JP2015170448A - Separator for nonaqueous secondary battery, method of manufacturing the same, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Separator for nonaqueous secondary battery, method of manufacturing the same, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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優 長尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyvinylidene fluoride-based resin separator for a nonaqueous secondary battery, whose handleability and piercing strength are both improved.SOLUTION: The separator for a nonaqueous secondary battery includes a porous substrate and a porous layer coated on one surface or both surfaces of the porous substrate and containing a polyvinylidene fluoride-based resin. The porous layer further contains a copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton. The copolymer resin is contained in an amount of 1-20 pts.mass based on 100 pts.mass of the solid content of the porous layer.

Description

本発明は、非水系二次電池用セパレータ、及び、その製造方法並びに非水系二次電池に関する。   The present invention relates to a separator for a non-aqueous secondary battery, a manufacturing method thereof, and a non-aqueous secondary battery.

リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は高いエネルギー密度、柔軟で軽量な構造、および他の電池よりも長寿命であるという特徴から、移動電源や蓄電目的に広く用いられている。
従来、リチウムイオン二次電池用セパレータとしてポリオレフィン多孔膜があって、さらにポリフッ化ビニリデン系樹脂をコーティングして電極とセパレータの接着性向上によりサイクル特性を高める技術があった(例えば、特許文献1)。
Non-aqueous secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used for mobile power and storage purposes because of their high energy density, flexible and lightweight structure, and longer life than other batteries. .
Conventionally, there has been a polyolefin porous membrane as a separator for a lithium ion secondary battery, and there has been a technique for improving cycle characteristics by further improving the adhesion between the electrode and the separator by coating a polyvinylidene fluoride resin (for example, Patent Document 1). .

特開2013−161707号公報JP 2013-161707 A

しかし、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むセパレータは、ポリフッ化ビニリデン系樹脂が静電気を帯びやすい性質を有しているため、電池の製造工程等においてセパレータが滑りにくい等のハンドリング上の課題があった。
一方、リチウムイオン二次電池においてはリチウムデンドライドによる短絡の問題があり、短絡防止できる技術が求められている。その解決法の一つとしてセパレータの突刺し強度を向上することがあげられる。
しかし、従来は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むセパレータにおいて、ハンドリング性と突刺し強度の両方を向上させた提案はなかった。
そこで、本発明は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むセパレータにおいて、ハンドリング性と突刺し強度の両方を向上させることを目的とする。
However, a separator including a polyvinylidene fluoride resin has a handling problem such that the separator is difficult to slip in a battery manufacturing process and the like because the polyvinylidene fluoride resin has a property of being easily charged with static electricity.
On the other hand, a lithium ion secondary battery has a problem of short circuit due to lithium dendride, and a technique capable of preventing the short circuit is required. One solution is to improve the puncture strength of the separator.
However, conventionally, there has been no proposal for improving both handling property and piercing strength in a separator including a polyvinylidene fluoride resin.
Accordingly, an object of the present invention is to improve both the handling property and the piercing strength in a separator containing a polyvinylidene fluoride resin.

本発明は上記課題を解決するために以下の構成を採用する。
1.多孔質基材と、この多孔質基材の片面または両面に被覆された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔質層と、を備え、前記多孔質層には、さらにポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂が含まれている、非水系二次電池用セパレータ。
2.前記多孔質層には、前記多孔質層の固形分100質量部中、前記共重合樹脂が1〜20質量部含まれている、上記1に記載の非水系二次電池用セパレータ。
3.前記共重合樹脂は、0.1μm〜5μmの平均一次粒子径を有する粒子状の凝集体として、前記多孔質層内で分散している、上記1または上記2に記載の非水系二次電池用セパレータ。
4.上記1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータを製造する方法であって、
前記共重合樹脂を溶媒に分散させ、この分散液に前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解させて、塗工液を作製する工程と、
前記塗工液を前記多孔質基材上に塗布し、塗工層を形成する工程と、
前記塗工層から溶媒を除去し、前記多孔質層を形成する工程と、
を順次実施する、非水系二次電池用セパレータの製造方法。
5.正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された上記1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータと、を備え、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る、非水系二次電池。
The present invention adopts the following configuration in order to solve the above problems.
1. A porous substrate, and a porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin coated on one or both sides of the porous substrate, and the porous layer further includes a polyether skeleton and a polyolefin skeleton. The separator for non-aqueous secondary batteries containing the copolymer resin to contain.
2. The separator for a non-aqueous secondary battery according to 1 above, wherein the porous layer contains 1 to 20 parts by mass of the copolymer resin in 100 parts by mass of the solid content of the porous layer.
3. 3. The non-aqueous secondary battery according to 1 or 2 above, wherein the copolymer resin is dispersed in the porous layer as a particulate aggregate having an average primary particle size of 0.1 μm to 5 μm. Separator.
4). A method for producing the non-aqueous secondary battery separator according to any one of 1 to 3,
A step of dispersing the copolymer resin in a solvent, dissolving the polyvinylidene fluoride-based resin in the dispersion, and preparing a coating liquid;
Applying the coating liquid onto the porous substrate to form a coating layer;
Removing the solvent from the coating layer to form the porous layer;
The manufacturing method of the separator for non-aqueous secondary batteries which implements sequentially.
5. A positive electrode, a negative electrode, and the separator for a non-aqueous secondary battery according to any one of 1 to 3 disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electromotive force by doping and dedoping of lithium Get a non-aqueous secondary battery.

本発明によれば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むセパレータにおいて、ハンドリング性と突刺し強度の両方を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the separator containing a polyvinylidene fluoride resin, both handling property and piercing strength can be improved.

<非水系二次電池用セパレータ>
本発明は、多孔質基材と、この多孔質基材の片面または両面に被覆された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔質層と、を備え、前記多孔質層には、さらにポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂が含まれている、非水系二次電池用セパレータである。
<Separator for non-aqueous secondary battery>
The present invention comprises a porous substrate and a porous layer containing a polyvinylidene fluoride-based resin coated on one or both surfaces of the porous substrate, and the porous layer further includes a polyether skeleton. And a separator for a non-aqueous secondary battery containing a copolymer resin containing a polyolefin skeleton.

このような本発明によれば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含むセパレータにおいて、ハンドリング性と突刺し強度の両方を向上させることができる。具体的に、本発明ではポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂を多孔質層に加えたことで、多孔質層の帯電を防止でき、セパレータのハンドリング性を向上させることができる。これにより、セパレータをスリットする際や電池を製造する際に製造効率を向上させることができる。また、当該共重合樹脂を多孔質層に加えることで、セパレータの突刺強度も向上することが分かった。これは多孔質層内において共重合樹脂がポリフッ化ビニリデン系樹脂と複合体を形成し、多孔質層の三次元ネットワーク構造が強化されるためと考えられる。さらに、当該共重合樹脂を多孔質層に加えることで、電池のサイクル特性を向上でき、セパレータの幅方向(TD方向)の熱収縮特性を改善できることも分かった。かかる本発明のセパレータを用いれば、電池の安全性およびサイクル特性を向上でき、製造効率を向上することができる。   According to the present invention as described above, in the separator including the polyvinylidene fluoride resin, both the handling property and the piercing strength can be improved. Specifically, in the present invention, by adding a copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton to the porous layer, charging of the porous layer can be prevented and the handling property of the separator can be improved. Thereby, when slitting a separator or manufacturing a battery, manufacturing efficiency can be improved. It was also found that the puncture strength of the separator was improved by adding the copolymer resin to the porous layer. This is presumably because the copolymer resin forms a composite with the polyvinylidene fluoride resin in the porous layer, and the three-dimensional network structure of the porous layer is strengthened. Furthermore, it was also found that by adding the copolymer resin to the porous layer, the cycle characteristics of the battery can be improved, and the thermal shrinkage characteristics in the width direction (TD direction) of the separator can be improved. If the separator of this invention is used, the safety | security and cycling characteristics of a battery can be improved and manufacturing efficiency can be improved.

本発明において、セパレータの膜厚は、機械強度と電池としたときのエネルギー密度の観点から、5μm〜35μmであることが好ましい。セパレータの空孔率は、電極との接着性、機械的強度、及びイオン透過性の観点から、30%〜60%であることが好ましい。セパレータのガーレ値(JIS P8117)は、機械強度と膜抵抗の観点から、50秒/100cc〜800秒/100ccであることが好ましい。   In the present invention, the film thickness of the separator is preferably 5 μm to 35 μm from the viewpoint of mechanical strength and energy density when used as a battery. The porosity of the separator is preferably 30% to 60% from the viewpoints of adhesion to the electrode, mechanical strength, and ion permeability. The Gurley value (JIS P8117) of the separator is preferably 50 seconds / 100 cc to 800 seconds / 100 cc from the viewpoint of mechanical strength and film resistance.

[多孔質基材]
本発明において、多孔質基材は、内部に空孔ないし空隙を有する基材を意味する。このような基材としては、微多孔膜;不織布、紙状シート等の繊維状物からなる多孔性シート;などが挙げられる。特に、セパレータの薄膜化及び高強度化の観点で、微多孔膜が好ましい。微多孔膜とは、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった膜を意味する。
多孔質基材を構成する材料は、電気絶縁性を有する材料であれば有機材料及び無機材料のいずれでもよい。
[Porous substrate]
In the present invention, the porous substrate means a substrate having pores or voids therein. Examples of such a substrate include a microporous film; a porous sheet made of a fibrous material such as a nonwoven fabric or a paper-like sheet; In particular, a microporous membrane is preferable from the viewpoint of thinning and increasing the strength of the separator. A microporous membrane means a membrane that has a large number of micropores inside and has a structure in which these micropores are connected, allowing gas or liquid to pass from one surface to the other. To do.
The material constituting the porous substrate may be either an organic material or an inorganic material as long as it is an electrically insulating material.

多孔質基材を構成する材料は、多孔質基材にシャットダウン機能を付与する観点からは、熱可塑性樹脂が好ましい。ここで、シャットダウン機能とは、電池温度が高まった場合に、構成材料が溶解して多孔質基材の孔を閉塞することによりイオンの移動を遮断し、電池の熱暴走を防止する機能をいう。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、シャットダウン機能を付与する観点から、ポリオレフィンが好ましい。   The material constituting the porous substrate is preferably a thermoplastic resin from the viewpoint of imparting a shutdown function to the porous substrate. Here, the shutdown function refers to a function of preventing the thermal runaway of the battery by blocking the movement of ions by dissolving the constituent materials and closing the pores of the porous base material when the battery temperature increases. . Examples of the thermoplastic resin include polyesters such as polyethylene terephthalate; polyolefins such as polyethylene and polypropylene; The thermoplastic resin is preferably a polyolefin from the viewpoint of providing a shutdown function.

多孔質基材の厚さは、良好な力学特性と内部抵抗を得る観点から、3μm〜25μmが好ましく、5μm〜25μmがより好ましい。
多孔質基材のガーレ値(JIS P8117(2009))は、電池の短絡防止とイオン透過性を得る観点から、50秒/100cc〜800秒/100ccが好ましく、50秒/100cc〜400秒/100ccがより好ましい。
多孔質基材の空孔率は、適切な膜抵抗やシャットダウン機能を得る観点から、20%〜60%が好ましい。
多孔質基材の突刺強度は、製造歩留まりを向上させる観点から、300g以上が好ましい。
多孔質基材の表面には、多孔質層を形成するための塗工液との濡れ性を向上させる目的で、コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理、紫外線照射処理等を施してもよい。
The thickness of the porous substrate is preferably 3 μm to 25 μm, more preferably 5 μm to 25 μm, from the viewpoint of obtaining good mechanical properties and internal resistance.
The Gurley value of the porous substrate (JIS P8117 (2009)) is preferably 50 seconds / 100 cc to 800 seconds / 100 cc, and 50 seconds / 100 cc to 400 seconds / 100 cc from the viewpoint of preventing short circuit of the battery and obtaining ion permeability. Is more preferable.
The porosity of the porous substrate is preferably 20% to 60% from the viewpoint of obtaining appropriate film resistance and a shutdown function.
The puncture strength of the porous substrate is preferably 300 g or more from the viewpoint of improving the production yield.
The surface of the porous substrate may be subjected to corona treatment, plasma treatment, flame treatment, ultraviolet irradiation treatment, etc. for the purpose of improving wettability with the coating liquid for forming the porous layer.

[多孔質層]
本発明において、多孔質層は、多孔質基材の片面または両面に被覆され、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔質の層である。この多孔質層は、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となっている。
[Porous layer]
In the present invention, the porous layer is a porous layer that is coated on one or both surfaces of a porous substrate and contains a polyvinylidene fluoride resin. This porous layer has a structure in which a large number of micropores are connected and these micropores are connected, and gas or liquid can pass from one surface to the other.

本発明では多孔質層には、多孔質層の固形分100質量部中、共重合樹脂が1〜20質量部含まれていることが好ましい。共重合樹脂が1質量部以上含まれていることで、ハンドリング性がより優れたものとなる。このような観点では、共重合樹脂が2質量部以上含まれていることが好ましく、さらには共重合樹脂が5質量部以上含まれていることが好ましい。また、共重合樹脂が20質量部以下含まれていることで、突刺強度がより優れたものとなる。このような観点では、共重合樹脂が15質量部以下含まれていることが好ましく、さらには共重合樹脂が10質量部以下含まれていることが好ましい。   In the present invention, the porous layer preferably contains 1 to 20 parts by mass of a copolymer resin in 100 parts by mass of the solid content of the porous layer. By including 1 part by mass or more of the copolymer resin, the handling property is further improved. From such a viewpoint, it is preferable that 2 parts by mass or more of the copolymer resin is contained, and further, 5 parts by mass or more of the copolymer resin is preferably contained. Moreover, piercing strength will become more excellent because copolymer resin is contained 20 mass parts or less. From such a viewpoint, the copolymer resin is preferably contained in an amount of 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less.

本発明において共重合樹脂は、0.1μm〜5μmの平均一次粒子径を有する粒子状の凝集体として、多孔質層内で分散していることが好ましい。このような共重合樹脂の凝集体が多孔質層内に分散していることで、共重合樹脂が有する親水性セグメントによる導電性ユニットが、導電回路を多孔質層内に形成することができる。電荷の通り道である導電回路を多孔質層内に形成することで静電気を材料外部に漏えいさせ、帯電防止性を付与することが可能となる。
多孔質層は、多孔質基材の片面のみにあるよりも両面にある方が、電池のサイクル特性が優れる観点から好ましい。多孔質層が多孔質基材の両面にあると、セパレータの両面が多孔質層を介して両電極とよく接着するからである。
In the present invention, the copolymer resin is preferably dispersed in the porous layer as a particulate aggregate having an average primary particle size of 0.1 μm to 5 μm. Since the aggregate of the copolymer resin is dispersed in the porous layer, the conductive unit including the hydrophilic segment of the copolymer resin can form a conductive circuit in the porous layer. By forming a conductive circuit, which is a path of charge, in the porous layer, static electricity can be leaked to the outside of the material, and antistatic properties can be imparted.
The porous layer is preferably on both sides rather than only on one side of the porous substrate from the viewpoint of excellent cycle characteristics of the battery. This is because when the porous layer is on both sides of the porous substrate, both sides of the separator are well bonded to both electrodes via the porous layer.

本発明において、多孔質層の膜厚は、電極との接着性と高エネルギー密度を確保する観点から、多孔質基材の片面において0.5〜5μmであることが好ましい。多孔質層の空孔率は、イオン透過性と接着性の観点から、空孔率が30〜60%であることが好ましい。
なお、多孔質層には、本発明の効果を阻害しない範囲内で、無機物あるいは有機物からなるフィラーやその他添加物を混入することも可能である。このようなフィラーを混入させることで、セパレータの滑り性や耐熱性を改善させることが可能となる。無機フィラーとしては、例えばアルミナ等の金属酸化物や、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物等を用いることができる。有機フィラーとしては例えばアクリル樹脂等を用いることができる。
In this invention, it is preferable that the film thickness of a porous layer is 0.5-5 micrometers in the single side | surface of a porous base material from a viewpoint of ensuring adhesiveness with an electrode and a high energy density. The porosity of the porous layer is preferably 30 to 60% from the viewpoints of ion permeability and adhesiveness.
In addition, it is also possible to mix the filler which consists of an inorganic substance or an organic substance, and another additive in the range which does not inhibit the effect of this invention in a porous layer. By mixing such a filler, it is possible to improve the slipperiness and heat resistance of the separator. As the inorganic filler, for example, a metal oxide such as alumina or a metal hydroxide such as magnesium hydroxide can be used. As the organic filler, for example, an acrylic resin or the like can be used.

(ポリフッ化系ビニリデン系樹脂)
本発明において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂としては、モノマー成分としてフッ化ビニリデンを含む樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えばフッ化ビニリデンの単独重合体や、フッ化ビニリデンおよび他のモノマー成分を含んだ共重合体が挙げられる。このような他のモノマー成分としては、例えばヘキサフロロプロピレン、テトラフロロエチレン、トリフロロエチレン、トリクロロエチレンあるいはフッ化ビニル等の一種類又は二種類以上を挙げることができる。中でも、フッ化ビニリデンおよびヘキサフロロプロピレンのみからなる共重合体を用いることが、電極とセパレータの接着性やイオン透過性の観点から好ましい。
上記のようなポリフッ化ビニリデン系樹脂は、好ましくは乳化重合あるいは懸濁重合、特に好ましくは懸濁重合により得ることができる。
(Polyfluorinated vinylidene resin)
In the present invention, the polyvinylidene fluoride resin is not particularly limited as long as it is a resin containing vinylidene fluoride as a monomer component, but for example, a homopolymer of vinylidene fluoride, vinylidene fluoride and other monomers Examples include copolymers containing components. Examples of such other monomer components include one kind or two or more kinds such as hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, trichloroethylene, and vinyl fluoride. Among them, it is preferable to use a copolymer consisting only of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene from the viewpoints of adhesion between the electrode and the separator and ion permeability.
The polyvinylidene fluoride resin as described above can be obtained by emulsion polymerization or suspension polymerization, particularly preferably suspension polymerization.

(ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂)
本発明におけるポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂は、特に限定されないが、例えば、親水性重合体セグメント(親水部)と疎水性重合体セグメント(疎水部)とが交互に結合した構造を有する両親媒性ブロック共重合体が挙げられる。疎水部はオレフィン系重合体、親水部はエーテル系重合体であることが好ましい。
(Copolymer resin containing polyether skeleton and polyolefin skeleton)
The copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton in the present invention is not particularly limited. For example, a hydrophilic polymer segment (hydrophilic portion) and a hydrophobic polymer segment (hydrophobic portion) are alternately bonded. The amphiphilic block copolymer which has is mentioned. The hydrophobic part is preferably an olefin polymer and the hydrophilic part is preferably an ether polymer.

前記オレフィン系重合体を構成するオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセンなどのオレフィンが挙げられる。前記エーテル系重合体を構成する単量体としては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのアルキレンオキシドが挙げられる。前記オレフィン系重合体と前記エーテル系重合体との化学結合は、特に限定されず、例えば、エステル結合、アミド結合、エーテル結合などが挙げられる。
本発明で用いられるポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂は、市販品を用いてもよい。例えば、三洋化成工業社製のペレスタット(登録商標)、ペレクトロン(登録商標)等を共重合樹脂として用いることができる。
Examples of the olefin constituting the olefin polymer include olefins such as ethylene, propylene, butene, pentene, and hexene. Examples of the monomer that constitutes the ether polymer include alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide. The chemical bond between the olefin polymer and the ether polymer is not particularly limited, and examples thereof include an ester bond, an amide bond, and an ether bond.
Commercial products may be used as the copolymer resin containing the polyether skeleton and the polyolefin skeleton used in the present invention. For example, Pelestat (registered trademark) or Peletron (registered trademark) manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd. can be used as the copolymer resin.

<非水系二次電池用セパレータの製造方法>
本発明の非水系二次電池用セパレータの製造方法としては、上述したセパレータが得られる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば以下の(i)〜(iii)の工程を含む製造方法が好ましい。
すなわち、(i)共重合樹脂を溶媒に分散させ、この分散液にポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解させて、塗工液を作製する工程と、(ii)前記塗工液を前記多孔質基材上に塗布し、塗工層を形成する工程と、(iii)前記塗工層から溶媒を除去し、前記多孔質層を形成する工程と、を順次実施する、非水系二次電池用セパレータの製造方法である。
<Method for producing separator for non-aqueous secondary battery>
The method for producing the separator for a non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it is a method for obtaining the above-described separator. For example, the production includes the following steps (i) to (iii): The method is preferred.
That is, (i) a step of dispersing a copolymer resin in a solvent and dissolving a polyvinylidene fluoride-based resin in the dispersion to prepare a coating liquid; and (ii) the coating liquid being the porous substrate. A separator for a non-aqueous secondary battery, in which a step of coating on and forming a coating layer, and (iii) a step of removing the solvent from the coating layer and forming the porous layer are sequentially performed. It is a manufacturing method.

前記工程(i)において、共重合樹脂を分散させる方法としては、共重合樹脂の融点以上に昇温した溶媒において共重合樹脂を撹拌することで分散させる。共重合樹脂を分散後、分散液にポリフッ化ビニリデン系樹脂を加えて塗工液を作製する。この場合、共重合樹脂を分散させた分散液にポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解させて塗工液を調整してもよく、あるいは、共重合樹脂を分散させた分散液に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解させた別のポリマー溶液を混合させて塗工液を調整してもよい。溶媒としては、ポリフッ化ビニリデン系樹脂に対して良溶媒である溶剤であれば特に限定されないが、具体的には例えばN−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの極性溶剤を使用することができる。また、塗工液には、さらにポリフッ化ビニリデン系樹脂に対して貧溶媒となる溶剤も、一部混合して用いることもできる。このような貧溶媒を適用することでミクロ相分離構造が誘発され、多孔質層を形成する上で多孔化が容易となる。貧溶媒としては、水、アルコールの類が好適であり、特にメタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、あるいはトリプロピレングリコールのような多価アルコールが好適である。塗工液中における樹脂の濃度は1〜9質量%であることが好ましい。   In the step (i), as a method for dispersing the copolymer resin, the copolymer resin is dispersed by stirring in a solvent whose temperature is raised to the melting point of the copolymer resin or higher. After dispersing the copolymer resin, a polyvinylidene fluoride resin is added to the dispersion to prepare a coating solution. In this case, the coating liquid may be prepared by dissolving the polyvinylidene fluoride resin in the dispersion liquid in which the copolymer resin is dispersed, or the polyvinylidene fluoride resin in the dispersion liquid in which the copolymer resin is dispersed. Another polymer solution in which is dissolved may be mixed to adjust the coating solution. The solvent is not particularly limited as long as it is a good solvent for the polyvinylidene fluoride resin. Specifically, for example, a polar solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethylsulfoxide is used. be able to. Moreover, the solvent which becomes a poor solvent with respect to a polyvinylidene fluoride-type resin can also be partially mixed and used for a coating liquid. By applying such a poor solvent, a microphase separation structure is induced and the formation of a porous layer facilitates the formation of a porous layer. As the poor solvent, water and alcohols are preferable, and polyhydric alcohols such as methanol, ethanol, propyl alcohol, butyl alcohol, butanediol, ethylene glycol, propylene glycol, or tripropylene glycol are particularly preferable. It is preferable that the density | concentration of resin in a coating liquid is 1-9 mass%.

工程(ii)において、多孔質基材への塗工液の塗工量は1〜30g/m程度が好ましい。塗工方法は、ナイフコーター法、グラビアコーター法、スクリーン印刷法、マイヤーバー法、ダイコーター法、リバースロールコーター法、インクジェット法、スプレー法、ロールコーター法などが挙げられる。中でも、塗膜を均一に塗布するという観点において、リバースロールコーター法が好適である。また、塗工時のスラリー温度を調整することで多孔質層を安定に得ることが出来る。ここでスラリー温度は特に限定されるものではないが、5℃〜40℃の範囲が好ましい。 In step (ii), the coating amount of the coating solution on the porous substrate is preferably about 1 to 30 g / m 2 . Examples of the coating method include a knife coater method, a gravure coater method, a screen printing method, a Meyer bar method, a die coater method, a reverse roll coater method, an ink jet method, a spray method, and a roll coater method. Among them, the reverse roll coater method is preferable from the viewpoint of uniformly applying the coating film. Moreover, a porous layer can be stably obtained by adjusting the slurry temperature at the time of coating. Here, the slurry temperature is not particularly limited, but a range of 5 ° C to 40 ° C is preferable.

工程(iii)において、多孔質基材に塗布した樹脂溶液から溶媒を除去することで共重合樹脂とポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔質層が形成されるのだが、溶媒を除去する方法としては、多孔質基材に悪影響を及ばさない方法であれば特に限定することなく採用することができる。例えば、多孔質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、樹脂に対する貧溶媒に浸漬して樹脂を凝固させると同時に溶媒を抽出する方法などが挙げられる。
工程(iii)の後は、必要に応じて水洗、乾燥、熱処理等の後処理を実施してもよい。
In step (iii), a porous layer containing a copolymer resin and a polyvinylidene fluoride resin is formed by removing the solvent from the resin solution applied to the porous substrate. As a method for removing the solvent, Any method that does not adversely affect the porous substrate can be used without particular limitation. For example, a method of drying at a temperature below the melting point while fixing the porous substrate, a method of drying under reduced pressure at a low temperature, a method of coagulating the resin by dipping in a poor solvent for the resin and extracting the solvent at the same time It is done.
After step (iii), post-treatment such as washing with water, drying and heat treatment may be performed as necessary.

<非水系二次電池>
本発明の非水系二次電池は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された上述した非水電解液二次電池セパレータと、を備え、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得ることを特徴とする。
一般的に、非水系二次電池は、正極と、負極と、これらの電極間に配置されたセパレータと、電解液とを備えて構成されており、このような電池要素は外装に封入されている。
<Non-aqueous secondary battery>
The non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and the above-described non-aqueous electrolyte secondary battery separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and is generated by doping and dedoping of lithium. It is characterized by obtaining electric power.
Generally, a non-aqueous secondary battery is configured to include a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between these electrodes, and an electrolytic solution. Such a battery element is enclosed in an exterior. Yes.

正極としては、正極活物質、バインダー樹脂および導電助剤からなる電極層を、正極集電体上に形成した構成を採用できる。正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、スピネル構造のマンガン酸リチウム、あるいはオリビン構造のリン酸鉄リチウムなどが挙げられる。バインダー樹脂としては例えばポリフッ化ビニリデン系樹脂などが挙げられる。導電助剤としては例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末などが挙げられる。集電体としては例えば厚さ5〜20μmのアルミ箔などが挙げられる。   As a positive electrode, the structure which formed the electrode layer which consists of a positive electrode active material, binder resin, and a conductive support agent on a positive electrode collector can be employ | adopted. Examples of the positive electrode active material include lithium cobaltate, lithium nickelate, spinel structure lithium manganate, and olivine structure lithium iron phosphate. Examples of the binder resin include polyvinylidene fluoride resin. Examples of the conductive assistant include acetylene black, ketjen black, and graphite powder. Examples of the current collector include aluminum foil having a thickness of 5 to 20 μm.

負極としては、負極活物質、およびバインダー樹脂からなる電極層を、負極集電体上に形成した構成を採用でき、必要に応じて電極層中に導電助剤を添加してもよい。負極活物質としては、例えばリチウムを電気化学的に吸蔵することができる炭素材料や、シリコンあるいは錫などのリチウムと合金化する材料などを用いることができる。バインダー樹脂としては、例えばポリフッ化ビニリデン系樹脂やスチレン−ブタジエンゴムなどが挙げられる。また、導電助剤としては例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛粉末などが挙げられる。集電体としては例えば厚さ5〜20μmの銅箔などが挙げられる。また、上記の負極に代えて、金属リチウム箔を負極として用いることも可能である。   As a negative electrode, the structure which formed the negative electrode active material and the electrode layer which consists of binder resin on the negative electrode electrical power collector can be employ | adopted, and you may add a conductive support agent in an electrode layer as needed. As the negative electrode active material, for example, a carbon material that can occlude lithium electrochemically, a material that forms an alloy with lithium such as silicon or tin, and the like can be used. Examples of the binder resin include polyvinylidene fluoride resin and styrene-butadiene rubber. Examples of the conductive assistant include acetylene black, ketjen black, and graphite powder. Examples of the current collector include copper foil having a thickness of 5 to 20 μm. Moreover, it can replace with said negative electrode and can also use metal lithium foil as a negative electrode.

電解液は、リチウム塩を適切な溶媒に溶かした構成となっている。リチウム塩としては、例えばLiPF、LiBF、LiClOなどが挙げられる。溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フロロエチレンカーボネート、ジフロロエチレンカーボネート等の環状カーボネートや、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およびそのフッ素置換体等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル、あるいは、これらの混合溶媒を好適に用いることができる。特に、環状カーボネート/鎖状カーボネート=20〜40/80〜60質量比の溶媒に、リチウム塩を0.5〜1.5M溶解したものが好適である。 The electrolytic solution has a structure in which a lithium salt is dissolved in an appropriate solvent. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4, and the like. Examples of the solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and fluorine-substituted products thereof, γ-butyrolactone, γ -Cyclic esters such as valerolactone or a mixed solvent thereof can be suitably used. In particular, what melt | dissolved 0.5-1.5M lithium salts in the solvent of cyclic carbonate / chain carbonate = 20-40 / 80-60 mass ratio is suitable.

本発明の非水系二次電池用セパレータは金属缶外装の電池にも適用可能であるが、電極との接着性が良好であるためアルミラミネートフィルム外装のソフトパック電池に好適に用いられる。このような電池を作製する方法は、前記正極および負極をセパレータを介して接合させ、これに電解液を含浸させアルミラミネートフィルム内に封入する。それを熱プレスすることで、非水系二次電池を得ることができる。このような本発明の構成であれば、電極とセパレータを良好に接着でき、サイクル寿命に優れた非水系二次電池を得ることができる。また、電極とセパレータの接着性が良好なため、安全性にも優れた電池となる。電極とセパレータの接合方法は電極とセパレータを積層させていくスタック方式、電極とセパレータを一緒に捲回する方式などがあり、本発明はいずれにも適用可能である。外装材は金属缶またはアルミラミネートパック等が挙げられる。電池の形状は角型、円筒型、コイン型などがあるが、本発明のセパレータはいずれの形状においても好適に適用することが可能である。   Although the separator for non-aqueous secondary batteries of the present invention can be applied to a battery with a metal can exterior, it is suitably used for a soft pack battery with an aluminum laminate film exterior because of its good adhesion to the electrode. In the method of manufacturing such a battery, the positive electrode and the negative electrode are joined via a separator, impregnated with an electrolytic solution, and enclosed in an aluminum laminate film. A non-aqueous secondary battery can be obtained by hot-pressing it. With such a configuration of the present invention, an electrode and a separator can be bonded well, and a non-aqueous secondary battery excellent in cycle life can be obtained. In addition, since the adhesion between the electrode and the separator is good, the battery is excellent in safety. There are a stack method in which the electrode and the separator are laminated, a method in which the electrode and the separator are wound together, and the present invention is applicable to any method. Examples of the exterior material include a metal can or an aluminum laminate pack. The shape of the battery includes a square shape, a cylindrical shape, a coin shape, and the like, but the separator of the present invention can be suitably applied to any shape.

以下、本発明を実施例により説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[測定方法]
(膜厚)
接触式の膜厚計(ミツトヨ社製)にて20点測定し、これを平均することで求めた。ここで、接触端子は底面が直径0.5cmの円柱状のものを用い、接触端子に1.2kg/cmの荷重が印加されるような条件で測定した。
[Measuring method]
(Film thickness)
It was determined by measuring 20 points with a contact-type film thickness meter (manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.) and averaging them. Here, the contact terminal used was a cylindrical one having a bottom surface of 0.5 cm in diameter, and measurement was performed under such a condition that a load of 1.2 kg / cm 2 was applied to the contact terminal.

(目付)
サンプルを10cm×10cmに切り出し、その質量を測定した。質量を面積で割ることで目付を求めた。
(Weight)
A sample was cut into 10 cm × 10 cm and its mass was measured. The basis weight was determined by dividing the mass by the area.

(多孔質層の塗工量)
多孔質層を塗工したセパレータとこれに用いたポリエチレン微多孔膜の目付を測定し、これらの差から多孔質層の塗工量を求めた。
(Coating amount of porous layer)
The basis weight of the separator coated with the porous layer and the polyethylene microporous film used therefor was measured, and the coating amount of the porous layer was determined from these differences.

(空孔率)
構成材料がa、b、c…、nからなり、構成材料の質量がWa、Wb、Wc…、Wn(g・cm)であり、それぞれの真密度がda、db、dc…、dn(g/cm)で、着目する層の膜厚をt(cm)としたとき、空孔率ε(%)は下記式より求めた。
ε={1−(Wa/da+Wb/db+Wc/dc+…+Wn/dn)/t}×100
(Porosity)
The constituent materials are a, b, c..., N, and the constituent materials have the masses Wa, Wb, Wc..., Wn (g · cm 2 ), and their true densities are da, db, dc. g / cm 3 ), where the film thickness of the layer of interest is t (cm), the porosity ε (%) was obtained from the following equation.
ε = {1− (Wa / da + Wb / db + Wc / dc +... + Wn / dn) / t} × 100

(突刺物性)
カトーテック社製KES−G5ハンディー圧縮試験器を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secの条件で突刺試験を行い、最大突刺荷重を突刺強度とした。ここでサンプルは直径11.3mmの穴があいた金枠(試料ホルダー)にシリコンゴム製のパッキンも一緒に挟み固定した。
(Puncture properties)
Using a KES-G5 handy compression tester manufactured by Kato Tech Co., Ltd., a piercing test was conducted under the conditions of a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec, and the maximum piercing load was defined as the piercing strength. Here, the silicon rubber packing was also sandwiched and fixed in a metal frame (sample holder) having a hole with a diameter of 11.3 mm.

(熱収縮率)
サンプルとなるセパレータを18cm(MD方向)×6cm(TD方向)に切り出した。TD方向を2等分する線上に、上部から2cm、17cmの箇所(点A、点B)に印を付けた。また、MD方向を2等分する線上に、左から1cm、5cmの箇所(点C、点D)に印をつけた。これにクリップをつけて(クリップをつける場所はMD方向の上部2cm以内の箇所)、105℃、120℃、135℃に調整したオーブンの中につるし、それぞれ無張力下で30分間熱処理を行った。2点AB間、CD間の長さを熱処理の前後で測定し、以下の式から熱収縮率を求め、これを耐熱性の指標とした。
MD方向熱収縮率={(熱処理前のABの長さ−熱処理後のABの長さ)/熱処理前のABの長さ}×100
TD方向熱収縮率={(熱処理前のCDの長さ−熱処理後のCDの長さ)/熱処理前のCDの長さ}×100
(Heat shrinkage)
A separator serving as a sample was cut into 18 cm (MD direction) × 6 cm (TD direction). On the line that bisects the TD direction, points (point A, point B) of 2 cm and 17 cm from the top were marked. In addition, on the line that bisects the MD direction, the points (point C, point D) of 1 cm and 5 cm from the left were marked. A clip was attached to this (the place where the clip is attached is within the upper 2 cm in the MD direction), and it was hung in an oven adjusted to 105 ° C., 120 ° C., and 135 ° C., and each was heat-treated for 30 minutes under no tension. . The length between the two points AB and the CD was measured before and after the heat treatment, and the thermal shrinkage rate was determined from the following formula, which was used as an index of heat resistance.
MD direction thermal shrinkage = {(AB length before heat treatment−AB length after heat treatment) / AB length before heat treatment} × 100
TD direction thermal contraction rate = {(length of CD before heat treatment−length of CD after heat treatment) / length of CD before heat treatment} × 100

(ガーレ値)
JIS P8117に従い、ガーレ式デンソメータ(G−B2C 東洋精機社製)にて測定した。
(Gurre value)
According to JIS P8117, measurement was performed with a Gurley type densometer (G-B2C manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.).

(セパレータの含水率)
温度20℃、湿度18%の環境の下で1時間静置したセパレータについて、水分気化装置(三菱アナリテック社製VA−100型)中120℃で水分を気化させた後、カールフィッシャー水分計(三菱化学社製、CA−100)を用いて水分を測定した。
(Water content of separator)
About the separator which left still for one hour under the environment of temperature 20 degreeC and humidity 18%, after vaporizing water at 120 degreeC in a moisture vaporizer (Mitsubishi Analytech Co., Ltd. model VA-100 type), Karl Fischer moisture meter ( The moisture content was measured using Mitsubishi Chemical (CA-100).

(耐電圧半減期)
オネストメーター(シシド静電気社製:HO110型)を用い耐電圧半減期を測定した。測定環境は温度20℃、湿度18%とした。サンプルとなるセパレータをサンプルホルダーに固定し、電圧印加装置とサンプルとの間の距離を20mmとし、印加電圧10kVの条件で電圧を印加した。帯電が飽和したのち3分間の電圧減衰挙動を確認し、この減衰曲線から半減期を算出した。なお、この耐電圧半減期が短いほど、帯電を低いレベルに保つことができ、ハンドリング性が良好なセパレータであると言える。
(Withstand voltage half-life)
The withstand voltage half-life was measured using an Honest meter (Sisid electrostatic company make: HO110 type). The measurement environment was a temperature of 20 ° C. and a humidity of 18%. A separator as a sample was fixed to a sample holder, a distance between the voltage application device and the sample was 20 mm, and a voltage was applied under the condition of an applied voltage of 10 kV. The voltage decay behavior for 3 minutes after the charging was saturated was confirmed, and the half-life was calculated from this decay curve. In addition, it can be said that the shorter the withstand voltage half-life, the lower the charge, and the better the handling property.

(ハンドリング性試験)
セパレータを水平な場所に広げ、表面上を金属製もしくは樹脂製の棒で10往復程度こすった直後、棒を垂直方向に持ち上げたとき、セパレータが棒に付着したもしくは表面が破れたものをハンドリング性不良、セパレータに変化がみられなかったものをハンドリング性良好と判断した。
(Handling test)
When the separator is spread horizontally and the surface is rubbed about 10 times with a metal or resin rod, the separator is attached to the rod or the surface is broken when the rod is lifted vertically. If the separator was not defective and the change was not observed, it was judged that the handling property was good.

(充放電サイクル試験)
各実施例および比較例の非水系二次電池用セパレータを用いたリチウムイオン電池を以下の通り作製し、サイクル試験を行った。
(Charge / discharge cycle test)
Lithium ion batteries using the non-aqueous secondary battery separators of each example and comparative example were produced as follows and subjected to a cycle test.

(1)正極の作製
正極活物質であるコバルト酸リチウム粉末を89.5質量%、導電助剤のアセチレンブラック4.5質量%、バインダーであるポリフッ化ビニリデンを6質量%となるようにNMPに溶解し、双腕式混合機にて撹拌し、正極スラリーを作製した。この正極用スラリーを正極集電体である厚さ20μmのアルミ箔に塗布し、得られた塗膜を乾燥し、プレスして正極活物質層を有する正極を作製した。
(1) Preparation of positive electrode NMP so that lithium cobaltate powder which is a positive electrode active material is 89.5 mass%, acetylene black is 4.5 mass% which is a conductive additive, and polyvinylidene fluoride which is a binder is 6 mass%. It melt | dissolved and stirred with the double arm type mixer, and produced the positive electrode slurry. This positive electrode slurry was applied to a 20 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector, and the resulting coating film was dried and pressed to produce a positive electrode having a positive electrode active material layer.

(2)負極の作製
負極活物質である人造黒鉛300g、バインダーであるスチレン−ブタジエン共重合体の変性体を40質量%含む水溶性分散液7.5g、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース3g、及び適量の水を双腕式混合機にて攪拌し、負極用スラリーを作製した。この負極用スラリーを負極集電体である厚さ10μmの銅箔に塗布し、乾燥後プレスして、負極活物質層を有する負極を得た。
(2) Production of negative electrode 300 g of artificial graphite as a negative electrode active material, 7.5 g of a water-soluble dispersion containing 40% by mass of a modified styrene-butadiene copolymer as a binder, 3 g of carboxymethyl cellulose as a thickener, and An appropriate amount of water was stirred with a double-arm mixer to prepare a slurry for negative electrode. This negative electrode slurry was applied to a 10 μm thick copper foil as a negative electrode current collector, dried and pressed to obtain a negative electrode having a negative electrode active material layer.

(3)電池の作製
前記の正極と負極にリードタブを溶接し、セパレータを介してこれら正負極を接合させ、電解液を染み込ませてアルミパック中に真空シーラーを用いて封入した。ここで、電解液は1M LiPF エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート=30/70質量比を用いた。
(3) Production of Battery A lead tab was welded to the positive electrode and the negative electrode, the positive and negative electrodes were joined via a separator, and the electrolyte solution was infiltrated and sealed in an aluminum pack using a vacuum sealer. Here, 1 M LiPF 6 ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate = 30/70 mass ratio was used as the electrolytic solution.

(4)サイクル試験
サイクル試験は前記作製した非水系二次電池を用いて実施した。常温(25℃)で、1Cの定電流および電圧4.2Vの定電流による定電流―定電圧充電(総充電時間:4時間)を行った後、1Cで定電流放電(放電終止電圧:2.75V)を行った。これを1サイクルとして、前記条件で100サイクル充放電を繰り返し、容量保持率(=100サイクル目の電気容量/1サイクル目の電気容量×100%)として算出した。
(4) Cycle test The cycle test was implemented using the produced non-aqueous secondary battery. After performing constant current-constant voltage charging (total charging time: 4 hours) with a constant current of 1 C and a constant current of voltage 4.2 V at room temperature (25 ° C.), constant current discharge (discharging end voltage: 2) at 1 C .75V). With this as one cycle, 100 cycles of charge and discharge were repeated under the above conditions, and the capacity retention ratio (= electric capacity at 100th cycle / electric capacity at the first cycle × 100%) was calculated.

[実施例1]
ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂として、三洋化成工業社製、ペレクトロン(登録商標)を用いた。共重合樹脂を2質量%でジメチルアセトアミドに加えた後、撹拌することで分散液を作製した。ポリフッ化ビニリデン系樹脂として、クレハ化学社製のKFポリマー #9300(フッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン=98.9/1.1mol% 質量平均分子量195万)と、ARKEMA社製のKYNAR 2801(フッ化ビニリデン/ヘキサフロロプロピレン=95.2/4.8mol% 質量平均分子量47万)を50/50質量比として用いた。混合ポリフッ化ビニリデン系樹脂を8質量%でジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=3/1質量比である混合溶媒に溶解させた後、先ほどの分散液に加えることで、樹脂成分が5質量%の塗工液を作製した。樹脂成分の内訳として共重合樹脂/ポリフッ化ビニリデン系樹脂=10/90質量比とした。
[Example 1]
PELECTRON (registered trademark) manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd. was used as a copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton. The copolymer resin was added to dimethylacetamide at 2% by mass and then stirred to prepare a dispersion. As the polyvinylidene fluoride resin, KF polymer # 9300 (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene = 98.9 / 1.1 mol% mass average molecular weight 1.95 million) manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd. and KYNAR 2801 (fluorinated fluoride) manufactured by ARKEMA Vinylidene / hexafluoropropylene = 95.2 / 4.8 mol% (mass average molecular weight: 470,000) was used as a 50/50 mass ratio. After the mixed polyvinylidene fluoride resin is dissolved in a mixed solvent having a dimethylacetamide / tripropylene glycol = 3/1 mass ratio at 8% by mass, the resin component is added by 5% by mass to the previous dispersion. A working solution was prepared. The breakdown of the resin component was copolymer resin / polyvinylidene fluoride resin = 10/90 mass ratio.

一対のマイヤーバー(番手#6)を、30μmのクリアランスで対峙させた。マイヤーバーに、上記塗工用スラリーを適量のせ、一対のマイヤーバー間にポリエチレン微多孔膜を通して、ポリエチレン微多孔膜の両面に塗工用スラリーを塗工した。そして、塗工されたものを、質量比で水:DMAc:TPG=62.5:30:7.5で40℃となっている凝固液中に浸漬した。次いで水洗・乾燥を行い、ポリエチレン微多孔膜の両面(表裏面)にポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂およびポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質層を有する、非水系二次電池用セパレータを得た。
このセパレータについて、多孔質層を構成する樹脂の質量比、セパレータの膜厚および目付け、セパレータの空孔率、多孔質層の質量、セパレータの突き刺し物性、熱収縮率およびガーレ値の各測定結果を表1に示す。また、セパレータの含水率、オネストメーターによる耐電圧半減期、ハンドリング試験結果および充放電サイクル試験結果を表2に示す。なお、以下の実施例および比較例のセパレータについても同様に表1,2にまとめて示す。
A pair of Meyer bars (count # 6) were confronted with a clearance of 30 μm. An appropriate amount of the above slurry for coating was placed on a Mayer bar, a polyethylene microporous membrane was passed between a pair of Mayer bars, and the coating slurry was coated on both sides of the polyethylene microporous membrane. And what was coated was immersed in the coagulating liquid which is 40 degreeC by water: DMAc: TPG = 62.5: 30: 7.5 by mass ratio. Next, a separator for a non-aqueous secondary battery having a porous layer made of a copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton and a polyvinylidene fluoride resin on both surfaces (front and back surfaces) of the polyethylene microporous membrane is washed and dried. Got.
For this separator, the measurement results of the mass ratio of the resin constituting the porous layer, the film thickness and basis weight of the separator, the porosity of the separator, the mass of the porous layer, the piercing physical properties of the separator, the heat shrinkage rate, and the Gurley value Table 1 shows. In addition, Table 2 shows the moisture content of the separator, the withstand voltage half-life with an Honest meter, the handling test results, and the charge / discharge cycle test results. The separators of the following examples and comparative examples are similarly shown in Tables 1 and 2.

[実施例2]
樹脂成分の内訳として共重合樹脂/ポリフッ化ビニリデン系樹脂=2/98質量比とした以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池セパレータを得た。
[Example 2]
A non-aqueous secondary battery separator of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that copolymer resin / polyvinylidene fluoride resin = 2/98 mass ratio as a breakdown of the resin component.

[実施例3]
樹脂成分の内訳として共重合樹脂/ポリフッ化ビニリデン系樹脂=5/95質量比とした以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池セパレータを得た。
[Example 3]
A non-aqueous secondary battery separator of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that copolymer resin / polyvinylidene fluoride resin = 5/95 mass ratio was used as the breakdown of the resin component.

[実施例4]
樹脂成分の内訳として共重合樹脂/ポリフッ化ビニリデン系樹脂=20/80質量比とした以外は実施例1と同様にして、本発明の非水系二次電池セパレータを得た。
[Example 4]
A non-aqueous secondary battery separator of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that copolymer resin / polyvinylidene fluoride resin = 20/80 mass ratio was used as the breakdown of the resin component.

[比較例1]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂として、クレハ化学社製のKFポリマー #9300と、ARKEMA社製のKYNAR 2801を50/50質量比として用いた。混合ポリフッ化ビニリデン系樹脂を5質量%でジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=8/2質量比である混合溶媒に溶解させた後、樹脂成分が5質量%の塗工液を作製した以外は実施例1と同様にして、非水系二次電池セパレータを得た。
[Comparative Example 1]
As the polyvinylidene fluoride resin, KF polymer # 9300 manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd. and KYNAR 2801 manufactured by ARKEMA were used in a 50/50 mass ratio. Example: A mixed polyvinylidene fluoride resin was dissolved in a mixed solvent having a dimethylacetamide / tripropylene glycol = 8/2 mass ratio at 5% by mass, and then a coating liquid having a resin component of 5% by mass was prepared. In the same manner as in Example 1, a non-aqueous secondary battery separator was obtained.

[比較例2]
ポリフッ化ビニリデン系樹脂として、クレハ化学社製のKFポリマー #9300と、ARKEMA社製のKYNAR 2801を50/50質量比として用いた。混合ポリフッ化ビニリデン系樹脂を5質量%でジメチルアセトアミド/トリプロピレングリコール=7/3質量比である混合溶媒に溶解させた後、樹脂成分が5質量%の塗工液を作製した以外は実施例1と同様にして、非水系二次電池セパレータを得た。
[Comparative Example 2]
As the polyvinylidene fluoride resin, KF polymer # 9300 manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd. and KYNAR 2801 manufactured by ARKEMA were used in a 50/50 mass ratio. Example: A mixed polyvinylidene fluoride resin was dissolved in a mixed solvent having a dimethylacetamide / tripropylene glycol = 7/3 mass ratio at 5% by mass, and then a coating solution having a resin component of 5% by mass was prepared In the same manner as in Example 1, a non-aqueous secondary battery separator was obtained.

Figure 2015170448
Figure 2015170448

Figure 2015170448
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[突刺物性の解釈]
実施例1〜3では、比較例1〜2と比べて突刺強度が高い値であり、強度が向上したことを示す結果となった。しかし、実施例4では比較例1〜2と比べて突刺強度が低下した。ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂の含有量が0〜10質量%までは比例して突刺強度が増大する傾向であるが20質量%では減少に転じる結果となった。これにより、ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂の含有量を20質量%以上にすることは強度の面から考慮すると好ましくない。
[Interpretation of piercing properties]
In Examples 1 to 3, the puncture strength was higher than that in Comparative Examples 1 and 2, and the results showed that the strength was improved. However, in Example 4, the puncture strength was reduced as compared with Comparative Examples 1 and 2. When the content of the copolymer resin containing the polyether skeleton and the polyolefin skeleton is 0 to 10% by mass, the puncture strength tends to increase proportionately, but when the content is 20% by mass, the decrease starts. Thereby, it is not preferable from the viewpoint of strength to make the content of the copolymer resin containing the polyether skeleton and the polyolefin skeleton 20% by mass or more.

[熱収縮率の解釈]
ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂の含有量が増加するにしたがってTD方向の熱収縮率が小さくなる傾向を示した。MD方向については、含有量との相関は見受けられなかった。
[Interpretation of heat shrinkage]
As the content of the copolymer resin containing the polyether skeleton and the polyolefin skeleton increased, the thermal contraction rate in the TD direction tended to decrease. For the MD direction, no correlation with the content was found.

[ガーレ値の解釈]
実施例、比較例共に良好な値を示した。
[Interpretation of Gurley values]
Good values were shown in both Examples and Comparative Examples.

[含水率の解釈]
実施例1、3〜4で比較例1〜2と比べてセパレータの含水率が高くなることが分かった。ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂の含有率が5質量%以上においては、含有率にほぼ比例してセパレータの含水率が増えた。
[Interpretation of moisture content]
It turned out that the moisture content of a separator becomes high compared with Comparative Examples 1-2 in Example 1, 3-4. When the content of the copolymer resin containing the polyether skeleton and the polyolefin skeleton was 5% by mass or more, the water content of the separator increased in proportion to the content.

[帯電圧半減期の解釈]
比較例1〜2と比べて、実施例1〜4ではいずれも帯電防止性能が高くなった。ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂を多孔質層に分散させることで帯電性が低下した。また実施例においては、ポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂の含有量が増加するにつれて帯電圧半減期が減少しており、帯電防止効果が付随して向上することが分かった。
[Interpretation of half-life of charged voltage]
Compared with Comparative Examples 1-2, in Examples 1-4, the antistatic performance was high. The chargeability was reduced by dispersing a copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton in the porous layer. In Examples, it was found that the charged half-life decreased as the content of the copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton increased, and the antistatic effect was improved accompanyingly.

[ハンドリング性試験結果の解釈]
実施例1〜4では、ハンドリング性が良好であった。一方、比較例1〜2では棒にセパレータが張り付き、ハンドリング性が不良であった。比較例1〜2は静電気の初期帯電圧測定結果から強い帯電性が示されており、金属製もしくは樹脂製の棒でセパレータ表面をこすったことにより、表面が帯電したことで棒に張り付いたと考えられる。実施例1〜4ではセパレータは帯電性を有していないことから、金属製もしくは樹脂製の棒でセパレータ表面をこすっても帯電しない。
[Interpretation of handling test results]
In Examples 1 to 4, the handleability was good. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the separator stuck to the rod, and the handling property was poor. In Comparative Examples 1 and 2, strong chargeability is shown from the results of initial electrostatic voltage measurement of static electricity, and the separator surface was rubbed with a metal or resin rod, so that the surface was stuck and sticked to the rod Conceivable. In Examples 1 to 4, since the separator has no charging property, it is not charged even when the surface of the separator is rubbed with a metal or resin rod.

[サイクル試験結果の解釈]
実施例1〜4では充放電100サイクル後、容量保持率が91〜93%であった。一方、比較例1〜2では容量保持率が83〜85%であった。このことから、多孔膜層がポリフッ化ビニリデン系樹脂とポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂から成る電池用セパレータを用いて作製したリチウムイオン電池では、多孔膜層内で電位分布が均一化され、サイクル特性が向上することが示された。
[Interpretation of cycle test results]
In Examples 1 to 4, the capacity retention was 91 to 93% after 100 cycles of charge and discharge. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the capacity retention was 83 to 85%. For this reason, in lithium ion batteries made using a battery separator made of a polyvinylidene fluoride resin and a copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton, the potential distribution is uniform in the porous film layer. It was shown that the cycle characteristics were improved.

[共重合樹脂の凝集体]
実施例1〜4で作製したセパレータの断面を、四酸化オスミウム染色による共重合樹脂の選択的可視化処理をおこない、TEMにより観察することで多孔質層における共重合樹脂の分散状態を調査した。各実施例において、共重合樹脂はセパレータの多孔質層において0.1μm〜5μmの平均一次粒子径を有する粒子状の凝集体を形成して分散していることが分かった。
[Agglomerates of copolymer resin]
The cross sections of the separators produced in Examples 1 to 4 were subjected to selective visualization treatment of the copolymer resin by osmium tetroxide staining, and observed by TEM to investigate the dispersion state of the copolymer resin in the porous layer. In each Example, it was found that the copolymer resin was dispersed in the form of particulate aggregates having an average primary particle size of 0.1 μm to 5 μm in the porous layer of the separator.

本発明は非水系二次電池の安全性および電池特性を向上させる技術として有効に活用できる。   The present invention can be effectively used as a technique for improving the safety and battery characteristics of a non-aqueous secondary battery.

Claims (5)

多孔質基材と、この多孔質基材の片面または両面に被覆された、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む多孔質層と、を備え、
前記多孔質層には、さらにポリエーテル骨格及びポリオレフィン骨格を含む共重合樹脂が含まれている、非水系二次電池用セパレータ。
A porous base material, and a porous layer containing polyvinylidene fluoride-based resin coated on one or both surfaces of the porous base material,
A separator for a non-aqueous secondary battery, wherein the porous layer further contains a copolymer resin containing a polyether skeleton and a polyolefin skeleton.
前記多孔質層には、前記多孔質層の固形分100質量部中、前記共重合樹脂が1〜20質量部含まれている、請求項1に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The separator for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the porous layer contains 1 to 20 parts by mass of the copolymer resin in 100 parts by mass of the solid content of the porous layer. 前記共重合樹脂は、0.1μm〜5μmの平均一次粒子径を有する粒子状の凝集体として、前記多孔質層内で分散している、請求項1または請求項2に記載の非水系二次電池用セパレータ。   The non-aqueous secondary according to claim 1 or 2, wherein the copolymer resin is dispersed in the porous layer as a particulate aggregate having an average primary particle size of 0.1 µm to 5 µm. Battery separator. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータを製造する方法であって、
前記共重合樹脂を溶媒に分散させ、この分散液に前記ポリフッ化ビニリデン系樹脂を溶解させて、塗工液を作製する工程と、
前記塗工液を前記多孔質基材上に塗布し、塗工層を形成する工程と、
前記塗工層から溶媒を除去し、前記多孔質層を形成する工程と、
を順次実施する、非水系二次電池用セパレータの製造方法。
A method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3,
A step of dispersing the copolymer resin in a solvent, dissolving the polyvinylidene fluoride-based resin in the dispersion, and preparing a coating liquid;
Applying the coating liquid onto the porous substrate to form a coating layer;
Removing the solvent from the coating layer to form the porous layer;
The manufacturing method of the separator for non-aqueous secondary batteries which implements sequentially.
正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータと、を備え、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る、非水系二次電池。   A positive electrode, a negative electrode, and the separator for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3 disposed between the positive electrode and the negative electrode. A non-aqueous secondary battery that obtains an electromotive force.
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