JP2019046683A - Composition for electrochemical element separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気化学素子用セパレータ用組成物に関する。より詳しくは、電池、コンデンサ、キャパシタ、センサ、電気分解装置等の電気化学素子に用いられるセパレータを形成するために好適に用いられる組成物に関する。 The present invention relates to a composition for a separator for an electrochemical device. More particularly, the present invention relates to a composition suitably used to form a separator for use in electrochemical devices such as batteries, capacitors, capacitors, sensors, and electrolysis devices.
近年、小型携帯機器から自動車等大型用途まで多くの産業において、電池をはじめとする電気化学素子の重要性が急速に高まっており、主にその容量、エネルギー密度や二次電池化の面において優位性を持つ新たな電池系が種々開発・改良されている。 In recent years, in many industries from small portable devices to large-sized applications such as automobiles, the importance of electrochemical devices including batteries is rapidly increasing, and they are superior mainly in terms of their capacity, energy density, and secondary batteries. Various new battery systems with different characteristics have been developed and improved.
電気化学素子に用いられるセパレータについても様々な開発・改良がなされており、例えば、電池のセパレータ等に用いられる、多価イオン及び/又は無機化合物による架橋構造を有するゲル電解質が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 Various developments and improvements have also been made for separators used in electrochemical devices, and for example, gel electrolytes having a cross-linked structure with multivalent ions and / or inorganic compounds used for battery separators and the like have been disclosed ( See, for example, Patent Document 1).
ところで、紙塗工用耐水化剤として使用されてきた炭酸ジルコニウムアンモニウムの作用機構と製紙工業分野における応用例が開示されている(例えば、非特許文献1参照。)。 By the way, the action mechanism of zirconium ammonium carbonate used as a water resistant agent for paper coating and the application example in the paper industry are disclosed (for example, refer to Non-patent document 1).
上記特許文献1に記載のゲル電解質は、電極活物質のシェイプチェンジやデンドライトといった電極活物質の形態変化、溶解、腐食や不動態形成を抑制したうえで、高いサイクル特性、レート特性、及び、クーロン効率といった電池性能を発現する蓄電池を形成するために好適に用いることができるものであった。一方、イオン伝導性と強度とはトレード・オフの関係にあるため、電池、コンデンサ、キャパシタ、センサ、電気分解装置(以下、単に電解装置とも言う。)等の電気化学素子に用いられるセパレータにおいてこれらをバランス良く両立するための更なる工夫の余地があった。 The gel electrolyte described in Patent Document 1 has high cycle characteristics, rate characteristics, and coulombs, while suppressing morphological changes, dissolution, corrosion and passivation of electrode active materials such as shape change of electrode active materials and dendrites. It can be suitably used to form a storage battery that exhibits battery performance such as efficiency. On the other hand, since ion conductivity and strength are in a trade-off relationship, separators used in electrochemical elements such as batteries, capacitors, capacitors, sensors, and electrolyzers (hereinafter, also simply referred to as electrolyzers). There is room for further ingenuity to achieve both in a well-balanced manner.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、電気化学素子用セパレータにおいて、イオン伝導性と強度とをバランス良く両立する方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the said present condition, and it aims at providing the method of making ion conductivity and intensity compatible in balance with good balance in the separator for electrochemical devices.
本発明者は、電気化学素子用セパレータにおいて、イオン伝導性と強度とをバランス良く両立するための方法について種々検討し、無機粒子と、カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機バインダー(有機結合材料)とを含み、更に、水に対する溶解度及びメタノールに対する溶解度の少なくとも一方が3g/100mL以上である電気化学素子用セパレータ用組成物を調製した。本発明者は、この電気化学素子用セパレータ用組成物を用いて、イオン伝導度と強度とをバランス良く両立した電気化学素子用セパレータが得られることを見出した。その理由は、成膜時に組成物中で溶解性多価金属化合物が無機粒子と有機バインダーとの間に架橋構造を形成し、無機粒子と有機バインダーとの間を少し広げて低密度化しながらも相互作用を強くするためであると考えられる。本発明者は、このようにして上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The inventor studied various methods for achieving both ion conductivity and strength in a well-balanced manner in the separator for an electrochemical element, and based on inorganic particles, a carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group. And an organic binder (organic bonding material) having at least one functional group selected from the group consisting of: at least one of solubility in water and solubility in methanol is at least 3 g / 100 mL. Prepared. The inventors of the present invention have found that, by using this composition for a separator for an electrochemical device, a separator for an electrochemical device having well balanced ion conductivity and strength can be obtained. The reason is that the soluble polyvalent metal compound forms a crosslinked structure between the inorganic particles and the organic binder in the composition during film formation, and the density between the inorganic particles and the organic binder is slightly expanded to reduce the density. It is thought that this is to strengthen the interaction. The present inventor has arrived at the present invention with the expectation that the above-mentioned problems can be solved in this way.
すなわち本発明は、無機粒子と、カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機バインダーとを含む電気化学素子用セパレータ用組成物であって、該組成物は、更に、水に対する溶解度及びメタノールに対する溶解度の少なくとも一方が3g/100mL以上である多価金属化合物を含むことを特徴とする電気化学素子用セパレータ用組成物である。 That is, the present invention provides a composition for a separator for an electrochemical device, which comprises inorganic particles, and an organic binder having at least one functional group selected from the group consisting of carboxy groups, carboxylates that are salts thereof, and hydroxyl groups. That is, the composition is a composition for a separator for an electrochemical element, further comprising a polyvalent metal compound having at least one of the solubility in water and the solubility in methanol of 3 g / 100 mL or more.
本発明の電気化学素子用セパレータは、イオン伝導性と強度とをバランス良く両立することができる。 The separator for an electrochemical device of the present invention can balance ion conductivity and strength with good balance.
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
The present invention will be described in detail below.
In addition, what combined two or more of each preferable form of this invention described below is also a preferable form of this invention.
<電気化学素子用セパレータ用組成物>
(多価金属化合物)
本発明の電気化学素子用セパレータ用組成物(以下、単に組成物とも言う。)は、水に対する溶解度及びメタノールに対する溶解度の少なくとも一方が3g/100mL以上である多価金属化合物を含む。
このような溶解度の多価金属化合物は、本発明の組成物中において、無機粒子と有機バインダーとの間や有機バインダー間に好適に架橋構造を形成することができる。
なお、多価金属化合物の中には、化合物そのものの水に対する溶解度は低いが、溶解度測定の際に加水分解されて溶解度が高くなるもの等もあり、水では溶解度を適切に測定し難い場合がある。特にこのような場合に、水に対する溶解度の代わりに、加水分解を生じず、水と同様のプロトン性極性溶媒であるメタノールに対する溶解度を基準とすることが可能である。
<Composition for Separator for Electrochemical Device>
(Polyvalent metal compound)
The composition for a separator for an electrochemical device (hereinafter, also simply referred to as the composition) of the present invention contains a polyvalent metal compound in which at least one of the solubility in water and the solubility in methanol is 3 g / 100 mL or more.
The polyvalent metal compound having such solubility can form a crosslinked structure suitably between the inorganic particles and the organic binder and between the organic binder in the composition of the present invention.
Among polyvalent metal compounds, the solubility of the compound itself in water is low, but some compounds are hydrolyzed during solubility measurement to increase the solubility, and it may be difficult to appropriately measure the solubility in water. is there. In such a case in particular, instead of the solubility in water, it is possible not to cause hydrolysis and to be based on the solubility in methanol, which is a protic polar solvent similar to water.
上記多価金属化合物は、水に対する溶解度及びメタノールに対する溶解度の少なくとも一方が10g/100mL以上であることが好ましく、20g/100mL以上であることがより好ましく、40g/100mL以上であることが特に好ましい。
また、水に対する溶解度及びメタノールに対する溶解度の少なくとも一方は、上記下限値を満たすとともに、110g/100mL以下であることが好ましく、100g/100mL以下であることがより好ましく、90g/100mL以下であることが更に好ましい。
中でも、上記多価金属化合物は、水に対する溶解度が上記溶解度範囲になることが好ましい。
なお、本明細書中、溶解度は、25℃、1atmでの溶解度を言う。
At least one of the solubility in water and the solubility in methanol of the polyvalent metal compound is preferably 10 g / 100 mL or more, more preferably 20 g / 100 mL or more, and particularly preferably 40 g / 100 mL or more.
Further, at least one of the solubility in water and the solubility in methanol satisfies the above lower limit and is preferably 110 g / 100 mL or less, more preferably 100 g / 100 mL or less, and 90 g / 100 mL or less More preferable.
Among them, the polyvalent metal compound preferably has a solubility in water in the above solubility range.
In the present specification, solubility refers to solubility at 25 ° C. and 1 atm.
上記多価金属化合物における多価金属の価数は、2価以上であればよいが、例えば2〜5価であることが好ましく、3〜5価であることがより好ましい。
上記多価金属化合物における多価金属は、価数が多価(2価以上)である限り特に限定されないが、例えばジルコニウム及び/又はチタンであることが好ましく、ジルコニウムであることがより好ましい。
The valence of the polyvalent metal in the polyvalent metal compound may be at least divalent but is preferably, for example, 2 to 5 and more preferably 3 to 5.
The polyvalent metal in the polyvalent metal compound is not particularly limited as long as the valence is polyvalent (divalent or more), but it is preferably, for example, zirconium and / or titanium, and more preferably zirconium.
上記多価金属化合物は、酸素原子及び/又は酸素原子をもつ原子団を有し、該酸素原子が金属と結合していることが好ましい。
上記原子団としては、カーボネート基(CO3基);ヒドロキシ基;サルフェート基(SO4基);ニトレート基(NO3基);メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基;アセチルアセトネート基、オクチレングリコレート基、エチルアセトアセテート基、アセテート基、ラクテート基、アクリレート基、メタクリレート基等のキレート基等が挙げられる。
上記多価金属化合物は、更に、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基、不飽和炭化水素基等の反応性基、炭化水素基、ハロゲン原子等を有していても良い。
The polyvalent metal compound preferably has an oxygen atom and / or an atomic group having an oxygen atom, and the oxygen atom is preferably bonded to a metal.
As the above atomic group, carbonate group (CO 3 group); hydroxy group; sulfate group (SO 4 group); nitrate group (NO 3 group); alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, etc .; Chelate groups such as acetonate group, octylene glycolate group, ethylacetoacetate group, acetate group, lactate group, acrylate group, methacrylate group and the like can be mentioned.
The polyvalent metal compound may further have a reactive group such as an amino group, an epoxy group, a mercapto group and an unsaturated hydrocarbon group, a hydrocarbon group, a halogen atom and the like.
上記多価金属化合物としては、例えば、炭酸ジルコニウムアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ヒドロキシ塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム等の多価金属の無機塩、モノヒドロキシジルコニウムトリラクテートアンモニウム塩、テトラ−n−ブトキシジルコニウム、チタントリエタノールアミネート、チタンジノルマルブトキシ−ビス(トリエタノールアミネート、チタンジイソプロポキシ−ビス(トリエタノールアミネート)、チタンジイソプロポキシ−ビス(アセチルアセトナート)、チタンラクテート、チタンラクテートアンモニウム塩などの多価金属の有機塩等が挙げられ、中でも炭酸ジルコニウムアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、オキシ塩化ジルコニウム、チタンラクテート、チタンラクテートアンモニウム塩が特に好ましい。 Examples of the polyvalent metal compounds include inorganic salts of polyvalent metals such as zirconium ammonium carbonate, potassium zirconium carbonate, zirconium sulfate, zirconium nitrate, zirconium acetate, zirconium acetate, zirconium oxychloride, monohydroxy zirconium trilactate ammonium salt , Tetra-n-butoxyzirconium, titanium triethanolaminate, titanium dinormal butoxy-bis (triethanolaminate, titanium diisopropoxy-bis (triethanolaminate), titanium diisopropoxy-bis (acetylacetonate) And organic salts of polyvalent metals such as titanium lactate, titanium lactate ammonium salt, etc., among which zirconium ammonium carbonate, zirconium potassium carbonate, oxychloride Rukoniumu, titanium lactate, titanium lactate ammonium salt particularly preferred.
本発明の組成物は、組成物100質量%中、多価金属化合物の含有量が0.2〜15質量%であることが好ましい。多価金属化合物の含有量が0.2質量%未満であると、本発明の効果が充分に発揮されないおそれがある。また、多価金属化合物の含有量が15質量%を超えると、組成物がゲル化するおそれがある。
上記多価金属化合物の含有量は、0.3質量%以上であることがより好ましく、0.4質量%以上であることが更に好ましい。また、上記多価金属化合物の含有量は、14質量%以下であることがより好ましく、13質量%以下であることが更に好ましく、12質量%以下であることが特に好ましい。
In the composition of the present invention, the content of the polyvalent metal compound is preferably 0.2 to 15% by mass in 100% by mass of the composition. If the content of the polyvalent metal compound is less than 0.2% by mass, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited. If the content of the polyvalent metal compound exceeds 15% by mass, the composition may be gelled.
The content of the polyvalent metal compound is more preferably 0.3% by mass or more, and still more preferably 0.4% by mass or more. The content of the polyvalent metal compound is more preferably 14% by mass or less, still more preferably 13% by mass or less, and particularly preferably 12% by mass or less.
(有機バインダー)
上記有機バインダーは、カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する。該カルボキシレート基としては、カルボキシ基の塩である限り特に限定されないが、例えば金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩が好ましい。金属塩としては、例えばナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等が挙げられる。有機バインダーは、上記官能基(反応性基)を有することで、多価金属化合物を介して無機粒子との間に好適に架橋構造を形成することができる。
(Organic binder)
The organic binder has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group. The carboxylate group is not particularly limited as long as it is a salt of a carboxy group, and for example, metal salts, ammonium salts and organic amine salts are preferable. Examples of the metal salt include sodium salt, calcium salt, magnesium salt and the like. The organic binder can preferably form a crosslinked structure with the inorganic particles through the polyvalent metal compound by having the above-mentioned functional group (reactive group).
上記有機バインダーとしては、上記官能基を有する限り種々のものを用いることができ、熱可塑性、熱硬化性のいずれであってもよいが、例えば、カルボキシ変性共役ジエン系ポリマー;カルボキシ変性ポリオレフィン系ポリマー;カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリル系重合体;ポリビニルアルコール;エチレン−ビニルアルコール共重合体等が好適なものとして挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。ここで、カルボキシ変性とは、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有するものであることを示しており、以下、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有するものをカルボキシ変性と表すことがある。なお、これらの有機バインダーは、公知の有機架橋剤化合物により更に架橋されていてもよい。換言すれば、本発明の組成物は、カルボキシ変性共役ジエン系ポリマー、カルボキシ変性ポリオレフィン、カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリル系重合体、ポリビニルアルコール、並びに、エチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 As the organic binder, various ones can be used as long as they have the above-mentioned functional group, and any of thermoplasticity and thermosetting may be used. For example, carboxy modified conjugated diene based polymer; carboxy modified polyolefin based polymer (Meth) acrylic polymers having at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group; polyvinyl alcohol; ethylene-vinyl alcohol copolymer etc. suitable These can be used alone or in combination of two or more. Here, the term "carboxy modification" refers to having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof, and hereinafter, a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof is a carboxy group It may be expressed as degeneration. These organic binders may be further crosslinked by a known organic crosslinking agent compound. In other words, the composition of the present invention has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy-modified conjugated diene polymer, a carboxy-modified polyolefin, a carboxy group, a carboxylate which is a salt thereof, and a hydroxyl group. It is preferable to include at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic polymers, polyvinyl alcohol, and ethylene-vinyl alcohol copolymers.
上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーは、共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位とともにカルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有するものであればよく、例えば、共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位を有し、更に、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位を有するものが好適なものとして挙げられる。 The above-mentioned carboxy modified conjugated diene type polymer should just have a carboxylate group which is a carboxy group and / or its salt with a monomer unit derived from a conjugated diene type monomer, for example, has a monomer unit derived from a conjugated diene type monomer Further, those having a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof are preferably mentioned.
上記カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマーは、(メタ)アクリル酸(塩)等の不飽和モノカルボン酸(塩);マレイン酸(塩)、フマル酸(塩)、イタコン酸(塩)等の不飽和ジカルボン酸(塩)等が挙げられ、これらを単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 The unsaturated monomer having a carboxyl group which is the above-mentioned carboxy group and / or a salt thereof is an unsaturated monocarboxylic acid (salt) such as (meth) acrylic acid (salt); maleic acid (salt), fumaric acid (salt) And unsaturated dicarboxylic acids (salts) such as itaconic acid (salts) and the like, and these may be used alone or two or more kinds may be used in combination.
上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーは、セパレータの強度をより優れたものとする観点からカルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位の質量割合が、0.2質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、セパレータのイオン伝導度をより優れたものとする観点から該質量割合が、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましい。 The mass ratio of monomer units derived from unsaturated monomers having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof is 0.2, from the viewpoint of making the strength of the separator more excellent in the carboxy-modified conjugated diene polymer. It is preferable that it is mass% or more, It is more preferable that it is 0.3 mass% or more, It is still more preferable that it is 0.5 mass% or more. Moreover, from the viewpoint of making the ion conductivity of the separator more excellent, the mass ratio is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and 5% by mass or less More preferable.
上記共役ジエン系モノマーは、脂肪族共役ジエン系モノマーであることが好ましい。脂肪族共役ジエン系モノマーとしては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、クロロプレン等が挙げられ、中でも1,3−ブタジエンが好ましい。共役ジエン系モノマーは、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 The conjugated diene-based monomer is preferably an aliphatic conjugated diene-based monomer. As an aliphatic conjugated diene type monomer, a 1, 3- butadiene, an isoprene, 2-chloro- 1, 3- butadiene, a chloroprene etc. are mentioned, for example, Especially, a 1, 3- butadiene is preferable. The conjugated diene monomers may be used alone or in combination of two or more.
上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーとしては、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位、共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位をそれぞれ1種又は2種以上を用いて得ることができるが、本発明の組成物の均一性や得られるセパレータの機械的強度を高くし、伸び率や応力を好適に調節する観点から、例えば、芳香族ビニルモノマー由来のモノマー単位を更に有することが好ましい。 As the carboxy-modified conjugated diene-based polymer, a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof, and a monomer unit derived from a conjugated diene-based monomer are used alone or in combination of two or more However, from the viewpoint of enhancing the uniformity of the composition of the present invention and the mechanical strength of the obtained separator and suitably controlling the elongation and stress, for example, monomer units derived from an aromatic vinyl monomer can be obtained. Furthermore, it is preferable to have.
芳香族ビニルモノマーとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、o−メトキシスチレン、m−メトキシスチレン、p−メトキシスチレン、o−エトキシスチレン、m−エトキシスチレン、p−エトキシスチレン、o−フルオロスチレン、m−フルオロスチレン、p−フルオロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、o−ブロモスチレン、m−ブロモスチレン、p−ブロモスチレン、o−アセトキシスチレン、m−アセトキシスチレン、p−アセトキシスチレン、o−tert−ブトキシスチレン、m−tert−ブトキシスチレン、p−tert−ブトキシスチレン、o−tert−ブチルスチレン、m−tert−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。これらの中でも、セパレータの耐熱性や機械的強度を高くできる点、伸び率や応力を好適に調節する点でスチレン、α−メチルスチレンが好ましい。これらの芳香族ビニルモノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-ethylstyrene and o-methoxystyrene , M-methoxystyrene, p-methoxystyrene, o-ethoxystyrene, m-ethoxystyrene, p-ethoxystyrene, o-fluorostyrene, m-fluorostyrene, p-fluorostyrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene P-chlorostyrene, o-bromostyrene, m-bromostyrene, p-bromostyrene, o-acetoxystyrene, m-acetoxystyrene, p-acetoxystyrene, o-tert-butoxystyrene, m-tert-butoxystyrene, p-tert-butoxys Ren, o-tert-butylstyrene, m-tert-butylstyrene, p-tert-butylstyrene and vinyltoluene. Among these, styrene and α-methylstyrene are preferable in that the heat resistance and mechanical strength of the separator can be increased, and the elongation and stress are suitably controlled. These aromatic vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more.
上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーは、脂肪族共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位と、芳香族ビニルモノマー由来のモノマー単位との質量比が、例えば1/9以上、9/1以下であることが好ましく、2/8以上、8/2以下であることがより好ましく、3/7以上、7/3以下であることが更に好ましい。 The carboxy-modified conjugated diene polymer preferably has a mass ratio of a monomer unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer to a monomer unit derived from an aromatic vinyl monomer, for example, 1/9 or more and 9/1 or less It is more preferably 2/8 or more and 8/2 or less, and still more preferably 3/7 or more and 7/3 or less.
上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーとしては、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー、カルボキシ変性ポリブタジエン系ポリマー、カルボキシ変性ポリイソプレン系ポリマー、カルボキシ変性アクリロニトリル−ブタジエン系ポリマー等の1種又は2種以上を好適に用いることができる。これらの中でも、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー、カルボキシ変性アクリロニトリル−ブタジエン系ポリマーが好ましく、特にカルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマーが好ましい。 As the carboxy-modified conjugated diene polymer, one or more of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer, a carboxy-modified polybutadiene polymer, a carboxy-modified polyisoprene polymer, and a carboxy-modified acrylonitrile-butadiene polymer are suitably used. be able to. Among these, carboxy modified styrene-butadiene type polymer and carboxy modified acrylonitrile-butadiene type polymer are preferable, and especially carboxy modified styrene-butadiene type polymer is preferable.
上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーは、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位、脂肪族共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位、芳香族ビニルモノマー由来のモノマー単位以外の、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位を有していてもよい。 The carboxy-modified conjugated diene-based polymer is a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof, a monomer unit derived from an aliphatic conjugated diene-based monomer, a monomer unit derived from an aromatic vinyl monomer It may have monomer units derived from other unsaturated monomers other than the above.
その他の不飽和モノマーとしては、例えば、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩等のスルホン酸基含有ビニルモノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル等の(メタ)アクリル酸エステルモノマー;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等の水酸基含有ビニルモノマー、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有ビニルモノマー、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−エチロール(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系モノマー、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、イソプロピレングリコールジアクリレート、テトラメチレングリコールジメタクリレート等の二官能ビニルモノマー;3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコシシラン基含有ビニルモノマーを挙げることができる。 As other unsaturated monomers, for example, sulfonic acid group-containing vinyl monomers such as acrylamidomethylpropane sulfonic acid, styrene sulfonate, etc .; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid n-butyl, (meth) acrylic acid isobutyl, (meth) acrylic acid t-butyl, (meth) acrylic acid pentyl, (meth) acrylic acid hexyl, (meth) acrylic acid heptyl, (meth) acrylic (Meth) acrylic acid ester monomers such as octyl acid octyl, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate and decyl (meth) acrylate; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Hydroxyl-containing vinyl monomers such as 4-hydroxybutyl, (meth) ac Nitrile group-containing vinyl monomers such as ronitrile, (meth) acrylamides, N-methylol (meth) acrylamides, N-ethylol (meth) acrylamides, dimethyl (meth) acrylamides, (meth) acrylamide monomers such as diethyl (meth) acrylamides, Bifunctional vinyl monomers such as divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, isopropylene glycol diacrylate, tetramethylene glycol dimethacrylate; 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltritriol There can be mentioned alkoxysilane group-containing vinyl monomers such as ethoxysilane.
上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマー100質量%中、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位の質量割合は、30質量%以下であることが好ましく、5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。 The proportion by mass of monomer units derived from other unsaturated monomers is preferably 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less in 100% by mass of the carboxy-modified conjugated diene polymer Is more preferred.
上記カルボキシ変性ポリオレフィン系ポリマーは、不飽和炭化水素由来のモノマー単位とともにカルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有するものであればよく、例えば、不飽和炭化水素由来のモノマー単位を有し、更に、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位を有するもの、ポリオレフィンを有機過酸化物等を用いてグラフト変性することによりカルボキシル基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を導入したもの等が挙げられるが、中でも、不飽和炭化水素由来のモノマー単位を有し、更に、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位を有するものが好ましい。 The above-mentioned carboxy-modified polyolefin polymer may be any one having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof together with a monomer unit derived from unsaturated hydrocarbon, for example, having a monomer unit derived from unsaturated hydrocarbon Further, those having a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof, a carboxyl group and / or a salt thereof by graft-modifying a polyolefin with an organic peroxide or the like And the like. Among them, those having a monomer unit derived from unsaturated hydrocarbon and further having a carboxyl group and / or a carboxylate group being a salt thereof which is a salt thereof are more preferable. Those having a monomer unit are preferred.
上記カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマーの種類や、該モノマー由来のモノマー単位の好ましい含有量は、上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーにおいて上述した通りである。 The type of unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof, and the preferable content of a monomer unit derived from the monomer are as described above in the carboxy-modified conjugated diene-based polymer.
上記不飽和炭化水素は、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−ペンテン、イソプレン、ジイソブチレン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、プロピレンのトリマー及びテトラマー類、スチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の末端オレフィン;2−ブテン、2−オクテン、2−メチルー1−ヘキセン、2,3−ジメチルー2−ブテン等の分子内オレフィン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the unsaturated hydrocarbon include ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-pentene, isoprene, diisobutylene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-undecene, 1-dodecene, 1 -Tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1-eicosene, trimers and tetramers of propylene, terminal olefins such as styrene, vinyl toluene, divinylbenzene, etc. 2-butene Intramolecular olefins such as 2-octene, 2-methyl-1-hexene, 2,3-dimethyl-2-butene and the like may be mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more.
上記カルボキシ変性ポリオレフィン系ポリマーは、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位、不飽和炭化水素由来のモノマー単位以外の、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位を有していてもよい。 The carboxy-modified polyolefin polymer is a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate which is a salt thereof, a monomer unit derived from another unsaturated monomer other than a monomer unit derived from an unsaturated hydrocarbon May be included.
その他の不飽和モノマーとしては、上記カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーにおいて上述したものと同様のものを挙げることができる。
上記カルボキシ変性ポリオレフィン系ポリマー100質量%中、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位の質量割合は、30質量%以下であることが好ましく、5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。
As other unsaturated monomers, the same as those described above in the above-mentioned carboxy-modified conjugated diene-based polymer can be mentioned.
The proportion by mass of monomer units derived from other unsaturated monomers is preferably 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less in 100% by mass of the carboxy-modified polyolefin polymer. More preferable.
上記カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリル系ポリマーは、(メタ)アクリロイル基を有するモノマー由来のモノマー単位を有するとともに、カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するものであればよく、例えば、ポリアクリル酸(塩)、カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系ポリマー等が挙げられる。 The (meth) acrylic polymer having at least one functional group selected from the group consisting of the above carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group is a monomer unit derived from a monomer having a (meth) acryloyl group. As long as it has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group, for example, polyacrylic acid (salt), a carboxy group Examples thereof include (meth) acrylic acid ester-based polymers having at least one functional group selected from the group consisting of carboxylate groups, which are salts, and hydroxyl groups.
上記カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系ポリマーは、(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位を主体とし、更に、カルボキシ基、その塩であるカルボキシレート基、及び、水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有するものであればよく、具体的には、(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位を主体とし、更に、カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位、及び/又は、水酸基を有する不飽和モノマー由来のモノマー単位を有するものが挙げられる。 The (meth) acrylic acid ester-based polymer having at least one functional group selected from the group consisting of the above carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group is a monomer unit derived from a (meth) acrylic acid ester monomer In addition, it is sufficient if it has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group, and specifically, (meth) acrylic acid A monomer unit derived from an ester monomer as a main component, and further, a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof and / or a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a hydroxyl group The thing is mentioned.
水酸基を有する不飽和モノマーとしては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等が挙げられ、これらの1種以上を使用できる。
カルボキシ基及び/又はその塩であるカルボキシレート基を有する不飽和モノマー、(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーにおいて上述した通りである。
(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位を主体とするとは、(メタ)アクリル酸エステル系ポリマー100質量%中、(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位の含有量が50質量%以上であることを言う。
Examples of the unsaturated monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate. One or more of these can be used.
The unsaturated monomer having a carboxy group and / or a carboxylate group which is a salt thereof, (meth) acrylic acid ester monomer is as described above in the carboxy-modified conjugated diene-based polymer.
The content of monomer units derived from (meth) acrylic acid ester monomers is 50% by mass or more in 100% by mass of (meth) acrylic acid ester-based polymers, based on the monomer units derived from (meth) acrylic acid ester monomers as main components Say something.
上記ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化して得ることができる重合体であり、ケン化度100モル%のものは一般式[CH2CH(OH)]nで表される。ポリビニルアルコールの平均重合度nは、特に限定されないが、例えば300〜5000であることが好ましい。
平均重合度nは、JIS K6726に記載の方法により算出することができる。
また平均ケン化度は、好ましくは50〜100モル%であり、より好ましくは80〜100モル%であり、更に好ましくは90〜100モル%である。
平均ケン化度は、JIS K6726に記載の方法により測定することができる。
The polyvinyl alcohol is a polymer obtainable by saponifying polyvinyl acetate, and one having a degree of saponification of 100 mol% is represented by a general formula [CH 2 CH (OH)] n . The average degree of polymerization n of polyvinyl alcohol is not particularly limited, but is preferably, for example, 300 to 5,000.
The average degree of polymerization n can be calculated by the method described in JIS K6726.
The average degree of saponification is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 80 to 100 mol%, and still more preferably 90 to 100 mol%.
The average degree of saponification can be measured by the method described in JIS K6726.
上記エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン由来のモノマー単位と、ビニルアルコール由来のモノマー単位とを含む。エチレン由来のモノマー単位と、ビニルアルコール由来のモノマー単位との質量比が、例えば1/9以上、9/1以下であることが好ましく、2/8以上、8/2以下であることがより好ましく、3/7以上、7/3以下であることが更に好ましい。 The ethylene-vinyl alcohol copolymer contains an ethylene-derived monomer unit and a vinyl alcohol-derived monomer unit. The mass ratio of the monomer unit derived from ethylene to the monomer unit derived from vinyl alcohol is, for example, preferably 1/9 to 9/1, and more preferably 2/8 to 8/2. More preferably, it is 3/7 or more and 7/3 or less.
上記エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン由来のモノマー単位、ビニルアルコール由来のモノマー単位以外の、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位を有していてもよい。その他の不飽和モノマーとしては、カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーにおいて上述したものが挙げられる。上記エチレン−ビニルアルコール共重合体100質量%中、その他の不飽和モノマー由来のモノマー単位の質量割合は、5質量%以下であることが好ましく、1質量%以下がより好ましく、0.2質量%以下が更に好ましい。また、エチレン−ビニルアルコール共重合体がその他の不飽和モノマー由来のモノマー単位を有しないことが特に好ましい。 The ethylene-vinyl alcohol copolymer may have monomer units derived from other unsaturated monomers other than ethylene-derived monomer units and vinyl alcohol-derived monomer units. Other unsaturated monomers include those described above for carboxy modified conjugated diene based polymers. In 100% by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer, the mass ratio of monomer units derived from other unsaturated monomers is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, 0.2% by mass The following is more preferable. Further, it is particularly preferable that the ethylene-vinyl alcohol copolymer does not have monomer units derived from other unsaturated monomers.
本発明の組成物中に含まれる有機バインダーの種類を選択することにより、伸び率や応力を適宜調節することができる。例えば本発明の組成物がカルボキシ変性共役ジエン系ポリマー、カルボキシ変性ポリオレフィン系ポリマー、及び、ポリビニルアルコールからなる群より選択される少なくとも1種を含むものとすることが特に好ましく、これにより、伸び率及び応力を非常にバランス良く調節することができる。 By selecting the type of the organic binder contained in the composition of the present invention, the elongation and stress can be appropriately adjusted. For example, it is particularly preferable that the composition of the present invention includes at least one selected from the group consisting of a carboxy-modified conjugated diene polymer, a carboxy-modified polyolefin polymer, and a polyvinyl alcohol, whereby the elongation percentage and the stress It can be adjusted very well.
上記有機バインダーは、ガラス転移温度(Tg)が−40℃以上、100℃以下であることが好ましい。ポリマーのTgが−40℃未満の場合にはセパレータの強度が不足するおそれがある。また、ポリマーのTgが100℃を超える場合には、セパレータが硬脆くなり過ぎ、電池を形成する際にセパレータにクラック等が入ることにより、電池の寿命性能を低下させるおそれがある。ポリマーのTgが−40℃以上、100℃以下であると、他の成分との混練の際の混練物が適度な流動性となり、セパレータ形成材料に含まれる成分をより均一な状態とすることができる。ポリマーのTgは、より好ましくは、−35℃以上、50℃以下であり、更に好ましくは、−30℃以上、30℃以下である。
ポリマーのTgは、示差走査熱量計により測定することができる。
It is preferable that the glass transition temperature (Tg) of the said organic binder is -40 degreeC or more and 100 degrees C or less. If the Tg of the polymer is less than -40 ° C, the strength of the separator may be insufficient. When the Tg of the polymer exceeds 100 ° C., the separator is too hard and brittle, and the separator may be cracked or the like when the battery is formed, which may lower the life performance of the battery. When the Tg of the polymer is −40 ° C. or more and 100 ° C. or less, the kneaded product at the time of kneading with other components has appropriate fluidity, and the components contained in the separator forming material can be made more uniform. it can. The Tg of the polymer is more preferably -35 ° C or more and 50 ° C or less, and still more preferably -30 ° C or more and 30 ° C or less.
The Tg of a polymer can be measured by differential scanning calorimetry.
上記有機バインダーは、ポリマーが含む構成単位を形成するモノマー成分をラジカル発生剤の存在下、共重合し、必要に応じてこれをグラフト変性等することにより製造することができる。
モノマー成分の重合方法としては特に限定されず、例えば、水溶液重合法、乳化重合法、逆相懸濁重合法、懸濁重合法、溶液重合法、塊状重合法等の方法が挙げられる。
The organic binder can be produced by copolymerizing a monomer component that forms a structural unit contained in a polymer in the presence of a radical generator, and graft-modifying this as necessary.
The method for polymerizing the monomer component is not particularly limited, and examples thereof include methods such as an aqueous solution polymerization method, an emulsion polymerization method, a reverse phase suspension polymerization method, a suspension polymerization method, a solution polymerization method and a bulk polymerization method.
上記有機バインダーの質量割合は、セパレータのイオン伝導性の観点やセパレータの伸び率や応力を好適に調節する観点から、組成物100質量%中、5質量%以上であることが好ましく、7質量%以上であることがより好ましく、セパレータの強度をより優れたものとする観点からは、10質量%以上であることが更に好ましい。また、該質量割合は、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることが更に好ましく、40質量%以下であることが特に好ましい。 The mass ratio of the organic binder is preferably 5% by mass or more, and 7% by mass in 100% by mass of the composition, from the viewpoint of ion conductivity of the separator or from the viewpoint of suitably adjusting the elongation and stress of the separator. It is more preferable that it is the above, and from a viewpoint of making the intensity | strength of a separator more excellent, it is still more preferable that it is 10 mass% or more. The mass ratio is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, still more preferably 50% by mass or less, and particularly preferably 40% by mass or less.
(無機粒子)
本発明の組成物は、更に、無機粒子を含む。無機粒子は、例えば、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、及び、リン酸化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、本明細書中、水酸化物は、ヒドロキシ基を有する化合物であって、層状複水酸化物以外のものを言う。
(Inorganic particles)
The composition of the present invention further comprises inorganic particles. The inorganic particles are preferably at least one selected from the group consisting of, for example, oxides, hydroxides, layered double hydroxides, and phosphoric acid compounds. In addition, in this specification, a hydroxide is a compound which has a hydroxyl group, Comprising: It says things other than layered double hydroxide.
上記酸化物としては、例えば、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタノイド、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化ルテニウム、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化銅、酸化カドミウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化タリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化鉛、酸化リン、酸化ビスマス等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。中でも、成膜時の組成物や電気化学素子内がアルカリ性条件下であっても安定なものが好ましく、例えば酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムが好ましく、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムがより好ましい。なお、酸化ジルコニウムは、例えば、イットリウム、スカンジウム、イッテルビウム等の元素を固溶化したものであってもよく、酸素欠陥を持つものであってもよい。 Examples of the oxide include lithium oxide, sodium oxide, potassium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, barium oxide, scandium oxide, yttrium oxide, lanthanoid oxide, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, ruthenium oxide, nickel oxide, And palladium oxide, copper oxide, cadmium oxide, boron oxide, aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide, thallium oxide, silicon oxide, germanium oxide, tin oxide, lead oxide, phosphorus oxide, bismuth oxide, etc. Or two or more types can be used. Among them, the composition at the time of film formation and the one which is stable even under alkaline conditions in the electrochemical element are preferable. For example, magnesium oxide, calcium oxide, titanium oxide, zirconium oxide and aluminum oxide are preferable, magnesium oxide and titanium oxide And zirconium oxide are more preferred. The zirconium oxide may be, for example, a solid solution of an element such as yttrium, scandium, ytterbium or the like, or may have an oxygen defect.
上記水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化スカンジウム、水酸化イットリウム、水酸化ランタノイド、水酸化チタン、水酸化ジルコニウム、水酸化ニオブ、水酸化ルテニウム、水酸化ニッケル、水酸化パラジウム、水酸化銅、水酸化カドミウム、ホウ酸、水酸化アルミニウム、水酸化ガリウム、水酸化インジウム、水酸化タリウム、ケイ酸、水酸化ゲルマニウム、水酸化スズ、水酸化鉛、リン酸、水酸化ビスマス等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。中でも、アルカリ性条件下での溶解度が低いものが好ましく、例えば水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化チタン、水酸化ジルコニウムが好ましく、水酸化マグネシウムがより好ましい。 Examples of the hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, scandium hydroxide, yttrium hydroxide, lanthanoid hydroxide, titanium hydroxide, water Zirconium oxide, niobium hydroxide, ruthenium hydroxide, nickel hydroxide, palladium hydroxide, copper hydroxide, cadmium hydroxide, boric acid, aluminum hydroxide, gallium hydroxide, indium hydroxide, thallium hydroxide, silicic acid, water Germanium oxide, tin hydroxide, lead hydroxide, phosphoric acid, bismuth hydroxide and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. Among them, those having low solubility under alkaline conditions are preferable. For example, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, titanium hydroxide and zirconium hydroxide are preferable, and magnesium hydroxide is more preferable.
上記層状複水酸化物は、下記一般式:
[M1 1−xM2 x(OH)2](An−)x/n・mH2O
(M1は、Mg、Fe、Zn、Ca、Li、Ni、Co、Cu、Mnのいずれかである二価金属イオンを表す。M2は、Al、Fe、Mn、Co、Cr、Inのいずれかである三価金属イオンを表す。An−は、Cl−、NO3 −、CO3 2−、COO−等の1価以上、3価以下のアニオンを表す。中でも、An−は、2価以下のアニオンを表すことが好ましい。mは0以上の数であり、nは1以上、3以下の数である。xは0.20以上、0.40以下の数である。)に代表される化合物であり、このような層状複水酸化物としては、例えば、ハイドロタルサイト、マナッセイト、モツコレアイト、スティッヒタイト、ショグレナイト、バーバートナイト、パイロアウライト、イオマイト、クロロマガルミナイト、ハイドロカルマイト、グリーン ラスト1、ベルチェリン、タコバイト、リーベサイト、ホネサイト、イヤードライト、メイキセネライト等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。中でも、工業的に利用が容易である点で、前記一般式におけるM1がMg、M2がAlであるハイドロタルサイトが好ましい。
なお、これら層状水酸化物は、例えば、150℃以上、900℃以下で焼成することにより脱水した化合物や層間内の陰イオンを分解させた化合物、層間内の陰イオンを水酸化物イオン等に交換した化合物であってもよい。
上記層状複水酸化物には、水酸基、アミノ基、カルボキシ基、シラノール基等の官能基を持つ化合物が配位していてもよい。また、上記層状複水酸化物は層間内に有機物を有していてもよい。
The above layered double hydroxide has the following general formula:
[M 1 1-x M 2 x (OH) 2 ] (A n − ) x / n · m H 2 O
(M 1 represents a divalent metal ion which is any of Mg, Fe, Zn, Ca, Li, Ni, Co, Cu, and Mn. M 2 is Al, Fe, Mn, Co, Cr, In A n- represents a monovalent or more or trivalent anion such as Cl − , NO 3 − , CO 3 2− , COO −, etc. Among them, A n− is an anion of any of trivalent metal ions. It is preferable to represent a divalent or less anion, m is a number of 0 or more, n is a number of 1 or more and 3 or less, and x is a number of 0.20 or more and 0.40 or less.) Examples of such layered double hydroxides include hydrotalcite, manasseite, mozcoleite, stichtite, shogrenite, barovertite, pyroaurite, iomite, chloromagalminite, hydrophoric compound, and the like. Karma And Green Last 1, Bercherine, Tacobite, Ribesite, Honesite, Yardite, Meikisenelite, etc., and one or more of these can be used. Among them, hydrotalcites in which M 1 in the above general formula is Mg and M 2 is Al are preferable in that they are industrially easy to use.
In these layered hydroxides, for example, compounds dehydrated by firing at 150 ° C. or more and 900 ° C. or less, compounds obtained by decomposing anions in the layer, anions in the layer to hydroxide ions, etc. It may be a exchanged compound.
The layered double hydroxide may be coordinated with a compound having a functional group such as a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group or a silanol group. Further, the layered double hydroxide may have an organic matter in the interlayer.
上記リン酸化合物としては、例えばヒドロキシアパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2)、ヒドロキシアパタイトのカルシウムイオンの一部又は全部をマグネシウムに置換したマグネシウムヒドロキシアパタイト、ストロンチウムに置換したストロンチウムヒドロキシアパタイト、バリウムに置換したバリウムヒドロキシアパタイト等が挙げられる。中でも、ヒドロキシアパタイト、マグネシウムヒドロキシアパタイトが好ましい。 As the above-mentioned phosphoric acid compound, for example, hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), magnesium hydroxyapatite in which a part or all of calcium ions of hydroxyapatite is substituted by magnesium, strontium hydroxyapatite substituted by strontium And barium hydroxyapatite substituted with barium. Among them, hydroxyapatite and magnesium hydroxyapatite are preferable.
上記無機粒子は、中でも、層状複水酸化物及び/又は水酸化物であることがより好ましい。上記無機粒子は、セパレータの強度をより優れたものとする観点からは、水酸化物であることが更に好ましく、セパレータのイオン伝導性をより優れたものとする観点からは、層状複水酸化物であることが更に好ましい。 Among the above, the inorganic particles are more preferably layered double hydroxides and / or hydroxides. From the viewpoint of making the strength of the separator more excellent, the inorganic particles are further preferably a hydroxide, and from the viewpoint of making the ion conductivity of the separator more excellent, a layered double hydroxide It is further preferred that
上記無機粒子は粒子状であり、その形状としては、微粉状、粉状、粒状、顆粒状、鱗片状、多面体状、ロッド状、曲面含有状等が挙げられる。
上記無機粒子は、平均粒子径が5μm以下であるものが好ましい。該平均粒子径は、より好ましくは2μm以下であり、更に好ましくは1μm以下である。また、該平均粒子径は、0.001μm以上であることが好ましく、0.01μm以上であることがより好ましく、0.1μm以上であることが更に好ましい。
上記平均粒子径は、本発明の組成物を得るために他の成分と混合される前の無機粒子粉体又は無機粒子分散体の平均粒子径のいずれであってもよく、実施例に記載の方法に従い測定することができる。
The inorganic particles are in the form of particles, and examples of the shape thereof include fine powder, powder, granules, granules, scaly, polyhedrons, rods, curved surfaces, and the like.
The inorganic particles preferably have an average particle size of 5 μm or less. The average particle size is more preferably 2 μm or less, still more preferably 1 μm or less. The average particle diameter is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, and still more preferably 0.1 μm or more.
The average particle size may be any of the average particle sizes of the inorganic particle powder or the inorganic particle dispersion before being mixed with other components to obtain the composition of the present invention, as described in the Examples. It can be measured according to the method.
なお、平均粒子径が上記のような範囲の粒子は、例えば、粒子をボールミル等により粉砕し、得られた粗粒子を分散剤に分散させて所望の粒子径にした後に乾固する方法や、該粗粒子をふるい等にかけて粒子径を選別する方法のほか、粒子を製造する段階で調製条件を最適化し、所望の粒径の(ナノ)粒子を得る方法等により製造することが可能である。 The particles having an average particle diameter in the range as described above are, for example, a method of pulverizing the particles with a ball mill or the like, dispersing the obtained coarse particles in a dispersing agent to obtain a desired particle diameter, and drying. The coarse particles can be sieved or the like to select the particle size, and the preparation conditions can be optimized at the stage of producing the particles to produce (nano) particles having a desired particle size.
上記無機粒子の質量割合は、セパレータの強度及びイオン伝導度の改善の観点から、本発明の組成物100質量%中、30質量%以上であることが好ましい。該質量割合は、より好ましくは50質量%以上であり、更に好ましくは60質量%以上であり、セパレータのイオン伝導性をより優れたものとする観点からは、一層好ましくは70質量%以上である。また、該質量割合は、95質量%以下であることが好ましい。該質量割合は、より好ましくは90質量%以下である。 The mass ratio of the inorganic particles is preferably 30% by mass or more in 100% by mass of the composition of the present invention, from the viewpoint of improving the strength of the separator and the ion conductivity. The mass ratio is more preferably 50% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, and from the viewpoint of making the ion conductivity of the separator more excellent, it is more preferably 70% by mass or more . Moreover, it is preferable that this mass ratio is 95 mass% or less. The mass fraction is more preferably 90% by mass or less.
(その他の成分)
本発明の組成物は、無機粒子の分散剤等として水溶性ポリマーを含んでいてもよい。
水溶性ポリマーとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース等のセルロース類;ポリアクリル酸ナトリウム等のポリ(メタ)アクリル酸(塩)等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。
(Other ingredients)
The composition of the present invention may contain a water-soluble polymer as a dispersant for inorganic particles and the like.
Examples of the water-soluble polymer include celluloses such as carboxymethylcellulose; poly (meth) acrylic acid (salts) such as sodium polyacrylate; and the like. One or more of these can be used.
本発明の組成物が水溶性ポリマーを含む場合、水溶性ポリマーの含有割合は適宜調整すればよいが、無機粒子を充分に分散させてその作用効果を発揮する観点からは、本発明の組成物100質量%中、0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましい。また、該含有割合は、水溶性ポリマーが水等の電解液を吸ってセパレータを可塑化することをより抑制する観点からは、4質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。 When the composition of the present invention contains a water-soluble polymer, the content ratio of the water-soluble polymer may be adjusted as appropriate, but from the viewpoint of sufficiently dispersing the inorganic particles to exhibit the function and effect, the composition of the present invention It is preferable that it is 0.05 mass% or more in 100 mass%, and it is more preferable that it is 0.1 mass% or more. The content ratio is preferably 4% by mass or less, and 2% by mass or less from the viewpoint of further suppressing the plasticization of the separator by absorbing the electrolytic solution such as water by the water-soluble polymer. Is more preferred.
本発明の組成物は更に、導電性カーボン、導電性セラミックス等のその他の無機成分を含んでいてもよい。
本発明の組成物におけるその他の無機成分の含有割合は、セパレータの強度の観点からセパレータ100質量%中、1質量%以下であることが好ましい。より好ましくは0.5質量%以下であり、更に好ましくは0.2質量%以下である。
The composition of the present invention may further contain other inorganic components such as conductive carbon and conductive ceramics.
The content ratio of the other inorganic components in the composition of the present invention is preferably 1% by mass or less in 100% by mass of the separator from the viewpoint of the strength of the separator. More preferably, it is 0.5 mass% or less, More preferably, it is 0.2 mass% or less.
(本発明の組成物の調製方法)
本発明の組成物の調製方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
本発明の組成物の原料(多価金属化合物、有機バインダー、及び、無機粒子〔分散体〕)を混合する。混合には、ミキサー、ブレンダー、ニーダー、サンドミル、ビーズミル、レディミル、ロールミル、ボールミル等を使用することができる。混合の際、媒体として、水や、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン等の有機溶剤、又は、水と有機溶剤との混合溶剤を加えてもよい。
混合後、必要に応じてろ過、脱泡等を行い、本発明の組成物を得ることができる。
なお、混合前に、無機粒子分散体を製造してもよい。例えば、無機粒子、及び、必要に応じて無機粒子の分散剤等を混合する。混合前に無機粒子分散体を製造することにより、調製の際に多価金属化合物が反応したり、有機バインダーが不安定化したりすることを抑制できる。混合には上述した機器や媒体を使用できる。
(Method of preparing the composition of the present invention)
As a method of preparing the composition of the present invention, for example, the following methods may be mentioned.
Raw materials (polyvalent metal compound, organic binder, and inorganic particles [dispersion]) of the composition of the present invention are mixed. For mixing, a mixer, blender, kneader, sand mill, bead mill, ready mill, roll mill, ball mill, etc. can be used. At the time of mixing, water, an organic solvent such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, hexanol, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone or the like, or a mixed solvent of water and an organic solvent may be added as a medium.
After mixing, filtration, degassing and the like may be performed as necessary to obtain the composition of the present invention.
In addition, you may manufacture an inorganic particle dispersion before mixing. For example, inorganic particles, and, if necessary, a dispersant for the inorganic particles, etc. are mixed. By producing the inorganic particle dispersion before mixing, it is possible to suppress the reaction of the polyvalent metal compound or the destabilization of the organic binder during the preparation. For mixing, the devices and media described above can be used.
本発明の組成物における媒体の含有割合は、成形時の膜収縮を抑制する観点から本発明の組成物100質量%中、20質量%以上、70質量%以下であることが好ましい。該含有割合は、より好ましくは、30質量%以上、60質量%以下である。
なお、電気化学素子用セパレータ用組成物の原料である上記有機バインダーや無機粒子が分散体又は溶液の形態である場合に、有機バインダーや無機粒子を分散させている分散媒又は溶解させている溶媒も媒体に含める。
上記媒体の含有割合は、実施例の方法により本発明の組成物の不揮発分を求めることで、計算することができる。
The content of the medium in the composition of the present invention is preferably 20% by mass or more and 70% by mass or less in 100% by mass of the composition of the present invention from the viewpoint of suppressing film contraction during molding. The content ratio is more preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less.
In addition, when the said organic binder and inorganic particle which are the raw materials of the composition for separators for electrochemical elements are the forms of a dispersion or a solution, the dispersion medium or solvent which is making the organic binder and inorganic particle disperse | distribute Also in the medium.
The content ratio of the medium can be calculated by determining the non-volatile content of the composition of the present invention by the method of the example.
本発明の組成物は、成膜して電気化学素子用セパレータを得るために用いられるものである。 The composition of the present invention is used to form a film to obtain an electrochemical device separator.
<電気化学素子用セパレータ>
本発明は、本発明の電気化学素子用セパレータ用組成物を用いて構成されることを特徴とする電気化学素子用セパレータでもある。本明細書中、電気化学素子用セパレータを単にセパレータとも言う。
<Separator for electrochemical device>
The present invention is also a separator for an electrochemical device, which is characterized by using the composition for a separator for an electrochemical device of the present invention. In the present specification, the separator for electrochemical devices is also simply referred to as a separator.
本発明のセパレータは、平均膜厚が10μm〜1mmであることが好ましい。10μm以上であると成膜時の破損の発生を充分に防止することができる。また、1mm以下であるとコスト面から有利となる上、イオンの透過の能力も充分に優れるものとなる。該平均膜厚は、20μm以上であることがより好ましく、30μm以上であることが更に好ましく、40μm以上であることが特に好ましい。また、該平均膜厚は、800μm以下であることがより好ましく、500μm以下であることが更に好ましく、200μm以下であることが特に好ましい。
上記平均膜厚は、実施例に記載の方法に従い、測定することができる。
The separator of the present invention preferably has an average film thickness of 10 μm to 1 mm. When the thickness is 10 μm or more, the occurrence of damage at the time of film formation can be sufficiently prevented. Further, if it is 1 mm or less, it is advantageous from the viewpoint of cost and the ability to transmit ions is also sufficiently excellent. The average film thickness is more preferably 20 μm or more, still more preferably 30 μm or more, and particularly preferably 40 μm or more. The average film thickness is more preferably 800 μm or less, still more preferably 500 μm or less, and particularly preferably 200 μm or less.
The average film thickness can be measured according to the method described in the examples.
本発明のセパレータは、密度が0.7〜2.0g/cm3であることが好ましい。これにより、本発明のセパレータがセパレータに要求される基本性能をより充分に満たすことになり、セパレータとして好適に使用できるものとなる。該密度は、0.8g/cm3以上であることがより好ましく、0.9g/cm3以上であることが更に好ましく、1.0g/cm3以上であることが特に好ましい。また、該密度は、1.9g/cm3以下であることがより好ましく、1.8g/cm3以下であることが更に好ましく、1.7g/cm3以下であることが特に好ましい。
上記密度は、実施例に記載の方法に従い、測定することができる。
The separator of the present invention preferably has a density of 0.7 to 2.0 g / cm 3 . As a result, the separator of the present invention more fully satisfies the basic performance required of the separator, and can be suitably used as the separator. The density is more preferably 0.8 g / cm 3 or more, still more preferably 0.9 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1.0 g / cm 3 or more. Moreover, said seal degree, more preferably 1.9 g / cm 3 or less, further preferably 1.8 g / cm 3 or less, particularly preferably 1.7 g / cm 3 or less.
The density can be measured according to the method described in the examples.
本発明のセパレータを製造する方法としては、例えば、上述した本発明の組成物を調製する工程、及び、得られた組成物を膜状に成型する工程を含むものとすることができる。 The method for producing the separator of the present invention can include, for example, the steps of preparing the composition of the present invention described above, and molding the obtained composition into a film.
本発明の組成物から膜を製造する方法は、膜が形成される限り特に制限されず、本発明の組成物を塗工、乾燥し、得られた塗膜を剥離して膜を得る方法(キャスト法)、ロールで圧延して膜状に成形する方法、平板プレス等で圧延して膜状に成形する方法や、射出成形法、押出成形法等の膜状に成形する方法を用いることができる。これらの成形方法は単独で用いてもよく、2種以上の方法を組み合わせて用いてもよい。
このようにしてセパレータを製造する方法、例えば本発明に係る多価金属化合物と有機バインダーと無機粒子とを含み、必要に応じてその他の成分を含む電気化学素子用セパレータ用組成物を膜状に成形する工程を含むセパレータの製造方法もまた、本発明の1つである。
The method of producing a film from the composition of the present invention is not particularly limited as long as the film is formed, and a method of applying the composition of the present invention and drying it, and peeling the obtained coating film to obtain a film ( Casting method), rolling by roll to form a film, rolling by a flat plate press to form a film, or injection molding, extrusion molding, etc. it can. These molding methods may be used alone or in combination of two or more.
Thus, a method for producing a separator, for example, a separator composition for an electrochemical device containing the polyvalent metal compound according to the present invention, an organic binder, and inorganic particles, and optionally containing other components, is formed into a film. A method of manufacturing a separator including a forming step is also one of the present invention.
上記製造方法は、本発明の組成物を膜状に成形する工程中及び/又は該工程後に、膜を乾燥する工程を含むことが好ましい。
成膜後の乾燥工程は、必要に応じて膜を加熱して行ってもよい。膜の加熱温度、加熱時間は適宜設定すればよい。
本発明のセパレータは、本発明の組成物以外に、多孔質支持体を含んでいてもよい。上記多孔質支持体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、環状ポリオレフィン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂;アクリル系樹脂;スチレン系樹脂;ポリエステル系樹脂;ポリアミド樹脂;ビニロン等のポリビニルアルコール系樹脂等の樹脂材料により構成された不織布、織布、微多孔質フィルム等が挙げられる。上記多孔質支持体は、従来公知の方法により、親水化処理されたものであってもよい。上記多孔質支持体は、ポリビニルアルコール系樹脂や親水化処理されたものであることが好ましい。これらの多孔質支持体では、表面に水酸基やカルボキシ基が導入されていることにより、多価金属化合物を介した本発明の組成物との結合が形成され、セパレータの強度がより優れたものとなる。
本発明のセパレータが多孔質支持体を含む場合には、本発明の組成物が多孔質支持体上に積層された積層体である。前記積層体では、本発明の組成物が多孔質支持体中の空孔の1部又は全部を埋めていてもよい。
The above-mentioned production method preferably includes the step of drying the film during and / or after the step of forming the composition of the present invention into a film.
The drying step after the film formation may be carried out by heating the film, if necessary. The heating temperature and heating time of the film may be set appropriately.
The separator of the present invention may contain a porous support in addition to the composition of the present invention. Examples of the porous support include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer and cyclic polyolefin resin; acrylic resins; styrene resins; polyester resins; polyamide resins; polyvinyl alcohol such as vinylon Non-woven fabrics, woven fabrics, microporous films and the like made of resin materials such as resins may be mentioned. The porous support may be subjected to a hydrophilization treatment by a conventionally known method. The porous support is preferably a polyvinyl alcohol resin or a material subjected to a hydrophilization treatment. In these porous supports, due to the introduction of a hydroxyl group or a carboxy group on the surface, a bond with the composition of the present invention is formed via a polyvalent metal compound, and the separator has more excellent strength. Become.
When the separator of the present invention includes a porous support, it is a laminate in which the composition of the present invention is laminated on the porous support. In the laminate, the composition of the present invention may fill part or all of the pores in the porous support.
本発明のセパレータは、電池、コンデンサ、キャパシタ、センサ、電解装置等の電気化学素子に用いられるセパレータとして使用するためのものである。 The separator of the present invention is for use as a separator used in electrochemical devices such as batteries, capacitors, capacitors, sensors, and electrolytic devices.
<電気化学素子>
本発明はまた、本発明の電気化学素子用セパレータを含んで構成されることを特徴とする電気化学素子でもある。
本発明の電気化学素子では、本発明のセパレータだけをセパレータとして用いてもよく、本発明のセパレータに更に別のセパレータを積層する等して併用してもよい。
別のセパレータとしては、不織布、濾紙、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデン等のフッ素原子含有樹脂、セルロース、フィブリル化セルロース、ビスコースレイヨン、酢酸セルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリスチレン等のアリール基含有樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリイソプレノールやポリ(メタ)アリルアルコール等の水酸基含有樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、寒天、有機無機複合樹脂、イオン交換樹脂、スルホン酸塩含有樹脂、四級アンモニウム塩含有樹脂、四級ホスホニウム塩含有樹脂、シクロオレフィンポリマー、セラミックス等の無機物等からなる膜が挙げられる。これらのセパレータは1種又は2種以上を用いてもよい。
中でも、本発明の電気化学素子では、本発明のセパレータだけをセパレータとして用いることが好ましい。
<Electrochemical device>
The present invention is also an electrochemical device comprising the separator for an electrochemical device of the present invention.
In the electrochemical device of the present invention, only the separator of the present invention may be used as a separator, or another separator may be used in combination, for example, by laminating the separator of the present invention.
Other separators include nonwoven fabric, filter paper, polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, fluorine atom-containing resin such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, cellulose, fibrillated cellulose, viscose rayon, cellulose acetate, hydroxyalkyl cellulose, Aryl group-containing resins such as carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol and polystyrene, polyacrylonitrile resins, polyacrylamide resins, polyamide resins, polyimide resins, (meth) acrylic resins, hydroxyl group-containing resins such as polyisoprene and poly (meth) allyl alcohol, Polycarbonate resin, polyester resin, polyurethane resin, agar, organic-inorganic composite resin, ion exchange resin, sulfonate-containing resin, quaternary ammonium salt-containing tree , Quaternary phosphonium salts containing resins, cycloolefin polymers, film made of an inorganic substance such as a ceramic or the like. One or more of these separators may be used.
Among them, in the electrochemical device of the present invention, it is preferable to use only the separator of the present invention as a separator.
本発明の電気化学素子としては、例えば、電池;電解コンデンサ等のコンデンサ;電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタ;湿度センサ、ガスセンサ等のセンサ;アルカリ水電解装置等の電解装置が挙げられる。 Examples of the electrochemical device of the present invention include batteries; capacitors such as electrolytic capacitors; capacitors such as electric double layer capacitors and lithium ion capacitors; sensors such as humidity sensors and gas sensors; and electrolytic devices such as alkaline water electrolytic devices .
本発明の電気化学素子が電池である場合について、以下に詳しく説明する。
電池は、通常更に正極を含んで構成される。正極の活物質としては、一次電池や二次電池の正極活物質として通常用いられるものを用いることができ、特に制限されないが、例えば、酸素(酸素が正極活物質となる場合、正極は、酸素の還元や水の酸化が可能なペロブスカイト型化合物、コバルト含有化合物、鉄含有化合物、銅含有化合物、マンガン含有化合物、バナジウム含有化合物、ニッケル含有化合物、イリジウム含有化合物、白金含有化合物;パラジウム含有化合物;金含有化合物;銀含有化合物;炭素含有化合物等より構成される空気極となる);オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、コバルト含有水酸化ニッケル等のニッケル含有化合物;二酸化マンガン等のマンガン含有化合物;酸化銀;コバルト酸リチウム等のリチウム含有化合物;鉄含有化合物;金属亜鉛や酸化亜鉛等の亜鉛種等が挙げられる。
また、空気電池等のように、正極活物質が酸素であることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
The case where the electrochemical device of the present invention is a battery will be described in detail below.
The battery usually further comprises a positive electrode. As an active material of a positive electrode, what is normally used can be used as a positive electrode active material of a primary battery or a secondary battery, Although it does not restrict | limit in particular, For example, when oxygen (oxygen becomes a positive electrode active material, a positive electrode is oxygen Compounds capable of reduction of water and oxidation of water, cobalt-containing compounds, iron-containing compounds, copper-containing compounds, manganese-containing compounds, vanadium-containing compounds, nickel-containing compounds, iridium-containing compounds, platinum-containing compounds; palladium-containing compounds; Containing compound; silver containing compound; becoming an air electrode composed of carbon containing compound etc .; nickel containing compound such as nickel oxyhydroxide, nickel hydroxide, cobalt containing nickel hydroxide; manganese containing compound such as manganese dioxide; Silver; lithium-containing compounds such as lithium cobaltate; iron-containing compounds; metallic zinc and zinc oxide Examples include zinc species such as lead.
In addition, it is also one of the preferred embodiments of the present invention that the positive electrode active material is oxygen, such as an air battery.
上記電池は、通常更に負極を含んで構成される。負極の活物質としては、炭素、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、錫、カドミウム、水素吸蔵合金、シリコン含有材料等、電池の負極活物質として通常用いられるものを用いることができる。例えば、負極活物質として、亜鉛、リチウム、ニッケル、マグネシウム、カドミウム等の電極反応に伴ってデンドライトを発生するおそれのある活物質を用いる電池に対しても、本発明を好適に適用することができる。 The above-mentioned battery is usually constituted further including a negative electrode. As an active material of a negative electrode, what is normally used as a negative electrode active material of a battery, such as carbon, lithium, sodium, magnesium, zinc, nickel, tin, cadmium, a hydrogen storage alloy, a silicon containing material, can be used. For example, the present invention can be suitably applied to a battery using an active material which may generate dendrites as a negative electrode active material such as zinc, lithium, nickel, magnesium, cadmium, etc. .
上記電池を構成する正極、負極等の電極は、集電体上に活物質層を形成することで製造することができる。
電極を構成する集電体としては、(電解)銅箔、銅メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡銅、パンチング銅、真鍮等の銅合金、真鍮箔、真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)、発泡真鍮、パンチング真鍮、ニッケル箔、耐食性ニッケル、ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)、パンチングニッケル、金属亜鉛、耐食性金属亜鉛、亜鉛箔、亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)、(パンチング)鋼板、導電性を付与した不織布;Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・真鍮等を添加した(電解)銅箔・銅メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡銅・パンチング銅・真鍮等の銅合金・真鍮箔・真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡真鍮・パンチング真鍮・ニッケル箔・耐食性ニッケル・ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)・パンチングニッケル・金属亜鉛・耐食性金属亜鉛・亜鉛箔・亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)・(パンチング)鋼板・不織布;Ni・Zn・Sn・Pb・Hg・Bi・In・Tl・真鍮等によりメッキされた(電解)銅箔・銅メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡銅・パンチング銅・真鍮等の銅合金・真鍮箔・真鍮メッシュ(エキスパンドメタル)・発泡真鍮・パンチング真鍮・ニッケル箔・耐食性ニッケル・ニッケルメッシュ(エキスパンドメタル)・パンチングニッケル・金属亜鉛・耐食性金属亜鉛・亜鉛箔・亜鉛メッシュ(エキスパンドメタル)・(パンチング)鋼板・不織布;銀;アルカリ(蓄)電池や空気亜鉛電池に集電体や容器として使用される材料等が挙げられる。
An electrode such as a positive electrode or a negative electrode constituting the battery can be manufactured by forming an active material layer on a current collector.
As current collectors constituting the electrode, (electrolytic) copper foil, copper mesh (expanded metal), foamed copper, punched copper, copper alloy such as brass, brass foil, brass mesh (expanded metal), foamed brass, punched brass , Nickel foil, corrosion resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punching nickel, metallic zinc, corrosion resistant metal zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punching) steel plate, non-woven fabric imparted with conductivity; Ni · Zn · Copper foils such as Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, brass, etc. (electrolytic), copper mesh (expanded metal), foamed copper, punched copper, brass, brass foil, brass mesh (expanded metal) ) · Foamed brass · Punching brass · Nickel foil · Corrosion resistant nickel · Nickel mesh (expanded Tal) · Punching nickel · Zinc metal · Corrosion resistant metal zinc · Zinc foil · Zinc mesh (expanded metal) · (Punching) steel plate · Non-woven fabric; plated with Ni · Zn · Sn · Pb · Hg · Bi · In · Tl · brass etc (Electrolytic) copper foil, copper mesh (expanded metal), foamed copper, punched copper, brass etc. copper alloy, brass foil, brass mesh (expanded metal), foamed brass, punched brass, nickel foil, corrosion resistant nickel, nickel Mesh (expanded metal), punching nickel, zinc metal, corrosion resistant metal zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punching) steel plate, non-woven fabric; silver; current collector or container for alkaline (storage) battery or air zinc battery And the like.
上記電池を構成する電解液としては、電池の電解液として通常用いられるものであれば特に制限されず、例えば、水含有電解液、有機溶剤系電解液等が挙げられる。水含有電解液とは、水のみを電解液原料として使用する電解液(水系電解液)であってもよく、水に有機溶剤系電解液に用いられる有機溶剤を加えた液を電解液原料として使用する電解液であってもよい。有機溶剤系電解液に用いられる有機溶剤としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジエトキシエタン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、イオン性液体、フッ素含有カーボネート類、フッ素含有エーテル類、ポリエチレングリコール類、フッ素含有ポリエチレングリコール類等が挙げられ、これらを1種でも2種以上でも使用することができる。上記有機溶剤系電解液の電解質としては、特に制限はないが、LiPF6、LiBF4、LiB(CN)4、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiTFSI)等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用できる。 The electrolyte constituting the battery is not particularly limited as long as it is usually used as a battery electrolyte, and examples thereof include a water-containing electrolyte, an organic solvent-based electrolyte and the like. The water-containing electrolytic solution may be an electrolytic solution (water-based electrolytic solution) using only water as an electrolytic solution raw material, and a solution obtained by adding an organic solvent used in an organic solvent-based electrolytic solution to water is used as an electrolytic solution raw material It may be an electrolytic solution to be used. Examples of the organic solvent used for the organic solvent-based electrolytic solution include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxymethane, diethoxymethane, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, diethoxyethane, Dimethyl sulfoxide, sulfolane, acetonitrile, benzonitrile, ionic liquid, fluorine-containing carbonates, fluorine-containing ethers, polyethylene glycols, fluorine-containing polyethylene glycols, etc. may be mentioned, and one or more of them may be used. Can. The electrolyte of the organic solvent-based electrolytic solution is not particularly limited, but LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (CN) 4 , lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide LiTFSI) and the like, and one or more of these can be used.
中でも、本発明の電池は、水含有電解液を含んで構成される電池であることが好ましい。水含有電解液の方がセパレータの浸漬時に可塑化が起こり易いところ、本発明のセパレータによりこれを充分に抑制でき、当該電池を長寿命化できる。また、これにより、イオン伝導面での効果が期待できる。
電解液が有機溶剤系電解液を含む水含有電解液の場合、水系電解液と有機溶剤系電解液の合計100質量%に対して、水系電解液の含有量は、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは20質量%以上であり、更に好ましくは50質量%以上である。水系電解液の含有量の上限値は特に限定されないが、例えば99.9質量%とすることができる。
Among them, the battery of the present invention is preferably a battery including a water-containing electrolytic solution. Where the water-containing electrolyte solution is more likely to be plasticized at the time of immersion of the separator, this can be sufficiently suppressed by the separator of the present invention, and the life of the battery can be prolonged. Moreover, the effect in an ion conduction surface can be anticipated by this.
When the electrolytic solution is a water-containing electrolytic solution containing an organic solvent-based electrolytic solution, the content of the aqueous electrolytic solution is preferably 10% by mass or more based on 100% by mass in total of the aqueous electrolytic solution and the organic solvent-based electrolytic solution. More preferably, it is 20 mass% or more, More preferably, it is 50 mass% or more. The upper limit value of the content of the aqueous electrolyte solution is not particularly limited, and may be 99.9 mass%, for example.
水含有電解液は、水系電解液であることが好ましい。水系電解液は、アルカリ性電解液であることが好ましい。アルカリ性電解液としては、例えば、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、硫酸亜鉛水溶液、硝酸亜鉛水溶液、リン酸亜鉛水溶液、酢酸亜鉛水溶液等が挙げられ、これらを単独でも使用することができ、これらの溶質を2種以上混合した水溶液としても使用することができる。 The water-containing electrolyte is preferably a water-based electrolyte. The aqueous electrolyte is preferably an alkaline electrolyte. Examples of the alkaline electrolyte include aqueous potassium hydroxide solution, aqueous sodium hydroxide solution, aqueous lithium hydroxide solution, aqueous zinc sulfate solution, aqueous zinc nitrate solution, aqueous zinc phosphate solution, aqueous zinc acetate solution and the like, and these may be used alone. It can also be used as an aqueous solution in which two or more of these solutes are mixed.
電池の形態は、通常は、充放電が可能な二次電池(蓄電池)である。なお、本発明の電池は、一般的な二次電池の他、メカニカルチャージ(亜鉛負極の機械的な交換)を利用するもの;第3極を利用するもの(正極として、充電に適した電極と放電に適した電極をそれぞれ用いるもの)等のいずれの形態であってもよい。 The form of the battery is usually a secondary battery (storage battery) that can be charged and discharged. In addition, the battery of the present invention utilizes mechanical charge (mechanical replacement of zinc negative electrode) in addition to general secondary batteries; battery using third electrode (electrode suitable for charge as positive electrode, It may be in any form such as one using an electrode suitable for discharge.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail by way of the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, unless there is particular notice, "part" shall mean "weight part" and "%" shall mean "mass%."
<無機粒子(粉体)の平均粒子径>
無機粒子(粉体)と0.2質量%のヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を混合し、超音波洗浄機を用いて分散処理を行った無機粒子分散液について、動的光散乱法による粒度分布測定器(商品名:FPAR−1000、大塚電子社製)により測定を行い、キュムラント法解析により得られた平均粒子径を無機粒子の平均粒子径とした。
<Average particle size of inorganic particles (powder)>
Particle size distribution measuring instrument by dynamic light scattering method about inorganic particle dispersion liquid which mixed inorganic particles (powder) and 0.2 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution, and performed dispersion processing using an ultrasonic cleaning machine ( Trade name: FPAR-1000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the average particle diameter obtained by the cumulant analysis was taken as the average particle diameter of the inorganic particles.
<無機粒子分散体、有機バインダー水分散液及び成膜用組成物分散液の不揮発分>
無機粒子分散体、有機バインダー水分散液、又は、成膜用組成物分散液1gを秤量し、熱風乾燥機を用いて110℃の温度で1時間乾燥させ、得られた残渣を不揮発分とし、下記式に基づいて、無機粒子分散体、有機バインダー水分散液、又は、成膜用組成物分散液の不揮発分を求めた。
〔分散液における不揮発分量(質量%)〕=(〔残渣の質量(g)〕÷〔分散液の質量(g)〕)×100
<Non-volatile content of inorganic particle dispersion, organic binder aqueous dispersion and composition dispersion for film formation>
An inorganic particle dispersion, an organic binder aqueous dispersion, or 1 g of a composition dispersion for film formation is weighed, dried at a temperature of 110 ° C. for 1 hour using a hot air drier, and the obtained residue is regarded as a nonvolatile matter. Based on the following formula, the non-volatile content of the inorganic particle dispersion, the organic binder aqueous dispersion, or the composition dispersion for film formation was determined.
[Nonvolatile content in the dispersion (mass%)] = ([mass of the residue (g)] ÷ [mass of the dispersion (g)) × 100
<無機粒子分散体及び成膜用組成物分散体の分散液中における平均粒子径>
無機粒子分散液又は成膜用組成物分散体を蒸留水で希釈した液について、動的光散乱法による粒度分布測定器(商品名:FPAR−1000、大塚電子社製)により測定を行い、キュムラント法解析により得られた平均粒子径を無機粒子分散体又は成膜用組成物分散体の分散液中における平均粒子径とした。
<Average particle diameter in dispersion liquid of inorganic particle dispersion and composition dispersion for film formation>
The liquid obtained by diluting the inorganic particle dispersion or the composition dispersion for film formation with distilled water is measured with a particle size distribution analyzer (trade name: FPAR-1000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a dynamic light scattering method, and cumulant The average particle size obtained by the legal analysis was taken as the average particle size in the dispersion liquid of the inorganic particle dispersion or the composition dispersion for film formation.
<膜厚>
得られたシートの厚さは、デジマチックマイクロメーター(ミツトヨ社製)を用いて測定した。任意の10点を測定し、その平均値を膜厚とした。
<Film thickness>
The thickness of the obtained sheet was measured using a Digimatic micrometer (manufactured by Mitutoyo). Ten arbitrary points were measured, and the average value was made into the film thickness.
<密度>
密度は、得られたシートから切り出した試験片について、質量と体積を測定し、質量を体積で除すことにより算出した。体積は、試験片の縦方向の長さ、横方向の長さを、ノギスを用いて測定し、膜厚を上記膜厚測定方法に基づき測定することにより算出した。また、試験片の質量は、体積を測定した試験片について小数点4桁の精密天秤を用いて測定した。
<Density>
The density was calculated by measuring the mass and volume of a test piece cut out from the obtained sheet and dividing the mass by volume. The volume was calculated by measuring the length in the vertical direction and the length in the horizontal direction of the test piece using a caliper and measuring the film thickness based on the above-mentioned film thickness measuring method. Moreover, the mass of the test piece was measured using the precision balance with a four-digit decimal point about the test piece which measured the volume.
<突刺強度試験>
JIS Z 1707に準拠して突刺強度試験を行った。具体的には、突刺強度試験は、図1〜図3に模式的に示した装置を用いて行い、試験片1を、温度25℃、湿度50%の試験環境下で1時間放置した後、円形の開口部が設けられている基板5上に固定し、試験片1の中心を、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針の先端部3nを毎分50mm±5mmの速度で試験力Fにて突き刺し、針の先端部3nが貫通するまでの試験力及び針押込み距離(変位)を測定した。5個の試験片について測定を行い、試験力及び針押込み距離(変位)の平均値を求め、得られた試験力及び針押込み距離(変位)の平均値を用いて、以下の方法により、伸び率及び応力を算出した。
−伸び率−
伸び率は、図2に示した{(開口部半径)−(針の先端部半径)}(a)と、試験による試験片の試験開始前のaに対応する最大長(b)を用い、下記式により算出した。
〔伸び率(%)〕=〔(b−a)(mm)〕÷〔a(mm)〕
<Put strength test>
The puncture strength test was performed according to JIS Z 1707. Specifically, the pin puncture strength test is performed using the apparatus schematically shown in FIGS. 1 to 3, and after leaving the test piece 1 in a test environment of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50% for 1 hour, It is fixed on a
-Growth rate-
The elongation rate is {(aperture radius)-(needle tip radius)} (a) shown in FIG. 2 and the maximum length (b) corresponding to a before the start of the test of the test piece by the test. Calculated by the following equation.
[Elongation rate (%)] = [(ba) (mm)] ÷ [a (mm)]
−応力−
以下の仮定(1)及び(2)にもとづいて、下記式により、周縁部1pにおける応力を算出した。なお、下記式の膜厚は、上記膜厚測定方法により得られた値を用いた。
〔応力(MPa)〕
=[〔試験力F(N)〕×〔最大長b(mm)〕]
÷{2π×〔開口部半径(mm)〕×〔膜厚(mm)〕×〔変位h(mm)〕}
仮定(1):応力σの垂直成分σνの総和が針の先端部3nの試験力Fに等しい(F=Σσν)と仮定する。
なお、図3に示した装置の断面図における応力σの垂直成分σνは、試験片1のうち円形の開口部の縁上にある周縁部1p上の一点における垂直成分σνを示したものであるが、試験力Fから求められる応力σの垂直成分σνの総和とは、周縁部1p全体の断面における垂直成分σνの総和を意味する。
仮定(2):試験による試験片の試験開始前のaに対応する部分の最大長は図2に示したbであると仮定する(試験開始前は、b=aである)。
-Stress-
The stress at the
[Stress (MPa)]
= [[Test force F (N)] x [maximum length b (mm)]]
÷ {2π × [opening radius (mm)] × [film thickness (mm)] × [displacement h (mm)]}
Assumption (1): It is assumed that the sum of the vertical components σν of the stress σ is equal to the test force F of the
The vertical component σν of the stress σ in the cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 3 indicates the vertical component σν at one point on the
Assumption (2): It is assumed that the maximum length of the portion corresponding to a of the test piece before the start of the test is b shown in FIG. 2 (b = a before the start of the test).
<引張強度試験>
温度可変式引張試験機(商品名:島津オートグラフAGS−100D、株式会社島津製作所製)を用い、幅が10mmの試験片を用い、温度25℃、湿度50%の大気中で、チャック間距離80mm、引張速度10mm/minの条件で引張り、破断するまでの引張試験を行い、最大応力及び破断時伸び率を求めた。
<Tensile strength test>
Using a variable temperature tensile tester (trade name: Shimadzu Autograph AGS-100D, manufactured by Shimadzu Corporation), using a test piece with a width of 10 mm, the distance between chucks in the air at a temperature of 25 ° C and a humidity of 50% A tensile test was conducted under tension and a tensile test at a tensile speed of 10 mm / min under conditions of 80 mm and a tensile speed of 10 mm / min to determine the maximum stress and the elongation at break.
<イオン伝導度>
以下のセル構成で形成したセルを25℃の恒温槽内で30分静置した後、以下の測定条件で交流インピーダンス測定を行い、得られた切片成分(Ra)と測定サンプルを入れない場合の切片成分(Rb)及び上記膜厚測定方法により得られた膜厚を用いて、下記式によりイオン伝導度を算出した。
〔イオン伝導度(mS/cm)〕=〔膜厚(cm)〕÷〔(Ra−Rb)×1000×1.77〕
・仕込みセル数:5セル(平均値を記載)
・セル構成
作用極:Ni板
対極 :Ni板
電解液:酸化亜鉛を飽和させた6.7mol/L水酸化カリウム水溶液
サンプル前処理:上記電解液に1晩浸漬
測定有効面積:1.77cm2
・交流インピーダンス測定条件
印加電圧:10mV vs.開回路電圧
周波数領域:100kHz〜100Hz
<Ion conductivity>
After leaving a cell formed with the following cell configuration for 30 minutes in a 25 ° C. constant temperature bath, AC impedance measurement is performed under the following measurement conditions, and the obtained intercept component (Ra) and the measurement sample are not inserted The ionic conductivity was calculated by the following equation using the intercept component (Rb) and the film thickness obtained by the above film thickness measurement method.
[Ion conductivity (mS / cm)] = [film thickness (cm)] ÷ [(Ra−Rb) × 1000 × 1.77]
・ Number of prepared cells: 5 cells (average value is stated)
Cell construction Working electrode: Ni plate counter electrode: Ni plate electrolyte solution: 6.7 mol / L potassium hydroxide aqueous solution sample saturated with zinc oxide Pretreatment: immersion in the above electrolyte overnight measurement effective area: 1.77 cm 2
-AC impedance measurement condition applied voltage: 10 mV vs. Open circuit voltage frequency domain: 100kHz to 100Hz
(無機粒子分散液の製造例)
[製造例1]
水酸化マグネシウム(商品名:200−06H、協和化学工業社製、平均粒子径:690nm)250質量部、分散剤(商品名:アクアリックDL40S、日本触媒社製、不揮発分:44%)2質量部及びイオン交換水110質量部を計り取り、サンドミルを用いて1時間混練した後、ろ過を行い、水酸化マグネシウムを無機粒子とする無機粒子分散液を得た。得られた無機粒子分散液の不揮発分は69.3%、無機粒子分散体の分散液中における平均粒子径は550nmであった。
(Production example of inorganic particle dispersion)
Production Example 1
250 parts by mass of magnesium hydroxide (trade name: 200-06 H, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., average particle diameter: 690 nm), dispersant (trade name: AQUALIC DL40S, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., nonvolatile content: 44%) Parts and 110 parts by mass of ion-exchanged water were weighed, and after kneading for 1 hour using a sand mill, filtration was performed to obtain an inorganic particle dispersion liquid having magnesium hydroxide as inorganic particles. The nonvolatile matter content of the obtained inorganic particle dispersion was 69.3%, and the average particle diameter in the dispersion of the inorganic particle dispersion was 550 nm.
[製造例2]
ハイドロタルサイト(商品名:DHT−6、協和化学工業社製、平均粒子径:360nm)250質量部、分散剤(商品名:アクアリックDL40S、日本触媒社製、不揮発分:44%)5質量部及びイオン交換水100質量部を計り取り、サンドミルを用いて1時間混練した後、ろ過を行い、ハイドロタルサイトを無機粒子とする無機粒子分散液を得た。得られた無機粒子分散液の不揮発分は70.1%、無機粒子分散体の分散液中における平均粒子径は320nmであった。
Production Example 2
250 parts by mass of hydrotalcite (trade name: DHT-6, manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., average particle diameter: 360 nm), dispersant (trade name: AQUALIC DL40S, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., nonvolatile content: 44%) 5 parts Parts and 100 parts by mass of ion-exchanged water were measured, and after kneading for 1 hour using a sand mill, filtration was performed to obtain an inorganic particle dispersion having hydrotalcite as inorganic particles. The nonvolatile content of the obtained inorganic particle dispersion was 70.1%, and the average particle size in the dispersion of the inorganic particle dispersion was 320 nm.
[製造例3]
水酸化マグネシウム(商品名:10A、神島化学工業社製、平均粒子径:3.3μm)250質量部、分散剤(商品名:アクアリックDL40S、日本触媒社製、不揮発分:44%)10質量部、イオン交換水125質量部及びジルコニアビーズを計り取り、ボールミルを用いて2時間混練した後、ろ過を行い、水酸化マグネシウムを無機粒子とする無機粒子分散液を得た。得られた無機粒子分散液の不揮発分は65.4%、無機粒子分散体の分散液中における平均粒子径は640nmであった。
[Production Example 3]
250 parts by mass of magnesium hydroxide (trade name: 10A, manufactured by Kamijima Chemical Industry Co., Ltd., average particle diameter: 3.3 μm), dispersant (trade name: Aqualic DL40S, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., nonvolatile content: 44%) Part, 125 parts by mass of ion exchange water and zirconia beads were weighed, and after kneading for 2 hours using a ball mill, filtration was performed to obtain an inorganic particle dispersion liquid having magnesium hydroxide as inorganic particles. The non-volatile content of the obtained inorganic particle dispersion was 65.4%, and the average particle size in the dispersion of the inorganic particle dispersion was 640 nm.
[実施例1]
製造例1で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)30質量部及び炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)2.6質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は60.1%、平均粒子径は242nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は83μm、密度は1.48g/cm3、イオン伝導度は8.0mS/cm、突刺強度試験における伸び率は4.2%、応力は2.6MPa、引張強度試験における最大応力は5.3MPa、破断伸び率は24%であった。
Example 1
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 1, 30 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) And 2.6 mass parts of zirconium ammonium carbonate aqueous solution (43 mass%) were measured, and after mixing, filtration and vacuum degassing were performed, and the composition for film-forming was obtained. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 60.1%, and the average particle size was 242 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet had a film thickness of 83 μm, a density of 1.48 g / cm 3 , an ion conductivity of 8.0 mS / cm, an elongation in a pin puncture strength test of 4.2%, a stress of 2.6 MPa and a tensile strength test The maximum stress in this case was 5.3 MPa and the elongation at break was 24%.
[実施例2]
製造例2で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)15質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)1.8質量部及びイオン交換水2.5質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は61.8%、平均粒子径は189nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は92μm、密度は1.28g/cm3、イオン伝導度は77mS/cm、突刺強度試験における伸び率は2.8%、応力は1.3MPa、引張強度試験における最大応力は6.4MPa、破断伸び率は14%であった。
Example 2
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 2 and 15 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) After measuring and mixing 1.8 mass parts of zirconium ammonium carbonate aqueous solution (43 mass%) and 2.5 mass parts of ion exchange water, filtration and vacuum degassing were performed to obtain a composition for film formation. The non-volatile content of the obtained composition for film formation was 61.8%, and the average particle size was 189 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 92 μm, a density of 1.28 g / cm 3 , an ion conductivity of 77 mS / cm, an elongation in a pin puncture strength test of 2.8%, a stress of 1.3 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.4 MPa and the breaking elongation was 14%.
[実施例3]
製造例1で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−152、日本エイアンドエル社製、不揮発分:48%)21質量部及び炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)1.8質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は61.5%、平均粒子径は277nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は115μm、密度は1.24g/cm3、イオン伝導度は29mS/cm、突刺強度試験における伸び率は7.8%、応力は1.4MPa、引張強度試験における最大応力は5.1MPa、破断伸び率は12%であった。
[Example 3]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 1, 21 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-152, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 48%), and carbonic acid After measuring and mixing 1.8 mass parts of zirconium ammonium aqueous solution (43 mass%), filtration and vacuum degassing were performed to obtain a composition for film formation. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 61.5%, and the average particle diameter was 277 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 115 μm, a density of 1.24 g / cm 3 , an ion conductivity of 29 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 7.8%, a stress of 1.4 MPa, and a maximum in tensile strength test The stress was 5.1 MPa and the breaking elongation was 12%.
[実施例4]
製造例1で得られた無機粒子分散液50質量部、ポリビニルアルコール(商品名:ゴーセノール(登録商標)NL−05、日本合成化学工業社製)の水溶液(不揮発分:15%)31質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)2質量部及びイオン交換水5質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は44.7%、平均粒子径は478nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は98μm、密度は1.18g/cm3、イオン伝導度は73mS/cm、突刺強度試験における伸び率は3.3%、応力は1.8MPa、引張強度試験における最大応力は6.5MPa、破断伸び率は10%であった。
Example 4
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 1, 31 parts by mass of an aqueous solution (nonvolatile content: 15%) of polyvinyl alcohol (trade name: GOOSENOL (registered trademark) NL-05, manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) After 2 parts by mass of an aqueous solution of ammonium zirconium carbonate (43% by mass) and 5 parts by mass of ion exchange water were weighed and mixed, filtration and vacuum degassing were performed to obtain a composition for film formation. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 44.7%, and the average particle size was 478 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet had a film thickness of 98 μm, a density of 1.18 g / cm 3 , an ionic conductivity of 73 mS / cm, an elongation in a pin puncture strength test of 3.3%, a stress of 1.8 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.5 MPa and the breaking elongation was 10%.
[実施例5]
製造例2で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)15質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)1質量部及びイオン交換水5質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は60.7%、平均粒子径は195nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は96μm、密度は1.31g/cm3、イオン伝導度は58mS/cm、突刺強度試験における伸び率は2.4%、応力は1.4MPa、引張強度試験における最大応力は6.3MPa、破断伸び率は10%であった。
[Example 5]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 2 and 15 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) After 1 part by mass of a zirconium ammonium carbonate aqueous solution (43% by mass) and 5 parts by mass of ion-exchanged water were weighed and mixed, filtration and vacuum degassing were performed to obtain a composition for film formation. The non-volatile content of the obtained composition for film formation was 60.7%, and the average particle size was 195 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet had a film thickness of 96 μm, a density of 1.31 g / cm 3 , an ion conductivity of 58 mS / cm, an elongation in a pin puncture strength test of 2.4%, a stress of 1.4 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.3 MPa and the breaking elongation was 10%.
[実施例6]
製造例2で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)15質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)8.5質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は60.3%、平均粒子径は192nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は92μm、密度は1.22g/cm3、イオン伝導度は82mS/cm、突刺強度試験における伸び率は3.5%、応力は1.7MPa、引張強度試験における最大応力は6.2MPa、破断伸び率は16%であった。
[Example 6]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 2 and 15 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) Then, 8.5 parts by mass of an aqueous solution of ammonium zirconium carbonate (43% by mass) was weighed and mixed, followed by filtration and vacuum degassing to obtain a composition for film formation. The non-volatile content of the obtained composition for film formation was 60.3%, and the average particle diameter was 192 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 92 μm, a density of 1.22 g / cm 3 , an ion conductivity of 82 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 3.5%, a stress of 1.7 MPa, and a maximum in tensile strength test The stress was 6.2 MPa and the breaking elongation was 16%.
[実施例7]
製造例2で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)15質量部及び炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)12質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は57.9%、平均粒子径は201nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は101μm、密度は1.20g/cm3、イオン伝導度は84mS/cm、突刺強度試験における伸び率は3.8%、応力は1.8MPa、引張強度試験における最大応力は6.8MPa、破断伸び率は19%であった。
[Example 7]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 2 and 15 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) And 12 mass parts of zirconium ammonium carbonate aqueous solution (43 mass%) were measured, and after mixing, filtration and vacuum degassing were performed, and the composition for film-forming was obtained. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 57.9%, and the average particle size was 201 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a thickness of 101 μm, a density of 1.20 g / cm 3 , an ionic conductivity of 84 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 3.8%, a stress of 1.8 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.8 MPa and the breaking elongation was 19%.
[実施例8]
製造例2で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)15質量部及びオキシ塩化ジルコニウム水溶液(30質量%、オキシ塩化ジルコニウムのメタノールへの溶解度:46.6g/100mL)18質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は55.0%、平均粒子径は213nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は89μm、密度は1.21g/cm3、イオン伝導度は85mS/cm、突刺強度試験における伸び率は3.7%、応力は1.6MPa、引張強度試験における最大応力は6.7MPa、破断伸び率は17%であった。
[Example 8]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 2 and 15 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) And 18 parts by mass of an aqueous solution of zirconium oxychloride (30% by mass, solubility of zirconium oxychloride in methanol: 46.6 g / 100 mL), and after mixing, filtration and vacuum degassing are carried out to obtain a film forming composition Obtained. The nonvolatile content of the obtained composition for film formation was 55.0%, and the average particle size was 213 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 89 μm, a density of 1.21 g / cm 3 , an ion conductivity of 85 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 3.7%, a stress of 1.6 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.7 MPa and the breaking elongation was 17%.
[実施例9]
製造例2で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)15質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)0.7質量部及びイオン交換水5質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は59.8%、平均粒子径は190nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は96μm、密度は1.34g/cm3、イオン伝導度は48mS/cm、突刺強度試験における伸び率は2.0%、応力は1.5MPa、引張強度試験における最大応力は6.1MPa、破断伸び率は9.2%であった。
[Example 9]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 2 and 15 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) After measuring and mixing 0.7 mass part of zirconium ammonium carbonate aqueous solution (43 mass%) and 5 mass parts of ion-exchanged water, filtration and vacuum degassing were performed to obtain a composition for film formation. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 59.8%, and the average particle size was 190 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 96 μm, a density of 1.34 g / cm 3 , an ion conductivity of 48 mS / cm, an elongation in a pin puncture strength test of 2.0%, a stress of 1.5 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.1 MPa and the breaking elongation was 9.2%.
[実施例10]
製造例3で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性ポリオレフィン水分散液(商品名:ケミパールS100、三井化学社製、不揮発分:27%)10質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)3質量部及びイオン交換水6.5質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は55.0%、平均粒子径は380nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は105μm、密度は1.15g/cm3、イオン伝導度は32mS/cm、突刺強度試験における伸び率は2.3%、応力は2.1MPa、引張強度試験における最大応力は7.0MPa、破断伸び率は13%であった。
[Example 10]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 3, 10 parts by mass of a carboxy-modified polyolefin aqueous dispersion (trade name: Chemipal S100, Mitsui Chemicals, Inc., nonvolatile content: 27%), aqueous solution of zirconium ammonium carbonate (43 parts) %) 3 parts by mass and 6.5 parts by mass of ion-exchanged water were weighed and mixed, followed by filtration and vacuum degassing to obtain a composition for film formation. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 55.0%, and the average particle size was 380 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 105 μm, a density of 1.15 g / cm 3 , an ion conductivity of 32 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 2.3%, a stress of 2.1 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 7.0 MPa and the breaking elongation was 13%.
[実施例11]
製造例1で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性ポリオレフィン水分散液(商品名:アローベースDA−1010、三井化学社製、不揮発分:25%)10質量部、炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(43質量%)3質量部及びイオン交換水5.2質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は55.1%、平均粒子径は320nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は92μm、密度は1.12g/cm3、イオン伝導度は36mS/cm、突刺強度試験における伸び率は3.8%、応力は1.8MPa、引張強度試験における最大応力は6.1MPa、破断伸び率は17%であった。
[Example 11]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 1, 10 parts by mass of a carboxy-modified polyolefin aqueous dispersion (trade name: Arrow Base DA-1010, Mitsui Chemicals, Inc., nonvolatile content: 25%), aqueous solution of zirconium ammonium carbonate After measuring and mixing 3 mass parts of (43 mass%) and 5.2 mass parts of ion exchange water, filtration and vacuum degassing were performed, and the composition for film-forming was obtained. The nonvolatile component of the obtained composition for film formation was 55.1%, and the average particle size was 320 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 92 μm, a density of 1.12 g / cm 3 , an ion conductivity of 36 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 3.8%, a stress of 1.8 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.1 MPa and the breaking elongation was 17%.
[実施例12]
製造例3で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−152、日本エイアンドエル社製、不揮発分:48%)21質量部及びチタンジヒドロキシジラクテートアンモニウム水溶液(41質量%)2.2質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は61.8%、平均粒子径は284nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は89μm、密度は1.27g/cm3、イオン伝導度は24mS/cm、突刺強度試験における伸び率は7.1%、応力は1.8MPa、引張強度試験における最大応力は5.5MPa、破断伸び率は14%であった。
[Example 12]
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 3, 21 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-152, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 48%) and titanium After measuring and mixing 2.2 mass parts of dihydroxy dilactate ammonium aqueous solution (41 mass%), filtration and vacuum degassing were performed, and the composition for film-forming was obtained. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 61.8%, and the average particle size was 284 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 89 μm, a density of 1.27 g / cm 3 , an ion conductivity of 24 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 7.1%, a stress of 1.8 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 5.5 MPa and the breaking elongation was 14%.
[実施例13]
実施例3で得られた成膜用組成物を、不織布(商品名:パピロンBFN No.2、三晶社製、厚さ:92μm)上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、成膜用組成物と不織布からなるシート(セパレータ)を得た。
得られたシートの膜厚は115μm、密度は1.08g/cm3、イオン伝導度は25mS/cm、突刺強度試験における伸び率は7.7%、応力は4.2MPa、引張強度試験における最大応力は12MPa、破断伸び率は11%であった。
[Example 13]
The composition for film formation obtained in Example 3 is coated on a non-woven fabric (trade name: Papiron BFN No. 2, manufactured by Three Crystals, thickness: 92 μm) with a comma coater, dried, and used for film formation. The sheet (separator) which consists of a composition and a nonwoven fabric was obtained.
The obtained sheet has a film thickness of 115 μm, a density of 1.08 g / cm 3 , an ion conductivity of 25 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 7.7%, a stress of 4.2 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 12 MPa and the breaking elongation was 11%.
[比較例1]
製造例1で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)30質量部及びイオン交換水2.8質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は59.8%、平均粒子径は193nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は85μm、密度は1.58g/cm3、イオン伝導度は4.9mS/cm、突刺強度試験における伸び率は1.7%、応力は2.4MPa、引張強度試験における最大応力は5.5MPa、破断伸び率は6.3%であった。
Comparative Example 1
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 1, 30 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) And after 2.8 mass parts of ion-exchange water were measured and mixed, filtration and vacuum degassing were performed, and the composition for film-forming was obtained. The non-volatile content of the obtained composition for film formation was 59.8%, and the average particle size was 193 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a film thickness of 85 μm, a density of 1.58 g / cm 3 , an ion conductivity of 4.9 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 1.7%, a stress of 2.4 MPa, and a tensile strength test The maximum stress in was 5.5 MPa and the elongation at break was 6.3%.
[比較例2]
製造例2で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−116、日本エイアンドエル社製、不揮発分:50.5%)15質量部及びイオン交換水3.7質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は61.9%、平均粒子径は192nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は87μm、密度は1.36g/cm3、イオン伝導度は40mS/cm、突刺強度試験における伸び率は1.0%、応力は1.5MPa、引張強度試験における最大応力は6.5MPa、破断伸び率は4.2%であった。
Comparative Example 2
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 2 and 15 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-116, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 50.5%) And after measuring and mixing 3.7 mass parts of ion exchange waters, filtration and vacuum degassing were performed and the composition for film-forming was obtained. The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 61.9%, and the average particle diameter was 192 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet had a thickness of 87 μm, a density of 1.36 g / cm 3 , an ionic conductivity of 40 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 1.0%, a stress of 1.5 MPa, and a maximum in tensile strength test The stress was 6.5 MPa and the breaking elongation was 4.2%.
[比較例3]
製造例1で得られた無機粒子分散液50質量部、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー水分散液(商品名:ナルスターSR−152、日本エイアンドエル社製、不揮発分:48%)21質量部、水酸化ジルコニウム(水に対する溶解度:0.02g/100mL)0.5質量部及びイオン交換水3.5質量部を計り取り、混合した後、ろ過及び真空脱泡を行い、成膜用組成物を得た。得られた成膜用組成物の不揮発分は60.0%、平均粒子径は291nmであった。
得られた成膜用組成物を、片面がシリコーン処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(離型フィルム)のシリコーン処理された面上にコンマコーターにて塗工、乾燥し、得られた塗膜を離型フィルムから剥離して、成膜用組成物シートを得た。
得られたシートの膜厚は90μm、密度は1.48g/cm3、イオン伝導度は16mS/cm、突刺強度試験における伸び率は1.2%、応力は2.9MPa、引張強度試験における最大応力は6.3MPa、破断伸び率は3.6%であった。
Comparative Example 3
50 parts by mass of the inorganic particle dispersion obtained in Production Example 1, 21 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (trade name: NALSTAR SR-152, manufactured by Nippon A & L Co., nonvolatile content: 48%), water 0.5 parts by mass of zirconium oxide (solubility in water: 0.02 g / 100 mL) and 3.5 parts by mass of ion-exchanged water are weighed and mixed, followed by filtration and vacuum degassing to obtain a composition for film formation. The The nonvolatile matter of the obtained composition for film formation was 60.0%, and the average particle size was 291 nm.
The film-forming composition obtained was coated on a silicone-treated side of a polyethylene terephthalate (PET) film (release film) whose one side was silicone-treated and dried by a comma coater. Was peeled from the release film to obtain a composition sheet for film formation.
The obtained sheet has a thickness of 90 μm, a density of 1.48 g / cm 3 , an ionic conductivity of 16 mS / cm, an elongation in a puncture strength test of 1.2%, a stress of 2.9 MPa and a maximum in tensile strength test The stress was 6.3 MPa and the breaking elongation was 3.6%.
以上のように、所定の溶解度の多価金属化合物を添加した成膜用組成物では、多価金属化合物を添加していないものに比べ、イオン伝導度が向上しながら、各強度試験において応力は維持されつつ、伸び率が向上した、総合的強度に優れるシートが得られた。 As described above, in the film-forming composition to which the polyvalent metal compound having a predetermined solubility is added, the stress is improved in each strength test while the ion conductivity is improved as compared with the case where the polyvalent metal compound is not added. The sheet | seat which was excellent in the comprehensive strength which elongation rate improved was maintained, being maintained.
具体的には、無機粒子及び有機バインダーの種類が同一であり、これらの含有割合も同程度の実施例1と比較例1とを比較すると、実施例1では、多価金属化合物が添加されたことにより、イオン伝導度が8.0mS/cmと比較例1のイオン伝導度(4.9mS/cm)よりも大きく優れる。また、実施例1では、突刺強度試験における応力2.6MPa、引張強度試験における最大応力5.3MPaと応力が充分に維持されている(比較例1では、突刺強度試験における応力2.4MPa、引張強度試験における最大応力5.5MPa)とともに、突刺強度試験における伸び率4.2%、引張強度試験における破断伸び率24%と、比較例1の伸び率(突刺強度試験における伸び率1.7%、引張強度試験における破断伸び率は6.3%)よりも大きく優れ、総合的強度において比較例1よりも優れる。 Specifically, when the types of the inorganic particles and the organic binder are the same, and the content ratio of these is the same as in Example 1 and Comparative Example 1, the polyvalent metal compound is added in Example 1. As a result, the ion conductivity is 8.0 mS / cm, which is superior to the ion conductivity (4.9 mS / cm) of Comparative Example 1. Moreover, in Example 1, the stress of 2.6 MPa in the puncture strength test and the maximum stress of 5.3 MPa in the tensile strength test are sufficiently maintained (in Comparative Example 1, the stress of 2.4 MPa in the puncture strength test, tension) Along with the maximum stress of 5.5 MPa in the strength test, the elongation in the puncture strength test is 4.2%, the elongation at break in the tensile strength test is 24%, and the elongation in the comparative example 1 (the elongation in the puncture strength test is 1.7%) And the elongation at break in the tensile strength test is 6.3% and superior, and is superior to Comparative Example 1 in overall strength.
また無機粒子及び有機バインダーの種類が同一であり、これらの含有割合も同程度の実施例5、9と比較例2とを比較すると、実施例5、9では、多価金属化合物が添加されたことにより、イオン伝導度が58mS/cm、48mS/cmと比較例2のイオン伝導度(40mS/cm)よりも大きく優れる。また、実施例5、9では、突刺強度試験における応力がそれぞれ1.4MPa、1.5MPa、引張強度試験における最大応力がそれぞれ6.3MPa、6.1MPaと応力が充分に維持されている(比較例2では、突刺強度試験における応力1.5MPa、引張強度試験における最大応力6.5MPa)とともに、突刺強度試験における伸び率がそれぞれ2.4%、2.0%、引張強度試験における破断伸び率がそれぞれ10%、9.2%と、比較例2の伸び率(突刺強度試験における伸び率1.0%、引張強度試験における破断伸び率は4.2%)よりも大きく優れ、総合的強度において比較例2よりも優れる。 Further, when the types of the inorganic particles and the organic binder are the same and the content ratio of these is the same as in Examples 5 and 9 and Comparative Example 2, the polyvalent metal compound is added in Examples 5 and 9. As a result, the ion conductivity is 58 mS / cm, 48 mS / cm, which is superior to the ion conductivity (40 mS / cm) of Comparative Example 2. In Examples 5 and 9, the stress in the puncture strength test is 1.4 MPa and 1.5 MPa, respectively, and the maximum stress in the tensile strength test is 6.3 MPa and 6.1 MPa, respectively, and the stress is sufficiently maintained (comparison In Example 2, together with the stress of 1.5 MPa in the puncture strength test and the maximum stress of 6.5 MPa in the tensile strength test, the elongation in the puncture strength test is 2.4% and 2.0%, respectively, and the elongation at break in the tensile strength test Are 10% and 9.2% respectively, which are superior to the elongation of Comparative Example 2 (elongation 1.0% in puncture strength test, elongation at break 4.2% in tensile strength test), and overall strength Is superior to Comparative Example 2 in
このような実施例のシートは、電池、コンデンサ、キャパシタ、センサ、電解装置等の電気化学素子に用いられるセパレータとしてイオン伝導性と強度とをバランス良く両立できるものである。 The sheet of such an embodiment is compatible with ion conductivity and strength in a well-balanced manner as a separator used for electrochemical devices such as batteries, capacitors, capacitors, sensors, and electrolytic devices.
1:試験片
1p:試験片の周縁部
3:針
3n:針の先端部
5:基板
a:{(開口部半径)−(針の先端部半径)}
b:試験による試験片の試験開始前のaに対応する部分の最大長
h:針押込み距離(変位)
F:試験力(突刺強度)
σ:周縁部応力
σν:応力垂直成分
1:
b: Maximum length of the part corresponding to a before the start of test of the test piece by test h: Needle pushing distance (displacement)
F: Test force (spun strength)
σ: Edge stress σv: Stress perpendicular component
Claims (5)
該組成物は、更に、水に対する溶解度及びメタノールに対する溶解度の少なくとも一方が3g/100mL以上である多価金属化合物を含むことを特徴とする電気化学素子用セパレータ用組成物。 A composition for a separator for an electrochemical device, comprising: inorganic particles; and an organic binder having at least one functional group selected from the group consisting of a carboxy group, a carboxylate group which is a salt thereof, and a hydroxyl group.
The composition for a separator for an electrochemical device, further comprising a polyvalent metal compound in which at least one of the solubility in water and the solubility in methanol is 3 g / 100 mL or more.
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