JP2018087400A - Nonwoven fabric and its manufacturing method - Google Patents

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光晴 木村
Mitsuharu Kimura
光晴 木村
高瀬 浩成
Hiroshige Takase
高瀬  浩成
山口 佳孝
Yoshitaka Yamaguchi
佳孝 山口
良 岩室
Makoto Iwamuro
良 岩室
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide nonwoven fabric excellent in mechanical strength and its manufacturing method by inhibiting a hydrogen bond in a cellulose fiber.SOLUTION: Nonwoven fabric provided in the present invention comprises an aqueous resin in which breaking elongation of a single film is 50% or more and fine cellulose fibers. In the nonwoven fabric, breaking elongation is 3% or more. Preferably, the aqueous resin is at least one selected from an urethane resin, a polyvinyl alcohol resin, and a maleic acid modified polyethylene and the fine cellulose fiber has an I type crystal structure and its fiber diameter is less than 1μ.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、例えば、リチウムイオン二次電池用セパレータ等の不織布およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a nonwoven fabric such as a separator for a lithium ion secondary battery and a method for producing the same.

二次電池は、モバイル電子機器、電気自動車、ハイブリッド自動車等の広範囲で使用されており、特に、リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度を有することから、開発が盛んに行われている。   Secondary batteries are used in a wide range of mobile electronic devices, electric vehicles, hybrid vehicles, and the like. In particular, lithium ion secondary batteries have a high energy density, and thus are actively developed.

現在、リチウムイオン二次電池用のセパレータとしては、安価で化学的に安定であり、機械特性に優れるポリオレフィン系の微多孔膜が主に用いられているが、耐熱性に問題があるため、それを補うために、セラミック粒子の塗布や化学架橋などを用いる方法が検討されている。しかし、これら方式では、微多孔膜上に塗布を行う工程が増加するため、コストアップになるという問題がある。   At present, polyolefin-based microporous membranes that are inexpensive, chemically stable, and have excellent mechanical properties are mainly used as separators for lithium ion secondary batteries. In order to compensate for this, methods using coating of ceramic particles or chemical cross-linking have been studied. However, these methods have a problem that the cost increases because the number of steps for coating on the microporous film increases.

そのため、耐熱性の高い材料の使用が検討されており、特に、セルロースは、約300℃まで熱的に安定であり、再生産可能な木材由来の材料であるため、注目されている。   Therefore, the use of a material having high heat resistance has been studied. In particular, cellulose is attracting attention because it is a material derived from wood that is thermally stable up to about 300 ° C. and can be reproduced.

ここで、セルロース繊維を用いたセパレータは、セルロース繊維の表面に存在する水酸基により繊維間で無数の水素結合が生じるため、堅くて脆いセパレータになってしまい、特に、乾燥雰囲気下では、ハンドリング性が悪く、取扱性に劣るという問題があった。   Here, the separator using the cellulose fiber becomes a hard and brittle separator due to the infinite number of hydrogen bonds between the fibers due to the hydroxyl groups present on the surface of the cellulose fiber. There was a problem that it was bad and inferior in handleability.

そこで、セルロース繊維とポリエステル繊維等の合成繊維を混合することにより、セルロース繊維間の水素結合の量を減少させて、機械的強度を向上させることを目的としたセパレータが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Then, the separator aiming at reducing the quantity of the hydrogen bond between cellulose fibers and improving mechanical strength by mixing a cellulose fiber and synthetic fibers, such as a polyester fiber, is disclosed (for example, Patent Document 1).

また、セルロース繊維間の強度を向上させるため、架橋剤として、末端イソシアネート基を有するカルボジイミド基含有化合物やオキサゾリン基含有化合物を用いて、セルロース表面を架橋したセパレータが開示されている(例えば、特許文献2参照)。また、同様に、多官能性イソシアネート化合物と活性水素含有化合物との付加反応により生成した反応性架橋剤を用いて、セルロース繊維を架橋することにより、強度を向上させたセパレータが開示されている(例えば、特許文献3参照)。   Moreover, in order to improve the strength between the cellulose fibers, a separator in which the cellulose surface is crosslinked using a carbodiimide group-containing compound or an oxazoline group-containing compound having a terminal isocyanate group as a crosslinking agent is disclosed (for example, Patent Documents). 2). Similarly, there is disclosed a separator having improved strength by crosslinking cellulose fibers using a reactive crosslinking agent produced by an addition reaction between a polyfunctional isocyanate compound and an active hydrogen-containing compound ( For example, see Patent Document 3).

特開2015−176888号公報JP-A-2015-176888 特開2014−198835号公報JP 2014-198835 A 特開2016−72309号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-72309

しかし、上記特許文献1に記載のセパレータにおいては、セルロース繊維間の水素結合の量は減少するものの、多数、残存しているため、微小部分において、捲回時にセパレータが破損するという問題があった。さらに、添加される異種繊維は、微細セルロース繊維に比し、繊維径が大きいため、イオン電導性が低下するという問題があった。   However, in the separator described in Patent Document 1, although the amount of hydrogen bonds between cellulose fibers is reduced, a large number of hydrogen bonds remain, so that there is a problem that the separator is damaged at the time of winding in a minute portion. . Furthermore, since the different types of fibers added have a larger fiber diameter than the fine cellulose fibers, there is a problem that the ionic conductivity is lowered.

また、上記特許文献2,3に記載のセパレータにおいては、伸度を規定しない反応性の架橋剤を用いているため、この架橋剤に起因して、セルロース繊維の水素結合を更に堅く結合させてしまい、結果として、より一層堅くて脆いセパレータになってしまうという問題があった。   In the separators described in Patent Documents 2 and 3, since a reactive cross-linking agent that does not define elongation is used, the hydrogen bonds of cellulose fibers are bonded more firmly due to the cross-linking agent. As a result, there has been a problem that the separator becomes even harder and more brittle.

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、セルロース繊維における水素結合を抑制することにより、機械的強度に優れるリチウムイオン二次電池用セパレータ等の不織布およびその製造方法を提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of this point, and provides the nonwoven fabric, such as a separator for lithium ion secondary batteries which is excellent in mechanical strength, and its manufacturing method by suppressing the hydrogen bond in a cellulose fiber. For the purpose.

上記目的を達成するために、本発明の不織布は、単独フィルムの破断伸度が50%以上の水系樹脂と、微細セルロース繊維からなる不織布であって、破断伸度が3%以上であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the nonwoven fabric of the present invention is a nonwoven fabric made of a water-based resin having a single film with a breaking elongation of 50% or more and fine cellulose fibers, and has a breaking elongation of 3% or more. Features.

また、本発明の不織布の製造方法は、破断伸度が3%以上である不織布の製造方法であって、微細セルロース繊維を含む溶液に、単独フィルムの破断伸度が50%以上である水系樹脂を混合して水系樹脂混合液を作製する工程と、水系樹脂混合液に水溶性開孔剤を混合して多孔質膜を作製する工程とを少なくとも備えることを特徴とする。   The nonwoven fabric production method of the present invention is a nonwoven fabric production method having a breaking elongation of 3% or more, and a water-based resin in which a single film has a breaking elongation of 50% or more in a solution containing fine cellulose fibers. At least a step of preparing a water-based resin mixed solution and a step of preparing a porous film by mixing a water-soluble pore-opening agent in the water-based resin mixed solution.

本発明によれば、機械的強度が高く、取扱性を向上させることができる不織布を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mechanical strength is high and the nonwoven fabric which can improve handleability can be provided.

赤外全反射吸収測定の結果を示す吸収スペクトルである。It is an absorption spectrum which shows the result of an infrared total reflection absorption measurement.

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiment.

本発明の不織布は、例えば、空調や掃除機等のフィルタや、ガス吸着フィルタ、防音材、防振材、補強材、非水系電気化学セパレータ等の用途に使用できるが、機械的強度が高く、取扱性に優れているため、特に、リチウムイオン二次電池用のセパレータに適している。例えば、微細セルロース繊維(セルロースナノファイバー)と、水系樹脂とを含有するリチウムイオン二次電池用のセパレータに適している。   The nonwoven fabric of the present invention can be used for applications such as filters such as air conditioners and vacuum cleaners, gas adsorption filters, soundproof materials, vibration proof materials, reinforcing materials, non-aqueous electrochemical separators, etc., but has high mechanical strength, Since it is excellent in handleability, it is particularly suitable for a separator for a lithium ion secondary battery. For example, it is suitable for a separator for a lithium ion secondary battery containing fine cellulose fibers (cellulose nanofibers) and an aqueous resin.

以下、本発明の不織布として、このリチウムイオン二次電池用のセパレータを例に挙げて説明する。   Hereinafter, the lithium ion secondary battery separator will be described as an example of the nonwoven fabric of the present invention.

(微細セルロース繊維)
本実施形態では、セパレータを形成する材料として、微細セルロース繊維が使用され、セルロース繊維の強度の低下や溶解を防止するとの観点から、この微細セルロース繊維として、I型結晶構造を有するセルロースが使用される。
(Fine cellulose fiber)
In the present embodiment, fine cellulose fibers are used as a material for forming the separator, and cellulose having an I-type crystal structure is used as the fine cellulose fibers from the viewpoint of preventing strength reduction and dissolution of the cellulose fibers. The

微細セルロース繊維の原料となるセルロースは、特に限定されるものではなく、例えば、植物、動物、バクテリア産生ゲル等の生合成から単離して精製した天然セルロースを使用することができる。より具体的には、例えば、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンターのような綿系パルプ、麦わらパルプやバガスパルプ等の非木材系パルプ、バクテリアセルロースやホヤから単離されるセルロース、海草から単離させるセルロースなどを挙げることができる。   The cellulose used as the raw material for the fine cellulose fiber is not particularly limited, and for example, natural cellulose isolated and purified from biosynthesis of plants, animals, bacteria-producing gels and the like can be used. More specifically, for example, softwood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter, non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp, cellulose isolated from bacterial cellulose and sea squirt, isolated from seaweed And cellulose to be used.

微細セルロース繊維は、平均繊維径が、3nm〜300nm程度であることが好ましい。平均繊維径が3nm以下の場合は、セルロースがI型結晶構造において繊維形状を維持することができないため、好ましくない。また、繊維径が1μm以上の繊維をできるだけ含まないことが好ましい。具体的には、繊維径が1μm未満の繊維の割合が80質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。さらに500nm以下の繊維の割合が80質量%以上であることが好ましい。繊維径が大きい繊維の割合を少なくすることにより、成膜の際にセパレータとしての厚さ、細孔径、及びガーレー透気度等の制御が容易となる。   The fine cellulose fibers preferably have an average fiber diameter of about 3 nm to 300 nm. When the average fiber diameter is 3 nm or less, cellulose cannot maintain the fiber shape in the I-type crystal structure, which is not preferable. Moreover, it is preferable not to contain fibers having a fiber diameter of 1 μm or more as much as possible. Specifically, the proportion of fibers having a fiber diameter of less than 1 μm is preferably 80% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more. Furthermore, it is preferable that the ratio of the fiber of 500 nm or less is 80 mass% or more. By reducing the ratio of fibers having a large fiber diameter, it becomes easy to control the thickness, pore diameter, Gurley air permeability, and the like as a separator during film formation.

なお、繊維径は、セパレータの状態、又はセルロース繊維の希薄溶液をキャスト成膜し、乾固させたものを透過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡により観察して測定することができる。0.1〜2重量%未満のセルロース繊維水分散物の粘度(E型又はB型粘度計)、引張強度、及び多孔質膜の比表面積を総合的に評価することにより、繊維径が1μm未満の繊維の割合を求めることができる(例えば、国際公開2013/054884号を参照。)。   The fiber diameter can be measured by observing with a transmission electron microscope or a scanning electron microscope the state of the separator or a cast film of a dilute solution of cellulose fibers and drying it. The fiber diameter is less than 1 μm by comprehensively evaluating the viscosity (E-type or B-type viscometer), tensile strength, and specific surface area of the porous membrane of an aqueous cellulose fiber dispersion of less than 0.1 to 2% by weight Can be obtained (see, for example, International Publication No. 2013/054884).

(水系樹脂)
本実施形態においては、セパレータを形成する材料として、微細セルロース繊維と共に、単独フィルムの破断伸度が50%以上である水系樹脂が使用される。
(Water-based resin)
In the present embodiment, as a material for forming the separator, an aqueous resin having a single film having a breaking elongation of 50% or more is used together with fine cellulose fibers.

このような水系樹脂を使用することにより、セルロース繊維の表面を水系樹脂で覆い、セルロース繊維の表面における水素結合が生じる接点を歪めることが可能になるため、微細セルロース繊維の表面に存在する無数の水素結合による堅固な結合が抑制され、セパレータの機械的強度(破断伸率)が向上する。単独フィルムの破断伸度が50%未満であると、微細セルロース繊維とともに不織布とした際に、不織布の柔軟性が不十分となるおそれがある。   By using such a water-based resin, it becomes possible to cover the surface of the cellulose fiber with the water-based resin and distort the contact point where hydrogen bonding occurs on the surface of the cellulose fiber. Solid bonding due to hydrogen bonding is suppressed, and the mechanical strength (breaking elongation) of the separator is improved. When the breaking elongation of the single film is less than 50%, the nonwoven fabric may have insufficient flexibility when formed into a nonwoven fabric together with fine cellulose fibers.

また、従来のセパレータと異なり、セルロース繊維に比し繊維径の大きな合成繊維(ポリエステル繊維等)を含有しないため、リチウムイオン二次電池を使用する際に、電極間におけるリチウムイオンの移動を阻害することがなくなる。その結果、良好な電池性能(サイクル特性)を実現することができる。   In addition, unlike conventional separators, it does not contain synthetic fibers (polyester fibers, etc.) that have a larger fiber diameter than cellulose fibers, which inhibits the movement of lithium ions between electrodes when using lithium ion secondary batteries. Nothing will happen. As a result, good battery performance (cycle characteristics) can be realized.

なお、ここで言う「単独フィルム」とは、水系樹脂をシャーレ等の容器にキャストし、溶媒を乾燥させた状態におけるフィルムのことを言う。   The “single film” as used herein refers to a film in a state where an aqueous resin is cast into a container such as a petri dish and the solvent is dried.

また、ここで言う「水系樹脂」とは、溶媒である水に溶解および分散している状態の樹脂のことを言う。   Further, the “aqueous resin” here refers to a resin that is dissolved and dispersed in water as a solvent.

また、ここで言う「破断伸度」とは、JIS K7127に準拠して測定された値のことをいう。   Further, the “breaking elongation” here refers to a value measured according to JIS K7127.

この水系樹脂としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、、ポリビニルアルコール、マレイン酸変性ポリエチレン、及びポリアクリルアミド樹脂が挙げられるが、単独フィルムにおける破断伸度が優れているとの観点から、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコールおよびマレイン酸変性ポリエチレンのうちの少なくとも1種を使用することが好ましい。   Examples of the water-based resin include urethane resin, acrylic resin, phenol resin, polyester resin, epoxy resin, polystyrene resin, polyvinyl alcohol, maleic acid-modified polyethylene, and polyacrylamide resin, but excellent elongation at break in a single film. In view of the above, it is preferable to use at least one of urethane resin, polyvinyl alcohol, and maleic acid-modified polyethylene.

なお、ウレタン樹脂は、反応型及び非反応型のいずれも使用することができ、反応型と非反応型の両方を併用してもよい。   As the urethane resin, both reactive and non-reactive types can be used, and both reactive and non-reactive types may be used in combination.

また、リチウムイオン二次電池使用時の耐電圧特性や、樹脂の柔軟性、及び微細セルロース繊維との複合化の観点から、ウレタン樹脂は、ポリエステル骨格、ポリエーテル骨格、及びポリカーボネート骨格のうち、少なくとも1つの骨格を含むものが使用される。より具体的には、例えば、スーパーフレックスシリーズ(第一工業製薬社製)、エラストロンシリーズ(第一工業製薬社製)、ハイドランシリーズ(DIC社製)、バーノックシリーズ(DIC社製)、エバファノールシリーズ(日華化学社製)、バスコールシリーズ(明星化学工業社製)、及びアデカボンタイターシリーズ(アデカ社製)等の市販品を使用することができる。   In addition, from the viewpoint of withstand voltage characteristics when using a lithium ion secondary battery, flexibility of the resin, and complexing with fine cellulose fibers, the urethane resin is at least of a polyester skeleton, a polyether skeleton, and a polycarbonate skeleton. Those containing one skeleton are used. More specifically, for example, Superflex series (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Elastron series (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Hydran series (Dic Corporation), Barnock Series (Dic Corporation), Commercial products such as Evaphanol series (manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd.), Bascoal series (manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd.), and Adeka Bon titer series (manufactured by Adeka Co., Ltd.) can be used.

(リチウムイオン二次電池用セパレータ)
本実施形態のリチウムイオン二次電池用セパレータは、二次電池製造時の取扱性(捲回性)を向上させるとの観点から、3%以上の破断伸度を有する。
(Separator for lithium ion secondary battery)
The separator for a lithium ion secondary battery of the present embodiment has a breaking elongation of 3% or more from the viewpoint of improving the handleability (winding property) at the time of manufacturing the secondary battery.

そして、本実施形態のリチウムイオン二次電池用セパレータにおいては、上述のごとく、単独フィルムの破断伸度が50%以上である水系樹脂を含有するため、セパレータの機械的強度(破断伸率)が向上するとともに、3%以上の破断伸度を有するため、二次電池製造時の取扱性(捲回性)が向上する。その結果、二次電池製造時のセパレータの破損を防止することが可能になる。   And in the separator for lithium ion secondary batteries of this embodiment, as mentioned above, since the breaking elongation of a single film contains 50% or more of an aqueous resin, the mechanical strength (breaking elongation) of the separator is high. In addition to being improved, since it has a breaking elongation of 3% or more, the handleability (winding property) at the time of manufacturing the secondary battery is improved. As a result, it becomes possible to prevent the separator from being damaged when the secondary battery is manufactured.

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池用セパレータにおいては、微細セルロース繊維全体に対する水系樹脂の含有量が0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。   Moreover, in the separator for lithium ion secondary batteries of this embodiment, it is preferable that content of the water-based resin with respect to the whole fine cellulose fiber is 0.1 mass% or more and 50 mass% or less.

これは、水系樹脂の含有量が50質量%よりも大きい場合は、セパレータの孔が塞がり、イオン電導性が低下するという不都合が生じる場合があり、0.1質量%よりも小さい場合は、セパレータの破断伸度が向上せず、脆くなってしまうという不都合が生じる場合があるためである。   This is because when the content of the water-based resin is larger than 50% by mass, the pores of the separator may be blocked and the ionic conductivity may be deteriorated. When the content is smaller than 0.1% by mass, the separator This is because there is a case in which the breaking elongation of the material does not improve and the material becomes brittle.

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池用セパレータの厚みは、5μm以上30μm以下が好ましい。これは、厚みが5μmよりも小さい場合は、引張強度が弱くなり、捲回時に巻き取れなくなる場合があり、30μmよりも大きい場合は、電池内部において、セパレータが占める体積が増加し、容量が小さくなってしまうという不都合が生じる場合があるためである。   The thickness of the lithium ion secondary battery separator of the present embodiment is preferably 5 μm or more and 30 μm or less. This is because when the thickness is smaller than 5 μm, the tensile strength becomes weak and it may not be wound when wound, and when it is larger than 30 μm, the volume occupied by the separator increases inside the battery, and the capacity decreases. This is because the inconvenience of becoming may occur.

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池用セパレータの透気度は、10秒/100cc以上1000秒/100cc以下であることが好ましい。これは、透気度が10秒/100ccよりも小さい場合は、セパレータの孔分布が大きくなるため、不活性リチウムが発生しやすくなるという不都合が生じる場合があり、1000秒/100ccよりも大きい場合は、イオン伝導度が低下する場合があるためである。   Further, the air permeability of the lithium ion secondary battery separator of the present embodiment is preferably 10 seconds / 100 cc or more and 1000 seconds / 100 cc or less. This is because when the air permeability is smaller than 10 seconds / 100 cc, the pore distribution of the separator becomes larger, which may cause inconvenience that inert lithium is likely to be generated, and when the air permeability is larger than 1000 seconds / 100 cc. This is because the ionic conductivity may decrease.

なお、ここでいう「透気度」とは、JIS P8117に準拠して測定された値のことをいう。   Here, “air permeability” refers to a value measured according to JIS P8117.

また、セパレータに求められる強度の観点から、セパレータの引張破断強度は、200kgf/cm2以上が好ましく、250kgf/cm2以上がより好ましく、300kgf/cm2以上がさらに好ましい。なお、引張強度は、上述の破断伸度と同様に、JIS K7127に準拠して測定することができる。 From the viewpoint of strength required for the separator, the tensile breaking strength of the separator is preferably from 200 kgf / cm 2 or more, more preferably 250 kgf / cm 2 or more, 300 kgf / cm 2 or more is more preferable. The tensile strength can be measured according to JIS K7127, similarly to the above-described breaking elongation.

次に、本実施形態に係るセパレータの製造方法を説明する。本実施形態のセパレータの製造方法は、水系樹脂混合液を調整する工程と、塗布液を調整する工程と、塗布液を基材上に塗布する工程と、基材上に塗布された塗布液を乾燥させる工程と、乾燥後塗膜を基材から剥離する工程とを備える。また、必要に応じてセパレータのプレス処理を行うことができる。なお、このプレスは必ずしも必要ではない。   Next, a method for manufacturing a separator according to this embodiment will be described. The separator manufacturing method of the present embodiment includes a step of adjusting the aqueous resin mixture, a step of adjusting the coating solution, a step of applying the coating solution on the substrate, and a coating solution applied on the substrate. A step of drying, and a step of peeling the coating film from the substrate after drying. Moreover, the separator can be pressed as necessary. This press is not always necessary.

<水系樹脂混合液調製工程>
まず、所定濃度の微細セルロース繊維の水懸濁液を作製する。
<Aqueous resin mixture preparation process>
First, an aqueous suspension of fine cellulose fibers having a predetermined concentration is prepared.

次に、微細セルロース繊維の水懸濁液に、単独フィルムの破断伸度が50%以上である水系樹脂(例えば、ポリウレタン樹脂等)のエマルジョンを加えた水系樹脂混合液を調整する。   Next, a water-based resin mixed solution is prepared by adding an emulsion of a water-based resin (for example, polyurethane resin or the like) in which the breaking elongation of a single film is 50% or more to an aqueous suspension of fine cellulose fibers.

そうすると、上述のごとく、セルロース繊維の表面が水系樹脂で覆われるため、セルロース繊維の表面における水素結合が生じる接点を歪めることが可能になり、セルロース繊維の表面に存在する水酸基による繊維間の水素結合の生成を抑制することが可能になる。従って、微細セルロース繊維の表面に存在する無数の水素結合による堅固な結合が抑制され、セパレータの機械的強度(破断伸率)が向上する。   Then, as described above, since the surface of the cellulose fiber is covered with the water-based resin, it becomes possible to distort the contact where hydrogen bonding occurs on the surface of the cellulose fiber, and the hydrogen bonding between the fibers due to the hydroxyl group present on the surface of the cellulose fiber. Can be suppressed. Therefore, firm bonding due to innumerable hydrogen bonds existing on the surface of the fine cellulose fiber is suppressed, and the mechanical strength (breaking elongation) of the separator is improved.

なお、この際、上述のごとく、微細セルロース繊維全体に対して、水系樹脂の含有量が0.1質量%以上50質量%以下となるように、水系樹脂のエマルジョンを混合する。   At this time, as described above, the emulsion of the aqueous resin is mixed so that the content of the aqueous resin is 0.1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the entire fine cellulose fiber.

また、溶液中の微細セルロース繊維の濃度は、成膜の方法によって、適宜、調整すればよい。溶液の溶媒は、取り扱いの観点及びコストの観点から水が好ましいが、水よりも蒸気圧が高い溶媒を添加して用いることもできる。   Further, the concentration of fine cellulose fibers in the solution may be adjusted as appropriate depending on the method of film formation. The solvent of the solution is preferably water from the viewpoint of handling and cost, but a solvent having a higher vapor pressure than water can also be added and used.

<塗布液調製工程>
次に、上述の水系樹脂混合液に、水溶性開孔剤を加えて塗布液を調整する。この水溶性開孔剤は、既知のものを使用することができる。例えば1、5−ペンタンジオール、及び1-メチルアミノ-2,3-プロパンジオール等の高級アルコール類、イプロシンカプロラクトン、及びα−アセチル−γ−ブチルラクトン等のラクトン類、ジエチレングリコール、1,3-ブチレングリコール、及びプロピレングリコール等のグリコール類、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、及びジエチレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル類、グリセリン、炭酸プロピレン、並びにN-メチルピロリドン等を用いることができる。このうち、トリエチレングリコールブチルメチルエーテルが好ましい。
<Coating solution preparation process>
Next, a water-soluble pore-opening agent is added to the aqueous resin mixture described above to prepare a coating solution. As this water-soluble pore-opening agent, known ones can be used. For example, higher alcohols such as 1,5-pentanediol and 1-methylamino-2,3-propanediol, lactones such as iprosin caprolactone and α-acetyl-γ-butyllactone, diethylene glycol, 1,3- Glycols such as butylene glycol and propylene glycol, triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol Monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol Glycol ethers such as dimethyl monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether, glycerin, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone and the like can also be used. Of these, triethylene glycol butyl methyl ether is preferred.

また、溶液中の水溶性開孔剤の添加量は、必要とする膜の特性等に応じて調整することができるが、セパレータとして必要な開孔を確保する観点から、微細セルロース繊維100質量部に対して5質量部以上が好ましく、100質量部以上がより好ましく、3000質量部以下が好ましく、1000質量部以下がより好ましい。   Further, the amount of the water-soluble pore-opening agent added in the solution can be adjusted according to the required characteristics of the membrane, but from the viewpoint of securing the pores necessary as a separator, 100 parts by mass of fine cellulose fibers 5 parts by mass or more is preferable, 100 parts by mass or more is more preferable, 3000 parts by mass or less is preferable, and 1000 parts by mass or less is more preferable.

<塗布工程>
次に、調製した塗布液を基材上に塗布する。より具体的には、コンマコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、ダイレクトグラビアコーター、リバースグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、ロールキスコーター、リバースキスコーター、マイクログラビアコーター、エアドクターコーター、ナイフコーター、バーコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター、ディップコーター、ブレードコーター、ブラシコーター、カーテンコーター、ダイスロットコーター、キャストコーター等のいずれかの方法、もしくは2つ以上の塗布方法を組み合わせて塗布することができる。なお、塗布方法は、バッチ式であってもよく、連続式も使用することができる。
<Application process>
Next, the prepared coating solution is applied onto the substrate. More specifically, a comma coater, roll coater, reverse roll coater, direct gravure coater, reverse gravure coater, offset gravure coater, roll kiss coater, reverse kiss coater, micro gravure coater, air doctor coater, knife coater, bar coater, The coating can be performed by any method such as a wire bar coater, die coater, dip coater, blade coater, brush coater, curtain coater, die slot coater, cast coater, or a combination of two or more coating methods. The application method may be a batch method or a continuous method.

また、基材を形成する材料としては、特に限定されないが、ポリエステル系(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸等)、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、セルロース系(セルロース、トリアセチルセルロース等)、ポリアミド系(ナイロン等)、アクリル系(ポリアクリロニトリル等)、ポリスチレン系、ポリイミド系、ポリカーボネート系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリビニルアルコール系、紙系、フッ素化合物系(テフロン(登録商標)等)、ガラス、金属、もしくは、これらの誘導体が挙げられる。   The material for forming the substrate is not particularly limited, but is polyester (polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polylactic acid, etc.), polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), cellulose (cellulose, triacetyl cellulose, etc.) , Polyamide (nylon, etc.), acrylic (polyacrylonitrile, etc.), polystyrene, polyimide, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyurethane, polyvinyl alcohol, paper, fluorine compound (Teflon (registered trademark), etc. ), Glass, metal, or derivatives thereof.

また、基材の形状は特に限定されず、フィルムやシートである場合は、厚みは10μm以上1000μm以下であればよい。   Moreover, the shape of a base material is not specifically limited, When it is a film and a sheet | seat, thickness should just be 10 micrometers or more and 1000 micrometers or less.

また、基材に対する、塗布液および乾燥後の塗膜の密着性を考慮して、基材に対して、フッ素コーティング、コロナ処理、プラズマ処理、UV処理、アンカーコート等の表面処理を行ってもよい。   In addition, in consideration of the adhesion of the coating liquid and the coating film after drying to the substrate, surface treatment such as fluorine coating, corona treatment, plasma treatment, UV treatment, anchor coating, etc. may be performed on the substrate. Good.

<乾燥工程>
次に、基板上に塗布された塗布液を乾燥させることにより、不織布(多孔性膜)を形成する。例えば、温風乾燥、赤外線乾燥、ホットプレート乾燥、真空乾燥等を使用して乾燥させることができる。
<Drying process>
Next, the non-woven fabric (porous film) is formed by drying the coating solution applied on the substrate. For example, it can be dried using hot air drying, infrared drying, hot plate drying, vacuum drying and the like.

また、乾燥工程は、溶媒及び水溶性開孔剤の残存量を十分に低減するとの観点から、50℃以上で行うことが好ましく、60℃以上で行うことがより好ましい。また、微細セルロース繊維の劣化を防ぐとの観点から、200℃以下で行うことが好ましく、150℃以下で行うことがより好ましく、120℃以下で行うことがさらに好ましい。   Moreover, it is preferable to perform a drying process at 50 degreeC or more from a viewpoint of fully reducing the residual amount of a solvent and a water-soluble pore opening agent, and it is more preferable to carry out at 60 degreeC or more. Moreover, it is preferable to carry out at 200 degrees C or less from a viewpoint of preventing deterioration of a fine cellulose fiber, It is more preferable to carry out at 150 degrees C or less, It is further more preferable to carry out at 120 degrees C or less.

なお、水及び水溶性開孔剤を蒸発させて多孔質膜を形成した後、得られた多孔質膜を、有機溶媒等を用いて洗浄することができる。有機溶媒は特に限定されないが、例えば、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、n‐ヘキサン、プロパノール等の比較的揮発速度の速い有機溶剤を単独で又は2種以上を混合して、1回から数回に分けて使用することができる。   In addition, after evaporating water and a water-soluble pore-opening agent and forming a porous membrane, the obtained porous membrane can be wash | cleaned using an organic solvent etc. The organic solvent is not particularly limited. For example, organic solvents having a relatively high volatilization rate such as toluene, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, n-hexane, propanol or the like may be used alone or in combination of two or more kinds. Can be used in divided times.

残留した開孔剤を洗浄する目的では、エタノール、メタノール等の水と親和性の高い溶媒が好ましいが、塗工基材中の水分が溶媒に移行したり、空気中の水分を吸湿したりして、セルロース微多孔膜の物性やシート形状に影響を与えるため、水分量が管理された状態で使用することが好ましい。n−ヘキサン、及びトルエン等の疎水性が高い溶媒は、親水性開孔剤の洗浄効果は劣るが吸湿しにくいため好適に使用できる。   For the purpose of cleaning the remaining pore-opening agent, a solvent having a high affinity with water such as ethanol and methanol is preferable. However, the moisture in the coated base material is transferred to the solvent, or moisture in the air is absorbed. In order to affect the physical properties of the cellulose microporous membrane and the sheet shape, it is preferable to use the cellulose microporous membrane in a state where the water content is controlled. Highly hydrophobic solvents such as n-hexane and toluene can be suitably used because they are poor in the cleaning effect of the hydrophilic pore-opening agent but hardly absorb moisture.

以上の理由から、次第に疎水性が高くなるように溶媒の種類を代えて洗浄を繰り返しながら溶媒置換していく手法が好ましい。例えば、アセトン、トルエン、n-ヘキサンの順序で洗浄を行うことができる。   For the above reasons, a method of replacing the solvent while repeating washing and changing the type of the solvent so as to gradually increase the hydrophobicity is preferable. For example, washing can be performed in the order of acetone, toluene, and n-hexane.

洗浄後、基材から不織布を剥離することにより多孔性膜を得ることができる。   After washing, the porous membrane can be obtained by peeling the nonwoven fabric from the substrate.

そして、得られた多孔性膜を必要に応じてプレス処理することにより、本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータを得ることができる。   And the separator for lithium ion secondary batteries of this invention can be obtained by pressing the obtained porous membrane as needed.

以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples. In addition, this invention is not limited to these Examples, These Examples can be changed and changed based on the meaning of this invention, and they are excluded from the scope of the present invention. is not.

(実施例1)
(セパレータの作製)
2.5質量%の微細セルロース繊維(数平均繊維径:50nm)の水懸濁液に、水系樹脂として0.5質量%の水系ポリウレタンのエマルジョン(第一工業製薬社製、商品名:スーパーフレックス150HS、ポリエーテル骨格を有する非反応型、単独フィルムの破断伸度:480%)を加えて撹拌した。
Example 1
(Preparation of separator)
An aqueous suspension of 2.5% by mass of fine cellulose fibers (number average fiber diameter: 50 nm) and an aqueous polyurethane emulsion of 0.5% by mass as a water-based resin (trade name: Superflex, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 150 HS, non-reactive type having a polyether skeleton, elongation at break of single film: 480%) was added and stirred.

次に、この水懸濁液に、純水および水溶性開孔剤としてトリエチレングリコールブチルメチルエーテル(東邦化学社製)を加えて撹拌し、塗布液を調整した。   Next, pure water and triethylene glycol butyl methyl ether (manufactured by Toho Chemical Co., Ltd.) as a water-soluble pore-opening agent were added to this water suspension and stirred to prepare a coating solution.

なお、微細セルロース繊維100質量部に対して、水系ポリウレタンが10質量部、水溶性開孔剤が250質量部となるように加え、最終的な固形分量は0.5質量%とした。   In addition, with respect to 100 mass parts of fine cellulose fibers, it added so that water-based polyurethane might be 10 mass parts and a water-soluble pore opening agent might be 250 mass parts, and the final solid content was 0.5 mass%.

次に、得られた塗布液を、シャーレに塗布し、85℃のオーブン中で水を乾燥し、トルエンで十分洗浄し、シャーレから剥離することにより多孔質膜を得た。そして、この多孔質膜を50MPaでプレスすることにより、本実施例のセパレータを得た。   Next, the obtained coating solution was applied to a petri dish, water was dried in an oven at 85 ° C., thoroughly washed with toluene, and peeled from the petri dish to obtain a porous film. And this separator was obtained by pressing this porous membrane at 50 MPa.

<厚みの測定>
マイクロメーター(テクロック社製、商品名:PG−02J)を使用して、作製したセパレータの厚みを測定した。以上の結果を、表1に示す。
<Measurement of thickness>
The thickness of the produced separator was measured using a micrometer (trade name: PG-02J, manufactured by Teclock Corporation). The results are shown in Table 1.

<透気度の測定>
作製したセパレータの透気度を測定した。より具体的には、JIS P8117に規定されるガーレー透気度計(ガーレー式デンソメーター、東洋精機社製)を用いて、外径28.6mmの円孔に密着固定された試験片について、100mLの空気が通過する時間を測定した。以上の結果を、表1に示す。
<Measurement of air permeability>
The air permeability of the produced separator was measured. More specifically, using a Gurley air permeability meter (Gurley type densometer, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) defined in JIS P8117, about 100 mL of a test piece that is closely fixed to a circular hole having an outer diameter of 28.6 mm The time for the air to pass was measured. The results are shown in Table 1.

<引張破断強度、及び破断伸度の測定>
次に、JIS K−7127に準拠して、作製したセパレータの引張破断強度、及び破断伸度を測定した。より具体的には、作製したセパレータから、幅15mm、長さ50mmの短冊状の試験片を作製し、この試験片の長さ方向の両端部をチャック間距離が10mmとなるように引張試験装置に把持させた後、温度23℃、引っ張り強度5mm/minの条件下で引張強度を測定し、破断した時点の引張強度を引張破断強度[kgf/cm]とした。また、破断時の変位を、チャック部分を除いた30mmの長さで除した場合の百分率の値を破断伸度[%]とした。以上の結果を表1に示す。
<Measurement of tensile strength at break and elongation at break>
Next, based on JIS K-7127, the tensile breaking strength and elongation at break of the produced separator were measured. More specifically, a strip-shaped test piece having a width of 15 mm and a length of 50 mm is produced from the produced separator, and a tensile test apparatus is provided so that the distance between the chucks is 10 mm at both ends in the length direction of the test piece. Then, the tensile strength was measured under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a tensile strength of 5 mm / min, and the tensile strength at the time of fracture was defined as tensile fracture strength [kgf / cm 2 ]. Moreover, the percentage value when the displacement at the time of breaking was divided by the length of 30 mm excluding the chuck portion was taken as the breaking elongation [%]. The results are shown in Table 1.

<赤外線吸収スペクトルの測定>
次に、作製したセパレータについて、赤外全反射吸収(ATR)スペクトルの測定を行った。測定には、Thermo Scientific社製、Nicolet is10を用いた。プリズムには、ダイヤモンドを用いた。吸収強度は、1053cm−1付近のピ−クにより規格化した。そして、得られたスペクトルにおいて、ウレタン結合に帰属されるピーク(1700cm−1付近のピーク)の有無について確認した。以上の結果を図1に示す。
<Measurement of infrared absorption spectrum>
Next, an infrared total reflection absorption (ATR) spectrum was measured for the produced separator. For the measurement, Nicolet is10 manufactured by Thermo Scientific was used. Diamond was used for the prism. Absorption intensity was normalized by a peak near 1053 cm −1 . Then, in the obtained spectrum, the presence or absence of a peak attributed to a urethane bond (a peak near 1700 cm −1 ) was confirmed. The above results are shown in FIG.

<容量維持率の測定>
次に、本実施例のセパレータを使用して試験電池を作製した。まず、試験電池の正極はコバルト酸リチウム、負極は人造黒鉛とした。25℃の環境において10時間率で充放電(4.35−2.75V)を行って化成した。その後、5時間率で4.35Vまで2回目の充電をした後、2.75Vまで放電をして初期容量を確認した。さらに5時間率で、4.35Vまで3回目の充電を行い、その充電状態のままで60℃に設定した恒温器から出庫し、25℃まで冷却した後、5時間率で2.75Vまで放電して容量を計測した。そして、得られた値の初期容量に対する割合を容量維持率[%]とした。以上の結果を表1に示す。
<Measurement of capacity retention>
Next, a test battery was produced using the separator of this example. First, the positive electrode of the test battery was lithium cobaltate, and the negative electrode was artificial graphite. It was formed by charging and discharging (4.35-2.75 V) at a rate of 10 hours in an environment of 25 ° C. Thereafter, the battery was charged for the second time to 4.35 V at a 5-hour rate, and then discharged to 2.75 V to confirm the initial capacity. In addition, the battery is charged for the third time up to 4.35V at a 5-hour rate, discharged from the incubator set at 60 ° C in the charged state, cooled to 25 ° C, and discharged to 2.75V at the 5-hour rate. And the capacity was measured. The ratio of the obtained value to the initial capacity was defined as the capacity maintenance rate [%]. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
水系樹脂として、0.5質量%の水系ポリウレタンのエマルジョン(第一工業製薬社製、商品名:スーパーフレックスE−4800、ポリエーテル骨格及びポリエステル骨格を有する非反応型、単独フィルムの破断伸度:720%)を使用したこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセパレータを作製し、厚みの測定、透気度の測定、引張破断強度、及び破断伸度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
(Example 2)
As an aqueous resin, an emulsion of 0.5% by mass of an aqueous polyurethane (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Superflex E-4800, non-reactive type having a polyether skeleton and a polyester skeleton, elongation at break of a single film: Except for using 720%), a separator was prepared in the same manner as in Example 1 described above, and the thickness was measured, the air permeability was measured, the tensile strength at break, and the elongation at break were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
水系樹脂として、0.5質量%の水系ポリウレタンのエマルジョン(第一工業製薬社製、商品名:エラストロンE−37、ポリエステル骨格を有する反応型、単独フィルムの破断伸度:500%)を使用し、塗布液を、シャーレに塗布し、85℃のオーブン中で水を乾燥させた後、150℃で1時間、加熱処理を行ったこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセパレータを作製し、厚みの測定、透気度の測定、引張破断強度、及び破断伸度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
(Example 3)
As an aqueous resin, an emulsion of 0.5% by mass of an aqueous polyurethane (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Elastron E-37, reactive type having a polyester skeleton, elongation at break of single film: 500%) is used. The separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating solution was applied to a petri dish and water was dried in an oven at 85 ° C., followed by heat treatment at 150 ° C. for 1 hour. The thickness, the air permeability, the tensile strength at break, and the elongation at break were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
水系樹脂として水系ポリウレタンの代わりに、10質量%のポリビニルアルコール(和光純薬社製、重合度3500、けん化度86mol%、単独フィルムの破断伸度:240%)を使用したこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセパレータを作製し、厚みの測定、透気度の測定、引張破断強度、及び破断伸度の測定を行った。以上の結果を表2に示す。
Example 4
Except for using 10% by weight of polyvinyl alcohol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, degree of polymerization 3500, degree of saponification 86 mol%, breaking elongation of single film: 240%) instead of water-based polyurethane as the water-based resin. A separator was prepared in the same manner as in Example 1, and the thickness, the air permeability, the tensile strength at break, and the elongation at break were measured. The results are shown in Table 2.

(実施例5)
水系樹脂として水系ポリウレタンの代わりに、10質量%のマレイン酸変性ポリエチレンのエマルジョン(東洋紡社製、商品名ハードレーンAP−03、単独フィルムの破断伸度:400%)を使用したこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセパレータを作製し、厚みの測定、透気度の測定、引張破断強度、及び破断伸度の測定を行った。以上の結果を表2に示す。なお、表2において2行目の破断伸度とは単独フィルムの破断伸度のことであり、下から2行目の破断伸度とはセパレータの破断伸度のことである。
(Example 5)
The above-mentioned except that an emulsion of 10% by mass of maleic acid-modified polyethylene (manufactured by Toyobo Co., Ltd., trade name: Hardlane AP-03, single film breaking elongation: 400%) was used as the aqueous resin instead of the aqueous polyurethane. A separator was prepared in the same manner as in Example 1, and the thickness was measured, the air permeability was measured, the tensile strength at break, and the elongation at break were measured. The results are shown in Table 2. In Table 2, the breaking elongation on the second line is the breaking elongation of the single film, and the breaking elongation on the second line from the bottom is the breaking elongation of the separator.

(比較例1)
水系ポリウレタンを使用しなかったこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセパレータを作製し、厚みの測定、透気度の測定、引張破断強度、破断伸度の測定、及び容量維持率の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that no water-based polyurethane was used. The thickness was measured, the air permeability was measured, the tensile break strength, the break elongation was measured, and the capacity retention rate was measured. Measurements were made. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
水系樹脂として、0.5質量%の水系ポリウレタンのエマルジョン(第一工業製薬社製、商品名:エラストロンH3−DF、ポリエステル骨格を有する非反応型単独フィルムの破断伸度:40%)を使用したこと以外は、上述の実施例1と同様にしてセパレータを作製し、厚みの測定、透気度の測定、引張破断強度、及び破断伸度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
As a water-based resin, an emulsion of 0.5% by weight of a water-based polyurethane (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Elastron H3-DF, breaking elongation of non-reactive single film having a polyester skeleton: 40%) was used. Except for this, a separator was prepared in the same manner as in Example 1 above, and the thickness was measured, the air permeability was measured, the tensile strength at break, and the elongation at break were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2018087400
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Figure 2018087400
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表1に示すように、単独フィルムの破断伸度が50%以上の水系ポリウレタンを使用した実施例1〜3においては、水系ポリウレタンを使用しなかった比較例1、及び単独フィルムの破断伸度が50%未満の水系ポリウレタンを使用した比較例2に比し、破断伸度が3%以上となっており、機械的強度に優れることが分かる。そして表2に示すように、単独フィルムの破断伸度が50%以上のポリビニルアルコールを使用した実施例4,マレイン酸変性ポリエチレンを使用した実施例5においても実施例1〜3と同様に破断伸度が3%を超えているので、機械的強度に優れている。   As shown in Table 1, in Examples 1 to 3 using a water-based polyurethane having a single film having a breaking elongation of 50% or more, Comparative Example 1 in which a water-based polyurethane was not used and the breaking elongation of the single film were Compared to Comparative Example 2 using less than 50% aqueous polyurethane, the elongation at break is 3% or more, indicating that the mechanical strength is excellent. As shown in Table 2, the elongation at break was also the same as in Examples 1 to 3 in Example 4 using polyvinyl alcohol with a single film having a breaking elongation of 50% or more, and Example 5 using maleic acid-modified polyethylene. Since the degree exceeds 3%, the mechanical strength is excellent.

また、実施例1のセパレータを使用したリチウムイオン二次電池においては、比較例1と比較して、容量維持率が高く、電池特性に優れていることが分かる。   Moreover, in the lithium ion secondary battery using the separator of Example 1, compared with the comparative example 1, it turns out that a capacity | capacitance maintenance factor is high and it is excellent in the battery characteristic.

また、図1に示すATRスペクトルにおいて、水系ポリウレタンを含有する実施例1〜3では、ウレタン結合に帰属されるピーク(1700cm−1付近のピーク)が認められており、セパレータ中に水系ポリウレタンが存在していることが分かる。 In Examples 1 to 3 containing an aqueous polyurethane in the ATR spectrum shown in FIG. 1, a peak attributed to a urethane bond (a peak near 1700 cm −1 ) is recognized, and the aqueous polyurethane is present in the separator. You can see that

本発明の活用例としては、リチウムイオン二次電池用のセパレータ等の不織布およびその製造方法が挙げられる。   Examples of utilization of the present invention include nonwoven fabrics such as separators for lithium ion secondary batteries and methods for producing the same.

Claims (10)

単独フィルムの破断伸度が50%以上の水系樹脂と、微細セルロース繊維からなる不織布あって、
破断伸度が3%以上であることを特徴とする不織布。
There is a non-woven fabric composed of a water-based resin having a breaking elongation of 50% or more of a single film and fine cellulose fibers,
A nonwoven fabric characterized by having a breaking elongation of 3% or more.
前記水系樹脂がウレタン樹脂、ポリビニルアルコールおよびマレイン酸変性ポリエチレンのうち少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の不織布。   The nonwoven fabric according to claim 1, wherein the water-based resin is at least one of urethane resin, polyvinyl alcohol, and maleic acid-modified polyethylene. 前記微細セルロース繊維がI型結晶構造を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不織布。   The nonwoven fabric according to claim 1 or 2, wherein the fine cellulose fiber has an I-type crystal structure. 前記微細セルロース繊維は、繊維径が1μm未満の繊維の割合が80重量%以上であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の不織布。   The non-woven fabric according to any one of claims 1 to 3, wherein the fine cellulose fiber has a fiber diameter of 80% by weight or more in a fiber diameter of less than 1 µm. リチウムイオン二次電池用セパレータであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の不織布。   It is a separator for lithium ion secondary batteries, The nonwoven fabric of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 破断伸度が3%以上である不織布の製造方法であって、
微細セルロース繊維を含む溶液に、単独フィルムの破断伸度が50%以上である水系樹脂を混合して水系樹脂混合液を作製する工程と、
前記水系樹脂混合液に水溶性開孔剤を混合して多孔質膜を作製する工程と
を少なくとも備えることを特徴とする不織布の製造方法。
A method for producing a nonwoven fabric having a breaking elongation of 3% or more,
A step of preparing a water-based resin mixed solution by mixing a water-based resin in which the breaking elongation of a single film is 50% or more with a solution containing fine cellulose fibers;
The manufacturing method of the nonwoven fabric characterized by including the process of mixing a water-soluble pore-opening agent with the said water-system resin liquid mixture, and producing a porous membrane.
前記水系樹脂がウレタン樹脂、ポリビニルアルコールおよびマレイン酸変性ポリエチレンのうち少なくとも1種であることを特徴とする請求項6に記載の不織布の製造方法。   The said aqueous resin is at least 1 sort (s) among urethane resin, polyvinyl alcohol, and maleic acid modified polyethylene, The manufacturing method of the nonwoven fabric of Claim 6 characterized by the above-mentioned. 前記微細セルロース繊維がI型結晶構造を有することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の不織布の製造方法。   The method for producing a nonwoven fabric according to claim 6 or 7, wherein the fine cellulose fibers have an I-type crystal structure. 前記微細セルロース繊維は、繊維径が1μm未満の繊維の割合が80重量%以上であることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載の不織布の製造方法。   The method for producing a nonwoven fabric according to any one of claims 6 to 8, wherein the fine cellulose fiber has a fiber diameter of 80% by weight or more in a fiber diameter of less than 1 µm. リチウムイオン二次電池用セパレータであることを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の不織布の製造方法。   It is a separator for lithium ion secondary batteries, The manufacturing method of the nonwoven fabric of any one of Claims 6-9 characterized by the above-mentioned.
JP2017202121A 2016-11-18 2017-10-18 Nonwoven fabric and its manufacturing method Pending JP2018087400A (en)

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