JP2019016436A - Laminated film roll and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層膜ロールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a laminated film roll and a method for producing the same.
従来、リチウムイオン電池やポリマーリチウム電池、電気二重層キャパシタなどの電気化学素子がある。電気化学素子の正極と負極とを隔離するためのセパレータとしては、一般的に、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂多孔質膜が用いられている。特に、ポリオレフィンを主成分とする樹脂多孔質膜からなるセパレータは、リチウムイオン電池などの過酷な酸化還元雰囲気に対して安定であり、かつ構成樹脂の融点付近で空孔が閉塞し、いわゆるシャットダウン特性を確保できるため、広く用いられている。 Conventionally, there are electrochemical elements such as a lithium ion battery, a polymer lithium battery, and an electric double layer capacitor. Generally as a separator for isolating the positive electrode and negative electrode of an electrochemical element, the resin porous film | membrane which has a thermoplastic resin as a main component is used. In particular, a separator made of a porous resin membrane mainly composed of polyolefin is stable against harsh redox atmospheres such as lithium ion batteries, and the pores are closed near the melting point of the constituent resin, so-called shutdown characteristics. Is widely used.
しかしながら、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂多孔質膜からなるセパレータは、熱可塑性樹脂の融点以上の温度では膜を維持する能力が不足しているため、破膜が起こりやすい。電気化学素子内でセパレータの破膜が発生すると、正極と負極とが直接接触する短絡現象が生じる虞がある。
このため、セパレータとして、樹脂多孔質膜と、その表面に形成された無機粒子などの耐熱性の高い材料を含む耐熱層とを有する積層膜が用いられている。
However, a separator made of a porous resin film containing a thermoplastic resin as a main component lacks the ability to maintain the film at a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic resin, so that the film is likely to break. When a film breakage of the separator occurs in the electrochemical element, there is a possibility that a short-circuit phenomenon occurs in which the positive electrode and the negative electrode are in direct contact.
For this reason, a laminated film having a resin porous film and a heat resistant layer containing a material having high heat resistance such as inorganic particles formed on the surface thereof is used as the separator.
例えば、特許文献1には、樹脂多孔質膜の表面に、耐熱性微粒子を70体積%以上含有する耐熱多孔質層を有するセパレータが記載されている。
特許文献2には、ポリオレフィン樹脂多孔膜の少なくとも片面の濡れ指数(樹脂多孔質膜の表面張力)が40mN/m以上であり、当該面に無機フィラーと樹脂製バインダからなる多孔層を備えたセパレータが記載されている。
特許文献3には、濡れ性が40mN/m以上である表面が耐熱層に被覆されたセパレータが記載されている。
特許文献4には、ポリオレフィン系樹脂多孔フィルムに、フィラーと樹脂バインダとを含む被覆層を積層した積層多孔フィルムの製造方法が記載されている。
For example,
In
Patent Document 4 describes a method for producing a laminated porous film in which a coating layer containing a filler and a resin binder is laminated on a polyolefin resin porous film.
しかしながら、樹脂多孔質膜と耐熱層とを有する従来の積層膜を、電気化学素子のセパレータとして用いた場合、電極体を形成する工程においてセパレータと正極と負極とを精度よく積層できず、積層ずれが生じやすかった。特に、セパレータを正極および負極とともに巻回して巻回体を作成する場合、巻ずれに起因する巻回不良が生じやすかった。このため、電極体を形成する工程における積層ずれを抑制して、電気化学素子の歩留まりを向上させることが要求されていた。 However, when a conventional laminated film having a porous resin film and a heat-resistant layer is used as a separator for an electrochemical device, the separator, the positive electrode, and the negative electrode cannot be accurately laminated in the process of forming the electrode body, and the stacking error It was easy to occur. In particular, when a separator is wound together with a positive electrode and a negative electrode to form a wound body, winding failure due to winding deviation tends to occur. For this reason, it has been required to suppress the stacking deviation in the step of forming the electrode body and to improve the yield of the electrochemical device.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ポリオレフィン微多孔フィルム上に無機粒子層が形成された積層膜であって、これをセパレータとして用い、正極および負極と積層して電極体を形成した場合における積層ずれを抑制でき、歩留まりよく電気化学素子を製造できる積層膜が巻き付けられた積層膜ロールおよびその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a laminated film in which an inorganic particle layer is formed on a polyolefin microporous film, which is used as a separator and laminated with a positive electrode and a negative electrode to form an electrode body. It is an object of the present invention to provide a laminated film roll wound with a laminated film capable of suppressing the stacking deviation in the case of being formed and manufacturing an electrochemical element with a high yield, and a method for manufacturing the same.
本発明者らは、上記課題を解決するために、ポリオレフィン微多孔フィルム上に無機粒子層が形成された積層膜からなるセパレータと、正極および負極とを積層して電極体を形成する場合に発生する積層ずれに着目し、鋭意研究を重ねた。
その結果、セパレータとして使用する積層膜の巻き付けられた積層膜ロールとして、幅方向の最大外径と最小外径との差△R1が小さいものを用いるほど、電極体を形成する工程における積層ずれが抑制されることを見出した。これは、積層膜ロールの△R1を小さくすることで、積層膜ロールから積層膜を巻き出す際に積層膜に付与される張力が均一になり、巻き出されることに起因する積層膜の歪みが小さくなるため、高精度でセパレータを位置決めできることによるものと推定される。
In order to solve the above problems, the present inventors generate an electrode body by laminating a separator made of a laminated film in which an inorganic particle layer is formed on a polyolefin microporous film, and a positive electrode and a negative electrode. Focusing on the stacking deviation, we conducted extensive research.
As a result, as the laminated film roll wound with the laminated film used as the separator, the smaller the difference ΔR 1 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction, the more the laminating shift in the step of forming the electrode body Has been found to be suppressed. This is because by reducing ΔR 1 of the laminated film roll, the tension applied to the laminated film becomes uniform when the laminated film is unwound from the laminated film roll, and the distortion of the laminated film due to the unwinding. It is estimated that this is because the separator can be positioned with high accuracy.
さらに、発明者らは検討を重ね、積層膜ロールの△R1を0.05〜1.5mmの範囲とすることで、積層膜ロールから巻き出した積層膜をセパレータとして用いて電極体を形成する場合の積層ずれを十分に防止できることを確認し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下の構成を採用する。
Furthermore, the inventors have repeatedly studied, and by forming ΔR 1 of the laminated film roll in the range of 0.05 to 1.5 mm, an electrode body is formed using the laminated film unwound from the laminated film roll as a separator. The present invention has been completed by confirming that the stacking deviation can be sufficiently prevented.
That is, the present invention adopts the following configuration.
(1)円筒形状のコアと、前記コアに巻き付けられた積層膜とからなり、
幅方向の最大外径と最小外径との差△R1が、0.05〜1.5mmであり、
前記積層膜が、ポリオレフィン微多孔フィルムと、その表面に形成された無機粒子を含有する無機粒子層とを有することを特徴とする積層膜ロール。
(1) It consists of a cylindrical core and a laminated film wound around the core,
The difference ΔR 1 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction is 0.05 to 1.5 mm,
The laminated film roll comprising a polyolefin microporous film and an inorganic particle layer containing inorganic particles formed on the surface thereof.
(2)前記無機粒子層は、幅方向の厚みのばらつきが0.8μm以下であることを特徴とする(1)に記載の積層膜ロール。
(3)前記無機粒子層の目付けのばらつきが、0.6g/m2以下であることを特徴とする(1)に記載の積層膜ロール。
(2) The laminated film roll according to (1), wherein the inorganic particle layer has a thickness variation in the width direction of 0.8 μm or less.
(3) The laminated film roll according to (1), wherein variation in the basis weight of the inorganic particle layer is 0.6 g / m 2 or less.
(4)前記無機粒子層は、無機粒子を含有する塗液を乾燥させることにより形成されたものであり、前記塗液の表面張力が、35mN/m以下であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の積層膜ロール。
(5)前記ポリオレフィン微多孔フィルムの濡れ指数が、35mN/m以下であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の積層膜ロール。
(4) The inorganic particle layer is formed by drying a coating liquid containing inorganic particles, and the surface tension of the coating liquid is 35 mN / m or less (1) The laminated film roll according to any one of to (3).
(5) The laminated film roll according to any one of (1) to (4), wherein the polyolefin microporous film has a wetting index of 35 mN / m or less.
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の積層膜ロールの製造方法であって、
円筒形状のコアと、前記コアに巻き付けられたポリオレフィン微多孔フィルムとからなり、幅方向の最大外径と最小外径との差△R2が、0.05〜1.2mmである微多孔フィルムロールから、前記ポリオレフィン微多孔フィルムを巻き出す工程と、
前記ポリオレフィン微多孔フィルム上に、無機粒子を含有し、粘度が5〜80mPa・sである塗液を塗布し、乾燥させて無機粒子層を形成することにより、積層膜を形成する工程と、
前記積層膜を円筒形状のコアに巻き取る工程とを有することを特徴とする積層膜ロールの製造方法。
(6) A method for producing a laminated film roll according to any one of (1) to (5),
A core of cylindrical shape, made of a polyolefin microporous film wound on the core, the difference △ R 2 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction, a microporous film which is a 0.05~1.2mm Unwinding the polyolefin microporous film from a roll;
A step of forming a laminated film by applying a coating liquid containing inorganic particles and having a viscosity of 5 to 80 mPa · s on the polyolefin microporous film and drying to form an inorganic particle layer;
And a step of winding the laminated film around a cylindrical core.
(7)前記塗液の表面張力が、前記ポリオレフィン微多孔フィルムの濡れ指数以下であることを特徴とする(6)に記載の積層膜ロールの製造方法。
(8)前記塗液の表面張力が、35mN/m以下であることを特徴とする(6)または(7)に記載の積層膜ロールの製造方法。
(9)前記ポリオレフィン微多孔フィルムの濡れ指数が、35mN/m以下であることを特徴とする(6)〜(8)のいずれかに記載の積層膜ロールの製造方法。
(7) The method for producing a laminated film roll according to (6), wherein a surface tension of the coating liquid is not more than a wetting index of the polyolefin microporous film.
(8) The method for producing a laminated film roll according to (6) or (7), wherein the coating liquid has a surface tension of 35 mN / m or less.
(9) The method for producing a laminated film roll according to any one of (6) to (8), wherein the polyolefin microporous film has a wetting index of 35 mN / m or less.
本発明の積層膜ロールは、ポリオレフィン微多孔フィルムと、その表面に形成された無機粒子を含有する無機粒子層とを有する積層膜がコアに巻き付けられたものであり、幅方向の最大外径と最小外径との差△R1が、0.05〜1.5mmである。このため、積層膜ロールから巻き出した積層膜をセパレータとして用い、正極および負極と積層して電極体を形成する場合、積層膜を巻き出す際のたるみ量が小さく、積層膜に付与される張力が均一になる。よって、セパレータの位置決めを正確に行うことができる。その結果、正極および負極とセパレータ(積層膜)との積層ずれが抑制された電極体が得られる。特に、本発明の積層膜ロールから巻き出した積層膜をセパレータとして用い、正極および負極とともに巻回して巻回体を作成した場合に、セパレータと正極と負極とを高精度で巻回しでき、巻ずれを抑制できる。よって、巻ずれに起因する巻回体の巻回不良を十分に防止でき、歩留まりよく巻回体を作成できる。 The laminated film roll of the present invention is a film in which a laminated film having a polyolefin microporous film and an inorganic particle layer containing inorganic particles formed on the surface thereof is wound around a core, and has a maximum outer diameter in the width direction. The difference ΔR 1 from the minimum outer diameter is 0.05 to 1.5 mm. For this reason, when the laminated film unwound from the laminated film roll is used as a separator and laminated with the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body, the amount of sag when unwinding the laminated film is small, and the tension applied to the laminated film Becomes uniform. Therefore, positioning of the separator can be performed accurately. As a result, an electrode body in which the stacking deviation between the positive and negative electrodes and the separator (laminated film) is suppressed is obtained. In particular, when a laminated film unwound from the laminated film roll of the present invention is used as a separator and wound together with a positive electrode and a negative electrode to form a wound body, the separator, the positive electrode, and the negative electrode can be wound with high accuracy. Deviation can be suppressed. Therefore, the winding defect of the wound body due to the winding deviation can be sufficiently prevented, and the wound body can be produced with a high yield.
本発明の積層膜ロールに巻き付けられた積層膜は、ポリオレフィン微多孔フィルムの表面に、無機粒子を含有する無機粒子層を有する。このため、耐熱性が良好であり、電気化学素子のセパレータとして好適である。具体的には、本発明の積層膜ロールから巻き出した積層膜をセパレータとして用いた電気化学素子は、高温下における安全性が優れたものとなる。 The laminated film wound around the laminated film roll of the present invention has an inorganic particle layer containing inorganic particles on the surface of the polyolefin microporous film. For this reason, heat resistance is favorable and it is suitable as a separator of an electrochemical element. Specifically, an electrochemical device using a laminated film unwound from the laminated film roll of the present invention as a separator has excellent safety at high temperatures.
本発明の積層膜ロールの製造方法によれば、幅方向の最大外径と最小外径との差△R1が、0.05〜1.5mmである本発明の積層膜ロールが得られる。 According to the method for producing a laminated film roll of the present invention, the laminated film roll of the present invention having a difference ΔR 1 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction of 0.05 to 1.5 mm is obtained.
以下、本発明の積層膜ロールおよび積層膜ロールの製造方法を、例を挙げて詳細に説明する。
「積層膜ロール」
図1は、本実施形態の積層膜ロールを説明するための模式図である。
図1に示す積層膜ロール10は、円筒形状のコア1と、コア1に巻き付けられた積層膜2とからなる。積層膜2は、電気化学素子のセパレータとして用いられるものである。具体的には、積層膜ロール10から巻き出される積層膜2は、リチウム二次電池のセパレータとして好適に用いることができる。
Hereinafter, the laminated film roll of the present invention and the method for producing the laminated film roll will be described in detail with examples.
"Laminated film roll"
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the laminated film roll of the present embodiment.
A laminated
図1に示す積層膜ロール10は、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1が、0.05〜1.5mmである。△R1が、1.5mmを超えると、積層膜ロール10から積層膜2を巻き出す際に、積層膜2に付与される張力が不均一になる。このため、積層膜2を巻き出すことに起因する積層膜2の歪みが大きくなり、積層膜ロール10から巻き出した積層膜2のたるみ量が大きくなる。その結果、積層膜2をセパレータとして用いた場合、電極体を形成する工程においてセパレータと正極と負極とを精度よく積層できず、積層ずれが生じやすくなる。したがって、△R1は1.5mm以下とし、1.2mm以下とすることが好ましい。
The laminated
一方、△R1が0.05mm未満である積層膜ロール10を得るには、積層膜2をコア1に巻き付ける際に用いる製造設備の精度を大幅に向上させる必要があるし、コストアップの要因となる。したがって、△R1は0.05mm以上とし、さらに0.1mm以上とすることが好ましい。
On the other hand, in order to obtain the
積層膜ロール10の幅は、300〜5000mmであることが好ましい。積層膜ロール10の幅が狭いほど、△R1の小さい積層膜ロール10が得られやすい。積層膜ロール10の幅が2000mm以下であると、△R1が1.5mm以下の積層膜ロール10が容易に得られる。
The width of the
コア1に巻き付けられた積層膜2の長さ(巻き取り長さ)は、100〜20000mであることが好ましい。積層膜2の巻き取り長さが長くなるほど、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用する場合に、1本の積層膜ロール10を用いて生産できる電気化学素子の個数が増える。したがって、積層膜ロール10の入れ替えの手間が省け、電気化学素子の生産性が向上する。このことから、積層膜2の巻き取り長さは、100m以上とすることが好ましく、2000m以上とすることがより好ましく、5000m以上とすることが特に好ましい。
The length (winding length) of the
一方、積層膜2の巻き取り長さが長くなりすぎると、積層膜2のコア1に対する巻回精度が低下しやすくなり、積層膜ロール10の幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1を、前記範囲に調整し難くなる。このため、積層膜2の巻き取り長さは、20000m以下とすることが好ましく、15000m以下とすることがより好ましく、10000m以下とすることが特に好ましい。
On the other hand, when the winding length of the
図2は、図1に示す積層膜ロール10を構成する積層膜2の一例を説明するための断面模式図である。図2に示すように、積層膜2は、ポリオレフィン微多孔フィルム20と、ポリオレフィン微多孔フィルム20の表面に形成された無機粒子層3とを有している。
無機粒子層3は、図2に示す積層膜2のように、ポリオレフィン微多孔フィルム20の一方の面(図2では上面)に1層のみ形成されていてもよいし、一方の面に複数層形成されていてもよいし、ポリオレフィン微多孔フィルムの両面それぞれに1層または複数層形成されていてもよい。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the
As in the
積層膜2の厚み(総厚み)は、セパレータとして要求される機能(正極と負極とを隔離する機能)を確保するために、6μm以上であることが好ましい。また、積層膜2の厚みは、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用した場合に、電気化学素子のエネルギー密度の低下を抑える観点から、50μm以下であることが好ましい。
The thickness (total thickness) of the
積層膜2を形成しているポリオレフィン微多孔フィルム20の厚みをTa(μm)、無機粒子層3の厚みをTb(μm)としたとき、TaとTbとの比率Ta/Tbは、5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましい。また、上記の比率Ta/Tbは、1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましい。上記の比率Ta/Tbが1〜5であると、積層膜2全体の熱収縮が効果的に抑制される。したがって、上記の比率Ta/Tbが1〜5である積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用した場合、積層膜2(セパレータ)の熱収縮による短絡の発生を高度に抑制できる。
なお、無機粒子層3がポリオレフィン微多孔フィルム20の両面に存在する場合など、積層膜2に無機粒子層3が複数層形成されている場合、厚みTbは無機粒子層3の総厚み(合計の厚み)である。
When the thickness of the
In addition, when the
積層膜2全体の空孔率は、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用した場合に、電解液の保液量を確保してイオン透過性を良好にする観点から、乾燥した状態で30%以上であることが好ましい。一方、積層膜2の強度の確保とセパレータとして使用した場合の内部短絡防止の観点から、積層膜2の空孔率は、乾燥した状態で70%以下であることが好ましい。
積層膜2の空孔率を30〜70%とするために、ポリオレフィン微多孔フィルム20の空孔率は30〜70%であることが好ましく、無機粒子層3の空孔率は20〜60%であることが好ましい。
When the
In order to set the porosity of the
積層膜2におけるポリオレフィン微多孔フィルム20と無機粒子層3との180°での剥離強度は、0.5N/cm以上であることが好ましく、1.0N/cm以上であることがより好ましい。ポリオレフィン微多孔フィルム20と無機粒子層3との剥離強度が前記の値を満たす場合、無機粒子層3による積層膜2全体の熱収縮を抑制する作用がより良好となり、積層膜2をセパレータとして用いた電気化学素子の安全性が更に向上する。ポリオレフィン微多孔フィルム20と無機粒子層3との180°での剥離強度の上限値は、通常、5N/cm程度である。
The peel strength at 180 ° between the
積層膜2におけるポリオレフィン微多孔フィルム20と無機粒子層3との180°での剥離強度は、以下の方法により測定される値である。
先ず、積層膜2から長さ5cm×幅2cmのサイズの試験片を切り出す。次いで、試験片の無機粒子層3の表面における片端から2cm×2cmの領域に、粘着テープを貼り付ける。粘着テープのサイズは、幅2cm、長さ5cm程度とし、粘着テープの片端と試験片の片端とが揃うように、粘着テープを貼り付ける。その後、引張試験機を用いて、粘着テープを貼り付けた試験片の粘着テープを貼り付けた端側とは反対の端側と、粘着テープの試験片に貼り付けた端側とは反対の端側とを把持して、引張速度10mm/minで引っ張り、無機粒子層3が剥離したときの強度を測定する。
The peel strength at 180 ° between the
First, a test piece having a size of 5 cm long × 2 cm wide is cut out from the
積層膜2におけるポリオレフィン微多孔フィルム20と無機粒子層3との180°での剥離強度は、無機粒子層3に含まれる後述するバインダの種類の選定、バインダの含有量の調整、無機粒子層3を形成する際に用いる塗液の表面張力の調整などにより、適宜調整できる。
The peel strength at 180 ° between the
(ポリオレフィン微多孔フィルム)
ポリオレフィン微多孔フィルム20は、積層膜2の基材である。ポリオレフィン微多孔フィルム20は、例えば、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用する際に、正極と負極とを隔離する役割を果たす。
積層膜2を形成しているポリオレフィン微多孔フィルム20としては、電気化学素子のセパレータに適用される汎用のポリオレフィン微多孔フィルムなどを用いることができる。
(Polyolefin microporous film)
The
As the
ポリオレフィン微多孔フィルム20の厚みは、5〜30μmであることが好ましい。ポリオレフィン微多孔フィルム20が薄すぎると、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用した場合に、シャットダウン特性が弱くなる虞がある。ポリオレフィン微多孔フィルム20が厚すぎると、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用した場合に、電気化学素子のエネルギー密度の低下を引き起こす虞がある。また、ポリオレフィン微多孔フィルム20が厚すぎると、ポリオレフィン微多孔フィルム20の熱収縮が大きくなり、無機粒子層3による積層膜2全体の熱収縮を抑える効果が不足する虞がある。
The thickness of the
ポリオレフィン微多孔フィルム20は、圧縮弾性率が95MPa以上150MPa以下であることが好ましく、100〜140MPaであることがより好ましく、105〜130MPaであることが特に好ましい。ポリオレフィン微多孔フィルム20の圧縮弾性率が95MPa以上150MPa以下である場合、積層膜2をコア1に巻き付けて積層膜ロール10を形成し、その後に積層膜ロール10から巻出しても、積層膜2の形状が損なわれにくい。したがって、積層膜2をセパレータとして用い、正極および負極と積層して電極体を形成した場合の積層ずれをより効果的に抑制できる。
The
また、ポリオレフィン微多孔フィルム20の圧縮弾性率が上記範囲である場合、積層膜ロール10を製造する際に、ポリオレフィン微多孔フィルム20の巻き付けられた微多孔フィルムロールから巻き出されるポリオレフィン微多孔フィルム20のたるみ量が、小さいものとなる。このため、積層膜ロール10が、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1の小さいものとなり、好ましい。
When the compression modulus of the
ポリオレフィン微多孔フィルム20は、ポリプロピレンとポリエチレンのうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。ポリオレフィン微多孔フィルム20がポリエチレンを含む場合には、その融点(およそ135℃)付近で溶融することにより、およそ140℃以下の温度において、空孔を塞いで電池の反応を停止させるシャットダウン効果を生じさせることが可能となる。一方、ポリオレフィン微多孔フィルム20がポリプロピレンを含む場合には、その融点(およそ170℃)が、電池の通常使用温度範囲(およそ120℃以下)よりも充分に高いことから、前記温度範囲における熱収縮の小さい微多孔フィルムを構成しやすくなる。
ポリオレフィン微多孔フィルム20は、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用した場合に、電気化学素子にシャットダウン特性を付与する点から、少なくともポリエチレンを含むことが好ましい。
The
The
ポリオレフィン微多孔フィルム20がポリプロピレンを含む場合、重量平均分子量が50万以上のポリプロピレンを含むことが好ましい。この場合、積層膜ロール10の材料として用いるポリオレフィン微多孔フィルム20の巻き付けられた微多孔フィルムロールが、幅方向の最大外径と最小外径との差△R2の小さいものとなりやすい。このため、積層膜ロール10が、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1の小さいものとなりやすく、好ましい。
When the
ポリオレフィン微多孔フィルム20がポリエチレンを含む場合、重量平均分子量が35万以上のポリエチレンを含むことが好ましい。この場合、積層膜ロール10の材料として用いるポリオレフィン微多孔フィルム20の巻き付けられた微多孔フィルムロールが、幅方向の最大外径と最小外径との差△R2の小さいものとなりやすい。このため、積層膜ロール10が、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1の小さいものとなりやすく、好ましい。
When the
ポリオレフィン微多孔フィルム20は、単層のポリエチレン微多孔フィルムであってもよいし、単層のポリプロピレン微多孔フィルムであってもよいし、ポリプロピレン層とポリエチレン層とを含む多層構造であってもよい。
多層構造のポリオレフィン微多孔フィルム20は、図2に示すように、ポリエチレン層21を中間層とし、ポリプロピレン層22、22を外層とした三層構造であることが好ましい。ポリオレフィン微多孔フィルム20が図2に示す三層構造の積層微多孔フィルムである場合、耐熱性および機械的強度に優れる。さらに、図2に示すポリオレフィン微多孔膜20は、シャットダウン温度における熱収縮が比較的小さいので、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用した場合に、安全性および信頼性のより高い電気化学素子が得られる。
The
As shown in FIG. 2, the multi-layer
(無機粒子層)
無機粒子層3は、無機粒子を含有するものであり、積層膜2の耐熱性を高める。無機粒子層3は、図2に示すように1層の無機粒子層で形成されていてもよいし、無機粒子層が複数積層された積層体であってもよい。
(Inorganic particle layer)
The
無機粒子層3の厚み(積層膜2に無機粒子層3が複数積層されている場合には、複数の無機粒子層の合計厚み)は、1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましく、4μm以上であることが特に好ましい。無機粒子層3の厚みが薄すぎると、積層膜2全体の熱収縮を抑制する効果が十分に得られず、積層膜2の耐熱性が不足する虞がある。
また、上記の無機粒子層3の厚みは、10μm以下であることが好ましく、8μm以下であることがより好ましく、6μm以下であることが特に好ましい。無機粒子層3の厚みが厚すぎると、積層膜2全体の厚みの増大を引き起こしてしまう。
The thickness of the inorganic particle layer 3 (when a plurality of
The thickness of the
無機粒子層3は、積層膜ロール10の幅方向での厚みのばらつきが0.8μm以下であることが好ましく、0.6μm以下であることがより好ましく、0.4μm以下であることが特に好ましい。無機粒子層3の幅方向の厚みのばらつきが小さいほど、△R1を目的とする範囲に調整しやすくなる。
無機粒子層3は、目付けのばらつきが、0.6g/m2以下であることが好ましく、0.4g/m2以下であることがより好ましい。無機粒子層3の目付けのばらつきが小さいほど、△R1を目的とする範囲に調整しやすくなる。
The
The
積層膜ロール10の幅方向での無機粒子層3の厚みのばらつきは、以下の方法により測定できる。
積層膜ロール10から積層膜2を長手方向に約50cm切り出し、試験片を得る。次いで、試験片を長手方向と直交する方向に折り目が生じるように折り重ね、積層膜2が10枚分の厚みで折り重ねられた状態とする。次に、折り重ねた状態の試験片の厚みを、厚み測定器を用いて、幅方向(折り目に沿う方向)に均等な間隔で測定し、各測定点での厚み(X1、X2、X3‥Xm:mは測定点の数である)をそれぞれ求める。ここで、測定点の数:mは、25程度の値とすればよい。
Variation in the thickness of the
The
また、積層膜2の材料として使用する無機粒子層3を形成する前のポリオレフィン微多孔フィルム20について、積層膜ロール10から切り出した積層膜2と同様にして、以下に示す方法により厚みを測定する。
すなわち、微多孔フィルムロールからポリオレフィン微多孔フィルム20を長手方向に約50cm切り出し、ポリオレフィン微多孔フィルム20からなる試験片を得る。次いで、ポリオレフィン微多孔フィルム20からなる試験片を、積層膜2の厚みを測定した場合と同様にして折り重ね、ポリオレフィン微多孔フィルム20が10枚分の厚みで折り重ねられた状態とする。次に、折り重ねた状態の試験片の厚みを、積層膜2の厚みを測定した場合と同様にして測定し、各測定点での厚み(Y1、Y2、Y3‥Ym:mは測定点の数である)をそれぞれ求める。ここで、測定点の数:mは、積層膜2の厚みを測定した場合と同じとする。
Moreover, about the
That is, the
折り重ねた状態の積層膜2の試験片と、折り重ねた状態のポリオレフィン微多孔フィルム20の試験片とにおける対応している各測定点の位置について、以下に示す式により、10枚分の積層膜2の厚み(Xm)と10枚分のポリオレフィン微多孔フィルム20の試験片の厚み(Ym)とから、各測定点での無機粒子層3の厚みを算出する。
各測定点での無機粒子層3の厚み=(Xm−Ym)/10
そして、各測定点での無機粒子層3の厚みの算出結果における最大値と最小値の差を求め、無機粒子層3の幅方向の厚みのばらつきとする。
With respect to the position of each measurement point corresponding to the test piece of the
Thickness of the
And the difference of the maximum value in the calculation result of the thickness of the
積層膜ロール10の幅方向での無機粒子層3の目付けのばらつきは、以下の方法により測定できる。
積層膜ロール10から積層膜2を長手方向に約50cm切り出し、断片を得る。次いで、断片から、長手方向の長さが10cm、幅方向の長さが5cmの矩形の試験片を、幅方向に等間隔で5〜10枚程度切り出す。得られた各試験片の重量(S1、S2、S3‥Sn:nは各試験片の位置に対応した値である)を測定する。
The variation in the basis weight of the
The
また、積層膜2の材料として使用する無機粒子層3を形成する前のポリオレフィン微多孔フィルム20について、積層膜ロール10から切り出した積層膜2と同様にして、試験片を切り出し、重量を測定する。
すなわち、微多孔フィルムロールからポリオレフィン微多孔フィルム20を長手方向に約50cm切り出し、ポリオレフィン微多孔フィルム20からなる断片を得る。次いで、ポリオレフィン微多孔フィルム20からなる断片から、積層膜2の断片から切り出した試験片と対応する位置および数の試験片を切り出す。その後、ポリオレフィン微多孔フィルム20からなる各試験片の重量(T1、T2、T3‥Tn:nは各試験片の位置に対応した値である)を測定する。
Moreover, about the
That is, the
断片から切り出した位置が対応している積層膜2の試験片とポリオレフィン微多孔フィルム20の試験片とを用い、積層膜2の試験片の重量(Sn)とポリオレフィン微多孔フィルム20の試験片の重量(Tn)との差(Sn−Tn)を算出し、各試験片の位置での無機粒子層3の目付けを算出する。
そして、各試験片の位置での無機粒子層3の目付けの算出結果における最大値と最小値の差を求め、無機粒子層3の幅方向の目付けのばらつきとする。
Using the test piece of the
And the difference of the maximum value in the calculation result of the fabric weight of the
無機粒子層3は、電気絶縁性を有する無機粒子を含むことが好ましい。
無機粒子層3に含まれる無機粒子としては、例えば、酸化鉄、シリカ、アルミナ、TiO2、BaTiO3、MgOなどの酸化物粒子;窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物粒子;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結合性粒子;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性粒子;モンモリロナイトなどの粘土粒子;などが挙げられる。また、無機粒子は、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、マイカなどの鉱物資源由来物質またはこれらの人造物であってもよい。無機粒子は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。無機粒子層3に含まれる無機粒子としては、上記の中でも特に、アルミナ、シリカ、ベーマイトから選ばれるいずれか1種または2種以上であることが好ましい。
The
Examples of the inorganic particles contained in the
無機粒子の平均粒径は、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。また、無機粒子の平均粒径は、3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。
無機粒子の平均粒径は、例えば、レーザー散乱粒度分布計(例えば、HORIBA社製「LA−920」)を用い、無機粒子を溶解しない媒体に分散させて測定した数平均粒子径として規定できる。
The average particle size of the inorganic particles is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. Further, the average particle size of the inorganic particles is preferably 3 μm or less, and more preferably 2 μm or less.
The average particle diameter of the inorganic particles can be defined as, for example, a number average particle diameter measured by dispersing the inorganic particles in a medium in which the inorganic particles are not dissolved using a laser scattering particle size distribution meter (for example, “LA-920” manufactured by HORIBA).
無機粒子の形態としては、例えば、球状に近い形状を有していてもよく、板状の形状を有していてもよい。短絡防止の点から無機粒子の形態は、板状の粒子、または一次粒子が凝集した二次粒子であることが好ましい。板状の粒子の代表的なものとしては、板状のアルミナ、板状のベーマイトなどが挙げられる。二次粒子の代表的なものとしては、二次粒子状のアルミナ、二次粒子状のベーマイトなどが挙げられる。 As a form of the inorganic particles, for example, it may have a shape close to a sphere or may have a plate shape. From the viewpoint of short circuit prevention, the form of the inorganic particles is preferably plate-like particles or secondary particles in which primary particles are aggregated. Typical examples of the plate-like particles include plate-like alumina and plate-like boehmite. Typical secondary particles include secondary particulate alumina, secondary particulate boehmite, and the like.
板状粒子のアスペクト比(板状粒子中の最大長さと板状粒子の厚みの比)は、2以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、10以上であることが特に好ましい。また、板状粒子のアスペクト比は、100以下であることが好ましく、50以下であることがより好ましい。
板状粒子のアスペクト比は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を画像解析することにより求めることができる。
The aspect ratio of the plate-like particles (the ratio of the maximum length in the plate-like particles to the thickness of the plate-like particles) is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and particularly preferably 10 or more. . Further, the aspect ratio of the plate-like particles is preferably 100 or less, and more preferably 50 or less.
The aspect ratio of the plate-like particles can be obtained by, for example, analyzing an image taken with a scanning electron microscope (SEM).
無機粒子層3中の無機粒子の割合は、70体積%以上であることが好ましく、80体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが特に好ましい。無機粒子層3中の無機粒子の割合が70体積%以上であると、ポリオレフィン微多孔フィルム20の表面に無機粒子層3が形成されていることによる積層膜2の熱収縮抑制効果が顕著となる。
The ratio of the inorganic particles in the
無機粒子層3は、バインダを含有していてもよい。無機粒子層3中のバインダは、無機粒子層3に含まれる無機粒子同士の接着、無機粒子と他の成分との接着、無機粒子層3とポリオレフィン微多孔フィルム20との接着に寄与する。
無機粒子層3に含まれるバインダとしては、従来公知のものを用いることができ、電気化学素子の内部での電気化学的な安定性が良好で、電気化学素子の電解液に対する安定性が良好なものを用いることが好ましい。
The
As the binder contained in the
無機粒子層3に含まれるバインダとしては、具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素樹脂[ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など]、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリN−ビニルアセトアミド、アクリル樹脂、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、ポリビニルアセタール、エポキシ樹脂などの有機バインダが好ましく用いられる。バインダは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用しても構わない。
Specific examples of the binder contained in the
バインダとしては、(メタ)アクリル酸エステル類をモノマーの主成分とし、これを重合した構造を有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体が好ましく用いられる。本明細書において「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の少なくとも一方を意味している。 As the binder, a (meth) acrylic acid ester copolymer having a structure obtained by polymerizing (meth) acrylic acid esters as a main component of the monomer is preferably used. In this specification, “(meth) acrylic acid” means at least one of acrylic acid and methacrylic acid.
バインダとしては、(メタ)アクリル酸エステル共重合体の中でも、ガラス転移温度(Tg)が−20℃以下のものが更に好ましい。上記Tgが−20℃以下の(メタ)アクリル酸エステル共重合体としては、側鎖エステル基の末端が、炭素数2以上10以下のアルキル基であるものが好ましく、より具体的には、側鎖エステル基の末端の主体が、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、n−ヘキシル基である上記共重合体がより好ましい。側鎖エステル基の末端アルキル基の炭素数が少なすぎると、バインダのTgがより高くなって柔軟性が低下してしまう。また、側鎖エステル基の末端アルキル基の炭素数が多すぎると、側鎖同士が結晶化して、バインダの柔軟性が却って低下してしまう。 As the binder, among (meth) acrylic acid ester copolymers, those having a glass transition temperature (Tg) of −20 ° C. or lower are more preferable. As the (meth) acrylic acid ester copolymer having a Tg of −20 ° C. or less, the terminal of the side chain ester group is preferably an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, and more specifically, the side The above-mentioned copolymer in which the main terminal of the chain ester group is an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or an n-hexyl group is more preferable. If the carbon number of the terminal alkyl group of the side chain ester group is too small, the Tg of the binder becomes higher and the flexibility is lowered. Moreover, when there are too many carbon atoms of the terminal alkyl group of a side chain ester group, side chains will crystallize and the flexibility of a binder will fall on the contrary.
バインダとしては、150℃以上の耐熱温度を有する耐熱樹脂を用いてもよい。150℃以上の耐熱温度を有する耐熱樹脂としては、エチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、SBRなどの柔軟性の高い樹脂を用いることが好ましい。150℃以上の耐熱温度を有する耐熱樹脂の具体例としては、三井デュポンポリケミカル社製のEVA「エバフレックスシリーズ(商品名)」、日本ユニカー社製のEVA、三井デュポンポリケミカル社製のエチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)「エバフレックス−EEAシリーズ(商品名)」、日本ユニカー社製のEEA、ダイキン工業社製のフッ素ゴム「ダイエルラテックスシリーズ(商品名)」、JSR社製のSBR「TRD−2001(商品名)」、日本ゼオン社製のSBR「BM−400B(商品名)」などが挙げられる。 As the binder, a heat resistant resin having a heat resistant temperature of 150 ° C. or higher may be used. As the heat-resistant resin having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher, it is preferable to use a highly flexible resin such as an ethylene-acrylic acid copolymer, fluorine-based rubber, or SBR. Specific examples of the heat-resistant resin having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher include EVA “Evaflex series (trade name)” manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd., EVA manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd., ethylene manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd. Ethyl acrylate copolymer (EEA) "Evaflex-EEA series (trade name)", EEA made by Nihon Unicar, Fluororubber "Daiel Latex series (trade name)" by Daikin Industries, SBR made by JSR “TRD-2001 (product name)”, SBR “BM-400B (product name)” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., and the like.
無機粒子層3中のバインダの含有量は、バインダの使用による作用をより有効に発揮させる観点から、無機粒子100重量部に対し、0.5重量部以上であることが好ましく、1重量部以上であることがより好ましく、2重量部以上であることが特に好ましい。また、無機粒子層3中のバインダの含有量が多すぎると、無機粒子層3の空孔がバインダによって埋められてイオンの透過性が低下し、電気化学素子の特性に悪影響が出る虞がある。このことから、無機粒子層3中のバインダの含有量は、無機粒子100重量部に対し、10重量部以下であることが好ましく、7重量部以下であることがより好ましく、5重量部以下であることが特に好ましい。
The content of the binder in the
(コア)
積層膜ロール10を形成しているコア1は、円筒形状を有する。コア1の材質は、特に限定されるものではないが、寸法変化を抑制するために、高い剛性を有する材料で形成されていることが好ましい。具体的には、コア1として、樹脂および/または紙などで成型されたものを用いることができる。
(core)
The
コア1の外径(直径)は、100mm以上であることが好ましく、150mm以上であることがより好ましく、200mm以上であることが特に好ましい。コア1の外径を大きくすることにより、積層膜2の長さが同じである場合にコア1上に巻き重ねられる積層膜2の数(以降、「巻数」という場合がある。)を減らすことができる。その結果、積層膜ロール10の外径が均一になりやすく、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1が上記範囲に調整されやすくなる。
The outer diameter (diameter) of the
一方、コア1の外径が大きすぎると、積層膜ロール10から巻き出した積層膜2をセパレータとして用いて巻回体を作成する際の取り扱いが難くなり、生産性を低下させる虞が生じる。このため、コア1の外径は、500mm以下であることが好ましく、450mm以下であることがより好ましく、400mm以下であることが特に好ましい。
On the other hand, if the outer diameter of the
また、積層膜ロール10における△R1を上記範囲に調整しやすくするために、コア1として側面の円筒度が小さいものを用いることが好ましい。具体的には、コア1の側面の円筒度は、0.2mm以下であることが好ましく、0.1mm以下であることがより好ましい。
Moreover, in order to easily adjust ΔR 1 in the
「積層膜ロールの製造方法」
次に、積層膜ロールの製造方法の一例として、図1に示す積層膜ロール10の製造方法を例に挙げて説明する。
積層膜ロール10を製造するには、まず、ポリオレフィン微多孔フィルム20の巻き付けられた微多孔フィルムロールを用意する。そして、微多孔フィルムロールから、ポリオレフィン微多孔フィルム20を巻き出す。
次に、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に、無機粒子層3を形成することにより、積層膜2を形成する。その後、得られた積層膜2を円筒形状のコア1に巻き取る。このことにより、積層膜ロール10が得られる。
"Production method of laminated film roll"
Next, as an example of the manufacturing method of the laminated film roll, the manufacturing method of the
In order to manufacture the
Next, the
積層膜ロール10を製造するに際して、積層膜2の材料として使用する微多孔フィルムロールは、円筒形状のコアと、コアに巻き付けられたポリオレフィン微多孔フィルム20とからなる。本実施形態では、微多孔フィルムロールとして、幅方向の最大外径と最小外径との差△R2が0.05〜1.2mmであるものを用いる。このことにより、巻き出したポリオレフィン微多孔フィルム20上に無機粒子層3を形成して得た積層膜2を、円筒形状のコアに巻き取った積層膜ロール10の外径が、均一になりやすくなる。
When manufacturing the
本発明者らが鋭意検討した結果、円筒形状のコアと、コアに巻き付けられたポリオレフィン微多孔フィルム20とからなる微多孔フィルムロールの平坦性は、ロットによりばらつきがあることが分かった。具体的には、微多孔フィルムロールには、幅方向の最大外径と最小外径との差△R2が0.05〜1.2mmの範囲である平坦性のよいものと、上記の△R2が1.2mmを超える外径の平坦性が不十分であるものとが存在することが分かった。
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the flatness of a microporous film roll comprising a cylindrical core and a
そこで本発明者らは、積層膜ロール10の材料として使用する微多孔フィルムロールの△R2と、これを用いて製造された積層膜ロール10の△R1との関係に着目し、さらに検討を進めた。その結果、△R2が0.05〜1.2mmである微多孔フィルムロールを用いた場合、△R2が1.2mmを超える微多孔フィルムロールを用いた場合と比較して、製造された積層膜ロール10の△R1が小さくなることが判明した。
Therefore, the present inventors pay attention to the relationship between ΔR 2 of the microporous film roll used as the material of the
これは、微多孔フィルムロールの△R2が1.2mm以下であると、微多孔フィルムロールからポリオレフィン微多孔フィルム20を巻き出す際に、ポリオレフィン微多孔フィルム20に付与される張力が均一になり、巻き出すことに起因するポリオレフィン微多孔フィルム20のたるみ量が小さくなるためであると推定される。すなわち、ポリオレフィン微多孔フィルム20のたるみ量が小さいと、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に無機粒子を含有する塗液を、均一に塗布しやすくなり、厚みの均一な無機粒子層3が得られる。また、ポリオレフィン微多孔フィルム20のたるみ量が小さいと、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に無機粒子層3を形成して得た積層膜2を高精度で巻き取ることができる。
This is because when △ R 2 of the microporous film roll is 1.2mm or less, when unwinding
さらに、本発明者らは検討を重ね、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1が0.05〜1.5mmである積層膜ロール10を製造するには、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に平坦性の良好な無機粒子層3を形成する必要があることが分かった。
無機粒子層3は、微多孔フィルムロールから巻き出したポリオレフィン微多孔フィルム20上に、無機粒子を含有する塗液を塗布し、乾燥させて形成する。本発明者らは鋭意検討し、△R1が0.05〜1.5mmである積層膜ロール10を製造するには、積層膜ロール10の材料として△R2が1.2mm以下である微多孔フィルムロールを用いるとともに、ポリオレフィン微多孔フィルム20の濡れ指数よりも小さい表面張力を有する塗液を用いて平坦性の良好な無機粒子層3を形成すればよいことを見出した。この場合、平坦性の良好な無機粒子層3を有し、歪みが少なく高精度で巻き取りできる積層膜2が形成される。よって、積層膜2を巻き取ることにより、△R1が0.05〜1.5mmである積層膜ロール10が得られる。
Furthermore, the present inventors have repeatedly studied to manufacture the
The
無機粒子層3を形成する際に用いる無機粒子を含有する塗液の表面張力が、ポリオレフィン微多孔フィルム20の濡れ指数と同程度であるか、それよりも小さい場合、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に均一に塗液を塗布できるため、平坦性の良好な無機粒子層3が得られる。
具体的には、無機粒子を含有する塗液の表面張力は、35mN/m以下であることが好ましく、33mN/m以下であることがより好ましく、31mN/m以下であることが特に好ましい。通常、コロナ放電処理などの親水化処理を行っていないポリオレフィン微多孔フィルム20の表面張力(濡れ指数)は、31〜34mN/m程度であり、35mN/m以下である。塗液の表面張力が31mN/m以下であると、塗液の表面張力がポリオレフィン微多孔フィルム20の濡れ指数以下の値となり、塗液の塗布性がより向上するので好ましい。
When the surface tension of the coating liquid containing the inorganic particles used when forming the
Specifically, the surface tension of the coating liquid containing inorganic particles is preferably 35 mN / m or less, more preferably 33 mN / m or less, and particularly preferably 31 mN / m or less. Usually, the surface tension (wetting index) of the
無機粒子を含有する塗液の表面張力が低すぎると、塗液がポリオレフィン微多孔フィルム20の空孔内に入り込み、空孔を塞いだり、ポリオレフィン微多孔フィルム20の反対側に抜け出たりするおそれが生じる。このため、無機粒子を含有する塗液の表面張力は、15mN/m以上であることが好ましく、20mN/m以上であることがより好ましい。
If the surface tension of the coating liquid containing inorganic particles is too low, the coating liquid may enter the pores of the
例えば、水を70質量%以上含有する分散媒に無機粒子を分散させた塗液(水系の塗液)は、表面張力が35mN/mを超え、ポリオレフィン微多孔フィルムの表面張力(濡れ指数)との差が大きくなる。この場合、塗液をポリオレフィン微多孔フィルムに塗布すると、塗液がポリオレフィン微多孔フィルムにはじかれてしまう。このため、塗液を均一にポリオレフィン微多孔フィルムに塗布しにくく、乾燥して形成された無機粒子層は、平坦性が不十分なものとなる。 For example, a coating liquid (aqueous coating liquid) in which inorganic particles are dispersed in a dispersion medium containing 70% by mass or more of water has a surface tension exceeding 35 mN / m, and the surface tension (wetting index) of the polyolefin microporous film The difference becomes larger. In this case, when the coating liquid is applied to the polyolefin microporous film, the coating liquid is repelled by the polyolefin microporous film. For this reason, it is difficult to uniformly apply the coating liquid to the polyolefin microporous film, and the inorganic particle layer formed by drying has insufficient flatness.
なお、ポリオレフィン微多孔フィルム20に塗液がはじかれないようにする方法として、ポリオレフィン微多孔フィルム20に表面処理を施す方法も考えられる。例えば、特許文献2および特許文献3には、ポリオレフィン微多孔フィルムの表面にコロナ放電処理やプラズマ処理などを行って、ポリオレフィン微多孔フィルム表面の濡れ性を40mN/m以上とする技術が記載されている。
As a method for preventing the coating liquid from being repelled on the
しかし、ポリオレフィン微多孔フィルム20に過度に表面処理を施すと、表面処理に伴う熱などによってポリオレフィン微多孔フィルム20がダメージを受ける。過度の表面処理により大きなダメージを受けたポリオレフィン微多孔フィルムは、力学的な強度が低下している可能性があることから、塗液の表面張力に応じて適正量の表面処理を行うことが好ましい。
However, if the surface treatment is excessively applied to the
本発明において用いるポリオレフィン微多孔フィルム20の表面張力(濡れ指数(mN/m))は、日本工業規格(JIS)K−6768に準拠する方法により測定できる。
塗液の表面張力は、プレート法、ペンダントドロップ法、最大泡圧法など、従来公知の測定方法により測定できる。
The surface tension (wetting index (mN / m)) of the
The surface tension of the coating liquid can be measured by a conventionally known measurement method such as a plate method, a pendant drop method, or a maximum bubble pressure method.
塗液の表面張力は、例えば、塗液中の分散媒の種類、含有量などを変化させる方法、塗液中に必要に応じて含有される界面活性剤の種類、含有量などを変化させる方法などにより調整できる。 The surface tension of the coating liquid is, for example, a method of changing the type and content of the dispersion medium in the coating liquid, and a method of changing the type and content of the surfactant contained in the coating liquid as necessary. It can be adjusted by.
無機粒子層3を形成する際に用いる無機粒子を含有する塗液の粘度は、5〜80mPa・sであり、10〜50mPa・sであることが好ましい。塗液の粘度が80mPa・s以下であると、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に無機粒子を含有する塗液を均一に塗布しやすくなる。このため、塗液を塗布することにより平坦性の良好な塗膜が得られ、これを乾燥させることで平坦性の良好な無機粒子層3が形成される。よって、積層膜2を円筒形状のコアに巻き取った積層膜ロール10の外径が、均一になりやすくなる。一方、塗液の粘度が5mPa・s以上であると、必要とされる厚みの無機粒子層3となる塗膜を容易に形成できる。
The viscosity of the coating liquid containing the inorganic particles used when forming the
塗液の粘度は、例えば、塗液中の無機粒子の種類、形状、含有量などを変化させる方法、塗液中の分散媒の種類、含有量などを変化させる方法、必要に応じて含有されるバインダおよび/または増粘剤の種類、含有量などを変化させる方法などにより調整できる。 The viscosity of the coating liquid is, for example, contained as needed, a method of changing the kind, shape, content, etc. of inorganic particles in the coating liquid, a method of changing the kind, content, etc. of the dispersion medium in the coating liquid. It can be adjusted by a method of changing the type and content of the binder and / or thickener.
ポリオレフィン微多孔フィルム20上に塗布する塗液は、上記の無機粒子を含有している。塗液としては、例えば、無機粒子を水系あるいは有機溶媒系の媒体(分散媒)に分散または溶解させたものを用いることができる。
塗液は、上記のバインダ、増粘剤、分散剤、界面活性剤などを、必要に応じて含有していてもよい。
The coating liquid applied on the
The coating liquid may contain the above binder, thickener, dispersant, surfactant and the like as necessary.
(分散媒)
分散媒としては、水、有機溶媒(トルエンなどの芳香族炭化水素;テトラヒドロフランなどのフラン類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;など)、水と有機溶媒との混合溶媒が挙げられる。分散媒は、水を70質量%以上含有していることが好ましく、90質量%以上含有していることがより好ましく、実質的に水のみであることが特に好ましい。
(Dispersion medium)
Examples of the dispersion medium include water, organic solvents (aromatic hydrocarbons such as toluene; furans such as tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone), and a mixed solvent of water and an organic solvent. The dispersion medium preferably contains 70% by mass or more of water, more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably substantially only water.
(増粘剤)
増粘剤としては、塗液に使用する媒体(分散媒)に対して良好に溶解または分散し得るものが好ましく用いられる。また、増粘剤としては、少量の含有量で高い増粘作用を有するものを用いることが好ましい。
(Thickener)
As the thickener, those that can be dissolved or dispersed satisfactorily with respect to the medium (dispersion medium) used in the coating liquid are preferably used. Moreover, as a thickener, it is preferable to use what has a high thickening effect | action with a small amount of content.
増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体;キサンタンガム、ウェランガム、ジェランガム、グアーガム、カラギーナンなどの天然多糖類;デキストリン、アルファー化でんぷんなどのでんぷん類;ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリN−ビニルアセトアミド、ビニルメチルエーテル−無水マレイン酸共重合体などが挙げられる。これらの増粘剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 As thickeners, cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose; natural polysaccharides such as xanthan gum, welan gum, gellan gum, guar gum, carrageenan; starches such as dextrin and pregelatinized starch; polyethylene glycol, polyacrylic Examples include acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, poly N-vinylacetamide, vinyl methyl ether-maleic anhydride copolymer, and the like. These thickeners may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
上記の増粘剤の中でも、特に、セルロース誘導体、天然多糖類、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、およびポリN−ビニルアセトアミドから選ばれる1種または2種以上が好ましく用いられる。これらの増粘剤は、水に対する溶解性が高く、少量で高い増粘効果が得られるため、好ましい。
上記の増粘剤のうち、バインダとしての機能も有する化合物については、増粘剤を兼ねるバインダとして用いることができる。
Among the above thickeners, one or more selected from cellulose derivatives, natural polysaccharides, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and poly N-vinylacetamide are preferably used. These thickeners are preferable because they have high solubility in water and a high thickening effect can be obtained in a small amount.
Among the above thickeners, compounds that also have a function as a binder can be used as a binder that also serves as a thickener.
塗液中の増粘剤の含有量は、設定しようとする塗液の粘度に応じて決定する。例えば、増粘剤の含有量は、無機粒子100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることが特に好ましい。また、塗液中に増粘剤を含有させることにより、充分な増粘効果を発揮させるためには、増粘剤の含有量は、0.1質量部以上とすることが好ましい。 The content of the thickener in the coating liquid is determined according to the viscosity of the coating liquid to be set. For example, the content of the thickener is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, and particularly preferably 3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles. . Moreover, in order to exhibit a sufficient thickening effect by including a thickener in a coating liquid, it is preferable that content of a thickener shall be 0.1 mass part or more.
(分散剤)
分散剤は、無機粒子を分散媒中に分散させるために用いられる。分散剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の各種界面活性剤;ポリカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリカルボン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩などの高分子系分散剤;などを用いることができる。分散剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(Dispersant)
The dispersant is used to disperse the inorganic particles in the dispersion medium. Dispersants include various anionic, cationic, and nonionic surfactants; polymer systems such as polycarboxylic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polycarboxylate, polyacrylate, and polymethacrylate A dispersing agent; and the like can be used. A dispersing agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
上記の分散剤の中でも、無機粒子を分散媒中に分散させる作用が強いことから、イオン解離性の酸基(カルボキシル基、スルホン酸基、アミノ酸基、マレイン酸基など)またはイオン解離性の酸塩基(カルボン酸塩基、スルホン酸塩基、マレイン酸塩基など)を複数含有するものが好ましく、ポリカルボン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩がより好ましい。また、前記の高分子系分散剤が塩の場合(酸塩基を有する場合)、アンモニウム塩であることが好ましい。 Among the above dispersants, since the action of dispersing inorganic particles in a dispersion medium is strong, an ion dissociable acid group (carboxyl group, sulfonic acid group, amino acid group, maleic acid group, etc.) or an ion dissociable acid Those containing a plurality of bases (such as carboxylate groups, sulfonate groups, and maleate groups) are preferred, and polycarboxylates, polyacrylates, and polymethacrylates are more preferred. When the polymer dispersant is a salt (having an acid base), an ammonium salt is preferable.
具体的には、分散剤として、ADEKA社製の「アデカトール(商品名)シリーズ」、「アデカノール(商品名)シリーズ」、サンノプコ社製の「SNディスパーサント(商品名)シリーズ」、ライオン社製の「ポリティ(商品名)シリーズ」、「アーミン(商品名)シリーズ」、「デュオミン(商品名)シリーズ」、花王社製の「ホモゲノール(商品名)シリーズ」、「レオドール(商品名)シリーズ」、「アミート(商品名)シリーズ」、日油社製の「ファルバック(商品名)シリーズ」、「セラミゾール(商品名)シリーズ」、「ポリスター(商品名)シリーズ」、味の素ファインテクノ社製の「アジスパー(商品名)シリーズ」、東亞合成社製の「アロン分散剤(商品名)シリーズ」などを用いることができる。 Specifically, as the dispersant, “ADEKATO (product name) series”, “ADEKA NOL (product name) series” manufactured by ADEKA, “SN Dispersant (product name) series” manufactured by San Nopco, “Polity (product name) series”, “Armin (product name) series”, “Duomin (product name) series”, “Homogenol (product name) series”, “Leodoll (product name) series”, “ “Amito (trade name) series”, “Falback (trade name) series”, “Ceramisole (trade name) series”, “Polystar (trade name) series” manufactured by NOF Corporation, “Ajisper ( (Trade name) series ”,“ Aron dispersant (trade name) series ”manufactured by Toagosei Co., Ltd., and the like can be used.
塗液中の分散剤の含有量は、分散剤の作用を有効に発揮させる観点から、無機粒子100質量部に対して、0.05質量部以上であることが好ましく、0.1質量部以上であることがより好ましく、0.3質量部以上であることが特に好ましい。塗液が無機粒子100質量部に対して、0.05質量部以上の分散剤を含む場合、塗液中で個々の無機粒子が充分に分離して分散された状態になるとともに、無機粒子の良好な分散状態が長時間維持される。このため、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に、無機粒子を含有する塗液を塗布する工程中に、塗液の状態が変化することがなく、より均質で平坦性の良好な無機粒子層3が得られる。
The content of the dispersant in the coating liquid is preferably 0.05 parts by mass or more and 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles from the viewpoint of effectively exhibiting the action of the dispersant. It is more preferable that it is 0.3 mass part or more. When the coating liquid contains 0.05 parts by mass or more of the dispersant with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles, the individual inorganic particles are sufficiently separated and dispersed in the coating liquid, and the inorganic particles A good dispersion state is maintained for a long time. For this reason, during the process of applying the coating liquid containing inorganic particles on the
一方、塗液中の分散剤の含有量が多すぎると、その効果が飽和するのみならず、塗液を塗布して形成した無機粒子層3中に残存し、無機粒子層3中で水分を吸着する。無機粒子層3中の水分は、積層膜2を電気化学素子のセパレータとして使用することにより電池内に持ち込まれ、電池特性を低下させる要因となる。このため、分散剤の含有量は、無機粒子100質量部に対して、2質量部以下であることが好ましく、1質量部以下であることがより好ましく、0.8質量部以下であることが特に好ましい。
On the other hand, if the content of the dispersing agent in the coating liquid is too large, not only the effect is saturated, but also the residual in the
(界面活性剤)
界面活性剤は、塗液の表面張力を調整するために用いられる。界面活性剤としては、炭化水素系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(Surfactant)
The surfactant is used to adjust the surface tension of the coating liquid. Examples of the surfactant include hydrocarbon surfactants, fluorine surfactants, silicone surfactants, and the like. Surfactant may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
炭化水素系界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、コール酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤;テトラアルキルアンモニウム塩などのカチオン性界面活性剤;分子内にアニオン性部位とカチオン性部位の両者を有する両性界面活性剤;アルキルグルコシドなどのノニオン性界面活性剤;などが挙げられる。 Examples of hydrocarbon-based surfactants include anionic surfactants such as fatty acid salts, cholates, linear alkylbenzene sulfonate sodium and sodium lauryl sulfate; cationic surfactants such as tetraalkylammonium salts; And amphoteric surfactants having both an anionic site and a cationic site; and nonionic surfactants such as alkyl glucosides.
フッ素系界面活性剤としては、例えば、疎水基に直鎖アルキル基、パーフルオロアルケニル基などを配したもの(パーフルオロオクタンスルフォン酸、パーフルオロカルボン酸など)などが挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリメチルアルキルシロキサンなどが挙げられる。
Examples of the fluorine-based surfactant include those in which a linear alkyl group, a perfluoroalkenyl group, etc. are arranged on a hydrophobic group (perfluorooctane sulfonic acid, perfluorocarboxylic acid, etc.).
Examples of the silicone surfactant include polydimethylsiloxane, polyether-modified polydimethylsiloxane, and polymethylalkylsiloxane.
塗液中の界面活性剤の含有量は、塗液の表面張力がポリオレフィン微多孔フィルム20の表面張力(濡れ指数)と同程度か、それよりも小さくなる含有量であることが好ましい。具体的には、界面活性剤の含有量は、媒体100質量部に対して、0.05質量部以上とすることが好ましく、0.07質量部以上とすることがより好ましく、0.1質量部以上とすることが特に好ましい。
The content of the surfactant in the coating liquid is preferably such that the surface tension of the coating liquid is about the same as or smaller than the surface tension (wetting index) of the
塗液中の界面活性剤の含有量が多すぎると、積層膜2におけるポリオレフィン微多孔フィルム20と無機粒子層3との密着性が低下して、例えば、180°での剥離強度が好適値になりにくくなる。ポリオレフィン微多孔フィルム20と無機粒子層3との密着性が低下すると、無機粒子層3による積層膜2の熱収縮を抑制する作用が不十分となる虞がある。また、塗液中の界面活性剤の含有量が多すぎると、塗液および/または媒体がポリオレフィン微多孔フィルム20の空孔を通って無機粒子層3を形成する側と反対側の面に抜ける裏抜けが起こりやすくなる。裏抜けが生じると、塗液および/または分散媒が、塗液を塗布する装置のバックアップロールなどを濡らして、ポリオレフィン微多孔フィルム20のハンドリングが低下し、塗液が均一に塗布されにくくなる。よって、塗液中の界面活性剤の含有量は、媒体100質量部に対して、1.5質量部以下とすることが好ましく、1質量部以下とすることがより好ましく、0.5質量部以下とすることが更に好ましい。
When there is too much content of surfactant in a coating liquid, the adhesiveness of the
無機粒子層3を形成する際に用いる無機粒子を含有する塗液は、公知の方法を用いて、無機粒子と、必要に応じて含有されるバインダ、増粘剤、分散剤、界面活性剤などとを、分散媒に分散または溶解させることにより得られる。
The coating liquid containing the inorganic particles used when forming the
無機粒子層3は、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に、無機粒子を含有する塗液を塗布し、乾燥させることに形成する。このことにより、積層膜2が形成される。
ポリオレフィン微多孔フィルム20上に塗液を塗布する方法としては、例えば、グラビアコーター、ナイフコーター、リバースロールコーター、ダイコーターなどの塗工装置を用いる方法が挙げられる。
The
Examples of the method for applying the coating liquid onto the
塗布した塗液を乾燥させる乾燥条件は、ポリオレフィン微多孔フィルム20の樹脂を形成しているポリオレフィンの融点よりも低い温度であればよい。例えば、乾燥温度は、乾燥時のポリオレフィン微多孔フィルム20の収縮を防ぐために、150℃以下とすることが好ましく、145℃以下とすることがより好ましい。一方、乾燥温度は、乾燥効率を高め、乾燥時間を短くするために、60℃以上とすることが好ましく、80℃以上とすることがより好ましい。
The drying conditions for drying the applied coating liquid may be any temperature lower than the melting point of the polyolefin forming the resin of the
次に、積層膜ロール10の製造装置について、図面を用いて説明する。図3は、積層膜ロールの製造装置の一例を示した概略図である。図3に示す製造装置は、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に塗液を塗布する塗布装置41と、塗液を塗布したポリオレフィン微多孔フィルム20を乾燥させる乾燥装置42と、乾燥後に得られた積層膜2を円筒形状のコア1に巻き取る巻取装置とを有する。
Next, the manufacturing apparatus of the
図3に示す製造装置を用いて積層膜2を形成するには、先ず、微多孔フィルムロール25から、ポリオレフィン微多孔フィルム20を巻き出す。次に、塗布装置41としてのコータにより、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に、無機粒子を含有する塗液を塗布する。
その後、塗液の塗布されたポリオレフィン微多孔フィルム20を乾燥装置42の乾燥ゾーンに搬送し、所定の温度の乾燥空気を用いて乾燥させて無機粒子層3を形成することにより、積層膜2が形成される。
In order to form the
Thereafter, the
次に、形成した積層膜2を巻取装置により円筒形状のコア1に巻き取る。積層膜2をコア1に巻き付ける方法は、特に限定されず、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1が0.05〜1.5mmとなるように、巻き取りの速度や張力などの巻き取り条件を適宜制御して、従来公知の方法により巻き取ることができる。
以上の工程により、本実施形態の積層膜ロール10が得られる。
Next, the formed
The
本実施形態の積層膜ロール10から巻き出した積層膜2は、例えば、電気化学素子のセパレータとして用いることができる。積層膜2を適用可能な電気化学素子としては、特に制限はない。例えば、積層膜2を適用可能な電気化学素子として、非水電解液を有する各種電気化学素子が挙げられる。具体的には、リチウムイオン電池(一次電池および二次電池)、ポリマーリチウム電池、電気二重層キャパシタなどが挙げられる。これらの中でも、特に、積層膜2は、高温での安全性が要求される用途に適用される電気化学素子のセパレータとして好適である。
The
本実施形態の積層膜ロール10は、ポリオレフィン微多孔フィルム20と、その表面に形成された無機粒子を含有する無機粒子層3とを有する積層膜2がコア1に巻き付けられたものであり、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1が、0.05〜1.5mmである。このため、例えば、積層膜ロール10から巻き出した積層膜2をセパレータとして用い、正極および負極と積層して電極体を形成する場合、積層膜2を巻き出す際のたるみ量が小さく、積層膜2に付与される張力が均一になる。よって、セパレータの位置決めを正確に行うことができる。その結果、正極および負極とセパレータ(積層膜2)との積層ずれが抑制された電極体が得られる。特に、積層膜ロール10から巻き出した積層膜2をセパレータとして用い、正極および負極とともに巻回して巻回体を作成した場合に、セパレータと正極と負極とを高精度で巻回しでき、巻ずれを抑制できる。よって、巻ずれに起因する巻回体の巻回不良を十分に防止でき、歩留まりよく巻回体を作成できる。
A
本実施形態の積層膜ロール10に巻き付けられた積層膜2は、ポリオレフィン微多孔フィルム20の表面に、無機粒子を含有する無機粒子層3を有する。このため、耐熱性が良好であり、電気化学素子のセパレータとして好適である。具体的には、電気化学素子の内部が、ポリオレフィン微多孔フィルム20を形成しているポリオレフィン樹脂の融点以上の温度となった場合、無機粒子層3によって、積層膜2の熱収縮が抑制されるとともに、正極と負極とが直接接触することによる短絡が防止される。よって、本実施形態の積層膜ロール10から巻き出した積層膜2をセパレータとして用いた電気化学素子は、高温下における安全性が優れたものとなる。
The
本実施形態の積層膜ロール10の製造方法では、微多孔フィルムロールとして幅方向の最大外径と最小外径との差△R2が0.05〜1.2mmであるものを用い、ポリオレフィン微多孔フィルム20の濡れ指数よりも小さい表面張力を有する塗液を用いて無機粒子層3を形成する。このため、平坦性の良好な無機粒子層3を有し、歪みが少なく高精度で巻き取りできる積層膜2が形成される。よって、得られた積層膜2を巻き取ることにより、△R1が0.05〜1.5mmである積層膜ロール10が得られる。
In the manufacturing method of the
本実施形態の積層膜ロール10の製造方法において、無機粒子層3を形成する際に、粘度が5〜80mPa・sである塗液を用いた場合、ポリオレフィン微多孔フィルム20上に、より一層均一に塗液を塗布しやすくなる。このため、より均一な外径を有する積層膜ロール10が得られる。
In the manufacturing method of the
本発明の積層膜ロールは、上述した実施形態の積層膜ロール10に限定されるものではない。例えば、積層膜ロール10から巻き出した積層膜2は、そのまま電極体の作製に用いてもよいが、積層膜2をスリットして電極体の作成に適した幅としてから、電極体の作成に使用してもよい。この場合、電極体の作成に適した幅とされた積層体2は、一旦巻き取って新たな積層膜ロールとしてから使用してもよい。
なお、積層膜ロール10の△R1が0.05〜1.5mmであるため、スリットして電極体の作成に適した幅とされた積層体2は、歪みが少なく高精度で巻き取りできる。したがって、電極体の作成に適した幅とされた積層体2を巻き取った新たな積層膜ロールは、外径が均一になりやすく、幅方向の最大外径と最小外径との差△R3が1.5mm以下となるよう調整しやすい。本発明の積層膜ロールは、前記のように再度巻き取られた新たな積層膜ロールも包含するものである。
The laminated film roll of the present invention is not limited to the
In addition, since ΔR 1 of the
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.
(実施例1)
円筒形状のコアに、以下に示す三層構造のポリオレフィン微多孔フィルムが巻き付けられた微多孔フィルムロールを用意した。用意した微多孔フィルムロールの幅方向の最大外径と最小外径との差△R2は、0.8mmであった。なお、微多孔フィルムロールにおける幅方向の最大外径と最小外径との差△R2は、以下に示す方法により測定した。
Example 1
A microporous film roll was prepared in which a polyolefin microporous film having a three-layer structure shown below was wound around a cylindrical core. The difference ΔR 2 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction of the prepared microporous film roll was 0.8 mm. The difference ΔR 2 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction of the microporous film roll was measured by the method shown below.
「三層構造のポリオレフィン微多孔フィルム」
重量平均分子量が約39万で厚みが7.0μmのポリエチレンよりなる中間層と、中間層の両側に積層された、重量平均分子量が約65万(分子量分布:11)で厚みが5.5μmのポリプロピレンよりなる外層とからなる。
(総厚み18.0μm、圧縮弾性率:122.4MPa)
"Three-layer polyolefin microporous film"
An intermediate layer made of polyethylene having a weight average molecular weight of about 390,000 and a thickness of 7.0 μm, and laminated on both sides of the intermediate layer, having a weight average molecular weight of about 650,000 (molecular weight distribution: 11) and a thickness of 5.5 μm It consists of an outer layer made of polypropylene.
(Total thickness: 18.0 μm, compression modulus: 122.4 MPa)
「△R2の測定方法」
△R2は、図4に示す測定器50を用いて求めた。
図4は、ロールの幅方向の外形変化を測定する測定器50の一例を示した概略斜視図である。図4に示す測定器50は、2つの接触式形状センサ(Mitsutoyo製リニアゲージ)52a、52bと、移動手段54a、54bと、ガイド51とを備える。
接触式形状センサ52a、52bは、ロール53の中心を挟んでロール53の外面に接して対向配置されている。移動手段54a、54bは、2つの接触式形状センサ52a、52bをそれぞれ支持し、各接触式形状センサ52a、52bをロール53の外形に沿って幅方向一端53aから他端53bへ移動させる。ガイド51は、ロール53の幅方向にロール53の外面に沿って設けられ、移動手段54a、54bをロール53の幅方向に移動可能に支持している。
“Measuring method of ΔR 2 ”
ΔR 2 was determined using a measuring
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a measuring
The contact-
△R2は、具体的には、図4に示す測定器50を用いて、以下に示す方法により求めた。移動手段54a、54bによって、接触式形状センサ52a、52bをロール53の外形に沿って幅方向一端53aから他端53bへ移動させて、ロール53の幅方向の外径変化を全幅に亘って連続して測定した。測定結果から幅方向の最大外径と最小外径を求め、最大外径と最小外径との差である△R2を算出した。
Specifically, ΔR 2 was determined by the following method using the measuring
また、以下に示す割合で、以下に示す無機粒子とバインダと増粘剤と界面活性剤を、以下に示す分散媒に分散または溶解させることにより、無機粒子を含有する塗液を得た。
得られた無機粒子を含有する塗液は、25℃における粘度が20mPa・s、表面張力が30mN/mであった。
粘度は、A&D社製の音叉型振動式粘度計(SV−10)を用いて測定した。表面張力は、協和界面化学社製の自動動的表面張力計(DP−D)用いて測定した。
Moreover, the coating liquid containing an inorganic particle was obtained by disperse | distributing or dissolving the inorganic particle, binder, thickener, and surfactant which are shown below in the dispersion medium shown below in the ratio shown below.
The obtained coating liquid containing inorganic particles had a viscosity at 25 ° C. of 20 mPa · s and a surface tension of 30 mN / m.
The viscosity was measured using a tuning fork type vibration viscometer (SV-10) manufactured by A & D. The surface tension was measured using an automatic dynamic surface tension meter (DP-D) manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.
「無機粒子」ベーマイト粉末(板状、平均粒径1μm、アスペクト比10)、100質量部
「バインダ」アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体(Tg:−30℃)、無機粒子100重量部に対して3質量部
「増粘剤」カルボキシメチルセルロース、無機粒子100重量部に対して1質量部
「界面活性剤」パーフルオロオクタンスルフォン酸、水100質量部に対して0.1質量部
「分散媒」水
“Inorganic particles” boehmite powder (plate,
上記の微多孔フィルムロールから、三層構造のポリオレフィン微多孔フィルムを巻き出し、図3に示す製造装置の塗布装置41により、ポリオレフィン微多孔フィルムの片面に、上記の無機粒子を含有する塗液を塗布し、乾燥装置42により130℃で乾燥させて、厚みが5μmの無機粒子層を形成し、積層膜を得た。
引き続き、形成された積層膜を、図3に示す製造装置の巻取装置により外径が200mmである樹脂製の円筒形状のコアに巻き取り、幅850mmの積層膜ロールを得た。積層膜ロールにおける積層膜の巻き取り長さは、6800mとした。
The polyolefin microporous film having a three-layer structure is unwound from the microporous film roll, and the coating liquid containing the inorganic particles is applied to one side of the polyolefin microporous film by the
Subsequently, the formed laminated film was wound around a resin-made cylindrical core having an outer diameter of 200 mm by a winding device of the manufacturing apparatus shown in FIG. 3 to obtain a laminated film roll having a width of 850 mm. The winding length of the laminated film in the laminated film roll was 6800 m.
(実施例2)
実施例1と同じ微多孔フィルムロールを用意した。
また、以下に示す割合で、以下に示す無機粒子と増粘剤と界面活性剤を、以下に示す分散媒に分散または溶解させることにより、無機粒子を含有する塗液を得た。
得られた無機粒子を含有する塗液について、実施例1と同様の方法により粘度および表面張力を測定した。その結果、25℃における粘度が30mPa・s、表面張力が30mN/mであった。
(Example 2)
The same microporous film roll as in Example 1 was prepared.
Moreover, the coating liquid containing an inorganic particle was obtained by disperse | distributing or dissolving the following inorganic particle, thickener, and surfactant in the dispersion medium shown below in the ratio shown below.
About the coating liquid containing the obtained inorganic particle, the viscosity and surface tension were measured by the method similar to Example 1. FIG. As a result, the viscosity at 25 ° C. was 30 mPa · s, and the surface tension was 30 mN / m.
「無機粒子」ベーマイト粉末(板状、平均粒径1μm、アスペクト比10)、100質量部
「増粘剤」ポリN−ビニルアセトアミド、無機粒子100重量部に対して1質量部
「増粘剤」ポリビニルピロリドン、無機粒子100重量部に対して4質量部
「界面活性剤」パーフルオロオクタンスルフォン酸、水100質量部に対して0.1質量部
「分散媒」水
“Inorganic particles” boehmite powder (plate,
上記の無機粒子を含有する塗液と、実施例1と同じ微多孔フィルムロールとを用いて、実施例1と同様にして、積層膜を得た。
その後、形成された積層膜を、図3に示す製造装置の巻取装置により実施例1と同じコアに巻き取り、幅680mmの積層膜ロールを得た。積層膜ロールにおける積層膜の巻き取り長さは、6000mとした。
A laminated film was obtained in the same manner as in Example 1 using the coating liquid containing the above inorganic particles and the same microporous film roll as in Example 1.
Thereafter, the formed laminated film was wound around the same core as in Example 1 by a winding device of the manufacturing apparatus shown in FIG. 3 to obtain a laminated film roll having a width of 680 mm. The winding length of the laminated film in the laminated film roll was 6000 m.
(比較例1)
幅方向の最大外径と最小外径との差△R2が1.5mmである微多孔フィルムロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層膜ロールを得た。
(比較例2)
無機粒子を含有する塗液に含まれるカルボキシメチルセルロースの含有量を、無機粒子100重量部に対して5質量部とし、無機粒子を含有する塗液として粘度が90mPa・s、表面張力が30mN/mのものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層膜ロールを得た。
(Comparative Example 1)
A laminated film roll was obtained in the same manner as in Example 1 except that a microporous film roll having a difference ΔR 2 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction of 1.5 mm was used.
(Comparative Example 2)
The content of carboxymethyl cellulose contained in the coating liquid containing inorganic particles is 5 parts by mass with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles, and the viscosity of the coating liquid containing inorganic particles is 90 mPa · s and the surface tension is 30 mN / m. A laminated film roll was obtained in the same manner as in Example 1 except that those were used.
作製した実施例1〜2および比較例1〜2の積層膜ロールについて、微多孔フィルムロールの△R2と同様の方法により、幅方向の最大外径D1と最小外径D2との差△R1を測定した。その結果を表1に示す。
また、上述した方法により、実施例1〜2および比較例1〜2の積層膜ロールについて、幅方向での無機粒子層の厚みのばらつきと、幅方向での無機粒子層の目付けのばらつきとを測定した。その結果を表1に示す。
Differences for laminated film roll of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were prepared in the same manner as △ R 2 of the microporous film roll, the maximum outer diameter D 1 and the minimum outer diameter D 2 in the widthwise direction ΔR 1 was measured. The results are shown in Table 1.
Moreover, by the method mentioned above, about the laminated film roll of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, the dispersion | variation in the thickness of the inorganic particle layer in the width direction and the dispersion | variation in the fabric weight of the inorganic particle layer in the width direction are carried out. It was measured. The results are shown in Table 1.
作製した実施例1〜2および比較例1〜2の積層膜ロールを用いて、以下のようにしてリチウムイオン二次電池を作製した。
積層膜ロールから積層膜を巻き出し、スリットして幅60mmとした。そして、幅60mmの積層膜を、リチウムイオン二次電池用の正極(幅57mm、長さ680mm)および負極(幅58mm、長さ700mm)と共に巻回芯に巻き付けて、円筒型電池(サイズ:直径18mm、長さ65.0mm(18650型))用の巻回体を作製した。積層膜の巻回長さは790mmとした。
Using the produced laminated film rolls of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, lithium ion secondary batteries were produced as follows.
The laminated film was unwound from the laminated film roll and slit to a width of 60 mm. Then, a laminated film having a width of 60 mm is wound around a winding core together with a positive electrode (width 57 mm, length 680 mm) and a negative electrode (width 58 mm, length 700 mm) for a lithium ion secondary battery, and a cylindrical battery (size: diameter) A wound body for 18 mm and length 65.0 mm (18650 type) was produced. The winding length of the laminated film was 790 mm.
実施例1〜2および比較例1〜2のそれぞれについて、1000個ずつ巻回体を作製し、円筒型の電池缶に挿入してリチウムイオン二次電池を組み立て、組み立て不良となった電池の個数を調べた。その結果を表1に示す。
なお、電池の組み立て時に巻回体の挿入不良を生じたものと、組み立て後の電池で微短絡を生じたものを、組み立て不良と判断した。
For each of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, 1000 wound bodies were prepared and inserted into a cylindrical battery can to assemble a lithium ion secondary battery. I investigated. The results are shown in Table 1.
In addition, the thing which produced the insertion defect of the winding body at the time of battery assembly, and the thing which produced the short circuit in the battery after an assembly were judged as the assembly defect.
表1に示すように、△R1が1.5mm以下である実施例1〜2では、組み立て不良がなく、△R1が1.5mmを超える比較例1〜2と比較して、電池の組み立て不良を抑制できた。
比較例1〜2における組み立て不良の発生は、△R1が1.5mmを超える積層膜ロールから積層膜を巻き出したため、積層膜のたるみ量が大きくなり、これをスリットする工程および、スリットされた積層膜をセパレータとして正極および負極とともに巻回芯に巻き付ける工程において、精度を充分に確保できなかったことに起因すると思われる。
As shown in Table 1, in Examples 1 and 2 where ΔR 1 is 1.5 mm or less, there is no assembly failure, and in comparison with Comparative Examples 1 and 2 where ΔR 1 exceeds 1.5 mm, Assembly failure was suppressed.
The occurrence of assembly failure in Comparative Examples 1 and 2 was caused by unwinding the laminated film from the laminated film roll with ΔR 1 exceeding 1.5 mm. This is considered to be due to the fact that sufficient accuracy could not be ensured in the process of winding the laminated film as a separator around the winding core together with the positive electrode and the negative electrode.
1・・・コア、2・・・積層膜、3・・・無機粒子層、10・・・積層膜ロール、20・・・ポリオレフィン微多孔フィルム、21・・・ポリエチレン層、22・・・ポリプロピレン層、41・・・塗布装置、42・・・乾燥装置、50・・・測定器、51・・・ガイド、52a、52b・・・接触式形状センサ、53・・・ロール、54a、54b・・・移動手段、D1・・・最大外径、D2・・・最小外径。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
幅方向の最大外径と最小外径との差△R1が、0.05〜1.5mmであり、
前記積層膜が、ポリオレフィン微多孔フィルムと、その表面に形成された無機粒子を含有する無機粒子層とを有することを特徴とする積層膜ロール。 It consists of a cylindrical core and a laminated film wound around the core,
The difference ΔR 1 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction is 0.05 to 1.5 mm,
The laminated film roll comprising a polyolefin microporous film and an inorganic particle layer containing inorganic particles formed on the surface thereof.
前記塗液の表面張力が、35mN/m以下であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の積層膜ロール。 The inorganic particle layer is formed by drying a coating liquid containing inorganic particles,
The surface tension of the said coating liquid is 35 mN / m or less, The laminated film roll as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
円筒形状のコアと、前記コアに巻き付けられたポリオレフィン微多孔フィルムとからなり、幅方向の最大外径と最小外径との差△R2が、0.05〜1.2mmである微多孔フィルムロールから、前記ポリオレフィン微多孔フィルムを巻き出す工程と、
前記ポリオレフィン微多孔フィルム上に、無機粒子を含有し、粘度が5〜80mPa・sである塗液を塗布し、乾燥させて無機粒子層を形成することにより、積層膜を形成する工程と、
前記積層膜を円筒形状のコアに巻き取る工程とを有することを特徴とする積層膜ロールの製造方法。 It is a manufacturing method of the lamination film roll according to any one of claims 1 to 5,
A core of cylindrical shape, made of a polyolefin microporous film wound on the core, the difference △ R 2 between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter in the width direction, a microporous film which is a 0.05~1.2mm Unwinding the polyolefin microporous film from a roll;
A step of forming a laminated film by applying a coating liquid containing inorganic particles and having a viscosity of 5 to 80 mPa · s on the polyolefin microporous film and drying to form an inorganic particle layer;
And a step of winding the laminated film around a cylindrical core.
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