JP2018156816A - Liquid absorption test method of separator for electrochemical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気化学素子用セパレータの吸液試験方法に関する。 The present invention relates to a liquid absorption test method for an electrochemical element separator.
電気化学素子用セパレータ(以下、「セパレータ」と記す場合がある)において、電解液に対する吸液特性は、電気化学素子性能および製造効率への影響が大きく、セパレータの電気化学素子への適合性を評価する上で重要な指標となる。セパレータの吸液特性を調べる際、一般には、非特許文献1の吸水度測定B法に示されるように、短冊状にカットしたセパレータを垂直に吊り下げて下端を試験液に浸け、一定時間後に吸い上げた試験液の高さを見る方法が採られる。しかし、この試験方法では実際に電気化学素子に組み込まれた際のセパレータの吸液特性を反映していないといった問題があった。また、揮発性の高い試験液を使用した場合、吸い上げた試験液がセパレータの表面から揮発してしまい、正確な測定ができないといった問題があった。 In the separator for electrochemical elements (hereinafter, sometimes referred to as “separator”), the liquid absorption characteristics with respect to the electrolyte greatly affect the performance of the electrochemical element and the production efficiency. It is an important indicator for evaluation. When examining the liquid absorption characteristics of the separator, generally, as shown in the water absorption measurement method B of Non-Patent Document 1, the separator cut in a strip shape is vertically suspended and the lower end is immersed in the test liquid, and after a certain period of time. A method of checking the height of the sucked up test solution is taken. However, this test method has a problem that it does not reflect the liquid absorption characteristics of the separator when it is actually incorporated in an electrochemical device. Further, when a highly volatile test solution is used, the sucked-up test solution is volatilized from the surface of the separator, and there is a problem that accurate measurement cannot be performed.
上記問題を解決する方法として、実際に電気化学素子に組み込まれた際のセパレータに近い状態で、吸液特性を評価する方法が提案されている。例えば、ポリエステルフィルムでセパレータを挟み、このポリエステルフィルムで挟み込んだセパレータを円筒状の筒の外周部に貼着し、該筒を試験液が入った容器の中に置き、試験液がセパレータに含浸していく状態を確認する方法が行われている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この方法は、セパレータに対する浸透性の低い試験液での吸液試験には適しているが、セパレータに対する浸透性の高い試験液では、液の回り込みが起き、測定結果のバラツキが大きくなるといった問題があった。また、1回の試験につき1サンプルの測定となるため、複数のサンプルを同時に試験して比較することができないといった問題があった。 As a method for solving the above problem, a method for evaluating liquid absorption characteristics in a state close to a separator when actually incorporated in an electrochemical element has been proposed. For example, a separator is sandwiched between polyester films, the separator sandwiched between the polyester films is attached to the outer periphery of a cylindrical tube, the tube is placed in a container containing a test solution, and the test solution is impregnated into the separator. A method of confirming the state of going is performed (for example, see Patent Document 1). However, this method is suitable for a liquid absorption test with a test solution having low permeability to the separator, but the test solution having high permeability to the separator causes liquid wraparound, resulting in large variations in measurement results. There was a problem. Further, since one sample is measured per test, there is a problem that a plurality of samples cannot be tested and compared at the same time.
本発明は、上記事情を鑑みたものであって、電気化学素子用セパレータの吸液試験方法において、電気化学素子に組み込まれた際のセパレータの状態を反映した形で、セパレータ表面からの試験液の揮発を防ぎ、簡便に複数のサンプルを同時に評価できる方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a liquid absorption test method for a separator for an electrochemical element, the test liquid from the separator surface reflects the state of the separator when incorporated in an electrochemical element. It is an object of the present invention to provide a method capable of preventing volatilization of a sample and easily evaluating a plurality of samples simultaneously.
上記課題を解決するために鋭意研究した結果、
(1)電気化学素子用セパレータの吸液試験方法であって、短冊状にしたセパレータを、片面に熱接着面を持つ透明なラミネートフィルム2枚でセパレータ側が熱接着面になるように挟んで全面熱接着した後、短冊の短辺側のセパレータ断面が露出するようにラミネートフィルムとセパレータを切断し、切断面を試験液に浸すことを特徴とする電気化学素子用セパレータの吸液試験方法、
を見出した。
As a result of earnest research to solve the above problems,
(1) A liquid absorption test method for a separator for an electrochemical element, in which a strip-shaped separator is sandwiched between two transparent laminate films having a heat bonding surface on one side so that the separator side becomes a heat bonding surface. After the heat bonding, the laminate film and the separator are cut so that the cross section of the separator on the short side of the strip is exposed, and the liquid absorption test method for the separator for electrochemical elements, characterized in that the cut surface is immersed in the test liquid,
I found.
本発明の電気化学素子用セパレータの吸液試験方法(以下、「電気化学素子用セパレータの吸液試験方法」を「試験方法」と記す場合がある)を用いることで、セパレータがラミネートフィルムで覆われるため、揮発性の高い試験液に対するセパレータの吸液性を評価することが可能になる。また、短冊状にしたセパレータを並べて同時に熱接着することで、複数のセパレータを同時に測定できるといった効果がある。 By using the liquid absorption test method for an electrochemical element separator of the present invention (hereinafter, the “liquid absorption test method for an electrochemical element separator” may be referred to as “test method”), the separator is covered with a laminate film. Therefore, it is possible to evaluate the liquid absorbency of the separator with respect to a highly volatile test liquid. Moreover, there is an effect that a plurality of separators can be measured simultaneously by arranging strip-shaped separators and thermally bonding them at the same time.
以下、本発明の電気化学素子用セパレータの吸液試験方法について詳説する。 Hereinafter, the liquid absorption test method of the separator for electrochemical devices of the present invention will be described in detail.
本発明における電気化学素子とは、内部に電気化学エネルギーを蓄える素子であり、一次電池、二次電池、コンデンサなどを指す。これらの電気化学素子に用いられる電解液は、水系、有機電解液系の何れでも良い。 The electrochemical element in the present invention is an element that stores electrochemical energy therein, and refers to a primary battery, a secondary battery, a capacitor, or the like. The electrolyte used for these electrochemical elements may be either aqueous or organic electrolyte.
本発明において評価の対象となる電気化学素子用セパレータには、不織布、紙、微多孔フィルムなどが挙げられる。また、不織布、紙、微多孔フィルムを基材とし、無機粒子、有機粒子、有機ポリマー、無機ポリマー等の層を付与したセパレータを評価することもできる。 Examples of the separator for an electrochemical element to be evaluated in the present invention include a nonwoven fabric, paper, and a microporous film. Moreover, the separator which gave the layers, such as an inorganic particle, an organic particle, an organic polymer, and an inorganic polymer, using a nonwoven fabric, paper, and a microporous film as a base material can also be evaluated.
本発明におけるラミネートフィルムとは、片面に熱接着面を持つ透明なプラスチックフィルムである。ラミネートフィルムは電気化学素子用セパレータの液吸い上げ高さを見るため、透明な素材である必要がある。一般にパウチフィルムと呼ばれるような、2枚のプラスチックフィルムを、内側が熱接着面になるように重ね合わせて、一端が仮止めされたものが好ましい。 The laminate film in the present invention is a transparent plastic film having a heat bonding surface on one side. The laminate film needs to be a transparent material in order to see the liquid suction height of the separator for electrochemical elements. Generally, two plastic films, generally called pouch films, are superposed so that the inner side becomes a heat-bonding surface, and one end is temporarily fixed.
本発明におけるラミネートフィルムの熱接着面の材質としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム等が挙げられる。 Examples of the material for the heat bonding surface of the laminate film in the present invention include a polyethylene film, a polypropylene film, an ethylene vinyl acetate copolymer film, and an ethylene-vinyl alcohol copolymer film.
本発明におけるラミネートフィルムのベースとなる材質としては、ポリエチレンテレフタレートフィルムやナイロンフィルム等が挙げられる。熱接着面、ベースともに、試験液で溶解しないものを使用する。 Examples of the material used as the base of the laminate film in the present invention include a polyethylene terephthalate film and a nylon film. Use a heat-bonding surface and base that do not dissolve in the test solution.
図1は、本発明におけるラミネートフィルム1とセパレータ2の位置関係の一例を示す概略図である。片面に熱接着面を持つ透明なラミネートフィルム1で、短冊の長辺側が吸液試験方向となるように並べたセパレータ2を挟む。このときラミネートフィルム1の熱接着面はセパレータ2側になるように配置する。セパレータ2ごとの熱接着のムラを少なくするため、吸液試験方向の向きにラミネートフィルム2をラミネーターに通して全面熱接着する。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the positional relationship between a laminate film 1 and a
セパレータ2をラミネートフィルム1で全面熱接着することで、実際の電気化学素子内部のようにセパレータ2が圧縮されている形となる。また、ラミネートフィルム1がセパレータ2表面を覆っているため、揮発性の高い試験液でもセパレータ2表面から揮発することなく試験が可能となる。熱接着条件はラミネートフィルム1の素材によるが、実際に吸液試験を行った際にセパレータ2とラミネートフィルム1の間に隙間ができないように調整する必要がある。熱接着が弱いと、セパレータ2とラミネートフィルム1の隙間から試験液が吸い上げられ正確な測定ができない。一方、熱接着が強すぎても、ラミネートフィルム1の変形や、熱接着成分のセパレータ2の内部への浸透が起き、正確な測定ができない。本発明の試験方法では、複数のセパレータ2を同時に測定できるため、熱接着条件の決定後は、比較となる種類のセパレータ2を毎回同時に測定することで試験ごとの振れを把握することができる。
The
図2は、本発明におけるラミネートフィルム1とセパレータ2の切断部分の一例を示す概略図である。熱接着処理したラミネートフィルム1とセパレータ2の端を、セパレータ2の短辺側の断面が露出するように、3の矢印で示される点線部分で切断する。これにより、セパレータ2断面部分を試験液に浸すことで、吸液試験を行うことが可能になる。切断面の一部がセパレータ2断面を塞いでいると、正確な測定ができないため、切断には鋭利なカッターナイフ等を用いることが好ましい。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a cut portion of the laminate film 1 and the
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited to an Example.
実施例
横15mm、縦100mmの短冊状にしたセパレータ2を、図1で示す形で、ラミネートフィルム1(明光商会製、商品名:MSパウチフィルムMP10−100146、100mm×146mm、厚さ100μm)に挟み、ラミネーター(明光商会製、商品名:MSパウチ)を用いて処理した。その後、図2で示すように、短冊の短辺側のセパレータ2断面が露出するように、ラミネートフィルム1とセパレータ2を切断した。切断面とは反対側をクリップで挟んで、セパレータ2を挟んだラミネートフィルム1を垂直に吊るし、切断した側5mmを試験液(アセトニトリル)に浸して、10分後に、セパレータ2が吸い上げた試験液の高さ(吸い上げ高さ)を記録した。
Example A
比較例1
横15mm、縦100mmの短冊状にしたセパレータを垂直に吊るして、下部5mmをアセトニトリルに浸し、30秒後の吸い上げ高さを記録した。
Comparative Example 1
A strip-shaped separator having a width of 15 mm and a length of 100 mm was hung vertically, and the lower part 5 mm was immersed in acetonitrile, and the suction height after 30 seconds was recorded.
比較例2
横30mm、縦100mmにしたセパレータを同じ大きさのポリエステルフィルム2枚で挟んで固定し、下部をアセトニトリルに浸して、10秒後の吸い上げ高さを記録した。
Comparative Example 2
A separator having a width of 30 mm and a length of 100 mm was sandwiched and fixed between two polyester films of the same size, and the lower part was immersed in acetonitrile, and the suction height after 10 seconds was recorded.
各実施例及び比較例による吸液試験結果を、表1に示す。セパレータ2としては、セルロースとポリエチレンテレフタレート繊維からなる、厚み20、30、40μmの湿式不織布を使用して、それぞれN=5で試験を行い、平均吸い上げ高さと標準偏差SDを求めた。
Table 1 shows the results of the liquid absorption test according to each example and comparative example. As the
実施例の試験方法では、短冊状にしたセパレータ2を片面に熱接着面を持つ透明な2枚のラミネートフィルム1でセパレータ2側が熱接着面になるように挟んで全面熱接着した後、短冊の短辺側のセパレータ2断面が露出するように、ラミネートフィルム1とセパレータ2を切断し、切断面を試験液に浸しているため、揮発性の高いアセトニトリルでも吸液試験が可能であった。
In the test method of the example, a strip-
一方、比較例1の試験方法では、セパレータがラミネートフィルムで覆われておらず、露出しているため、吸い上げたアセトニトリルがセパレータ表面から揮発してしまい、正確な吸液試験ができなかった。比較例2の試験方法では、測定ごとに振れるポリエステルフィルムの隙間の微妙な差が測定結果に大きく影響することから、測定ごとのバラツキが大きくなっていた。 On the other hand, in the test method of Comparative Example 1, since the separator was not covered with the laminate film and exposed, the sucked up acetonitrile volatilized from the separator surface, and an accurate liquid absorption test could not be performed. In the test method of Comparative Example 2, since the subtle difference in the gap of the polyester film that shakes every measurement greatly affects the measurement result, the variation from measurement to measurement was large.
本発明は、電気化学素子用セパレータの吸液試験に用いることができる。 The present invention can be used for a liquid absorption test of a separator for an electrochemical element.
1 ラミネートフィルム
2 セパレータ
3 切断部
1
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JP2017052293A JP2018156816A (en) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Liquid absorption test method of separator for electrochemical element |
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CN111879651A (en) * | 2020-06-28 | 2020-11-03 | 深圳市星源材质科技股份有限公司 | Method for testing liquid absorption rate and liquid retention rate of diaphragm |
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