ceramic layer necessary for stabilizing the battery characteristics increases and the thickness of the separator is increased. It is 0.2 μm or more and 0.8 μm or less. The particle diameter of the ceramic fine particles is an average value of the particle diameters of ten ceramic fine particles measured with a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM).

さらに、本発明では、異形シリカが水酸化マグネシウムで被覆されて、電解液に対して安定化されていること特徴とする。異形シリカの表面に水酸化マグネシウムを存在させるには、異形シリカの分散液に、液のpHをアルカリの状態で保ちながら、酢酸マグネシウム、クエン酸マグネシウムなどの水溶液マグネシウム塩を添加して、表面に水酸化マグネシウムを析出させる。添加量は、水酸化マグネシウム換算で、異形シリカに対して、好ましくは0.1〜20質量%であり、より好ましくは0.5〜10質量%である。少量では効果が得られない場合があり、過剰では、異形シリカの成膜性を阻害してしまう場合がある。水酸化マグネシウムで被覆した後、異形シリカの分散液を40℃から90℃で加熱すると、分散状態が安定化する。   Furthermore, the present invention is characterized in that the deformed silica is coated with magnesium hydroxide and stabilized with respect to the electrolytic solution. In order to make magnesium hydroxide exist on the surface of the deformed silica, an aqueous magnesium salt such as magnesium acetate or magnesium citrate is added to the dispersion of the deformed silica while keeping the pH of the solution in an alkaline state. Magnesium hydroxide is precipitated. The addition amount is preferably 0.1 to 20% by mass and more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the deformed silica in terms of magnesium hydroxide. If the amount is small, the effect may not be obtained. If the amount is too large, the film formability of deformed silica may be impaired. After coating with magnesium hydroxide, the dispersion of the deformed silica is heated at 40 ° C. to 90 ° C. to stabilize the dispersion state.

本発明では、水酸化マグネシウム被覆異形シリカと、塩基性酸化物は、同時に分散されていることが好ましい。同時に分散されているとは、塗液が製造される際に、両微粒子が混在した状態で、機械的にシェアが加えられて、水中で微粒子が安定に分散された状態が得られているということを意味する。一般的に2種以上の分散粒子を含有する塗液の場合、乾燥時には、まず同一粒子間での凝集が起こる。この凝集現象が発現すると、細かな粒子による高密度の多孔質セラミック層(高密度層)と大きな粒子による低密度の多孔質セラミック層(低密度層)が別々に形成される。特に異形シリカによる高密度層がセパレータ内部に形成されると、セパレータの内部抵抗が増大してしまう。しかし、2種の粒子を同時に混合して、シェアをかけた場合、細かな粒子は、大きな粒子の表面を覆うように分散していくので、形成された多孔質セラミック層は局所的に高密度層を持ちにくい構造をとり、セパレータ全体として、高い空隙率を形成することができる。   In the present invention, the magnesium hydroxide-coated irregular shaped silica and the basic oxide are preferably dispersed at the same time. Dispersed at the same time means that when the coating liquid is produced, both fine particles are mixed and mechanical shear is added so that fine particles are stably dispersed in water. Means that. In general, in the case of a coating liquid containing two or more kinds of dispersed particles, first, aggregation occurs between the same particles during drying. When this agglomeration phenomenon occurs, a high-density porous ceramic layer (high-density layer) composed of fine particles and a low-density porous ceramic layer (low-density layer) composed of large particles are separately formed. In particular, when a high-density layer made of deformed silica is formed inside the separator, the internal resistance of the separator increases. However, when two types of particles are mixed at the same time and shear is applied, the fine particles are dispersed so as to cover the surface of the large particles, so that the formed porous ceramic layer has a locally high density. The structure which does not have a layer easily is taken, and a high porosity can be formed as the whole separator.

本発明において、多孔質セラミック層は水溶性セルロース誘導体を含有することができる。セラミック微粒子は、水中で分散されて多孔質セラミック層を形成する塗液となる。この際に水溶性セルロース誘導体が含有されていると、水溶性セルロース誘導体が水中で分散性助剤となるほか、塗液を増粘させて、多孔性支持体上への塗液のセット性を向上させることができる。セラミック微粒子の分散性や多孔性支持体とセラミック微粒子との親和性を向上させるために、ノニオン性、アニオン性、カチオン性などの各種界面活性剤や、セラミック微粒子への荷電付与のための塩類などを併用することもできる。界面活性剤としては、ラウリン酸ナトリウムやドデシルベンゼンスルホン酸などが挙げられる。   In the present invention, the porous ceramic layer can contain a water-soluble cellulose derivative. The ceramic fine particles are dispersed in water to form a coating liquid that forms a porous ceramic layer. In this case, if a water-soluble cellulose derivative is contained, the water-soluble cellulose derivative becomes a dispersion aid in water, and the coating liquid is thickened to improve the setting property of the coating liquid on the porous support. Can be improved. In order to improve the dispersibility of ceramic fine particles and the affinity between the porous support and the ceramic fine particles, various surfactants such as nonionic, anionic and cationic, salts for imparting electric charges to the ceramic fine particles, etc. Can also be used together. Examples of the surfactant include sodium laurate and dodecylbenzene sulfonic acid.

本発明における水溶性セルロース誘導体とは、グリコシド結合によって直鎖に結合したβ−グルコース分子の水酸基の一部を変性し、水溶化が可能として合成されたセルロース誘導体であって、水酸基の一部が、カルボキシメトキシ基、メトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、ヒドロキシプロキシ基に変性されている化合物を示す。カルボキシメトキシ基で置換された誘導体はカルボキシメチルセルロース(CMC)と呼ばれ、ナトリウム塩やアンモニウム塩等にして水溶性化できる。メトキシ基のみを含有するメチルセルロースは、低温水にのみ溶解し、温度が上昇すると、水溶液をゲル化する熱ゲル性を有する。また、起泡性・発泡性に優れており、ノニオン性の高分子界面活性剤的な挙動が得られる。一般的にメトキシ基に、ヒドロキシエトキシ基やヒドロキシプロポキシ基を組み合わせることによって、溶解性や熱ゲル性をコントロールすることができる。その他水溶性カチオン化セルロースも用いることができる。しかし、酢酸セルロース、エチルセルロースなどのセルロース誘導体は、水には溶解しない非水溶性セルロース誘導体であるので、用いることができない。水溶性セルロース誘導体は、セラミック微粒子と併用されて多孔質セラミック層を形成し、内部抵抗を低減化させることができる。水溶性セルロース誘導体の含有量は、多すぎると乾燥工程で空隙の周囲で成膜化して、独立した空隙を形成してしまうので、多孔質セラミック層の10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下である。   The water-soluble cellulose derivative in the present invention is a cellulose derivative synthesized by modifying a part of hydroxyl groups of β-glucose molecules bonded linearly by glycosidic bonds so as to be water-soluble. , A compound modified with a carboxymethoxy group, a methoxy group, a hydroxyethoxy group, or a hydroxyproxy group. A derivative substituted with a carboxymethoxy group is called carboxymethylcellulose (CMC), and can be water-solubilized with sodium salt or ammonium salt. Methylcellulose containing only methoxy groups dissolves only in low-temperature water and has a thermal gel property that gels an aqueous solution when the temperature rises. Moreover, it is excellent in foaming property and foaming property, and can behave like a nonionic polymer surfactant. In general, solubility and thermal gel properties can be controlled by combining a hydroxyethoxy group or a hydroxypropoxy group with a methoxy group. In addition, water-soluble cationized cellulose can also be used. However, cellulose derivatives such as cellulose acetate and ethyl cellulose cannot be used because they are water-insoluble cellulose derivatives that do not dissolve in water. The water-soluble cellulose derivative can be used in combination with ceramic fine particles to form a porous ceramic layer and reduce internal resistance. If the content of the water-soluble cellulose derivative is too large, a film is formed around the voids in the drying step to form independent voids, so that it is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% of the porous ceramic layer. It is below mass%.

セラミック微粒子間の接着性や、多孔性支持体とセラミック微粒子との接着性を改善させるために、各種高分子結着剤を併用することができる。特に接着が難しいポリエステルやポリプロピレンが多孔性支持体に用いられている場合は、高分子結着剤としてラテックス系の高分子結着剤を使用することが好ましい。高分子結着剤としては、ポリオレフィン系、スチレン−ブタジエン系、アクリル系などを用いることができる。高分子結着剤の含有量は、多孔質セラミック層の0.5〜20質量%が好ましく、より好ましくは1〜6質量%である。   Various polymer binders can be used in combination in order to improve the adhesion between the ceramic fine particles and the adhesion between the porous support and the ceramic fine particles. In particular, when polyester or polypropylene that is difficult to bond is used for the porous support, it is preferable to use a latex polymer binder as the polymer binder. As the polymer binder, polyolefin, styrene-butadiene, acrylic, or the like can be used. The content of the polymer binder is preferably 0.5 to 20% by mass of the porous ceramic layer, and more preferably 1 to 6% by mass.

本発明では、多孔質セラミック層が多孔性支持体上に形成される。多孔性支持体としては、多孔フィルム、織布、不織布、編物等が挙げられる。多孔性支持体の材質としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、アラミド、セルロース等を挙げることができる。多孔性支持体としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、アラミド、セルロース等の繊維を用いた不織布であって、特に耐熱性に優れ、電解液に対しても安定であり、微細繊維の入手が容易な、ポリエステルやポリオレフィンの繊維を用いた不織布を用いるのが好ましい。不織布は、湿式法、乾式法、静電紡糸法等の各種方法で製造することができる。多孔性支持体としては、厚み10〜25μmであることが好ましく、空隙率は40〜80%であることが好ましい。より好ましくは、厚み12〜18μmであり、空隙率50〜75%である。   In the present invention, a porous ceramic layer is formed on a porous support. Examples of the porous support include a porous film, a woven fabric, a nonwoven fabric, and a knitted fabric. Examples of the material for the porous support include polyester, polyolefin, polyamide, aramid, and cellulose. The porous support is a non-woven fabric using fibers such as polyester, polyolefin, polyamide, aramid, cellulose, etc., which is particularly excellent in heat resistance, stable against electrolyte solution, and easy to obtain fine fibers. It is preferable to use a nonwoven fabric using polyester or polyolefin fibers. The nonwoven fabric can be produced by various methods such as a wet method, a dry method, and an electrostatic spinning method. The porous support preferably has a thickness of 10 to 25 μm, and the porosity is preferably 40 to 80%. More preferably, the thickness is 12 to 18 μm, and the porosity is 50 to 75%.

湿式法で抄造された不織布(湿式不織布)を多孔性支持体として用いた場合、多孔性支持体の表面は抄造時に繊維表面に残留している界面活性剤により親水化されており、この表面に、先に述べた異形シリカが安定化された凝集構造が出現する。この凝集構造のサイズ(径)はサブミクロンから数ミクロン程度で、異方性シリカにより繊維表面に密着しながら成長する。   When a nonwoven fabric (wet nonwoven fabric) made by a wet method is used as a porous support, the surface of the porous support is hydrophilized by the surfactant remaining on the fiber surface during paper making. Then, an aggregated structure in which the above-mentioned deformed silica is stabilized appears. The size (diameter) of the aggregated structure is about submicron to several microns, and grows while adhering to the fiber surface with anisotropic silica.

多孔質セラミック層は、多孔性支持体に、セラミック微粒子を含有する塗液を塗布または流延し、場合によってはゲル化させた後、乾燥させて得ることができる。塗布または流延の方法としては、エアドクターコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、ロッドコーター、スクイズコーター、含浸コーター、グラビアコーター、キスロールコーター、ダイコーター、リバースロールコーター、トランスファーロールコーター、スプレーコーター等を用いた方法を使用することができる。多孔質セラミック層の塗工量は、乾燥質量で0.5〜20g/mであることが好ましく、より好ましくは1〜10g/mである。電池用セパレータの好ましい厚みは10〜30μmであり、より好ましくは12〜25μmである。 The porous ceramic layer can be obtained by applying or casting a coating liquid containing ceramic fine particles on a porous support, gelling in some cases, and then drying. As an application or casting method, an air doctor coater, blade coater, knife coater, rod coater, squeeze coater, impregnation coater, gravure coater, kiss roll coater, die coater, reverse roll coater, transfer roll coater, spray coater, etc. The method used can be used. The coating amount of the porous ceramic layer is preferably 0.5 to 20 g / m 2 by dry mass, and more preferably 1 to 10 g / m 2 . The preferable thickness of the battery separator is 10 to 30 μm, and more preferably 12 to 25 μm.

得られた電池用セパレータは、裁断されてリチウム二次電池用の電極材料間に挟み込まれて、電解液を注入し、電池を封止して、リチウム二次電池となる。正極を構成する材料は主に、活物質とカーボンブラック等の導電剤、ポリフッ化ビニリデンやスチレン−ブタジエンゴム等のバインダーであって、活物質としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(NMC)やアルミニウムマンガン酸リチウム(AMO)などのリチウムマンガン複合酸化物、鉄リン酸リチウムなどが用いられる。これらは混合されて、集電体であるアルミニウム箔上に塗布されて正極となる。   The obtained battery separator is cut and sandwiched between electrode materials for a lithium secondary battery, an electrolyte is injected, the battery is sealed, and a lithium secondary battery is obtained. The material constituting the positive electrode is mainly an active material and a conductive agent such as carbon black, a binder such as polyvinylidene fluoride and styrene-butadiene rubber, and as the active material, lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate In addition, lithium manganese composite oxides such as lithium nickel manganese cobaltate (NMC) and lithium aluminum manganate (AMO), and lithium iron phosphate are used. These are mixed and applied onto an aluminum foil as a current collector to form a positive electrode.

負極を構成する材料は主に、活物質と導電剤、バインダーであって、活物質としては、黒鉛、非晶質炭素材料、ケイ素、リチウム、リチウム合金などが用いられる。これらは混合されて、集電体である銅箔上に塗布されて負極となる。リチウム二次電池は、正極、負極間にセパレータを挟み込み、ここに電解液を含浸させて、イオン伝導性を持たせて導通させる。リチウム二次電池では非水系電解液が用いられるが、一般的に、これは溶媒と支持電解質で構成させる。溶媒として用いられるのは、例えばエチレンカーボネイト(EC)、プロピレンカーボネイト(PC)、ジエチルカーボネイト(DEC)、ジメチルカーボネイト(DMC)、エチルメチルカーボネイト(EMC)及び添加剤的な働きを有するビニレンカーボネイト、ビニルエチレンカーボネイト等のカーボネイト系である。ジメトキシエタン(DME)を用いることもできる。支持電解質としては、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)のほかに、LiN(SOCFなどの有機リチウム塩なども用いられる。イオン液体も利用できる。また、ポリエチレングリコールやその誘導体、ポリメタクリル酸誘導体、ポリシロキサンやその誘導体、ポリフッ化ビニリデンなどのゲル状ポリマーにリチウム塩を溶解させたゲル状の電解質を使用することもできる。 The material constituting the negative electrode is mainly an active material, a conductive agent, and a binder. As the active material, graphite, amorphous carbon material, silicon, lithium, lithium alloy and the like are used. These are mixed and applied onto a copper foil as a current collector to form a negative electrode. In a lithium secondary battery, a separator is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode, and an electrolytic solution is impregnated therein to provide ionic conductivity and conduct. In the lithium secondary battery, a non-aqueous electrolyte solution is used. Generally, this is composed of a solvent and a supporting electrolyte. As the solvent, for example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and vinylene carbonate having an additive function, vinyl Carbonate type such as ethylene carbonate. Dimethoxyethane (DME) can also be used. As the supporting electrolyte, in addition to lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), an organic lithium salt such as LiN (SO 2 CF 3 ) 2 is also used. Ionic liquids can also be used. Further, a gel electrolyte in which a lithium salt is dissolved in a gel polymer such as polyethylene glycol or a derivative thereof, polymethacrylic acid derivative, polysiloxane or a derivative thereof, or polyvinylidene fluoride can also be used.

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

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

[多孔性支持体の作製]
延伸レギュラーポリエチレンテレフタレート(PET)繊維(0.1dtex、長さ3mm)65質量部、未延伸PET繊維(0.2dtex、長さ4mm)35質量部の構成で、湿式法により、目付量8.1g/mのウェッブを作製した。この時の乾燥温度は130℃であった。次に、220℃で熱カレンダー処理をウェッブに施し、厚み16μmの湿式不織布である多孔性支持体を作製した。
[Preparation of porous support]
With a configuration of 65 parts by mass of stretched regular polyethylene terephthalate (PET) fiber (0.1 dtex, length 3 mm) and 35 parts by mass of unstretched PET fiber (0.2 dtex, length 4 mm), the basis weight is 8.1 g by a wet method. A web of / m 2 was produced. The drying temperature at this time was 130 ° C. Next, the web was subjected to thermal calendering treatment at 220 ° C. to prepare a porous support which was a wet nonwoven fabric having a thickness of 16 μm.

(実施例1)
下記材料の混合液に濃度1質量%の酢酸マグネシウム水溶液を50質量部添加して、60℃で2時間加熱した。
Example 1
50 parts by mass of a magnesium acetate aqueous solution having a concentration of 1% by mass was added to a mixed solution of the following materials and heated at 60 ° C. for 2 hours.

水 50質量部
ポリカルボン酸ナトリウム 0.03質量部
異形シリカ
(日産化学工業製、商品名:スノーテックス(登録商標)ST−UP、濃度20質量%)
100質量部
Water 50 parts by mass Sodium polycarboxylate 0.03 parts by mass Deformed silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, trade name: Snowtex (registered trademark) ST-UP, concentration 20% by mass)
100 parts by mass

次に、水酸化マグネシウム(協和化学工業製、商品名:200−06H、平均粒径0.6μm)20質量部を加えて、分散機(特殊機化工業製、製品名:T.K.HOMO MIXER)を使い、回転数7000rpmで60分撹拌して、分散液を作製した。   Next, 20 parts by mass of magnesium hydroxide (manufactured by Kyowa Chemical Industry, trade name: 200-06H, average particle size 0.6 μm) is added, and a dispersing machine (product name: TK HOMO, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) is added. MIXER) and stirred at a rotational speed of 7000 rpm for 60 minutes to prepare a dispersion.

この分散液に、下記材料を添加して、塗液を作製し、多孔性支持体に含浸して、100℃で乾燥させて、厚み20μmのセパレータを作製した。 The following materials were added to this dispersion to prepare a coating solution, impregnated into a porous support, and dried at 100 ° C. to prepare a separator having a thickness of 20 μm.

0.6質量%濃度カルボキシメチルセルロースナトリウム
(日本製紙製、商品名:サンローズ(登録商標)MAC500LC) 100質量部
40質量%濃度アクリルラテックス(JSR製、商品名:TRD202A) 3質量部
0.6% by weight sodium carboxymethylcellulose (Nippon Paper Industries, trade name: Sunrose (registered trademark) MAC500LC) 100 parts by weight 40% by weight acrylic latex (JSR, trade name: TRD202A) 3 parts by weight

(比較例1)
下記材料の混合液を、分散機(特殊機化工業製、製品名:T.K.HOMO MIXER)を使い、回転数7000rpmで60分撹拌して、分散液を作製した。
水 50質量部
ポリカルボン酸ナトリウム 0.03質量部
異形シリカ
(日産化学工業製、商品名:スノーテックス(登録商標)ST−UP、濃度20質量%)
100質量部
水酸化マグネシウム(協和化学工業製、商品名:200−06H、平均粒径0.6μm)
20質量部
(Comparative Example 1)
The mixture of the following materials was stirred for 60 minutes at a rotational speed of 7000 rpm using a disperser (product name: TK HOMO MIXER, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to prepare a dispersion.
Water 50 parts by mass Sodium polycarboxylate 0.03 parts by mass Deformed silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, trade name: Snowtex (registered trademark) ST-UP, concentration 20% by mass)
100 parts by mass of magnesium hydroxide (Kyowa Chemical Industry, trade name: 200-06H, average particle size 0.6 μm)
20 parts by mass

この分散液に、下記材料を添加して、塗液を作製し、多孔性支持体に含浸して、100℃で乾燥させて、厚み20μmのセパレータを作製した。 The following materials were added to this dispersion to prepare a coating solution, impregnated into a porous support, and dried at 100 ° C. to prepare a separator having a thickness of 20 μm.

0.6質量%濃度カルボキシメチルセルロースナトリウム
(日本製紙製、商品名:サンローズ(登録商標)MAC500LC) 100質量部
40質量%濃度アクリルラテックス(JSR製、商品名:TRD202A) 3質量部
0.6% by weight sodium carboxymethylcellulose (Nippon Paper Industries, trade name: Sunrose (registered trademark) MAC500LC) 100 parts by weight 40% by weight acrylic latex (JSR, trade name: TRD202A) 3 parts by weight

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

得られた両電極間にセパレータを挟み込み、95℃、0.01MPa以下の減圧化で12時間加熱した後、宇部興産製のリチウム二次電池用電解液(商品名:ピュアライト、溶媒:EC/DEC/DME=1/1/1(体積比)、支持電解質:六フッ化リン酸リチウム1mol/l)を滴下し、減圧化でアルミニウム箔ラミネートフィルム中に封止して、リチウム二次電池を作製した。次に、作製したリチウム二次電池を0.2Cで4.2Vまで充電し、その後0.2Cで放電を行った。0.2C(300分の放電時間)の条件での放電開始から30分後の電圧時を電圧降下値として内部抵抗を測定した。次に、電池を90℃で3日間加熱放置した後、0.2Cの条件で充放電を行い、放電容量と充電容量の比率(充放電容量比率)を測定した。結果を表1に与えた。   A separator was sandwiched between the obtained electrodes and heated at 95 ° C. under reduced pressure of 0.01 MPa or less for 12 hours, and then an electrolyte for a lithium secondary battery manufactured by Ube Industries (trade name: Purelite, solvent: EC / DEC / DME = 1/1/1 (volume ratio), supporting electrolyte: lithium hexafluorophosphate 1 mol / l) was dropped, and sealed in an aluminum foil laminate film by reducing the pressure, and the lithium secondary battery was Produced. Next, the produced lithium secondary battery was charged to 4.2 V at 0.2 C, and then discharged at 0.2 C. The internal resistance was measured with a voltage drop value of 30 minutes after the start of discharge under the condition of 0.2 C (discharge time of 300 minutes). Next, the battery was left to stand at 90 ° C. for 3 days, and then charged and discharged under the condition of 0.2 C, and the ratio between the discharge capacity and the charge capacity (charge / discharge capacity ratio) was measured. The results are given in Table 1.

Figure 2015170441
Figure 2015170441

実施例では、比較例に比べて、異形シリカの表面が水酸化マグネシウムにより被覆されているため、耐久性が向上した。   In the examples, since the surface of the deformed silica was coated with magnesium hydroxide as compared with the comparative example, the durability was improved.

本発明の電池用セパレータは、リチウム二次電池用セパレータのほか、キャパシター用セパレータとして利用できる。   The battery separator of the present invention can be used as a capacitor separator in addition to a lithium secondary battery separator.

Claims (1)

異形シリカと塩基性酸化物を含有してなる多孔質セラミック層と多孔性支持体とを有する電池用セパレータにおいて、異形シリカの表面が水酸化マグネシウムで被覆されてなることを特徴とする、電池用セパレータ。   A battery separator having a porous ceramic layer containing a deformed silica and a basic oxide and a porous support, wherein the surface of the deformed silica is coated with magnesium hydroxide. Separator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20210130967A1 (en) * 2017-07-26 2021-05-06 Nippon Shokubai Co., Ltd. Diaphragm for alkaline water electrolysis, method for producing same, and method for producing inorganic-organic composite membrane

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210130967A1 (en) * 2017-07-26 2021-05-06 Nippon Shokubai Co., Ltd. Diaphragm for alkaline water electrolysis, method for producing same, and method for producing inorganic-organic composite membrane
US11613820B2 (en) * 2017-07-26 2023-03-28 Nippon Shokubai Co., Ltd. Diaphragm for alkaline water electrolysis, method for producing same, and method for producing inorganic-organic composite membrane

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