JP2017014493A - Ionic conductive film, ionic conductive composite film, and electrode complex - Google Patents

Ionic conductive film, ionic conductive composite film, and electrode complex Download PDF

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敦司 沢本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ionic conductive film having high heat resistance and strength and also practical ionic conductivity and an electrode complex prepared therewith.SOLUTION: An ionic conductive film has a heat-resistant polymer and a nonaqueous electrolyte, a content of the nonaqueous electrolyte is 30-90 mass%, and the ionic conductive film is 0.3-3.0 N/μm in piercing strength.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、イオン伝導性フィルムに関するものであり、特に電池用電解質膜として好適に使用できるイオン伝導性フィルムに関するものである。   The present invention relates to an ion conductive film, and particularly to an ion conductive film that can be suitably used as an electrolyte membrane for a battery.

一般的に非水電解液系電池においては、正負極間のイオン伝導を可能とする一方で正負極の接触による短絡を防ぐため、孔径数十nm〜数μm程度の貫通空孔を有する多孔質膜や不織布からなるセパレータが用いられている。しかし、空孔を有するセパレータを用いた場合、デンドライト(樹枝状晶)の成長や混入異物による短絡、曲げや圧縮などの変形に対する脆弱性、薄膜化と強度維持の両立が困難などの課題がある。   In general, in a non-aqueous electrolyte battery, in order to prevent ionic conduction between the positive and negative electrodes while preventing a short circuit due to contact between the positive and negative electrodes, a porous material having through-holes with a pore diameter of about several tens of nanometers to several micrometers A separator made of a membrane or a nonwoven fabric is used. However, when a separator having pores is used, there are problems such as dendrite (dendritic crystal) growth, short circuit due to mixed foreign matter, vulnerability to deformation such as bending and compression, and difficulty in achieving both thinning and strength maintenance. .

これらを解決するものとして固体電解質が挙げられ、無機系と有機系とに大別される。さらに有機系は高分子ゲル電解質と高分子固体電解質(真性高分子電解質)とに分けられる。   As a solution to these problems, solid electrolytes can be mentioned, which are roughly classified into inorganic and organic. Further, the organic system is divided into a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte (intrinsic polymer electrolyte).

無機固体電解質はアニオン性を有する格子点と金属イオンから構成されており、実用的なイオン伝導度を持つものが多数報告されている(例えば特許文献1)。これらは不燃性で安全性が高く、電位窓が広いことも特長である。その反面、無機固体ゆえに、脆性破壊を起こしやすく電極の体積変化に追随できない点、粒子の集合体である電極と良好な界面を形成できない点などが実用化への障害となっている。   Inorganic solid electrolytes are composed of anionic lattice points and metal ions, and many have been reported to have practical ionic conductivity (for example, Patent Document 1). They are also nonflammable, highly safe, and have a wide potential window. On the other hand, since it is an inorganic solid, brittle fracture is likely to occur and the volume change of the electrode cannot be followed, and a good interface with the electrode that is an aggregate of particles cannot be formed.

有機系のうち、電解液をポリマーで半固体化させた高分子ゲル電解質の電池への適用は1975年のFeuilladeらの報告(非特許文献1)に端を発する。その後、現在までに様々な報告(例えば特許文献2)がされており、リチウムポリマー電池として小型携帯機器用途に実用化されている。しかし、これらのゲル電解質は電池内での実質的な強度が不足するため、ほとんどの場合、正負極間の接触を避けるために多孔質膜を補強材として併用しているのが現状である。   Among organic systems, the application of a polymer gel electrolyte obtained by semi-solidifying an electrolytic solution with a polymer to a battery starts from a report of 1975 Feillelad et al. (Non-patent Document 1). Since then, various reports (for example, Patent Document 2) have been put to practical use as lithium polymer batteries for small portable devices. However, since these gel electrolytes have insufficient substantial strength in the battery, in most cases, a porous membrane is used as a reinforcing material in order to avoid contact between the positive and negative electrodes.

一方、高分子固体電解質(真性高分子電解質)の研究は1973年に発表されたWrightの論文(非特許文献2)に端を発し、現在までポリエーテル系などで多くの成果が報告されている(例えば特許文献3)。しかしながら、依然として電解液系と比較してイオン伝導度が低く、実用化には更なる改良が必要である。また、比較的高いイオン伝導度を示すポリマーは、弾性率や耐熱性の低いものが多く、ゲル電解質同様、正負極間の接触抑制機能が損なわれることにつながる。   On the other hand, research on polymer solid electrolytes (intrinsic polymer electrolytes) originated from Wright's paper (Non-Patent Document 2) published in 1973, and many results have been reported so far in polyether systems and the like. (For example, patent document 3). However, the ionic conductivity is still lower than that of the electrolyte system, and further improvement is required for practical use. In addition, many polymers exhibiting relatively high ionic conductivity have low elastic modulus and low heat resistance, which leads to the loss of the function of suppressing contact between the positive and negative electrodes, similar to the gel electrolyte.

以上のように、高い弾性率、強度、耐熱性を持つポリマーは一般的に剛直なポリマー構造を有するため、高いイオン伝導度が期待できないと考えられており、これまでのところ多くは検討されてこなかった。   As described above, polymers having high elastic modulus, strength, and heat resistance generally have a rigid polymer structure, and thus it is considered that high ionic conductivity cannot be expected, and so far many have been studied. There wasn't.

芳香族ポリアミド(アラミド)や芳香族ポリイミドなどに代表される芳香族系含窒素ポリマーからなるフィルムは、弾性率や強度などの機械特性と耐熱性に優れることから、磁気記録媒体や回路基板などの多様な用途で活用されている。   Films made of aromatic nitrogen-containing polymers such as aromatic polyamide (aramid) and aromatic polyimide are excellent in mechanical properties such as elastic modulus and strength and heat resistance. It is used for various purposes.

芳香族ポリアミドを用いたイオン伝導性フィルムについては、特許文献4に開示されており、フィルム化した後では電解質溶液が浸透しないような剛直ポリマーを用いながら、フィルムの製造工程で含溶媒(または含洗浄水)と電解質溶液を置換する方法により電解液との複合膜を得ている。一方、特許文献5には、芳香族ポリアミド多孔質膜の空隙中に高分子固体電解質を充填してなる複合膜が開示されている。   An ion conductive film using an aromatic polyamide is disclosed in Patent Document 4, and includes a solvent-containing (or containing) in the film production process while using a rigid polymer that does not penetrate the electrolyte solution after film formation. The composite membrane of the electrolytic solution is obtained by a method of replacing the washing water) and the electrolytic solution. On the other hand, Patent Document 5 discloses a composite membrane formed by filling a polymer solid electrolyte in the voids of an aromatic polyamide porous membrane.

特開2014−13772号公報JP 2014-13772 A 特開2008−159496号公報JP 2008-159596 A 特開2007−103145号公報JP 2007-103145 A 国際公開WO95/31499号パンフレットInternational publication WO95 / 31499 pamphlet 特開平9−302115号公報JP-A-9-302115

G.Feuillade,Ph.Perche,J.Appl.Electrochem.,5,63(1975).G. Feillade, Ph. Perche, J. et al. Appl. Electrochem. 5, 63 (1975). P.V.Wright,Br.Polm.J.,7.319(1975).P. V. Wright, Br. Polm. J. et al. , 7.319 (1975).

しかしながら、特許文献4に記載の製造方法では熱処理が施されないため、高温での寸法安定性が高いフィルムを得ることは困難である。加えて、リチウムイオン電池などの非水電解液系電池では、部材中および組立工程において徹底的な水分管理により電池内部の水分含有量を抑える必要があることから、本方法を非水電解液系電池に適用することは困難である。   However, since the heat treatment is not performed in the manufacturing method described in Patent Document 4, it is difficult to obtain a film having high dimensional stability at high temperatures. In addition, in non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion batteries, it is necessary to reduce the moisture content inside the battery by thorough moisture management in the components and in the assembly process. It is difficult to apply to batteries.

また、特許文献5でも、十分な機械強度と実用的なイオン伝導度は得られていない。さらに、多孔質膜を基材に用いるため、薄膜化に限界がある。   Also in Patent Document 5, sufficient mechanical strength and practical ion conductivity are not obtained. Furthermore, since a porous film is used as a substrate, there is a limit to reducing the thickness.

以上のように、高い耐熱性と強度を持ち、かつ実用的なイオン伝導性を有するフィルムは報告されておらず、依然として多孔質膜や不織布からなるセパレータが用いられている。   As described above, a film having high heat resistance and strength and practical ion conductivity has not been reported, and a separator made of a porous film or a nonwoven fabric is still used.

本発明は上記事情に鑑み、耐熱性、強度、イオン伝導性に優れるイオン伝導性フィルムおよび電極複合体を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an ion conductive film and an electrode assembly that are excellent in heat resistance, strength, and ion conductivity.

上記目的を達成するための本発明は、以下の構成を特徴とする。   To achieve the above object, the present invention is characterized by the following configurations.

耐熱ポリマーと非水電解液とを含有し、非水電解液の含有量が30〜90質量%であり、突き刺し強度が0.3〜3.0N/μmであるイオン伝導性フィルム。   An ion conductive film comprising a heat-resistant polymer and a non-aqueous electrolyte, wherein the content of the non-aqueous electrolyte is 30 to 90% by mass and the puncture strength is 0.3 to 3.0 N / μm.

本発明のイオン伝導性フィルムは、高い耐熱性と強度を持ち、かつ実用的なイオン伝導性を有するため、電池用電解質膜として好適に用いることができる。本発明のイオン伝導性フィルムを電池用電解質膜に用いた場合、耐熱、耐変形・衝撃、耐デンドライト起因短絡などの点で安全性に優れ、かつ低抵抗で薄膜化可能なため、電池として高い特性が得られる。   Since the ion conductive film of the present invention has high heat resistance and strength and practical ion conductivity, it can be suitably used as an electrolyte membrane for a battery. When the ion conductive film of the present invention is used as an electrolyte membrane for a battery, it is excellent in safety in terms of heat resistance, deformation resistance / impact, dendrite-induced short circuit, etc. Characteristics are obtained.

本発明のイオン伝導性フィルムは、母材となるポリマーフィルムに非水電解液が含浸された形態のフィルムであり、該ポリマーフィルム中に耐熱ポリマーを含有するものである。   The ion conductive film of the present invention is a film in which a polymer film as a base material is impregnated with a nonaqueous electrolytic solution, and the polymer film contains a heat-resistant polymer.

ここで、本発明においてイオン伝導性を有するとは、膜内にイオン透過路(本発明のイオン伝導性フィルムの場合は、ポリマー分子鎖間の間隙である自由体積)を有することによりイオンが膜の厚み方向に通り抜けることができることを意味する。イオン伝導性の尺度としては膜抵抗が挙げられる。本発明のイオン伝導性フィルムは、25℃における膜抵抗が後述の範囲内であることが好ましい。伝導性を有するイオン種としては例えば、第1族あるいは第2族に属する金属元素からなるイオンが挙げられ、具体的にはリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ベリリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオンなどである。   Here, having ion conductivity in the present invention means that ions are passed through the membrane by having an ion permeation path in the membrane (in the case of the ion conductive film of the present invention, a free volume which is a gap between polymer molecular chains). It means that it can pass through in the thickness direction. An example of a measure of ionic conductivity is membrane resistance. The ion conductive film of the present invention preferably has a membrane resistance at 25 ° C. within the range described below. Examples of the ion species having conductivity include ions composed of metal elements belonging to Group 1 or Group 2. Specifically, lithium ions, sodium ions, potassium ions, beryllium ions, magnesium ions, calcium ions, etc. It is.

本発明において耐熱ポリマーとは、JIS−K7191−2(2007)にて規定された荷重たわみ温度が100℃以上のポリマーを意味する。上記のようなポリマーとして、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルファイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂などが挙げられる。本発明のイオン伝導性フィルムの母材を構成するポリマーとして、これらの耐熱ポリマー以外のポリマーが含まれていてもよいが、これらの耐熱ポリマーの割合が構成ポリマー中で40〜100質量%であることが好ましい。中でも耐熱性に優れ、含液状態かつ薄膜化した際に高強度を維持しやすいことから、芳香族ポリアミド(芳香族ポリイミド前駆体である芳香族ポリアミド酸を含む)または芳香族ポリイミドもしくは芳香族ポリアミドイミドを耐熱ポリマーとして用いることがより好ましい。   In the present invention, the heat-resistant polymer means a polymer having a deflection temperature under load specified in JIS-K7191-2 (2007) of 100 ° C. or higher. Examples of the polymer include polyethylene terephthalate, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyetherimide, polyetheretherketone, polyamide, polyimide, polyamideimide, and fluororesin. As a polymer constituting the base material of the ion conductive film of the present invention, polymers other than these heat-resistant polymers may be contained, but the ratio of these heat-resistant polymers is 40 to 100% by mass in the constituent polymers. It is preferable. Among them, it is excellent in heat resistance, and it is easy to maintain high strength when it is liquid-containing and thinned. Therefore, aromatic polyamide (including aromatic polyamic acid which is an aromatic polyimide precursor), aromatic polyimide or aromatic polyamide More preferably, imide is used as the heat resistant polymer.

本発明において用いる芳香族ポリアミドとしては次の化学式(I)、芳香族ポリイミドとしては次の化学式(II)、芳香族ポリアミドイミドとしては次の化学式(III)で表される繰り返し単位を有するものであることが好ましい。
化学式(I):
The aromatic polyamide used in the present invention has a repeating unit represented by the following chemical formula (I), the aromatic polyimide has the following chemical formula (II), and the aromatic polyamideimide has a repeating unit represented by the following chemical formula (III). Preferably there is.
Chemical formula (I):

Figure 2017014493
Figure 2017014493

化学式(II): Chemical formula (II):

Figure 2017014493
Figure 2017014493

化学式(III) Chemical formula (III)

Figure 2017014493
Figure 2017014493

ここで、化学式(I)〜(III)中のArおよびArは芳香族基であり、それぞれ単一の基であってもよいし、複数の基で、多成分の共重合体であってもよい。また、芳香環上で主鎖を構成する結合手はメタ配向、パラ配向のいずれであってもよい。さらに、芳香環上の水素原子の一部が任意の基で置換されていてもよい。 Here, Ar 1 and Ar 2 in the chemical formulas (I) to (III) are aromatic groups, each of which may be a single group, or a plurality of groups and a multi-component copolymer. May be. Further, the bond constituting the main chain on the aromatic ring may be either meta-orientation or para-orientation. Furthermore, a part of hydrogen atoms on the aromatic ring may be substituted with an arbitrary group.

本発明のイオン伝導性フィルムにおける非水電解液の含有量および突き刺し強度を本発明の範囲内とするため、本発明において用いる芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、および芳香族ポリアミドイミドとしては、化学式(I)〜(III)中のArおよびArのすべての基の合計の25〜100モル%が、フッ素基、ハロゲン化アルキル基、ニトロ基、シアノ基、シアネート基およびフルオレン基からなる群から選ばれる少なくとも1つの基(置換基)を有する芳香族基であることが好ましい。フッ素基、ハロゲン化アルキル基、ニトロ基、シアノ基、シアネート基などの電子求引性の強い置換基を有することで、クーロン反発力によりポリマー鎖間に自由体積が形成され、非水電解液が入り込みやすくなる。また、フルオレン基などの嵩高い基を有することで、ポリマー鎖間の距離を離すことも効果的である。これにより芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、および芳香族ポリアミドイミド特有の優れた強度と耐熱性を維持しつつ、非水電解液を含有することができるため、イオン伝導性フィルムとして優れた特性を発現する。 The aromatic polyamide, aromatic polyimide, and aromatic polyamideimide used in the present invention have the chemical formula (in order to make the content of the non-aqueous electrolyte and the piercing strength in the ion conductive film of the present invention within the scope of the present invention. 25 to 100 mol% of the total of all groups of Ar 1 and Ar 2 in I) to (III) is from the group consisting of fluorine group, halogenated alkyl group, nitro group, cyano group, cyanate group and fluorene group An aromatic group having at least one selected group (substituent) is preferable. By having a highly electron-attracting substituent such as a fluorine group, a halogenated alkyl group, a nitro group, a cyano group, or a cyanate group, a free volume is formed between the polymer chains due to Coulomb repulsion, and a non-aqueous electrolyte solution It becomes easy to enter. It is also effective to increase the distance between polymer chains by having a bulky group such as a fluorene group. This makes it possible to contain non-aqueous electrolyte while maintaining the excellent strength and heat resistance unique to aromatic polyamides, aromatic polyimides, and aromatic polyamideimides. To do.

さらに好ましくは、化学式(I)〜(III)中のArおよびArのすべての基の合計の25〜100モル%が、次の化学式(IV)〜(VIII)で表される基から選ばれた少なくとも1つの基であることであり、その割合は50〜100モル%であることがより好ましい。
化学式(IV)〜(VIII):
More preferably, 25 to 100 mol% of the total of all groups of Ar 1 and Ar 2 in the chemical formulas (I) to (III) is selected from the groups represented by the following chemical formulas (IV) to (VIII): It is more preferable that the ratio is 50 to 100 mol%.
Chemical formulas (IV) to (VIII):

Figure 2017014493
Figure 2017014493

ここで、化学式(IV)〜(VIII)の芳香環上の水素原子の一部が、さらにフッ素、臭素、塩素などのハロゲン基;ニトロ基;シアノ基;メチル、エチル、プロピルなどのアルキル基;メトキシ、エトキシ、プロポキシなどのアルコキシ基、カルボン酸基等の任意の基で置換されていてもよい。   Here, some of the hydrogen atoms on the aromatic rings of the chemical formulas (IV) to (VIII) are further halogen groups such as fluorine, bromine and chlorine; nitro groups; cyano groups; alkyl groups such as methyl, ethyl and propyl; It may be substituted with an arbitrary group such as an alkoxy group such as methoxy, ethoxy and propoxy, and a carboxylic acid group.

本発明において用いる非水電解液としては、電解質塩を非水系溶媒に溶解させたものを用いることができる。電解質塩として、四級アンモニウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などが挙げられ、例えばリチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SOなどが挙げられる。非水系溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブ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などの炭酸エステル類、γ−ブチロラクトン、バレロラクトンなどのラクトン類、メチルアセテート、エチルアセテートなどの酢酸エステル類、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル類、スルホラン、アセトニトリル、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどが挙げられ、通常はビニレンカーボネートなどの各種添加剤とともに、これらのうちの2種以上を混合したものが用いられる。また、この他に1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオンとビス(フルオロスルホニル)アミドアミドアニオンからなるEMIFSA系などのイオン液体(常温溶融塩)も用いられる。溶解する電解質塩の濃度としては、一般的に0.2〜3.0M(mol/l)の範囲である。非水電解液中の水分量は0〜300ppm(質量基準、以下同様)であることが好ましく、0〜100ppmであることがより好ましい。 As the non-aqueous electrolyte used in the present invention, a solution obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent can be used. Examples of the electrolyte salt include a quaternary ammonium salt, a lithium salt, a sodium salt, a potassium salt, a calcium salt, and a magnesium salt. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiSO 3 CF 3 , and LiN ( SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2 and the like. Non-aqueous solvents include carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate; lactones such as γ-butyrolactone and valerolactone; and acetates such as methyl acetate and ethyl acetate. , Ethers such as 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, acetonitrile, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone Usually, what mixed 2 or more types of these with various additives, such as vinylene carbonate, is used. In addition to this, an ionic liquid (room temperature molten salt) such as EMIFSA system composed of 1-ethyl-3-methylimidazolium cation and bis (fluorosulfonyl) amidoamide anion is also used. The concentration of the electrolyte salt to be dissolved is generally in the range of 0.2 to 3.0 M (mol / l). The amount of water in the non-aqueous electrolyte is preferably 0 to 300 ppm (mass basis, the same shall apply hereinafter), and more preferably 0 to 100 ppm.

本発明のイオン伝導性フィルムは、フィルム中の非水電解液の含有量が30〜90質量%であり、好ましくは、40〜80質量%である。非水電解液の含有量が30質量%未満であると、電池用電解質膜として使用したときに、イオン伝導性が低く、電池の出力特性の低下が起きたり、繰り返し使用した際に容量劣化が大きくなることがある。非水電解液の含有量が90質量%を超えると、強度や耐短絡性などが低下することがある。本発明のイオン伝導性フィルム中の非水電解液の含有量を上記範囲内とするため、前述の分子構造を有するポリマーを用い、後述のアニール処理を施して、イオン伝導性フィルムを得ることが好ましい。   In the ion conductive film of the present invention, the content of the nonaqueous electrolytic solution in the film is 30 to 90% by mass, and preferably 40 to 80% by mass. When the content of the non-aqueous electrolyte is less than 30% by mass, the ion conductivity is low when used as an electrolyte membrane for a battery, the output characteristics of the battery are lowered, or the capacity is deteriorated when repeatedly used. May grow. When the content of the non-aqueous electrolyte exceeds 90% by mass, strength, short circuit resistance, and the like may decrease. In order to keep the content of the non-aqueous electrolyte in the ion conductive film of the present invention within the above range, a polymer having the molecular structure described above is used, and an annealing treatment described later is performed to obtain an ion conductive film. preferable.

本発明のイオン伝導性フィルムの厚みは、0.1〜10μmであることが好ましく、0.1〜5μmであることがより好ましい。さらに好ましくは、2〜5μmである。厚みが0.1μm未満であると、強度や耐短絡性などが低下することがある。厚みが10μmを超えると、イオン伝導性が低く、電池用電解質膜として使用した際に、抵抗の上昇により電池の出力特性の低下が起きたり、繰り返し使用した際に容量劣化が大きくなることがある。イオン伝導性フィルムの厚みは母材となるポリマーフィルムの厚みと非水電解液の含有量にて制御でき、ポリマーフィルムの厚みは、製膜原液濃度、製膜原液粘度、製膜原液中の添加物、流延厚み、熱処理温度および延伸条件など種々の条件により制御することができる。   The thickness of the ion conductive film of the present invention is preferably 0.1 to 10 μm, and more preferably 0.1 to 5 μm. More preferably, it is 2-5 micrometers. When the thickness is less than 0.1 μm, strength, short circuit resistance, and the like may be lowered. If the thickness exceeds 10 μm, the ion conductivity is low, and when used as an electrolyte membrane for a battery, the output characteristics of the battery may decrease due to an increase in resistance, or the capacity deterioration may increase when used repeatedly. . The thickness of the ion conductive film can be controlled by the thickness of the polymer film as the base material and the content of the non-aqueous electrolyte. It can be controlled by various conditions such as material, casting thickness, heat treatment temperature and stretching conditions.

本発明のイオン伝導性フィルムの突き刺し強度は0.3〜3.0N/μmである。突き刺し強度が0.3N/μm未満であると、電極表面の凹凸、混入異物、析出した金属デンドライトなどによる正負極の短絡が生じることがある。突き刺し強度は0.8〜3.0N/μmであることがより好ましく、1.2〜3.0N/μmであることがさらに好ましい。突き刺し強度を上記範囲内とするため、前述の分子構造を有するポリマーを用い、フィルムの製造方法および製造条件を後述の範囲内として、母材となるポリマーフィルムを得ることが好ましい。特に後述のとおり、母材となるポリマーフィルムを実質的に空孔を有さないフィルムとすることが好ましい。   The puncture strength of the ion conductive film of the present invention is 0.3 to 3.0 N / μm. When the puncture strength is less than 0.3 N / μm, the positive and negative electrodes may be short-circuited due to irregularities on the electrode surface, foreign matter mixed in, or deposited metal dendrites. The piercing strength is more preferably 0.8 to 3.0 N / μm, and further preferably 1.2 to 3.0 N / μm. In order to set the puncture strength within the above range, it is preferable to obtain a polymer film as a base material by using the polymer having the molecular structure described above and setting the film manufacturing method and manufacturing conditions within the ranges described below. In particular, as described later, it is preferable that the polymer film serving as a base material is a film having substantially no pores.

本発明のイオン伝導性フィルムのガーレ透気度は10,000秒/100ml以上であることが好ましい。ガーレ透気度が10,000秒/100mlより小さいと、物理的な貫通孔を有することが多く、金属デンドライトなどの貫入を遮断する効果が得られないことがある。また、強度も本発明の範囲内とならないことがある。ガーレ透気度を上記範囲内とするため、フィルムの製造方法および条件を後述の範囲内とすることが好ましい。特にフィルムの製造方法および製造条件を後述の範囲内とすることにより、母材となるポリマーフィルムを実質的に空孔を有さないフィルムとすることが好ましい。   The Gurley air permeability of the ion conductive film of the present invention is preferably 10,000 seconds / 100 ml or more. When the Gurley air permeability is less than 10,000 seconds / 100 ml, there are many physical through holes, and the effect of blocking penetration of metal dendrites or the like may not be obtained. Also, the strength may not fall within the scope of the present invention. In order to make the Gurley air permeability within the above range, the film production method and conditions are preferably within the range described below. In particular, it is preferable that the polymer film serving as a base material is a film having substantially no pores by setting the film production method and production conditions within the ranges described below.

本発明のイオン伝導性フィルムは、25℃における膜抵抗が3.0〜100.0Ω・cmであることが好ましい。より好ましくは3.0〜50.0Ω・cm、さらに好ましくは3.0〜20.0Ω・cmである。膜抵抗が100.0Ω・cmを超えると、電池用電解質膜として使用したときに、イオン伝導性が低く、出力特性の低下が起きたり、繰り返し使用した際に容量劣化が大きくなることがある。膜抵抗を上記範囲内とするため、フィルム中の非水電解液の含有量を本発明の範囲内とすることが好ましい。 The ion conductive film of the present invention preferably has a membrane resistance at 25 ° C. of 3.0 to 100.0 Ω · cm 2 . More preferably, it is 3.0-50.0 ohm * cm < 2 >, More preferably, it is 3.0-20.0 ohm * cm < 2 >. When the membrane resistance exceeds 100.0 Ω · cm 2 , when used as an electrolyte membrane for a battery, the ionic conductivity is low, the output characteristics may be lowered, or the capacity deterioration may be increased when repeatedly used. . In order to make membrane resistance into the said range, it is preferable to make content of the non-aqueous electrolyte in a film into the range of this invention.

本発明のイオン伝導性フィルムは、フィルム中の水分量が質量基準(以下同じ)で0〜1,000ppmであることが好ましい。より好ましくは0〜500ppm、さらに好ましくは0〜300ppmである。フィルム中の水分量が1,000ppmを超えると、電池用電解質膜として使用したときに、水分と電解質塩などとの副反応により特性劣化が起きることがある。フィルム中の水分量を上記範囲内とするため、非水電解液を母材となるポリマーフィルム中に含浸する操作は、露点−30℃以下のドライルームやドライチャンバー内、あるいは不活性ガス(アルゴン、窒素など)を充填したグローブボックス内などの低湿度環境下で実施することが好ましい。   In the ion conductive film of the present invention, the water content in the film is preferably 0 to 1,000 ppm on a mass basis (hereinafter the same). More preferably, it is 0-500 ppm, More preferably, it is 0-300 ppm. If the moisture content in the film exceeds 1,000 ppm, characteristic deterioration may occur due to side reactions between moisture and electrolyte salts when used as an electrolyte membrane for batteries. In order to keep the water content in the film within the above range, the operation of impregnating the polymer film as a base material with a non-aqueous electrolyte is performed in a dry room or dry chamber having a dew point of −30 ° C. or lower, or an inert gas (argon It is preferable to carry out in a low humidity environment such as in a glove box filled with nitrogen.

本発明のイオン伝導性フィルムは、長手方向(MD)および幅方向(TD)の5%伸長時応力(F5値)がいずれも50〜1,000MPaであることが好ましい。ここで、MDとは膜(フィルム)の製膜方向であり、TDとはフィルム面上で製膜方向と直交する方向である。5%伸長時応力が50MPa未満であると、薄膜化した際、フィルムにコシがなく取扱性が悪化することがある。また、電池用電解質膜として使用した際に、電池に圧縮力や曲げ応力、衝撃などが加わったときに正負極間の絶縁性が保たれないことがある。5%伸長時応力は、いずれもが100〜1,000MPaであることがより好ましく、いずれもが200〜1,000MPaであることがさらに好ましい。5%伸長時応力を上記範囲内とするため、前述の分子構造を有するポリマーを用い、フィルムの製造方法および製造条件を後述の範囲内とすることが好ましい。特に後述のとおり、母材となるポリマーフィルムを実質的に空孔を有さないフィルムとすることが好ましい。   The ion conductive film of the present invention preferably has a 5% elongation stress (F5 value) of 50 to 1,000 MPa in the longitudinal direction (MD) and the width direction (TD). Here, MD is a film forming direction of the film (film), and TD is a direction orthogonal to the film forming direction on the film surface. When the stress at 5% elongation is less than 50 MPa, the film is not stiff when the film is thinned, and the handleability may deteriorate. Further, when used as an electrolyte membrane for a battery, the insulation between the positive and negative electrodes may not be maintained when a compressive force, bending stress, impact, or the like is applied to the battery. The 5% elongation stress is more preferably 100 to 1,000 MPa, and more preferably 200 to 1,000 MPa. In order to set the stress at 5% elongation within the above range, it is preferable to use the polymer having the above-described molecular structure and set the film production method and production conditions within the range described below. In particular, as described later, it is preferable that the polymer film serving as a base material is a film having substantially no pores.

本発明のイオン伝導性フィルムは、長手方向(MD)および幅方向(TD)の破断点伸度がいずれも5〜200%であることが好ましい。破断点伸度が5%未満であると、電池用電解質膜として使用した際に、電池に圧縮力や曲げ応力、衝撃などが加わったときに正負極間の絶縁性が保たれないことがある。破断点伸度はいずれもが10〜200%であることがより好ましく、いずれもが20〜200%であることがさらに好ましい。破断点伸度を上記範囲内とするため、前述の分子構造を有するポリマーを用い、フィルムの製造方法および製造条件を後述の範囲内とすることが好ましい。特に後述のとおり、母材となるポリマーフィルムを実質的に空孔を有さないフィルムとすることが好ましい。   In the ion conductive film of the present invention, the elongation at break in the longitudinal direction (MD) and the width direction (TD) is preferably 5 to 200%. If the elongation at break is less than 5%, when used as a battery electrolyte membrane, the insulation between the positive and negative electrodes may not be maintained when compressive force, bending stress, impact, etc. are applied to the battery. . As for elongation at break, it is more preferable that all are 10-200%, and it is still more preferable that all are 20-200%. In order to make the elongation at break within the above range, it is preferable to use the polymer having the above-described molecular structure and make the film production method and production conditions within the ranges described below. In particular, as described later, it is preferable that the polymer film serving as a base material is a film having substantially no pores.

本発明のイオン伝導性フィルムは、力学的耐熱温度が100〜500℃であることが好ましい。より好ましくは200〜500℃、さらに好ましくは300〜500℃である。力学的耐熱温度が100℃未満であると、電池用電解質膜として使用し、電池が何らかの原因で異常発熱した際に、正負極間の絶縁を保持できず短絡が起こることがある。力学的耐熱温度を上記範囲内とするため、前述の分子構造を有するポリマーを用い、フィルムの製造方法および製造条件を後述の範囲内とすることが好ましい。   The ion conductive film of the present invention preferably has a mechanical heat resistant temperature of 100 to 500 ° C. More preferably, it is 200-500 degreeC, More preferably, it is 300-500 degreeC. When the mechanical heat resistant temperature is less than 100 ° C., when used as an electrolyte membrane for a battery and the battery abnormally generates heat for some reason, the insulation between the positive and negative electrodes cannot be maintained and a short circuit may occur. In order to make the mechanical heat resistant temperature within the above range, it is preferable to use the polymer having the above-described molecular structure and make the film production method and production conditions within the ranges described below.

次に、本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムの製造方法について、以下に説明する。   Next, the manufacturing method of the polymer film used as the base material of the ion conductive film of this invention is demonstrated below.

まず、本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムに用いることができるポリマーを得る方法を芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリイミドを例に説明する。もちろん、本発明に用いることができるポリマーおよびその重合方法はこれに限定されるものではない。   First, a method for obtaining a polymer that can be used for a polymer film serving as a base material of the ion conductive film of the present invention will be described using aromatic polyamide and aromatic polyimide as examples. Of course, the polymer that can be used in the present invention and the polymerization method thereof are not limited thereto.

芳香族ポリアミドを得る方法は種々の方法が利用可能であるが、例えば、酸ジクロライドとジアミンを原料として低温溶液重合法を用いる場合には、N−メチルピロリドン、N,N−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非プロトン性有機極性溶媒中で合成される。溶液重合の場合、分子量の高いポリマーを得るために、重合に使用する溶媒の水分率を500ppm以下(質量基準、以下同様)とすることが好ましく、200ppm以下とすることがより好ましい。さらに、ポリマーの溶解を促進する目的で金属塩を添加してもよい。この金属塩としては、非プロトン性有機極性溶媒に溶解するアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物が好ましく、例えば、塩化リチウム、臭化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウムなどが挙げられる。使用する酸ジクロライドおよびジアミンの両者を等量用いると超高分子量のポリマーが生成することがあるため、モル比を、一方が他方の95.0〜99.5モル%になるように調整することが好ましい。また、芳香族ポリアミドの重合反応は発熱を伴うが、重合系の温度が上がると、副反応が起きて重合度が十分に上がらないことがあるため、重合中の溶液の温度を40℃以下に冷却することが好ましい。さらに、酸ジクロライドとジアミンを原料とする場合、重合反応に伴って塩化水素が副生するが、これを中和する場合には炭酸リチウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムなどの無機の中和剤、あるいは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、アンモニア、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン等の有機の中和剤を使用するとよい。   Various methods can be used to obtain the aromatic polyamide. For example, when using a low temperature solution polymerization method using acid dichloride and diamine as raw materials, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethylformamide And synthesized in an aprotic organic polar solvent such as dimethyl sulfoxide. In the case of solution polymerization, in order to obtain a polymer having a high molecular weight, the water content of the solvent used for the polymerization is preferably 500 ppm or less (mass basis, the same applies hereinafter), more preferably 200 ppm or less. Furthermore, a metal salt may be added for the purpose of promoting dissolution of the polymer. The metal salt is preferably an alkali metal or alkaline earth metal halide dissolved in an aprotic organic polar solvent, such as lithium chloride, lithium bromide, sodium chloride, sodium bromide, potassium chloride, potassium bromide. Etc. If both the acid dichloride and diamine used are used in equal amounts, an ultra-high molecular weight polymer may be formed. Therefore, the molar ratio should be adjusted so that one is 95.0-99.5 mol% of the other. Is preferred. In addition, the polymerization reaction of the aromatic polyamide is exothermic, but if the temperature of the polymerization system rises, side reaction may occur and the degree of polymerization may not be sufficiently increased. It is preferable to cool. Furthermore, when acid dichloride and diamine are used as raw materials, hydrogen chloride is produced as a by-product in the polymerization reaction, but when neutralizing this, an inorganic neutralizing agent such as lithium carbonate, calcium carbonate, calcium hydroxide, Alternatively, an organic neutralizer such as ethylene oxide, propylene oxide, ammonia, triethylamine, triethanolamine, diethanolamine may be used.

一方、本発明において用いることができる芳香族ポリイミドあるいはその前駆体であるポリアミド酸を、例えば、テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンを原料として重合する場合には、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−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非プロトン性有機極性溶媒中で溶液重合により合成する方法などをとることができる。原料のテトラカルボン酸無水物および芳香族ジアミンの両者を等量用いると超高分子量のポリマーが生成することがあるため、モル比を、一方が他方の90.0〜99.5モル%になるように調整することが好ましい。また、重合反応は発熱を伴うが、重合系の温度が上がると、イミド化反応により析出が起こることがあるため、重合中の溶液の温度は70℃以下とすることが好ましい。このようにして合成した芳香族ポリアミド酸をイミド化して芳香族ポリイミドを得る方法としては、熱処理や化学処理、およびその併用などが用いられる。熱処理法は、一般的にポリアミド酸を100〜500℃程度で加熱処理することでイミド化する方法である。一方、化学処理は、トリエチルアミンなどの第三級アミンを触媒として、脂肪族酸無水物、芳香族酸無水物などの脱水剤を用いる方法や、ピリジンなどのイミド化剤を用いる方法がある。   On the other hand, in the case of polymerizing an aromatic polyimide that can be used in the present invention or a polyamic acid that is a precursor thereof, for example, using tetracarboxylic acid anhydride and aromatic diamine as raw materials, N-methyl-2-pyrrolidone, A method of synthesizing by solution polymerization in an aprotic organic polar solvent such as N, N-dimethylacetamide, dimethylformamide, or dimethyl sulfoxide can be employed. When equal amounts of both raw material tetracarboxylic acid anhydride and aromatic diamine are used, an ultra-high molecular weight polymer may be formed, so that the molar ratio is 90.0 to 99.5 mol% of the other. It is preferable to adjust so that. Although the polymerization reaction is accompanied by heat generation, if the temperature of the polymerization system rises, precipitation may occur due to the imidization reaction. Therefore, the temperature of the solution during polymerization is preferably 70 ° C. or less. As a method for imidizing the aromatic polyamic acid synthesized in this way to obtain an aromatic polyimide, heat treatment, chemical treatment, and a combination thereof are used. The heat treatment method is generally a method of imidizing a polyamic acid by heat treatment at about 100 to 500 ° C. On the other hand, the chemical treatment includes a method using a dehydrating agent such as an aliphatic acid anhydride and an aromatic acid anhydride using a tertiary amine such as triethylamine as a catalyst, and a method using an imidizing agent such as pyridine.

芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリイミドあるいはその前駆体であるポリアミド酸の対数粘度(ηinh)は、1.0〜7.0dl/gであることが好ましい。対数粘度が1.0dl/g未満であると、ポリマー分子鎖の絡み合いによる鎖間の結合力が減少するため、靭性や強度などの機械特性が低下したり、熱収縮率が大きくなることがある。対数粘度が7.0dl/gを超えると、イオン伝導性が低下することがある。   The logarithmic viscosity (ηinh) of the aromatic polyamide and the aromatic polyimide or the polyamic acid which is a precursor thereof is preferably 1.0 to 7.0 dl / g. When the logarithmic viscosity is less than 1.0 dl / g, the bond strength between the chains due to the entanglement of the polymer molecular chains decreases, so mechanical properties such as toughness and strength may decrease, and the thermal contraction rate may increase. . When the logarithmic viscosity exceeds 7.0 dl / g, the ionic conductivity may be lowered.

次に、本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムを製造する工程に用いる製膜原液(以下、単に製膜原液ということがある。)について、説明する。   Next, a film-forming stock solution (hereinafter simply referred to as a film-forming stock solution) used in the process of producing a polymer film that is a base material of the ion conductive film of the present invention will be described.

製膜原液には重合後のポリマー溶液をそのまま使用してもよく、あるいはポリマーを一度単離してから上述の非プロトン性有機極性溶媒や硫酸などの無機溶剤に再溶解して使用してもよい。ポリマーを単離する方法としては、特に限定しないが、重合後のポリマー溶液を多量の水中に投入することで溶媒および中和塩を水中に抽出し、析出したポリマーのみを分離した後、乾燥させる方法などが挙げられる。また、再溶解時に溶解助剤として金属塩を添加してもよい。この金属塩としては、非プロトン性有機極性溶媒に溶解するアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物が好ましく、例えば、塩化リチウム、臭化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウムなどが挙げられる。   The polymer solution after polymerization may be used as it is for the film-forming stock solution, or it may be used after being isolated and then redissolved in an inorganic solvent such as the above-mentioned aprotic organic polar solvent or sulfuric acid. . The method for isolating the polymer is not particularly limited, but the solvent and neutralized salt are extracted into water by introducing the polymer solution after polymerization into a large amount of water, and only the precipitated polymer is separated and dried. The method etc. are mentioned. Further, a metal salt may be added as a dissolution aid during re-dissolution. The metal salt is preferably an alkali metal or alkaline earth metal halide dissolved in an aprotic organic polar solvent, such as lithium chloride, lithium bromide, sodium chloride, sodium bromide, potassium chloride, potassium bromide. Etc.

製膜原液中のポリマーの濃度は、3〜30質量%が好ましく、より好ましくは5〜20質量%である。製膜原液には、得られるイオン伝導性フィルムの強度、耐熱性、イオン伝導性の向上、静摩擦係数の低減などを目的に、無機粒子または有機粒子を添加してもよい。無機粒子としては、例えば、湿式および乾式シリカ、コロイダルシリカ、珪酸アルミ、酸化チタン、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、酸化チタン、酸化亜鉛(亜鉛華)、酸化アンチモン、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化錫、酸化ランタン、酸化マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸亜鉛、塩基性炭酸鉛(鉛白)、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸鉛、硫化亜鉛、マイカ、雲母チタン、タルク、クレー、カオリン、フッ化リチウム及びフッ化カルシウム等が挙げられる。有機粒子としては、例えば、高分子化合物を架橋剤を用いて架橋した粒子が挙げられる。このような架橋粒子として、ポリメトキシシラン系化合物の架橋粒子、ポリスチレン系化合物の架橋粒子、アクリル系化合物の架橋粒子、ポリウレタン系化合物の架橋粒子、ポリエステル系化合物の架橋粒子、フッ素系化合物の架橋粒子、もしくはこれらの混合物が挙げられる。   The concentration of the polymer in the film-forming stock solution is preferably 3 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass. In order to improve the strength, heat resistance, ion conductivity, and reduction of the coefficient of static friction of the obtained ion conductive film, inorganic particles or organic particles may be added to the film forming stock solution. Examples of inorganic particles include wet and dry silica, colloidal silica, aluminum silicate, titanium oxide, calcium carbonate, calcium phosphate, barium sulfate, alumina, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, zinc carbonate, titanium oxide, and zinc oxide. (Zinc flower), antimony oxide, cerium oxide, zirconium oxide, tin oxide, lanthanum oxide, magnesium oxide, barium carbonate, zinc carbonate, basic lead carbonate (lead white), barium sulfate, calcium sulfate, lead sulfate, zinc sulfide, Examples include mica, mica titanium, talc, clay, kaolin, lithium fluoride and calcium fluoride. Examples of the organic particles include particles obtained by crosslinking a polymer compound using a crosslinking agent. As such crosslinked particles, crosslinked particles of polymethoxysilane compounds, crosslinked particles of polystyrene compounds, crosslinked particles of acrylic compounds, crosslinked particles of polyurethane compounds, crosslinked particles of polyester compounds, crosslinked particles of fluorine compounds Or a mixture thereof.

次に本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムを製膜する方法について説明する。上記のように調製された製膜原液は、いわゆる溶液製膜法により製膜を行うことができる。溶液製膜法には乾湿式法、乾式法、湿式法などがあり、いずれの方法で製膜しても差し支えないが、ここでは乾湿式法を例にとって説明する。なお、本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムは、空孔を有する基材上や電極上に直接製膜することで積層複合体(イオン伝導性複合フィルムや電極複合体)を形成してもよいが、ここでは、単独のフィルムとして製膜する方法を説明する。   Next, a method for forming a polymer film as a base material of the ion conductive film of the present invention will be described. The film-forming stock solution prepared as described above can be formed by a so-called solution film-forming method. The solution casting method includes a dry-wet method, a dry method, a wet method, etc., and any method can be used to form a film. Here, the dry-wet method will be described as an example. In addition, the polymer film used as the base material of the ion conductive film of the present invention is formed into a laminated composite (an ion conductive composite film or an electrode composite) by directly forming a film on a substrate having holes or an electrode. Although it may form, the method of forming into a film as a single film is demonstrated here.

乾湿式法で製膜する場合は製膜原液を口金からドラム、エンドレスベルト、フィルム等の支持体上に押し出して膜状物とし、次いでかかる膜状物が自己保持性を持つまで乾燥する。乾燥条件は例えば、60〜220℃、60分以内の範囲で行うことができる。ただし、ポリアミド酸ポリマーを使用し、イミド化させずにポリアミド酸からなる膜を得たい場合、乾燥温度は60〜150℃とすることが好ましい。より好ましくは60〜120℃である。乾式工程を終えたフィルムは支持体から剥離されて湿式工程に導入され、脱塩、脱溶媒などが行なわれ、さらに延伸、乾燥、熱処理が行なわれる。   In the case of forming a film by a dry-wet method, the film-forming stock solution is extruded from a die onto a support such as a drum, an endless belt, or a film to form a film-like material, and then dried until the film-like material has self-holding properties. Drying conditions can be performed, for example, in a range of 60 to 220 ° C. and within 60 minutes. However, when a polyamic acid polymer is used and it is desired to obtain a film made of polyamic acid without imidization, the drying temperature is preferably 60 to 150 ° C. More preferably, it is 60-120 degreeC. The film after the dry process is peeled off from the support and introduced into the wet process, followed by desalting and solvent removal, and further stretching, drying and heat treatment.

延伸は延伸倍率として面倍率で1.1〜8.0(面倍率とは延伸後のフィルム面積を延伸前のフィルムの面積で除した値で定義する。)の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは1.2〜5.0である。面倍率が1.1未満であると、ポリマー鎖の配向が進まず、非水電解液を含有した際にイオン伝導性フィルムの強度が低下するため、突き刺し強度が本発明の範囲内とならないことがある。面倍率が8.0を超えると、膜内部の自由体積が小さくなるため、イオン伝導性フィルム中の非水電解液の含有量が本発明の範囲内とならないことがある。   Stretching is preferably within a range of 1.1 to 8.0 as a draw ratio (surface ratio is defined by a value obtained by dividing the film area after stretching by the area of the film before stretching) as a draw ratio. More preferably, it is 1.2-5.0. When the surface magnification is less than 1.1, the orientation of the polymer chain does not advance, and the strength of the ion conductive film is reduced when the non-aqueous electrolyte is contained, so that the piercing strength does not fall within the scope of the present invention. There is. If the surface magnification exceeds 8.0, the free volume inside the membrane becomes small, so the content of the nonaqueous electrolyte in the ion conductive film may not fall within the scope of the present invention.

また、熱処理としては80℃〜500℃、好ましくは150℃〜400℃の温度で数秒から数10分間熱処理が実施される。ただし、ポリアミド酸ポリマーを使用し、イミド化させずにポリアミド酸からなる膜を得たい場合、熱処理温度は80〜150℃とすることが好ましい。より好ましくは減圧下で80〜120℃とすることである。一般的に、熱処理温度が高いほど、イオン伝導性フィルムの耐熱温度は向上するが、フィルム中の非水電解液の含有量は低下する。   Moreover, as heat processing, heat processing is implemented for several seconds to several tens of minutes at the temperature of 80 to 500 degreeC, Preferably 150 to 400 degreeC. However, when using a polyamic acid polymer and obtaining a film made of polyamic acid without imidization, the heat treatment temperature is preferably 80 to 150 ° C. More preferably, it is set to 80 to 120 ° C. under reduced pressure. Generally, the higher the heat treatment temperature, the higher the heat resistance temperature of the ion conductive film, but the content of the non-aqueous electrolyte in the film decreases.

以上の製造方法により得られた本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムは実質的に空孔を有していない。ここで、実質的に空孔を有さないとは、構成ポリマーの真比重d、膜の嵩密度dから(1−d/d)×100により計算した空孔率が0〜10%であることを意味する。より好ましくは0〜5%であり、さらに好ましくは0〜2%である。実質的に空孔を有さないことで、多孔膜では実現が困難な強度を有し、かつ金属デンドライトなどの貫入を遮断するため、電池用電解質膜に用いた場合、薄膜化しても耐変形・衝撃、耐デンドライト起因短絡などの効果が得られる。上記で規定する空孔率が10%を超えると、強度や耐短絡性などが低下することがある。 The polymer film used as the base material of the ion conductive film of the present invention obtained by the above production method has substantially no pores. Here, “having substantially no pores” means that the porosity calculated from the true specific gravity d 0 of the constituent polymer and the bulk density d 1 of the membrane by (1−d 1 / d 0 ) × 100 is 0 to 100. It means 10%. More preferably, it is 0-5%, More preferably, it is 0-2%. Because it has virtually no pores, it has strength that is difficult to achieve with porous membranes and blocks penetration of metal dendrites, etc., so when used in battery electrolyte membranes, it is resistant to deformation even when thinned.・ Effects such as impact and short circuit caused by dendrite can be obtained. When the porosity defined above exceeds 10%, strength, short circuit resistance, and the like may deteriorate.

以上の製造方法により得られた本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムに前述の非水電解液を含浸する操作は、露点−30℃以下のドライルームやドライチャンバー内、あるいは不活性ガス(アルゴン、窒素など)を充填したグローブボックス内などの低湿度環境下で実施することが好ましい。このとき、非水電解液の含浸前に、母材となるポリマーフィルムに対して、コロナ処理やプラズマ処理など公知の方法による表面親液処理を施してもよい。   The operation of impregnating the above-mentioned non-aqueous electrolyte into the polymer film, which is the base material of the ion conductive film of the present invention obtained by the above-described production method, is performed in a dry room or dry chamber having a dew point of −30 ° C. or lower, or It is preferable to carry out in a low humidity environment such as in a glove box filled with an active gas (argon, nitrogen, etc.). At this time, before the impregnation with the non-aqueous electrolyte, the polymer film serving as the base material may be subjected to surface lyophilic treatment by a known method such as corona treatment or plasma treatment.

本発明のイオン伝導性フィルムを電池用電解質膜として使用する場合、イオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムを電池に組み込んだ後、電池の注液口から非水電解液を注液することにより含浸してもよいし、あらかじめ非水電解液を含浸した後に電池に組み込んでもよい。フィルム中の水分量を本発明の範囲内とするため、電池に組み込んだ後、非水電解液を注液することにより含浸することが、より好ましい。   When the ion conductive film of the present invention is used as an electrolyte membrane for a battery, a non-aqueous electrolyte solution is injected from the injection port of the battery after the polymer film as a base material of the ion conductive film is incorporated into the battery. Alternatively, it may be impregnated with a nonaqueous electrolyte solution, or may be incorporated into a battery after impregnation with a nonaqueous electrolyte solution. In order to make the amount of water in the film within the range of the present invention, it is more preferable to impregnate by injecting a non-aqueous electrolyte after being incorporated in the battery.

さらに、このとき、イオン伝導性フィルム中の非水電解液の含有量を本発明の範囲内とするため、非水電解液とイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムの共存下において、40〜100℃で10分〜24時間程度アニール処理を施すことが好ましい。アニール処理を施すことにより、母材となるポリマーフィルム中の自由体積部分へ非水電解液分子が配位し、非水電解液の含有量を本発明の範囲内とすることができる。アニール処理の条件は、50〜80℃で4〜24時間とすることがより好ましい。   Furthermore, at this time, in order to make the content of the non-aqueous electrolyte in the ion conductive film within the scope of the present invention, in the coexistence of the polymer film serving as a base material of the non-aqueous electrolyte and the ion conductive film, 40 It is preferable to perform an annealing process at about 100 ° C. for about 10 minutes to 24 hours. By performing the annealing treatment, the non-aqueous electrolyte molecules are coordinated to the free volume portion in the polymer film as the base material, and the content of the non-aqueous electrolyte can be within the scope of the present invention. The annealing conditions are more preferably 4 to 24 hours at 50 to 80 ° C.

本発明のイオン伝導性フィルムは、単独で電池用電解質膜として用いてもよいし、多孔質基材上に形成してイオン伝導性複合フィルムとして用いてもよい。多孔質基材としては、一般的に電池用セパレータとして用いられるポリマー多孔質膜や不織布などが挙げられる。多孔質基材上に形成する方法としては、電池を組み立てる際に多孔質基材と本発明のイオン伝導性フィルム(あるいはその母材となるポリマーフィルム)を順に積層してもよいし、あらかじめ本発明のイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムを、多孔質基材上に製膜して一体化したものを用いてもよい。また、本発明のイオン伝導性フィルムは、電池用電極上に直接塗布により製膜することで、一体化した電極複合体としてもよい。   The ion conductive film of the present invention may be used alone as an electrolyte membrane for a battery, or may be formed on a porous substrate and used as an ion conductive composite film. Examples of the porous substrate include polymer porous membranes and nonwoven fabrics that are generally used as battery separators. As a method of forming on the porous substrate, the porous substrate and the ion conductive film of the present invention (or the polymer film as the base material) may be laminated in order when assembling the battery. You may use what integrated the polymer film used as the base material of the ion conductive film of invention on a porous base material. Moreover, the ion conductive film of this invention is good also as an integrated electrode composite_body | complex by forming into a film by directly apply | coating on the electrode for batteries.

本発明のイオン伝導性フィルムは、高い耐熱性と強度を持ち、かつ実用的なイオン伝導性を有するため、電池用電解質膜として好適に用いることができる。本発明のイオン伝導性フィルムを電池用電解質膜に用いた場合、耐熱、耐変形・衝撃、耐デンドライト起因短絡などの点で安全性に優れ、かつ低抵抗で薄膜化可能なため、電池として高い特性が得られる。   Since the ion conductive film of the present invention has high heat resistance and strength and practical ion conductivity, it can be suitably used as an electrolyte membrane for a battery. When the ion conductive film of the present invention is used as an electrolyte membrane for a battery, it is excellent in safety in terms of heat resistance, deformation resistance / impact, dendrite-induced short circuit, etc. Characteristics are obtained.

本発明のイオン伝導性フィルムが適用される電池の例として、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムやカルシウムなどの多価イオン二次電池などが挙げられるがこれらに限定されない。   Examples of batteries to which the ion conductive film of the present invention is applied include, but are not limited to, lithium ion secondary batteries, sodium ion secondary batteries, and polyvalent ion secondary batteries such as magnesium and calcium.

本発明のイオン伝導性フィルムを電解質膜として用いた電池は、小型の電子機器を始め、電気自動車(EV)やハイブリッド車(HEV)、プラグインハイブリッド車(PHEV)などの交通機関、産業用クレーンなどの大型の産業機器の動力源などとして好適に用いることができる。また、太陽電池、風力発電装置などにおける電力の平準化やスマートグリッドのための蓄電装置としても好適に用いることができる。さらには、宇宙用などの特殊環境下で使用する電池にも好適に用いることができる。   Batteries using the ion conductive film of the present invention as an electrolyte membrane include small electronic devices, transportation vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), plug-in hybrid vehicles (PHEV), and industrial cranes. It can be suitably used as a power source for large-scale industrial equipment. Further, it can be suitably used as a power storage device for leveling power or a smart grid in a solar cell, a wind power generator, or the like. Furthermore, it can be suitably used for a battery used in a special environment such as space.

[物性の測定方法ならびに効果の評価方法]
実施例における物性の測定方法は次の方法に従って行った。
[Methods for measuring physical properties and methods for evaluating effects]
The physical properties were measured in the examples according to the following method.

(1)膜抵抗
測定用電極1として、厚み20μmのアルミシートを長辺50mm×短辺40mmに切り出した。このうち、短辺40mm×長辺の端10mmはタブを接続するためののりしろであり、有効測定面積は40mm×40mm(1,600mm=16cm)である。切り出したアルミシートののりしろ部の任意の位置に幅5mm、長さ30mm、厚み100μmのアルミ製タブを超音波溶接した後、溶接部を含むのりしろ部全体をカプトン(登録商標)テープで覆うことで絶縁処理を行った。
(1) Membrane resistance As a measurement electrode 1, an aluminum sheet having a thickness of 20 μm was cut into a long side of 50 mm and a short side of 40 mm. Among these, the short side 40 mm × the long side end 10 mm is a margin for connecting the tab, and the effective measurement area is 40 mm × 40 mm (1,600 mm 2 = 16 cm 2 ). By ultrasonically welding an aluminum tab having a width of 5 mm, a length of 30 mm, and a thickness of 100 μm at an arbitrary position on the margin of the cut aluminum sheet, the entire margin including the weld is covered with Kapton (registered trademark) tape. Insulation treatment was performed.

測定用電極2として、同上のアルミシートを長辺55mm×短辺45mmに切り出した。このうち、短辺45mm×長辺の端10mmはタブを接続するためののりしろである。切り出したアルミシートののりしろ部の任意の位置に幅5mm、長さ30mm、厚み100μmのアルミ製タブを超音波溶接した後、溶接部を含むのりしろ部全体をカプトン(登録商標)テープで覆うことで絶縁処理を行った。   As the measurement electrode 2, the same aluminum sheet as above was cut into a long side of 55 mm and a short side of 45 mm. Among these, the short side 45 mm × the long side 10 mm is a margin for connecting the tabs. By ultrasonically welding an aluminum tab having a width of 5 mm, a length of 30 mm, and a thickness of 100 μm at an arbitrary position on the margin of the cut aluminum sheet, the entire margin including the weld is covered with Kapton (registered trademark) tape. Insulation treatment was performed.

試料の母材となるポリマーフィルムを55mm×55mmに切り出した。   A polymer film serving as a base material of the sample was cut out to 55 mm × 55 mm.

以降の作業は、露点−30℃以下のドライルーム内で実施した。   The subsequent work was carried out in a dry room having a dew point of -30 ° C or lower.

切り出した測定用電極1、測定用電極2、および母材となるポリマーフィルムを乾燥器(減圧度0.09MPa、120℃)にて12時間減圧乾燥させた後、測定用電極1/ポリマーフィルム/測定用電極2の順に重ねた。このとき、測定用電極1の40mm×40mmの有効測定領域の全てが試料膜を隔てて測定用電極2と対向するように配置した。次に、アルミラミネートフィルムに上記の(電極/ポリマーフィルム/電極)積層体を挟み込み、アルミラミネートフィルムの1辺を残して熱融着し、袋状とした。   The cut measurement electrode 1, measurement electrode 2, and polymer film to be a base material were dried under reduced pressure for 12 hours in a dryer (decompression degree 0.09 MPa, 120 ° C.), and then measurement electrode 1 / polymer film / The measurement electrodes 2 were stacked in this order. At this time, all of the effective measurement area of 40 mm × 40 mm of the measurement electrode 1 was disposed so as to face the measurement electrode 2 across the sample film. Next, the above (electrode / polymer film / electrode) laminate was sandwiched between aluminum laminate films and heat-sealed leaving one side of the aluminum laminate film to form a bag.

袋状にしたアルミラミネートフィルムに、所定の非水電解液を1.5g注入し、減圧含浸させながらアルミラミネートフィルムの短辺部を熱融着させてラミネートセルを作製した。アニール処理を施す場合は、作製したセルについて、標準条件として50℃の雰囲気下で12時間静置した。このようなセルを、電極間の試料膜を2枚、4枚として2種類作製した。   A laminated cell was prepared by injecting 1.5 g of a predetermined non-aqueous electrolyte into a bag-shaped aluminum laminate film and heat-sealing the short side of the aluminum laminate film while impregnating under reduced pressure. In the case of performing the annealing treatment, the produced cell was allowed to stand for 12 hours under an atmosphere of 50 ° C. as a standard condition. Two types of such cells were prepared with two or four sample films between the electrodes.

以上により作製した各セルについて、25℃雰囲気下、電圧振幅10mV、周波数10Hz〜5,000kHzの条件で交流インピーダンスを測定し、Cole−Coleプロットから交流抵抗(Ω)を求めた。得られた交流抵抗を試料膜の枚数に対してプロットし、このプロットを直線で結んだときの傾きから試料膜1枚あたりの交流抵抗を算出した。得られた交流抵抗に有効測定面積16cmを乗ずることで、規格化した膜抵抗(Ω・cm)を算出した。なお、上記したプロットに供する交流抵抗値は、試料膜の枚数が異なる2種類の評価用セルについて、各5個づつ作成し、交流抵抗値の最大値、最小値を除いた3個の測定値を平均した値をそれぞれ用いた。 About each cell produced by the above, alternating current impedance was measured on 25 degreeC atmosphere on the conditions of voltage amplitude 10mV, frequency 10Hz-5,000kHz, and Cole-Cole plot, and calculated | required alternating current resistance ((omega | ohm)). The obtained AC resistance was plotted against the number of sample films, and the AC resistance per sample film was calculated from the slope when this plot was connected by a straight line. By multiplying the effective measurement area 16cm 2 to AC resistance obtained was calculated film resistance normalized (Ω · cm 2). The AC resistance values used for the plots described above were prepared for each of two types of evaluation cells having different numbers of sample films, and three measured values excluding the maximum and minimum AC resistance values. The average value was used.

(2)非水電解液含有量
測定方法(1)に記載の方法にてセルを用意した。23℃、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、用意したセルのアルミラミネートフィルムの4辺を切開することで、試料膜1枚を取り出した。試料の1角を把持した状態で1分間自然液切りし、余剰液を除去した試料の質量(W)を計測した。
(2) Non-aqueous electrolyte content A cell was prepared by the method described in Measurement Method (1). One sample film was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film of the prepared cell in a glove box under an atmosphere of argon at 23 ° C. The natural liquid was cut for 1 minute while holding one corner of the sample, and the mass (W) of the sample from which excess liquid was removed was measured.

次に試料を過剰量のジメチルカーボネートにて洗浄することで、含有する非水系溶媒を置換するとともに、電解質塩や添加剤を除去した。その後、純水にてジメチルカーボネートを置換し、乾燥器(減圧度0.09MPa、80℃)にて12時間減圧乾燥させた。減圧したまま乾燥器内で23℃まで冷却した後、試料の母材であるポリマーフィルムを取り出し、その質量(W)を計測した。 Next, the sample was washed with an excessive amount of dimethyl carbonate to replace the non-aqueous solvent contained therein, and the electrolyte salt and additives were removed. Thereafter, the dimethyl carbonate was replaced with pure water, and dried under reduced pressure for 12 hours in a drier (decompression degree 0.09 MPa, 80 ° C.). After cooling to 23 ° C. in a dryer while reducing the pressure, the polymer film that was the base material of the sample was taken out and the mass (W 0 ) was measured.

得られたWおよびWから、非水電解液含有量を次式により計算した。 From the obtained W 0 and W, the non-aqueous electrolyte content was calculated by the following formula.

非水電解液含有量(質量%)=((W−W)/W)×100
(3)厚み
測定方法(1)に記載の方法にてセルを用意した。23℃、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、用意したセルのアルミラミネートフィルムの4辺を切開することで、試料膜1枚を取り出した。試料の1角を把持した状態で1分間自然液切りし、余剰液を除去した試料を得た。
Nonaqueous electrolyte content (% by mass) = ((W−W 0 ) / W) × 100
(3) Thickness A cell was prepared by the method described in the measuring method (1). One sample film was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film of the prepared cell in a glove box under an atmosphere of argon at 23 ° C. A sample was obtained by removing natural liquid for 1 minute while holding one corner of the sample to remove excess liquid.

定圧厚み測定器FFA−2(尾崎製作所社製)を用いて上記試料の厚み(μm)を測定した。測定子径は5mm、測定荷重は0.8N以下である。   The thickness (μm) of the sample was measured using a constant pressure thickness measuring device FFA-2 (manufactured by Ozaki Seisakusho). The probe diameter is 5 mm and the measurement load is 0.8 N or less.

(4)突き刺し強度
測定方法(1)に記載の方法にてセルを用意した。23℃、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、用意したセルのアルミラミネートフィルムの4辺を切開することで、試料膜1枚を取り出した。試料の1角を把持した状態で1分間自然液切りし、余剰液を除去した試料を得た。
(4) Puncture strength A cell was prepared by the method described in Measurement Method (1). One sample film was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film of the prepared cell in a glove box under an atmosphere of argon at 23 ° C. A sample was obtained by removing natural liquid for 1 minute while holding one corner of the sample to remove excess liquid.

圧縮試験機KES−G5(カトーテック社製)を用いて、針進入速度を2mm/秒とし、それ以外はJIS−Z1707(1997)に準じて23℃で測定した。試料が破膜したときの最大荷重を読み取り、試験前の試料の厚みで除した値を突刺強度(N/μm)とした。   Using a compression tester KES-G5 (manufactured by Kato Tech Co., Ltd.), the needle entry speed was 2 mm / second, and the others were measured at 23 ° C. according to JIS-Z1707 (1997). The maximum load when the sample broke was read, and the value divided by the thickness of the sample before the test was defined as the puncture strength (N / μm).

(5)ガーレ透気度
測定方法(1)に記載の方法にてセルを用意した。23℃、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、用意したセルのアルミラミネートフィルムの4辺を切開することで、試料膜1枚を取り出した。試料の1角を把持した状態で1分間自然液切りし、余剰液を除去した試料を得た。
(5) Gurley air permeability A cell was prepared by the method described in the measuring method (1). One sample film was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film of the prepared cell in a glove box under an atmosphere of argon at 23 ° C. A sample was obtained by removing natural liquid for 1 minute while holding one corner of the sample to remove excess liquid.

B型ガーレデンソメーター(安田精機製作所社製)を使用し、JIS−P8117(1998)に規定された方法に従って、試料のガーレ透気度(秒/100ml)の測定を行った。試料を直径28.6mm、面積642mmの円孔に締め付け、内筒により(内筒質量567g)、筒内の空気を試験円孔部から筒外へ通過させ、空気100mlが通過する時間を測定することでガーレ透気度とした。 Using a B-type gale densometer (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd.), the Gurley permeability (second / 100 ml) of the sample was measured according to the method defined in JIS-P8117 (1998). The sample is clamped in a circular hole with a diameter of 28.6 mm and an area of 642 mm 2 , and the inner cylinder (inner cylinder mass 567 g) is used to pass the air in the cylinder from the test hole to the outside of the cylinder, and the time for 100 ml of air to pass is measured. By doing so, the Gurley air permeability was obtained.

本発明においては、ガーレ透気度が10,000秒/100ml以上の場合、実質的に透気性なしと判断した。   In the present invention, when the Gurley air permeability is 10,000 seconds / 100 ml or more, it is determined that there is substantially no air permeability.

(6)水分量
測定方法(1)に記載の方法にてセルを用意した。23℃、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、用意したセルのアルミラミネートフィルムの4辺を切開することで、試料膜1枚を取り出した。試料の1角を把持した状態で1分間自然液切りし、余剰液を除去した試料を得た。
(6) Water content A cell was prepared by the method described in the measuring method (1). One sample film was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film of the prepared cell in a glove box under an atmosphere of argon at 23 ° C. A sample was obtained by removing natural liquid for 1 minute while holding one corner of the sample to remove excess liquid.

試料中の水分量を水分気化カールフィッシャー法にて定量分析した。分析条件は以下の通りである。   The amount of water in the sample was quantitatively analyzed by the water vaporization Karl Fischer method. The analysis conditions are as follows.

装置:水分気化装置VA−100(三菱化学社製)
水分測定装置CA−100(三菱化学社製)
電極液:陽極液:クーロマットAG−Oven、陰極液:クーロマットCG
キャリアガス:窒素(五酸化リン脱水)
試料加熱温度:250±4℃
キャリアガス流量:200±20ml/分
(7)力学的耐熱温度
測定方法(1)に記載の方法にてセルを用意した。23℃、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、用意したセルのアルミラミネートフィルムの4辺を切開することで、試料膜1枚を取り出した。試料の1角を把持した状態で1分間自然液切りし、余剰液を除去した試料を得た。
Apparatus: Water vaporizer VA-100 (Mitsubishi Chemical Corporation)
Moisture analyzer CA-100 (Mitsubishi Chemical Corporation)
Electrolyte: Anolyte: Coulomat AG-Oven, Catholyte: Coulomat CG
Carrier gas: Nitrogen (phosphorus pentoxide dehydration)
Sample heating temperature: 250 ± 4 ° C
Carrier gas flow rate: 200 ± 20 ml / min (7) Mechanical heat resistant temperature A cell was prepared by the method described in the measuring method (1). One sample film was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film of the prepared cell in a glove box under an atmosphere of argon at 23 ° C. A sample was obtained by removing natural liquid for 1 minute while holding one corner of the sample to remove excess liquid.

熱・応力・歪み測定装置TMA/SS6000および熱分析レオロジーシステムEXSTAR6000(ともにセイコーインスツルメンツ社製)を用いて以下の条件で測定し、膜が破断するか、10%伸長する温度を力学的耐熱温度とした。   Using a thermal / stress / strain measuring apparatus TMA / SS6000 and a thermal analysis rheology system EXSTAR6000 (both manufactured by Seiko Instruments Inc.), the temperature at which the film breaks or stretches by 10% is determined as the mechanical heat resistant temperature. did.

試料サイズ:幅4mm、長さ15mm
測定温度範囲:25〜350℃
昇温速度:5℃/分
荷重:2.5Pa
(実施例1)
脱水したN−メチル−2−ピロリドン(NMP、三菱化学社製)に、ジアミンとして2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(東レ・ファインケミカル社製)を窒素気流下で溶解させ、30℃以下に冷却した。そこへ、系内を窒素気流下、30℃以下に保った状態で、ジアミン全量に対して99モル%に相当する2−クロロテレフタロイルクロライド(日本軽金属社製)を30分かけて添加し、全量添加後、約2時間の撹拌を行うことで、芳香族ポリアミド(A)を重合した。得られた重合溶液を、酸クロライド全量に対して97モル%の炭酸リチウム(本荘ケミカル社製)および6モル%のジエタノールアミン(東京化成社製)により中和することで芳香族ポリアミド(A)の溶液を得た。得られた芳香族ポリアミドの対数粘度ηinhは4.0dl/gであった。
Sample size: width 4mm, length 15mm
Measurement temperature range: 25-350 ° C
Temperature increase rate: 5 ° C / min Load: 2.5Pa
Example 1
Dissolve 2,2'-ditrifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl (manufactured by Toray Fine Chemical Co., Ltd.) as a diamine in dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone (NMP, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) under a nitrogen stream. And cooled to 30 ° C. or lower. Thereto, 2-chloroterephthaloyl chloride (made by Nippon Light Metal Co., Ltd.) corresponding to 99 mol% with respect to the total amount of diamine was added over 30 minutes with the system kept under 30 ° C. under a nitrogen stream. After the total amount was added, the aromatic polyamide (A) was polymerized by stirring for about 2 hours. The obtained polymerization solution was neutralized with 97 mol% of lithium carbonate (Honjo Chemical Co., Ltd.) and 6 mol% of diethanolamine (Tokyo Kasei Co., Ltd.) with respect to the total amount of the acid chloride, whereby the aromatic polyamide (A) was neutralized. A solution was obtained. The logarithmic viscosity η inh of the obtained aromatic polyamide was 4.0 dl / g.

得られた芳香族ポリアミド溶液を支持体であるステンレス(SUS316)ベルト上に膜状に塗布し、熱風温度120℃でフィルムが自己支持性を持つまで乾燥させた後、フィルムを支持体から剥離した。次いで、60℃の水浴に導入することで、溶媒および中和塩などの抽出を行った。なお、剥離から水浴後までの延伸は、フィルムのMDに1.1倍、TDは無把持である。続いて、得られた含水状態のフィルムを、温度280℃のテンター室内にて、定長でTDに1.15倍の延伸を施しながら、2分間の熱処理を施し、MDに連続で巻き取ることで、イオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムを得た。   The obtained aromatic polyamide solution was applied in a film form on a stainless steel (SUS316) belt as a support, dried at a hot air temperature of 120 ° C. until the film had self-supporting properties, and then the film was peeled off from the support. . Next, extraction into a water bath at 60 ° C. performed extraction of the solvent and neutralized salt. The stretching from peeling to after water bath is 1.1 times the MD of the film, and TD is not gripped. Subsequently, the obtained water-containing film is subjected to a heat treatment for 2 minutes in a tenter chamber at a temperature of 280 ° C. while being stretched at a constant length of 1.15 times to TD, and continuously wound on an MD. Thus, a polymer film serving as a base material of the ion conductive film was obtained.

得られたポリマーフィルムを用いて測定方法(1)に記載の方法にてセルを作製した。このときの非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)=3/7(体積比)の混合溶媒に電解質塩としてLiPFを濃度1mol/Lとなるように溶解させたもの(三井化学社製)を用いた。作製したセルについて50℃の雰囲気下で12時間アニール処理を施した後、イオン伝導性フィルム試料の膜抵抗を測定した。また、膜抵抗を測定後のセルについて、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、アルミラミネートフィルムの4辺を切開することでイオン伝導性フィルム試料1枚を取り出し、各物性を測定した。得られた評価結果を表1に示す。 A cell was produced by the method described in Measurement Method (1) using the obtained polymer film. As a non-aqueous electrolyte at this time, LiPF 6 as an electrolyte salt dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / diethyl carbonate (DEC) = 3/7 (volume ratio) to a concentration of 1 mol / L (Mitsui Chemicals) was used. The fabricated cell was annealed in an atmosphere at 50 ° C. for 12 hours, and then the membrane resistance of the ion conductive film sample was measured. Further, with respect to the cell after measuring the membrane resistance, one ion conductive film sample was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film in a glove box under an argon atmosphere, and each physical property was measured. The obtained evaluation results are shown in Table 1.

(実施例2)
芳香族ポリアミド(B)を得るための酸クロライドを、ジアミン全量に対して99モル%に相当する2−フルオロテレフタロイルクロライド(イハラニッケイ化学工業社製)とすること以外は実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Example 2)
The same as in Example 1 except that the acid chloride for obtaining the aromatic polyamide (B) is 2-fluoroterephthaloyl chloride (Ihara Nikkei Chemical Co., Ltd.) corresponding to 99 mol% with respect to the total amount of diamine. A sample was obtained. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(実施例3)
芳香族ポリアミド(C)を得るためのジアミンを、9,9’−ビス(3−メチル−4−アミノフェニル)フルオレン(和歌山精化工業社製)とし、酸クロライドをジアミン全量に対して100モル%に相当するイソフタロイルクロライド(東京化成工業社製)とすること以外は実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Example 3)
The diamine for obtaining the aromatic polyamide (C) is 9,9′-bis (3-methyl-4-aminophenyl) fluorene (manufactured by Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd.), and the acid chloride is 100 mol based on the total amount of the diamine. A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that isophthaloyl chloride corresponding to% (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(実施例4)
脱水したNMPに、ジアミンとして4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業社製)を室温にて溶解させた。そこへ、ジアミン全量に対して100モル%に相当する4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(東京化成工業社製)を30分かけて添加し、全量添加後、約2時間の撹拌を行うことで、芳香族ポリアミド酸(A)を重合した。得られた芳香族ポリアミド酸の対数粘度ηinhは2.0dl/gであった。
Example 4
4,4′-Diaminodiphenyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a diamine was dissolved in dehydrated NMP at room temperature. Thereto, 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) corresponding to 100 mol% with respect to the total amount of diamine was added over 30 minutes. The aromatic polyamic acid (A) was polymerized by stirring for a period of time. The obtained aromatic polyamic acid had a logarithmic viscosity ηinh of 2.0 dl / g.

得られた芳香族ポリアミド酸溶液を支持体であるステンレス(SUS316)板上に膜状に塗布し、120℃の熱風オーブンでフィルムが自己支持性を持つまで乾燥させた後、フィルムを支持体から剥離した。次いで、剥離したフィルムを金属枠に固定し、60℃の水浴に導入することで溶媒の抽出を行った。続いて、水浴から出した含水状態のフィルムに温度350℃の熱風オーブンにて2分間の熱処理を施すことでイミド化させ、芳香族ポリイミド(A)からなるイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムを得た。   The obtained aromatic polyamic acid solution was applied in a film form on a stainless steel (SUS316) plate as a support, dried in a 120 ° C. hot air oven until the film had self-supporting properties, and then the film was removed from the support. It peeled. Next, the peeled film was fixed to a metal frame, and the solvent was extracted by introducing it into a 60 ° C. water bath. Subsequently, the water-containing film taken out of the water bath is imidized by subjecting it to heat treatment for 2 minutes in a hot air oven at a temperature of 350 ° C., and becomes a base material for the ion conductive film made of the aromatic polyimide (A). A film was obtained.

以降は実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。   Thereafter, a sample was obtained in the same manner as in Example 1. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(実施例5)
実施例1と同様にして、芳香族ポリアミド(A)を含む溶液を得た。
(Example 5)
In the same manner as in Example 1, a solution containing the aromatic polyamide (A) was obtained.

次に、得られた芳香族ポリアミド溶液中にポリビニルピロリドン(PVP)K120(BASF社製)および希釈用のNMPを加え、製膜原液中の芳香族ポリアミドおよびPVPの含有量が、それぞれ8質量%、8質量%となるように製膜原液を調製した。製膜原液は60℃で2時間撹拌を行うことで均一透明な溶液とした。   Next, polyvinyl pyrrolidone (PVP) K120 (manufactured by BASF) and NMP for dilution are added to the obtained aromatic polyamide solution, and the content of the aromatic polyamide and PVP in the film forming stock solution is 8% by mass, respectively. A film-forming stock solution was prepared so as to be 8% by mass. The film-forming stock solution was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a uniform transparent solution.

以降は実施例1と同様にして製膜およびセル作製を行うことで試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。   Thereafter, a sample was obtained by performing film formation and cell production in the same manner as in Example 1. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(実施例6)
非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=1/3(体積比)の混合溶媒に電解質塩としてLiPFを濃度1mol/Lとなるように溶解させたもの(三井化学社製)を用いること以外は、実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Example 6)
As non-aqueous electrolyte, LiPF 6 dissolved as an electrolyte salt in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 1/3 (volume ratio) to a concentration of 1 mol / L (Mitsui A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that Chemicals) was used. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(実施例7)
非水電解液として、プロピレンカーボネート(PC)溶媒に電解質塩としてLiPFを濃度1mol/Lとなるように溶解させたもの(三井化学社製)を用いること以外は、実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Example 7)
The same procedure as in Example 1 was performed except that a non-aqueous electrolyte solution using a solution of LiPF 6 as an electrolyte salt in a propylene carbonate (PC) solvent to a concentration of 1 mol / L (made by Mitsui Chemicals) was used. A sample was obtained. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(実施例8)
実施例1と同様にして、芳香族ポリアミド(A)を含む溶液を得た。次に、得られた芳香族ポリアミド溶液中にアルミナ粒子Alu C(日本アエロジル社製)および希釈用のNMPを加え、製膜原液中の芳香族ポリアミドおよびアルミナ粒子の含有量が、それぞれ5質量%、5質量%となるように製膜原液を調製した。
(Example 8)
In the same manner as in Example 1, a solution containing the aromatic polyamide (A) was obtained. Next, alumina particles Alu C (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and NMP for dilution are added to the obtained aromatic polyamide solution, and the content of the aromatic polyamide and alumina particles in the film forming stock solution is 5% by mass, respectively. A film-forming stock solution was prepared so as to be 5% by mass.

得られた製膜原液を、厚み25μmのセルロース紙MW−25(三木特殊製紙社製)上に膜状に塗布し、120℃の熱風オーブンで乾燥させ、複合膜を得た。次いで、複合膜を金属枠に固定し、60℃の水浴に導入することで溶媒の抽出を行った。続いて、水浴から出した含水状態の複合膜に温度230℃の熱風オーブンにて2分間の熱処理を施すことで、イオン伝導性複合フィルムの母材となる複合フィルムを得た。   The obtained film-forming stock solution was applied in a film shape on cellulose paper MW-25 (manufactured by Miki Special Paper Co., Ltd.) having a thickness of 25 μm, and dried in a hot air oven at 120 ° C. to obtain a composite film. Next, the composite membrane was fixed to a metal frame, and the solvent was extracted by introducing it into a 60 ° C. water bath. Then, the composite film used as the base material of an ion conductive composite film was obtained by performing heat processing for 2 minutes in the hot-air oven with a temperature of 230 degreeC to the composite film of the water-containing state taken out from the water bath.

以降は実施例1と同様にして多孔質基材上にイオン伝導性フィルムを形成してなるイオン伝導性複合フィルムの試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。なお、表1に示した非水電解液含有量、水分量、厚み、および突き刺し強度は、同様の条件にて含液状態のセルロース紙単体とイオン伝導性複合フィルムの試料を測定することにより、イオン伝導性フィルム層の値を算出したものである。また、ガーレ透気度および膜抵抗はイオン伝導性複合フィルムについて測定した参考値である。   Thereafter, in the same manner as in Example 1, a sample of an ion conductive composite film obtained by forming an ion conductive film on a porous substrate was obtained. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1. The nonaqueous electrolyte content, moisture content, thickness, and piercing strength shown in Table 1 were measured by measuring a liquid-containing cellulose paper alone and an ion conductive composite film sample under the same conditions. The value of the ion conductive film layer is calculated. The Gurley air permeability and membrane resistance are reference values measured for the ion conductive composite film.

(実施例9)
実施例1と同様にして、芳香族ポリアミド(A)を含む溶液を得た。
Example 9
In the same manner as in Example 1, a solution containing the aromatic polyamide (A) was obtained.

得られた芳香族ポリアミド溶液を、厚み50μmの黒鉛を活物質として用いた負極シート(宝泉社製)の活物質面上に膜状に塗布し、80℃の熱風オーブンで乾燥させた。次いで、負極シートごと60℃の水浴に導入することで溶媒の抽出を行った後、温度80℃の真空オーブンにて15分間の熱処理を施し、負極上にイオン伝導性フィルムの母材となるポリマーフィルムを形成してなる電極複合体を得た。   The obtained aromatic polyamide solution was applied in the form of a film on the active material surface of a negative electrode sheet (manufactured by Hosen Co., Ltd.) using graphite having a thickness of 50 μm as an active material, and dried in a hot air oven at 80 ° C. Next, the whole of the negative electrode sheet is introduced into a 60 ° C. water bath to extract the solvent, and then subjected to a heat treatment for 15 minutes in a vacuum oven at a temperature of 80 ° C. to form a polymer serving as a base material for the ion conductive film on the negative electrode An electrode composite formed by forming a film was obtained.

得られた電極複合体を55mm×45mmに切り出した。このうち、短辺45mm×10mmはタブを接続するための未塗工部であって、活物質塗布部は45mm×45mmである。幅5mm、長さ30mm、厚み0.1mmの銅製タブを未塗布部に超音波溶接した。   The obtained electrode composite was cut out to 55 mm × 45 mm. Among these, the short side 45 mm × 10 mm is an uncoated part for connecting the tab, and the active material application part is 45 mm × 45 mm. A copper tab having a width of 5 mm, a length of 30 mm, and a thickness of 0.1 mm was ultrasonically welded to the uncoated portion.

正極として、厚み40μmのコバルト酸リチウム(LiCoO)を活物質として用いた正極シート(宝泉社製)を50mm×40mmに切り出した。このうち、短辺40mm×長辺の一部10mmはタブを接続するための未塗布部であって、活物質塗布部は40mm×40mmである。負極タブと同サイズのアルミ製タブを未塗布部に超音波溶接した。 As a positive electrode, a positive electrode sheet (manufactured by Hosen Co., Ltd.) using lithium cobaltate (LiCoO 2 ) having a thickness of 40 μm as an active material was cut into 50 mm × 40 mm. Among these, a short side of 40 mm × a part of the long side of 10 mm is an uncoated portion for connecting a tab, and an active material coated portion is 40 mm × 40 mm. An aluminum tab having the same size as the negative electrode tab was ultrasonically welded to the uncoated portion.

以降の作業は、露点−30℃以下のドライルーム内で実施した。   The subsequent work was carried out in a dry room having a dew point of -30 ° C or lower.

切り出した電極複合体と正極シートを乾燥器(減圧度0.09MPa、120℃)にて12時間減圧乾燥させた後、電極複合体のポリマーフィルム側を正極シートの活物質面と対向するように配置して積層体を得た。次に、アルミラミネートフィルムに上記の積層体を挟み込み、アルミラミネートフィルムの1辺を残して熱融着し、袋状とした。   The cut electrode assembly and the positive electrode sheet are dried under reduced pressure for 12 hours in a dryer (decompression degree 0.09 MPa, 120 ° C.), and then the polymer film side of the electrode composite is opposed to the active material surface of the positive electrode sheet. Arranged to obtain a laminate. Next, the above laminate was sandwiched between aluminum laminate films and heat-sealed leaving one side of the aluminum laminate film to form a bag.

袋状にしたアルミラミネートフィルムに、EC/DEC=3/7(体積比)の混合溶媒に電解質塩としてLiPFを濃度1mol/Lとなるように溶解させた非水電解液を1.5g注入し、減圧含浸させながらアルミラミネートフィルムの短辺部を熱融着させてラミネートセルを作製した。 1.5 g of non-aqueous electrolyte solution in which LiPF 6 as an electrolyte salt is dissolved in a mixed solvent of EC / DEC = 3/7 (volume ratio) to a concentration of 1 mol / L is injected into the bag-shaped aluminum laminate film Then, a short side portion of the aluminum laminate film was heat-sealed while being impregnated under reduced pressure to produce a laminate cell.

作製したラミネートセルについて、50℃の雰囲気下で12時間静置してアニール処理を施した後、25℃の雰囲気下で以下の電池試験を行った。   The produced laminate cell was left to stand for 12 hours in an atmosphere at 50 ° C. and annealed, and then the following battery test was performed in an atmosphere at 25 ° C.

まず、0.5Cの電流値で4.2Vとなるまで定電流充電を行い、4.2Vの電圧で電流値が50μAになるまで定電圧充電を行った。続いて、0.5Cの電流値で2.7Vの電圧まで定電流放電を行った。充電及び放電が交互となるように、上記充電・放電を合計4回行うことで仕上げ充放電を実施した。   First, constant current charging was performed at a current value of 0.5 C until 4.2 V was achieved, and constant voltage charging was performed at a voltage of 4.2 V until the current value reached 50 μA. Subsequently, constant current discharge was performed to a voltage of 2.7 V with a current value of 0.5 C. Finishing charging / discharging was implemented by performing the said charging / discharging 4 times in total so that charge and discharge may become alternate.

仕上げ充放電を終えたセルについて、0.5Cの電流値で4.2Vとなるまで定電流充電を行った。続いて、0.5Cの電流値で2.7Vの電圧まで定電流放電を行い、0.5Cにおける放電容量を得た。1C、3Cにおいても、充電はともに0.5Cの定電流充電とし、1C、3Cの定電流放電を行うことでそれぞれのCレートにおける放電容量を得た。設計容量に対するそれぞれのCレートにおける放電容量の発現率はそれぞれ、0.5Cで94%、1Cで91%、3Cで75%であった。   About the cell which finished finish charging / discharging, constant current charge was performed until it became 4.2V with the electric current value of 0.5C. Subsequently, constant current discharge was performed up to a voltage of 2.7 V at a current value of 0.5 C to obtain a discharge capacity at 0.5 C. In 1C and 3C as well, charging was performed at a constant current of 0.5 C, and discharge capacities at respective C rates were obtained by performing constant current discharge of 1 C and 3 C. The rate of occurrence of discharge capacity at each C rate relative to the design capacity was 94% at 0.5C, 91% at 1C, and 75% at 3C, respectively.

また、電池試験後のセルについて、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内にて、アルミラミネートフィルムの4辺を切開することで電極複合体試料を取り出し、イオン伝導性フィルム層の非水電解液含有量、水分量、厚み、突き刺し強度を測定した。評価結果を表1に示す。なお、表1に示した値は、同様の条件にて負極シート単体と電極複合体の試料を測定することにより、イオン伝導性フィルム層の値を算出したものである。   In addition, for the cell after the battery test, in the glove box under an argon atmosphere, the electrode composite sample was taken out by cutting four sides of the aluminum laminate film, and the non-aqueous electrolyte content of the ion conductive film layer, The moisture content, thickness, and piercing strength were measured. The evaluation results are shown in Table 1. In addition, the value shown in Table 1 is a value obtained by calculating the value of the ion conductive film layer by measuring a sample of the negative electrode sheet alone and the electrode composite under the same conditions.

(実施例10)
実施例1と同様にして、芳香族ポリアミド(A)を含む溶液を得た。次に、得られた芳香族ポリアミド溶液中にアルミナ粒子Alu C(日本アエロジル社製)および希釈用のNMPを加え、製膜原液中の芳香族ポリアミドおよびアルミナ粒子の含有量が、それぞれ2.5質量%、7.5質量%となるように製膜原液を調製した。
(Example 10)
In the same manner as in Example 1, a solution containing the aromatic polyamide (A) was obtained. Next, alumina particles Alu C (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and NMP for dilution were added to the obtained aromatic polyamide solution, and the contents of the aromatic polyamide and alumina particles in the film forming stock solution were 2.5 respectively. The film-forming stock solution was prepared so that it might become mass% and 7.5 mass%.

得られた製膜原液を、厚み20μmのポリエチレン製セパレータ F20BHE(東レバッテリーセパレータフィルム社製)上に膜状に塗布し、60℃の熱風オーブンで乾燥させ、複合膜を得た。次いで、複合膜を金属枠に固定し、60℃の水浴に導入することで溶媒の抽出を行った。続いて、水浴から出した含水状態の複合膜に温度80℃の真空オーブンにて15分間の熱処理を施し、イオン伝導性複合フィルムの母材となる複合フィルムを得た。   The obtained film-forming stock solution was applied in a film shape on a polyethylene separator F20BHE (manufactured by Toray Battery Separator Film Co., Ltd.) having a thickness of 20 μm and dried in a hot air oven at 60 ° C. to obtain a composite film. Next, the composite membrane was fixed to a metal frame, and the solvent was extracted by introducing it into a 60 ° C. water bath. Subsequently, the water-containing composite membrane taken out of the water bath was subjected to a heat treatment for 15 minutes in a vacuum oven at a temperature of 80 ° C. to obtain a composite film serving as a base material for the ion conductive composite film.

以降は実施例1と同様にして多孔質基材上にイオン伝導性フィルムを形成してなるイオン伝導性複合フィルムの試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。なお、表1に示した非水電解液含有量、水分量、厚み、および突き刺し強度は、同様の条件にて含液状態のポリエチレン製セパレータ単体とイオン伝導性複合フィルムの試料を測定することにより、イオン伝導性フィルム層の値を算出したものである。また、ガーレ透気度および膜抵抗はイオン伝導性複合フィルムについて測定した参考値である。   Thereafter, in the same manner as in Example 1, a sample of an ion conductive composite film obtained by forming an ion conductive film on a porous substrate was obtained. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1. The non-aqueous electrolyte content, moisture content, thickness, and puncture strength shown in Table 1 were obtained by measuring samples of a polyethylene separator alone and an ion conductive composite film in a liquid-containing state under the same conditions. The value of the ion conductive film layer is calculated. The Gurley air permeability and membrane resistance are reference values measured for the ion conductive composite film.

(実施例11)
作製したセルについて、アニール処理条件を50℃/2時間とすること以外は、実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Example 11)
For the fabricated cell, a sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the annealing treatment condition was 50 ° C./2 hours. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(比較例1)
芳香族ポリアミド(D)を得るためのジアミンを、1,3−フェニレンジアミンとし、酸クロライドをジアミン全量に対して100モル%に相当するイソフタロイルクロライドとすること以外は実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Except that the diamine for obtaining the aromatic polyamide (D) is 1,3-phenylenediamine and the acid chloride is isophthaloyl chloride corresponding to 100 mol% with respect to the total amount of the diamine, the same as in Example 1. A sample was obtained. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(比較例2)
芳香族ポリアミド(E)を得るためのジアミンを、ジアミン全量に対して40モル%に相当する2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニルと60モル%に相当する1,3−フェニレンジアミンとし、酸クロライドをジアミン全量に対して99モル%に相当するテレフタロイルクロライドとすること以外は実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
The diamine for obtaining the aromatic polyamide (E) is 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl corresponding to 40 mol% and 1,3 corresponding to 60 mol% with respect to the total amount of the diamine. A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that -phenylenediamine was used and the acid chloride was terephthaloyl chloride corresponding to 99 mol% with respect to the total amount of diamine. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(比較例3)
芳香族ポリアミド(F)を得るための酸クロライドを、ジアミン全量に対して90モル%に相当するイソフタロイルクロライドとすること以外は実施例1と同様にして試料を得た。得られた芳香族ポリアミドの対数粘度ηinhは0.9dl/gであった。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the acid chloride for obtaining the aromatic polyamide (F) was isophthaloyl chloride corresponding to 90 mol% with respect to the total amount of the diamine. The obtained aromatic polyamide had a logarithmic viscosity η inh of 0.9 dl / g. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(比較例4)
ジアミンを、2−クロロ−1,4−フェニレンジアミン(日本化薬社製)とすること以外は実施例1と同様にして、芳香族ポリアミド(G)を含む溶液を得た。
(Comparative Example 4)
A solution containing the aromatic polyamide (G) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2-diamine-1,4-phenylenediamine (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was used as the diamine.

得られた芳香族ポリアミド溶液を支持体であるステンレス(SUS316)板上に膜状に塗布し、熱風温度120℃でフィルムが自己支持性を持つまで乾燥させた後、フィルムを支持体から剥離した。次いで、剥離したフィルムを金属枠に固定し、60℃の水浴に導入することで溶媒および中和塩の抽出を行った。続いて、水浴から出した含水状態のフィルムを、過剰量の非水電解液中に浸漬することでフィルム中の水と非水電解液とを置換し、試料を得た。ここで非水電解液としては、EC/DEC=3/7(体積比)の混合溶媒に電解質塩としてLiPFを濃度1mol/Lとなるように溶解させたものを用いた。得られた試料の評価結果を表1に示す。 The obtained aromatic polyamide solution was applied in a film form on a stainless steel (SUS316) plate as a support, dried at a hot air temperature of 120 ° C. until the film had self-supporting properties, and then the film was peeled off from the support. . Next, the peeled film was fixed to a metal frame and introduced into a 60 ° C. water bath to extract the solvent and neutralized salt. Subsequently, the water-containing film taken out of the water bath was immersed in an excessive amount of non-aqueous electrolyte solution to replace the water in the film with the non-aqueous electrolyte solution, thereby obtaining a sample. Here, as the nonaqueous electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 as an electrolyte salt in a mixed solvent of EC / DEC = 3/7 (volume ratio) to a concentration of 1 mol / L was used. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

(比較例5)
脱水したNMPに、ポリフッ化ビニリデンW#7300(クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン社製)を濃度10質量%にて溶解させた。
(Comparative Example 5)
Polyvinylidene fluoride W # 7300 (manufactured by Kureha Battery Materials Japan) was dissolved in dehydrated NMP at a concentration of 10% by mass.

得られたPVDF溶液を支持体であるステンレス(SUS316)板上に膜状に塗布し、120℃の熱風オーブンでフィルムが自己支持性を持つまで乾燥させた後、フィルムを支持体から剥離した。次いで、剥離したフィルムを金属枠に固定し、60℃の水浴に導入することで溶媒の抽出を行った。続いて、水浴から出した含水状態のフィルムを温度120℃の熱風オーブンにて10分間乾燥させることで、PVDFからなるポリマーフィルムを得た。   The obtained PVDF solution was applied in a film shape on a stainless steel (SUS316) plate as a support, dried in a hot air oven at 120 ° C. until the film had self-supporting properties, and then the film was peeled off from the support. Next, the peeled film was fixed to a metal frame, and the solvent was extracted by introducing it into a 60 ° C. water bath. Then, the polymer film which consists of PVDF was obtained by drying the film of the moisture state taken out from the water bath for 10 minutes in 120 degreeC hot-air oven.

以降は実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。ただし、取り出した試料の自己支持性が低く、突き刺し強度、ガーレ透気度、および力学的耐熱温度は測定不可であった。   Thereafter, a sample was obtained in the same manner as in Example 1. The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1. However, the self-supporting property of the sample taken out was low, and the piercing strength, the Gurley air permeability, and the mechanical heat resistant temperature could not be measured.

(比較例6)
作製したセルについて、50℃/12時間のアニール処理を施さない(25℃/12時間静置)こと以外は、実施例1と同様にして試料を得た。得られた試料の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 6)
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that the manufactured cell was not subjected to annealing treatment at 50 ° C./12 hours (standing at 25 ° C./12 hours). The evaluation results of the obtained samples are shown in Table 1.

Figure 2017014493
Figure 2017014493

本発明のイオン伝導性フィルムは、高い耐熱性と強度を持ち、かつ実用的なイオン伝導性を有するため、電池用電解質膜として好適に用いることができる。本発明のイオン伝導性フィルムを電池用電解質膜に用いた場合、耐熱、耐変形・衝撃、耐デンドライト起因短絡などの点で安全性に優れ、かつ低抵抗で薄膜化可能なため、電池として高い特性が得られる。   Since the ion conductive film of the present invention has high heat resistance and strength and practical ion conductivity, it can be suitably used as an electrolyte membrane for a battery. When the ion conductive film of the present invention is used as an electrolyte membrane for a battery, it is excellent in safety in terms of heat resistance, deformation resistance / impact, dendrite-induced short circuit, etc. Characteristics are obtained.

Claims (6)

耐熱ポリマーと非水電解液とを含有し、非水電解液の含有量が30〜90質量%であり、突き刺し強度が0.3〜3.0N/μmであるイオン伝導性フィルム。 An ion conductive film comprising a heat-resistant polymer and a non-aqueous electrolyte, wherein the content of the non-aqueous electrolyte is 30 to 90% by mass and the puncture strength is 0.3 to 3.0 N / μm. 25℃における膜抵抗が3.0〜100.0Ω・cmである、請求項1に記載のイオン伝導性フィルム。 The ion conductive film of Claim 1 whose film | membrane resistance in 25 degreeC is 3.0-100.0 ohm * cm < 2 >. 耐熱ポリマーとして、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドまたは芳香族ポリアミドイミドを含む、請求項1または2に記載のイオン伝導性フィルム。 The ion conductive film according to claim 1, comprising an aromatic polyamide, an aromatic polyimide, or an aromatic polyamideimide as the heat resistant polymer. フィルム中の水分量が質量基準で0〜1,000ppmである、請求項1〜3のいずれかに記載のイオン伝導性フィルム。 The ion conductive film according to any one of claims 1 to 3, wherein a moisture content in the film is 0 to 1,000 ppm on a mass basis. 請求項1〜4のいずれかに記載のイオン伝導性フィルムを、多孔質基材上に形成してなるイオン伝導性複合フィルム。 The ion conductive composite film formed by forming the ion conductive film in any one of Claims 1-4 on a porous base material. 請求項1〜4のいずれかに記載のイオン伝導性フィルムを、電池用電極上に形成してなる電極複合体。 The electrode composite_body | complex formed by forming the ion conductive film in any one of Claims 1-4 on the electrode for batteries.
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