JP2019160409A - Separator for electrochemical element - Google Patents

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Abstract

To provide a separator achieving both low resistance and durability in an electrochemical element.SOLUTION: A separator for an electrochemical element is a separator used in an electrochemical element. The separator includes: a porous support; and a resin composition impregnated layer including a resin composition impregnated into the porous support, the resin composition containing a polymer and an inorganic compound. The separator is characterized in that an average position of a surface of a resin composition impregnated layer based on a porous support surface relative to the thickness of the porous support, the average position being measured by a predetermined method on each of both surfaces of the separator, is in a range of -10% or more and +30% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電気化学素子用セパレータに関する。より詳しくは、電池、コンデンサ、キャパシタ、センサ、燃料電池、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に関する。 The present invention relates to a separator for an electrochemical element. More specifically, the present invention relates to a separator used for electrochemical elements such as batteries, capacitors, capacitors, sensors, fuel cells, and electrolyzers.

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されている。また、電池以外の電気化学素子についても、各々の面において優位性を持つものが種々開発されている。 In recent years, the importance of batteries has increased rapidly in many industries, from small portable devices to large-scale applications such as automobiles. New battery systems that have advantages mainly in terms of capacity, energy density, and secondary battery use. Have been developed. Also, various electrochemical elements other than batteries have been developed that have advantages in each aspect.

例えば電池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、多孔性シートを用いたセパレータが開示されている(例えば、特許文献1〜5参照)。また、セパレータの多孔性基材が熱収縮によるカソードとアノード間の短絡を防止し、過充電による電気化学素子の爆発及び発火を予防することができる、異種のセパレータを備えた電気化学素子が開示されている(例えば、特許文献6参照)。 For example, various developments and improvements have been made for separators used in batteries. For example, separators using a porous sheet have been disclosed (for example, see Patent Documents 1 to 5). Also disclosed is an electrochemical element having a different type of separator, in which the porous substrate of the separator prevents a short circuit between the cathode and the anode due to thermal shrinkage and prevents explosion and ignition of the electrochemical element due to overcharging. (For example, see Patent Document 6).

特開2000−208122号公報JP 2000-208122 A 特開2012−124029号公報JP 2012-1224029 A 特開2013−206846号公報JP 2013-206846 A 特開2014−3038号公報JP 2014-3038 A 国際公開第2016/093146号International Publication No. 2016/093146 特開2014−239041号公報JP 2014-239041 A

上記のとおり、不織布等の多孔性シートを芯材として有するセパレータが開示され、このようなセパレータは強度に優れるものであるが、セパレータの更なる高性能化へのニーズは高く、電気化学素子における低抵抗と耐久性とを両立することが望まれるところであった。 As described above, a separator having a porous sheet such as a nonwoven fabric as a core material is disclosed, and such a separator is excellent in strength, but there is a high need for further performance improvement of the separator in an electrochemical device. It has been desired to achieve both low resistance and durability.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、電気化学素子における低抵抗と耐久性とを両立したセパレータを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said present condition, and it aims at providing the separator which was compatible with the low resistance and durability in an electrochemical element.

本発明者らは、電気化学素子における低抵抗と耐久性とを両立したセパレータについて種々検討し、多孔質支持体、並びに、該多孔質支持体にポリマー及び無機化合物を含む樹脂組成物が含浸した樹脂組成物含浸層を有するセパレータに着目し、セパレータの両表面それぞれで、多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置を所定の範囲内に調整したセパレータを作製した。本発明者らは、このセパレータが、電気化学素子に求められる低抵抗を充分に維持しながら、耐久性に際だって優れることを見出し、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 present inventors have made various studies on separators that achieve both low resistance and durability in electrochemical devices, and the porous support and the resin composition containing a polymer and an inorganic compound are impregnated in the porous support. Focusing on the separator having the resin composition-impregnated layer, a separator was prepared by adjusting the position of the surface of the resin composition-impregnated layer with respect to the surface of the porous support on the both surfaces of the separator within a predetermined range. The present inventors have found that this separator is remarkably excellent in durability while sufficiently maintaining the low resistance required for an electrochemical element, and conceived that the above problems can be solved brilliantly. The invention has been reached.

すなわち本発明は、電気化学素子に用いられるセパレータであって、該セパレータは、多孔質支持体、並びに、該多孔質支持体にポリマー及び無機化合物を含む樹脂組成物が含浸した樹脂組成物含浸層を有し、セパレータの両表面それぞれで、下記方法で測定される、多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置が−10%以上、+30%以下の範囲内であることを特徴とする電気化学素子用セパレータである。
多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置の測定方法:
(1)セパレータの表面に対し、垂直に切断して得られた断面において、走査型電子顕微鏡を用いて、それぞれ幅方向の長さが80μmである、任意の5つの領域を選択する。
(2)各領域について、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した、セパレータの一方の表面部分の拡大写真上、セパレータの一方の表面側の、幅方向の中点より左側の領域における多孔質支持体の端部と、幅方向の中点より右側の領域における多孔質支持体の端部とを結び、両端部間の幅方向の長さが60μm以上である直線を基準線Aとする。
(3)(2)の拡大写真上、基準線Aに平行な線を、該セパレータの一方の表面側とは反対側から該セパレータの一方の表面側へ走査した際に、該平行線の長さに対する、該平行線上における空間部分の長さの合計の割合が10%以下である充填部が終結する境界線を充填線Bとする。
(4)基準線Aと充填線Bとの距離Xを算出する。多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置を、平行線の走査方向において、充填線Bが基準線Aの手前であるときは−Xとし、基準線Aを超えるときは+Xとする。
(5)各領域について、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した、セパレータの一方の表面とは反対側の表面部分の拡大写真においても、(2)〜(4)と同様に、基準線A′、充填線B′を求め、基準線A′と充填線B′との距離X′を算出し、多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′を決める。
(6)各領域について、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した、セパレータの厚み方向の両端が一視野で観察できる拡大写真における基準線Aと基準線A′との距離を多孔質支持体の厚みtとする。
(7)各領域について、多孔質支持体の厚みtに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X又は−Xの割合Y、及び、多孔質支持体の厚みtに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′の割合Y′をそれぞれ求め、割合Yの平均値、及び、割合Y′の平均値を、それぞれ、各表面での多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置とする。
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。
That is, the present invention is a separator used for an electrochemical device, and the separator is a porous support, and a resin composition-impregnated layer in which the porous support is impregnated with a resin composition containing a polymer and an inorganic compound. And the average position of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the thickness of the porous support relative to the thickness of the porous support measured on each of both surfaces of the separator is −10% or more, +30 % Separator for electrochemical elements, characterized in that it is in the range of% or less.
Method for measuring average position of resin composition-impregnated layer surface based on porous support surface relative to thickness of porous support:
(1) In a cross section obtained by cutting perpendicularly to the surface of the separator, any five regions each having a length in the width direction of 80 μm are selected using a scanning electron microscope.
(2) For each region, a porous support in a region on the left side of the center point in the width direction on one surface side of the separator on an enlarged photograph of one surface portion of the separator, taken using a scanning electron microscope A straight line having a length in the width direction between both end portions of 60 μm or more is defined as a reference line A.
(3) When a line parallel to the reference line A is scanned from the side opposite to the one surface side of the separator to the one surface side of the separator on the enlarged photograph of (2), the length of the parallel line A filling line B is defined as a boundary line where a filling portion in which the total length of the space portions on the parallel line is 10% or less is terminated.
(4) A distance X between the reference line A and the filling line B is calculated. When the filling line B is in front of the reference line A in the scanning direction of the parallel lines, the position of the resin composition impregnated layer surface with respect to the surface of the porous support is -X, and when the reference line A is exceeded + X.
(5) For each region, even in an enlarged photograph of the surface portion opposite to the one surface of the separator, taken using a scanning electron microscope, the reference line A ′ is the same as in (2) to (4). The filling line B ′ is obtained, the distance X ′ between the reference line A ′ and the filling line B ′ is calculated, and the position + X ′ or −X ′ of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the porous support surface is determined. Decide.
(6) For each region, the distance between the reference line A and the reference line A ′ in the enlarged photograph that can be observed with one field of view in the thickness direction of the separator taken with a scanning electron microscope is the thickness of the porous support. Let t.
(7) For each region, the ratio Y of the position + X or -X of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the porous support surface relative to the thickness t of the porous support, and the thickness t of the porous support The ratio Y ′ of the position + X ′ or −X ′ of the resin composition impregnated layer surface with respect to the surface of the porous support is determined, and the average value of the ratio Y and the average value of the ratio Y ′ are respectively determined. The average position of the surface of the resin composition-impregnated layer based on the porous support surface relative to the thickness of the porous support on the surface.
The present invention is described in detail below.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

本発明の電気化学素子用セパレータは、上述の構成よりなり、電気化学素子における低抵抗を充分に維持しながら、耐久性に際だって優れる。 The separator for an electrochemical element of the present invention has the above-described configuration, and is excellent in durability while sufficiently maintaining the low resistance in the electrochemical element.

本発明の電気化学素子用セパレータの断面を、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した1500倍の拡大写真である。It is a 1500 times enlarged photograph which image | photographed the cross section of the separator for electrochemical elements of this invention using the scanning electron microscope. 比較例1の電気化学素子用セパレータの断面を、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した1500倍の拡大写真である。It is a 1500 times enlarged photograph which image | photographed the cross section of the separator for electrochemical elements of the comparative example 1 using the scanning electron microscope. 本発明の電気化学素子用セパレータの断面を、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した400倍の拡大写真である。It is a 400 times enlarged photograph which image | photographed the cross section of the separator for electrochemical elements of this invention using the scanning electron microscope.

<電気化学素子用セパレータ>
本発明の電気化学素子用セパレータは、多孔質支持体、並びに、該多孔質支持体にポリマー及び無機化合物を含む樹脂組成物が含浸した樹脂組成物含浸層を有し、セパレータの両表面それぞれで、上記方法で測定される多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置が−10%以上、+30%以下の範囲内である。
これにより、セパレータの両表面それぞれで樹脂組成物含浸層が多孔質支持体の界面付近まで適度に充填されることになり、充分に抵抗を低いものとしながら、樹脂が含浸していない多孔質支持体のみからなる部分を少なくすることができ、耐久性を際だって優れるものとすることができる。
また電気化学素子が、電池である場合、当該セパレータにより電池を長寿命化することができる。例えば、電池が充放電に伴って形態変化が起こる電極(例えば、亜鉛負極)を含んで構成される場合、本発明の電気化学素子用セパレータは、多孔質支持体のみからなるデンドライトが進行しやすい部分の割合が少ないため、デンドライトによる短絡を抑制する効果を顕著に発揮できる。
<Electrochemical element separator>
The separator for electrochemical devices of the present invention has a porous support and a resin composition-impregnated layer impregnated with a resin composition containing a polymer and an inorganic compound on the porous support, The average position of the resin composition-impregnated layer surface based on the porous support surface relative to the thickness of the porous support measured by the above method is in the range of −10% or more and + 30% or less.
As a result, the resin composition-impregnated layer is appropriately filled up to the vicinity of the interface of the porous support on both surfaces of the separator, and the porous support not impregnated with resin while sufficiently reducing the resistance. The part which consists only of a body can be decreased, and durability can be made extremely outstanding.
In addition, when the electrochemical element is a battery, the battery can have a long life by the separator. For example, when the battery includes an electrode (for example, a zinc negative electrode) that undergoes a change in shape with charge and discharge, the electrochemical device separator of the present invention is likely to proceed with dendrite consisting only of a porous support. Since the proportion of the portion is small, the effect of suppressing a short circuit due to dendrite can be remarkably exhibited.

上記(1)について、セパレータの表面に対し、垂直に切断して得られた断面において、走査型電子顕微鏡を用いて任意の5つの領域を選択するとは、1つの断面から幅80μmの互いに異なる領域を5つ選択してもよく、2〜5つの断面から幅80μmの領域を合計5つ選択しても良い。例えば、樹脂組成物の剥離基材への塗工時における塗工幅の中央における、樹脂組成物の流れ方向の断面の任意の3箇所の領域、流れ方向と直交する方向の断面の任意の2箇所の領域を選択することができる。 Regarding (1) above, when any five regions are selected using a scanning electron microscope in a cross section obtained by cutting perpendicularly to the surface of the separator, different regions having a width of 80 μm from one cross section May be selected, or a total of five regions having a width of 80 μm may be selected from 2 to 5 cross sections. For example, in the center of the coating width when the resin composition is applied to the release substrate, any three regions in the cross section in the flow direction of the resin composition, any two in the cross section in the direction orthogonal to the flow direction A region can be selected.

上記(2)について、拡大写真は、幅方向の長さが80μmの領域であって、セパレータの一方の表面部分を拡大した写真であればよく、セパレータの厚み方向の両端が一視野で観察できるものでなくても構わない。幅方向の中点より左側の領域における多孔質支持体の任意の端部と、幅方向の中点より右側の領域における多孔質支持体の任意の端部とを結び、両端部間の幅方向の長さが60μm以上である直線を基準線Aとすることができるが、中でも、幅方向の中点より左側の領域における多孔質支持体の端部の内、セパレータの表面に最も近い点と、該中点より右側の領域における多孔質支持体の端部の内、セパレータの表面に最も近い点とを結ぶ直線を基準線Aとすることが好ましい。セパレータの表面に最も近い点とは、セパレータの表面が樹脂組成物から構成されている場合は、当該表面に最も近い多孔質支持体部分の端部の点であり、セパレータの表面が多孔質支持体部分から構成されている場合は、セパレータの表面を構成する多孔質支持体部分の端部がセパレータの表面に最も近い点(セパレータの表面との距離が0)となるため、セパレータの表面を構成する多孔質支持体部分の端部の任意の点とすることができる。 Regarding (2) above, the enlarged photograph is a region having a length of 80 μm in the width direction, and may be a photograph in which one surface portion of the separator is enlarged, and both ends in the thickness direction of the separator can be observed in one field of view. It doesn't have to be a thing. An arbitrary end portion of the porous support in the region on the left side from the midpoint in the width direction is connected to an arbitrary end portion of the porous support in the region on the right side from the midpoint in the width direction. A straight line having a length of 60 μm or more can be used as the reference line A. Among them, among the ends of the porous support in the region on the left side of the middle point in the width direction, the point closest to the separator surface The straight line connecting the point closest to the separator surface among the ends of the porous support in the region on the right side of the midpoint is preferably used as the reference line A. When the separator surface is made of a resin composition, the point closest to the separator surface is the end point of the porous support portion closest to the surface, and the separator surface is porous support. In the case of being composed of a body part, the end of the porous support part constituting the separator surface is the closest point to the separator surface (the distance from the separator surface is 0). It can be an arbitrary point at the end of the porous support portion to be constituted.

上記(3)について、平行線上における空間部分とは、平行線走査中の一時点における平行線上の、多孔質支持体、樹脂組成物等の本発明の電気化学素子用セパレータを構成する材料が無い空間部分(空隙部分)を言う。該空間部分は、電気化学素子用セパレータの断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて撮影した拡大写真を示す図1、2の黒色部である。なお、多孔質支持体、樹脂組成物等の本発明の電気化学素子用セパレータを構成する材料が有る部分は、図1、2の淡色部ないし白色部である。平行線上における空間部分の長さは、実施例に記載の方法に従い、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて本発明の電気化学素子用セパレータの断面を観察することで測定することができる。
また平行線上における空間部分の長さの合計とは、平行線上における空間部分が断続的に2箇所以上ある場合に、これら空間部分の長さを合計することを言う。なお、平行線の長さは、撮影画像で示される範囲内にわたる平行線全体の長さである。
上記の充填部は、拡大写真内で、1つだけ存在していても良いし、2つ以上存在していてもよい。充填部が2つ以上存在する場合、これに対応して充填部が終結する境界線も2つ以上存在することになるが、この場合、充填線Bは、充填部が終結する境界線のうち、基準線Aとの距離が最も近い線とする。
With respect to the above (3), the space portion on the parallel line means that there is no material constituting the separator for an electrochemical element of the present invention, such as a porous support or a resin composition, on the parallel line at one point during parallel line scanning. The space part (gap part) is said. The space portion is a black portion in FIGS. 1 and 2 showing an enlarged photograph of a cross section of the separator for an electrochemical element using a scanning electron microscope (SEM). In addition, the part with the material which comprises the separator for electrochemical elements of this invention, such as a porous support body and a resin composition, is the light color part thru | or white part of FIG. The length of the space portion on the parallel line can be measured by observing the cross section of the separator for an electrochemical element of the present invention using a scanning electron microscope (SEM) according to the method described in the examples.
Moreover, the sum total of the length of the space part on a parallel line means adding up the length of these space parts, when there are two or more space parts on a parallel line intermittently. Note that the length of the parallel lines is the length of the entire parallel lines within the range indicated by the captured image.
In the enlarged photograph, only one of the above-mentioned filling parts may be present, or two or more may be present. If there are two or more filling parts, there will be two or more boundary lines where the filling part ends correspondingly. In this case, the filling line B is the boundary line where the filling part ends. , And the line closest to the reference line A.

上記(4)について、基準線Aと充填線Bとの距離Xは、互いに平行である2直線間の距離であり、本明細書中、X値とも言う。なお、基準線Aが多孔質支持体表面に相当し、充填線Bが樹脂組成物含浸層表面の位置に相当する。本明細書中、樹脂組成物含浸層表面の位置は、多孔質支持体表面を基準とする相対的な位置として規定し、平行線の走査方向において、充填線Bが基準線Aの手前であるときは−Xとし、基準線Aを超えるときは+Xとする。
基準線Aと充填線Bを決定し、X値を測定する際の拡大写真の倍率は、適宜選択することができるが、好ましくは1000倍以上であり、より好ましくは1500倍以上である。また、該倍率は、好ましくは5000倍以下である。
Regarding (4) above, the distance X between the reference line A and the filling line B is the distance between two straight lines that are parallel to each other, and is also referred to as the X value in this specification. The reference line A corresponds to the porous support surface, and the filling line B corresponds to the position of the resin composition impregnated layer surface. In this specification, the position of the resin composition-impregnated layer surface is defined as a relative position with respect to the porous support surface, and the filling line B is in front of the reference line A in the parallel line scanning direction. When it is -X, when it exceeds the reference line A, it is + X.
Although the magnification of the enlarged photograph when determining the reference line A and the filling line B and measuring the X value can be selected as appropriate, it is preferably 1000 times or more, more preferably 1500 times or more. The magnification is preferably 5000 times or less.

上記(5)では、上記(2)〜(4)で測定した多孔質支持体・樹脂組成物含浸層の表面とは反対側の表面について、上記(2)の基準線Aの求め方と同様に基準線A′を求め、上記(3)の充填線Bの求め方と同様に充填線B′を求め、基準線A′と充填線B′との距離X′を算出し、多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′を決める。 In the above (5), the surface opposite to the surface of the porous support / resin composition impregnated layer measured in (2) to (4) is the same as the method for obtaining the reference line A in (2) above. The reference line A ′ is obtained, and the filling line B ′ is obtained in the same manner as the method for obtaining the filling line B in (3) above, the distance X ′ between the reference line A ′ and the filling line B ′ is calculated, and the porous support is obtained. The position + X ′ or −X ′ of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the body surface is determined.

上記(6)について、セパレータの厚み方向の両端が一視野で観察できる拡大写真とは、セパレータの厚みを測定できるように、セパレータの厚み方向の両端が一枚の写真に収まるように撮影した拡大写真であり、通常、上記(2)〜(4)の拡大写真や上記(5)の拡大写真よりも倍率を下げたものである。
多孔質支持体の厚みの測定に用いる拡大写真の倍率は、厚みに応じて適宜選択すればよいが、好ましくは1000倍以下であり、より好ましくは800倍以下である。また、該倍率は、好ましくは400倍以上である。
多孔質支持体の厚みは、上述したように基準線Aと基準線A′との距離tとする。ここで、距離tは、基準線Aと基準線A′が平行ではない場合、幅80μmの領域内における両基準線の最短距離である。
Regarding (6) above, an enlarged photograph in which both ends in the thickness direction of the separator can be observed with one field of view is an enlarged photograph taken so that both ends in the thickness direction of the separator can be accommodated in a single photograph so that the thickness of the separator can be measured. It is a photograph, and usually has a lower magnification than the magnified photographs (2) to (4) and the magnified photograph (5).
The magnification of the enlarged photograph used for the measurement of the thickness of the porous support may be appropriately selected depending on the thickness, but is preferably 1000 times or less, more preferably 800 times or less. The magnification is preferably 400 times or more.
The thickness of the porous support is the distance t between the reference line A and the reference line A ′ as described above. Here, when the reference line A and the reference line A ′ are not parallel, the distance t is the shortest distance between both reference lines in the region having a width of 80 μm.

上記(7)について、各領域についての多孔質支持体の厚みtに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X又は−Xの割合Yの平均値、各領域についての多孔質支持体の厚みtに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′の割合Y′の平均値が、いずれも本発明に係る範囲内となることで、上述したようにセパレータの両表面それぞれで樹脂組成物含浸層が多孔質支持体の界面付近まで適度に充填されることになり、本発明の効果を発揮できる。なお、割合Y、Y′は、本明細書中、多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置、又は、充填率とも言い、それぞれ下記式により算出されるものである。
Y(%)=(多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X又は−X/多孔質支持体の厚みt)×100
Y′(%)=(多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′/多孔質支持体の厚みt)×100
For the above (7), the average value of the ratio Y of the position + X or −X of the resin composition impregnated layer surface relative to the porous support surface relative to the thickness t of the porous support for each region, The average value of the ratio Y ′ of the position + X ′ or −X ′ of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the surface t of the porous support relative to the thickness t of the porous support is within the range according to the present invention. Thus, as described above, the resin composition-impregnated layer is appropriately filled up to the vicinity of the interface of the porous support on both surfaces of the separator, and the effects of the present invention can be exhibited. The ratios Y and Y ′ are also referred to as the position of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the thickness of the porous support relative to the thickness of the porous support in this specification, or the filling rate. It is calculated.
Y (%) = (position of resin composition impregnated layer surface with reference to porous support surface + X or −X / thickness t of porous support) × 100
Y ′ (%) = (position of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the surface of the porous support + X ′ or −X ′ / thickness t of the porous support) × 100

本発明の電気化学素子用セパレータにおいて、上記方法で測定される多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置は、セパレータの両表面それぞれで、−8%以上であることが好ましく、−5%以上であることがより好ましく、−3%以上であることが更に好ましく、−1%以上であることが特に好ましい。これにより、セパレータの耐久性をより優れるものとすることができる。また、該平均位置は、セパレータの両表面それぞれで、20%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。これにより、セパレータの抵抗をより低いものとすることができる。また本発明の電気化学素子用セパレータにおいて、上記平均位置は、セパレータの両表面の少なくとも1方で、−5%以上、5%以下であることが好ましく、−3%以上、3%以下であることがより好ましく、−1%以上、1%以下であることが更に好ましい。 In the separator for electrochemical devices of the present invention, the average position of the resin composition-impregnated layer surface relative to the porous support surface relative to the thickness of the porous support measured by the above method is the both surfaces of the separator, It is preferably -8% or more, more preferably -5% or more, still more preferably -3% or more, and particularly preferably -1% or more. Thereby, durability of a separator can be made more excellent. In addition, the average position is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, on each of both surfaces of the separator. Thereby, resistance of a separator can be made lower. In the separator for electrochemical devices of the present invention, the average position is preferably -5% or more and 5% or less, and is -3% or more and 3% or less on at least one of both surfaces of the separator. More preferably, it is more preferably −1% or more and 1% or less.

本発明の電気化学素子用セパレータは、後述するように、通常、本発明に係る樹脂組成物を剥離基材上に塗工した後、多孔質支持体に接触・含浸させ、膜を乾燥させたうえで剥離基材から剥離して得ることができる。ここで、上記方法で測定される多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置は、含浸させる樹脂組成物の量や粘度、表面張力、多孔質支持体の材料の親水性等を調整することにより適宜調整することができる。 As will be described later, the separator for an electrochemical device of the present invention is usually coated with a resin composition according to the present invention on a release substrate, and then contacted and impregnated with a porous support, and the film was dried. Further, it can be obtained by peeling from the peeling substrate. Here, the average position of the resin composition-impregnated layer surface based on the porous support surface measured by the above method is the amount, viscosity, surface tension, and hydrophilicity of the porous support material. It can adjust suitably by adjusting property etc.

本発明の電気化学素子用セパレータは、その断面において、セパレータの両表面それぞれで多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置が上記所定の範囲内である限り、一部に独立した空隙を含んでいてもよい。電気化学素子用セパレータ形成材料の混練時に噛み込んだ空気が残存してセパレータに空隙を形成したり、樹脂組成物に含まれる無機化合物粒子の粒子間に空隙が生じることが起こり得る。 In the separator for an electrochemical element of the present invention, in the cross section, the average position of the surface of the resin composition impregnated layer with respect to the thickness of the porous support on each of both surfaces of the separator is within the predetermined range. As long as it is within, a part of the gap may be included. Air entrained during kneading of the separator forming material for an electrochemical element may remain to form voids in the separator, or voids may be generated between the inorganic compound particles contained in the resin composition.

以下では、本発明の電気化学素子用セパレータの構成材料について説明し、次いで、その作製方法を説明する。 Below, the constituent material of the separator for electrochemical elements of this invention is demonstrated, and the manufacturing method is then demonstrated.

[樹脂組成物]
(ポリマー)
本発明に係る樹脂組成物は、ポリマーを含む。該ポリマーとしては、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く、例えば、共役ジエン系ポリマー、(メタ)アクリル系ポリマー、含フッ素エチレン系ポリマー、ポリスルホン系ポリマー、ポリエーテルケトン等が挙げられるが、中でも、共役ジエン系ポリマー、(メタ)アクリル系ポリマー、含フッ素エチレン系ポリマー、及び、ポリスルホン系ポリマー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く、共役ジエン系ポリマーであることがより好ましい。なお、上記ポリマーは、バインダーポリマーとして機能するものであることが好ましい。
[Resin composition]
(polymer)
The resin composition according to the present invention includes a polymer. Various polymers can be used as the polymer, and any of thermoplastic and thermosetting may be used. For example, conjugated diene polymer, (meth) acrylic polymer, fluorine-containing ethylene polymer, polysulfone polymer Polymers, polyether ketones and the like can be mentioned, among which at least one selected from the group consisting of conjugated diene polymers, (meth) acrylic polymers, fluorine-containing ethylene polymers, and polysulfone polymers. Preferably, it is a conjugated diene polymer. In addition, it is preferable that the said polymer functions as a binder polymer.

上記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を有するものである。
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 polymer has a monomer unit derived from a conjugated diene monomer.
The conjugated diene monomer is preferably an aliphatic conjugated diene monomer. Examples of the aliphatic conjugated diene monomer include 1,3-butadiene, isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene, chloroprene and the like, and among these, 1,3-butadiene is preferable. Conjugated diene monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記共役ジエン系ポリマーとしては、共役ジエン系モノマー由来のモノマー単位を1種又は2種以上を用いて得ることができるが、本発明に係る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。 The conjugated diene-based polymer can be obtained by using one or more monomer units derived from a conjugated diene-based monomer. However, the uniformity of the composition according to the present invention and the mechanical strength of the obtained separator can be increased. For example, it is preferable to further include a monomer unit derived from an aromatic vinyl monomer from the viewpoint of appropriately increasing the elongation rate and stress.

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-methyl styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, o-ethyl styrene, m-ethyl styrene, p-ethyl styrene, o-methoxy styrene. , 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 rate and stress are suitably adjusted. These aromatic vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more.

上記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 conjugated diene polymer preferably has a mass ratio of a monomer unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer and a monomer unit derived from an aromatic vinyl monomer of, for example, 1/9 or more and 9/1 or less. / 8 or more and 8/2 or less is more preferable, and 3/7 or more and 7/3 or less is still more preferable.

上記共役ジエン系ポリマーは、無機化合物とポリマーとの結合力が高くなり、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カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーであることが好ましく、例えば、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更に有するものがより好ましい。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としては、(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 conjugated diene-based polymer is a carboxy-modified conjugated diene having a carboxyl group and / or a carboxylate group that is a salt thereof from the viewpoint of increasing the bonding strength between the inorganic compound and the polymer and further improving the strength of the separator. The polymer is preferably a polymer, for example, more preferably a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxylate group and / or a carboxylate group that is a salt thereof. Examples of the unsaturated monomer having a carboxylate group which is a carboxyl group and / or a salt thereof include unsaturated monocarboxylic acid (salt) such as (meth) acrylic acid (salt); maleic acid (salt), fumaric acid (salt) ), Unsaturated dicarboxylic acids (salts) such as itaconic acid (salts), and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

上記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 conjugated diene polymer has a mass ratio of 0.2% by mass of the monomer unit derived from the unsaturated monomer having a carboxylate group and / or a carboxylate group that is a salt thereof from the viewpoint of further improving the strength of the separator. It is preferable that it is above, it is more preferable that it is 0.3 mass% or more, and it is still more preferable that it is 0.5 mass% or more. Further, from the viewpoint of making the ionic 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. Further preferred.

上記共役ジエン系ポリマーとしては、スチレン−ブタジエン系ポリマー、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン系ポリマー、ポリ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、ポリイソプレン系ポリマー、カルボキシ変性ポリイソプレン系ポリマー、アクリロニトリル−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、スチレン−ブタジエン系ポリマー、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。 Examples of the conjugated diene polymers include styrene-butadiene polymers, carboxy-modified styrene-butadiene polymers, polybutadiene polymers, carboxy-modified polybutadiene polymers, polyisoprene polymers, carboxy-modified polyisoprene polymers, acrylonitrile-butadiene polymers, One type or two or more types such as carboxy-modified acrylonitrile-butadiene-based polymers can be suitably used. Among these, styrene-butadiene polymers and carboxy-modified styrene-butadiene polymers are preferable, and carboxy-modified styrene-butadiene polymers are particularly preferable.

上記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、芳香族ビニルモノマー由来のモノマー単位、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 conjugated diene polymer is a monomer unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer, a monomer unit derived from an aromatic vinyl monomer, a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxylate group which is a carboxyl group and / or a salt thereof. The monomer unit may be derived from other unsaturated monomers.

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が挙げられる。 Examples of other unsaturated monomers include sulfonic acid group-containing vinyl monomers such as acrylamide methylpropane sulfonic acid and styrene sulfonate; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, N-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, (meth) acrylic (Meth) acrylic acid ester monomers such as octyl acid, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Hydroxyl-containing vinyl monomers such as 4-hydroxybutyl; (meth) acrylic Nitrile group-containing vinyl monomers such as nitrile; (meth) acrylamide monomers such as (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-ethylol (meth) acrylamide, dimethyl (meth) acrylamide, diethyl (meth) acrylamide; Bifunctional vinyl monomers such as divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, isopropylene glycol diacrylate, tetramethylene glycol dimethacrylate; 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltri Examples thereof include vinyl monomers containing an alkoxysilane group such as ethoxysilane.

上記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%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることが更に好ましい。 In 100% by mass of the conjugated diene polymer, the mass ratio of other unsaturated monomer-derived monomer units is preferably 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and 0.1% by mass. More preferably, it is as follows.

上記(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ものであればよいが、代表的なものとしては(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する(メタ)アクリル酸エステル系ポリマーが挙げられる。 Although the said (meth) acrylic-type polymer should just have a monomer unit derived from the monomer which has a (meth) acryloyl group, as a typical thing, the monomer unit derived from a (meth) acrylic acid ester monomer is a main component. (Meth) acrylic acid ester polymer to be used.

(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。
(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、具体的には、カルボキシ変性共役ジエン系ポリマーにおいてその他の不飽和モノマーの1種として上述した通りである。
When the main component is a monomer unit derived from a (meth) acrylate monomer, the content of the monomer unit derived from a (meth) acrylate monomer is 50% by mass or more in 100% by mass of the (meth) acrylate polymer. Say there is.
Specifically, the (meth) acrylic acid ester monomer is as described above as one of the other unsaturated monomers in the carboxy-modified conjugated diene polymer.

上記(メタ)アクリル系ポリマーは、(メタ)アクリル酸エステルモノマー由来のモノマー単位以外に、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や、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。無機化合物とポリマーとの結合力が高くなり、セパレータの強度をより優れたものとする観点から、上記(メタ)アクリル系ポリマーは、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を有する(メタ)アクリル系ポリマーであることが好ましい。 In addition to the monomer unit derived from the (meth) acrylic acid ester monomer, the (meth) acrylic polymer is a monomer unit derived from an unsaturated monomer having a carboxylate group which is a carboxy group and / or a salt thereof, and other unsaturated units. You may have a monomer unit derived from a monomer. From the viewpoint of increasing the bonding strength between the inorganic compound and the polymer and improving the strength of the separator, the (meth) acrylic polymer is unsaturated having a carboxylate group and / or a carboxylate group that is a salt thereof. A (meth) acrylic polymer having a monomer unit derived from a monomer is preferred.

なお、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その他の不飽和モノマーとして上述したものと同様のものを挙げることができる(ただし、(メタ)アクリル酸エステルモノマーを除く。)。 Examples of the other unsaturated monomers include those described above as the other unsaturated monomers in the carboxy-modified conjugated diene polymer (excluding the (meth) acrylic acid ester monomer).

上記含フッ素エチレン系ポリマーは、ポリエチレンの水素原子の少なくとも一部がフッ素原子に置換された構造のものであり、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。 The fluorine-containing ethylene-based polymer has a structure in which at least a part of hydrogen atoms of polyethylene is substituted with fluorine atoms, and examples thereof include polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene.

上記ポリスルホン系ポリマーは、スルホニル基を繰り返し単位に有するポリマーを言い、例えばポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PESU)、ポリフェニルスルホン(PSSU)が挙げられる。
上記ポリエーテルケトンは、エーテル結合及びケトン結合を有するポリマーであり、例えばポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。
The polysulfone-based polymer is a polymer having a sulfonyl group as a repeating unit, and examples thereof include polysulfone (PSU), polyethersulfone (PESU), and polyphenylsulfone (PSSU).
The polyether ketone is a polymer having an ether bond and a ketone bond, and examples thereof include polyether ketone ketone and polyether ether ketone.

上記ポリマーは、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 above-mentioned polymer can be produced by copolymerizing a monomer component forming a constituent unit contained in the polymer in the presence of a radical generator, and graft-modifying it as necessary.
The method for polymerizing the monomer component is not particularly limited, and examples thereof include 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.

上記ポリマーの質量割合は、セパレータのイオン伝導性や耐久性を好適に調節する観点から、本発明の電気化学素子用セパレータ100質量%中、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることが更に好ましく、5質量%以上であることが一層好ましく、7質量%以上であることが特に好ましい。また、該質量割合は、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましく、9質量%以下であることが特に好ましい。 The mass ratio of the polymer is preferably 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, in 100% by mass of the separator for electrochemical devices of the present invention, from the viewpoint of suitably adjusting the ion conductivity and durability of the separator. Is more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more, and particularly preferably 7% by mass or more. The mass ratio is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, and particularly preferably 9% by mass or less.

(無機化合物)
本発明に係る樹脂組成物は、無機化合物を含む。無機化合物は、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 compounds)
The resin composition according to the present invention contains an inorganic compound. The inorganic compound is preferably at least one selected from the group consisting of oxides, hydroxides, layered double hydroxides, and phosphate compounds, for example. In addition, in this specification, a hydroxide is a compound which has a hydroxyl group, Comprising: A thing other than a layered double hydroxide is said.

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, 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 2 or more types can be used. Among them, a composition that is stable even when the composition and the electrochemical device are formed under alkaline conditions is preferable. For example, magnesium oxide, calcium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide are preferable, and magnesium oxide and titanium oxide are preferable. Zirconium oxide is more preferable. Zirconium oxide may be a solid solution of an element such as yttrium, scandium, or ytterbium, 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, lanthanide hydroxide, titanium hydroxide, and 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 Examples thereof include germanium oxide, tin hydroxide, lead hydroxide, phosphoric acid, bismuth hydroxide, 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:
[M 1−x (OH)](An−x/n・mH
(M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。M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、NO 、CO 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MがMg、M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 layered double hydroxide has the following general formula:
[M 1 1-x M 2 x (OH) 2 ] (A n− ) x / n · mH 2 O
(M 1 represents a divalent metal ion that is one of Mg, Fe, Zn, Ca, Li, Ni, Co, Cu, and Mn. M 2 represents Al, Fe, Mn, Co, Cr, or In. .A n-is representative of the trivalent metal ion is any one, Cl -, NO 3 -, CO 3 2-, COO -. 1 or more valences such as, represents a trivalent following anions Among them, a n-is It is preferable to represent a divalent or less anion, where 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. Such layered double hydroxides include, for example, hydrotalcite, manassite, moscoleite, stichtite, shoglenite, barbournite, pyroaulite, iomite, chloromagalminite, hydrotalcite, and the like. Karma Ito, Green Last 1, Bercherin, Tacobite, Livesite, Honesite, Yardlite, Meixenite and the like, and one or more of these can be used. Among these, hydrotalcite in which M 1 in the general formula is Mg and M 2 is Al is preferable because it is industrially easy to use.
These layered hydroxides are, for example, compounds dehydrated by baking at 150 ° C. or more and 900 ° C. or less, compounds obtained by decomposing anions in the interlayer, and anions in the interlayer into hydroxide ions, etc. It may be an exchanged compound.
A compound having a functional group such as a hydroxyl group, an amino group, a carboxy group, or a silanol group may be coordinated with the layered double hydroxide. The layered double hydroxide may have an organic substance 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)(OH))、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。 Examples of the phosphoric acid compound include hydroxyapatite (Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 ), magnesium hydroxyapatite in which a part or all of the calcium ions of hydroxyapatite are substituted with magnesium, strontium hydroxyapatite substituted with strontium, Examples thereof include barium hydroxyapatite substituted with barium. Of these, hydroxyapatite and magnesium hydroxyapatite are preferable.

上記無機化合物は、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。上記無機化合物は、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。 Above all, the inorganic compound is more preferably a layered double hydroxide and / or hydroxide. The inorganic compound is more preferably a hydroxide from the viewpoint of further improving the strength of the separator, and a layered double hydroxide from the viewpoint of further improving the ionic conductivity of the separator. More preferably.

上記無機化合物は粒子状であり、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。
上記無機化合物は、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化合物粉体又は無機化合物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 compound is in the form of particles, and examples of the shape include fine powder, powder, granule, granule, scale, polyhedron, rod, and curved surface.
The inorganic compound preferably has an average particle size of 5 μm or less. The average particle diameter is more preferably 2 μm or less, and further preferably 1 μm or less. The average particle diameter is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, and further preferably 0.1 μm or more.
The average particle size may be any of the average particle size of the inorganic compound powder or inorganic compound dispersion before being mixed with other components in order to obtain the composition of the present invention. 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 average particle size in the above range is, for example, a method of pulverizing the particles with a ball mill or the like, dispersing the obtained coarse particles in a dispersant to a desired particle size, In addition to the method of selecting the particle diameter by sieving the coarse particles, etc., it is possible to optimize the preparation conditions at the stage of producing the particles to obtain (nano) particles having a desired particle diameter.

上記無機化合物の質量割合は、セパレータの耐久性及びイオン伝導度の改善の観点から、本発明の電気化学素子用セパレータ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55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%以下であり、更に好ましくは80質量%以下であり、特に好ましくは65質量%以下である。 The mass ratio of the inorganic compound is preferably 30% by mass or more in 100% by mass of the separator for electrochemical devices of the present invention from the viewpoint of improving the durability and ionic conductivity of the separator. The mass ratio is more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 55% by mass or more. Moreover, it is preferable that this mass ratio is 95 mass% or less. The mass ratio is more preferably 90% by mass or less, still more preferably 80% by mass or less, and particularly preferably 65% by mass or less.

[多孔質支持体]
本発明の電気化学素子用セパレータは、更に、多孔質支持体を有する。該多孔質支持体は、特に限定されないが、例えばポリエチレン、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ポリマー等のポリオレフィン系ポリマー;ビニロン等のポリビニルアルコール系ポリマー;脂肪族ポリアミド;芳香族ポリアミド;スチレン系ポリマー;ポリエステル系ポリマー;ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン等のポリスルホン系ポリマー;ポリフェニレンサルファイド系ポリマー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好適なものとして挙げられ、中でも、ポリオレフィン系ポリマー、ポリビニルアルコール系ポリマーがより好ましい。
本発明の電気化学素子用セパレータは、本発明に係る樹脂組成物を多孔質支持体に含浸させて得られる樹脂組成物含浸層と多孔質支持体とが少なくとも部分的に一体化したものである。本発明の電気化学素子用セパレータでは、本発明に係る樹脂組成物が多孔質支持体中の空孔の少なくとも一部を埋めている。
[Porous support]
The separator for electrochemical devices of the present invention further has a porous support. The porous support is not particularly limited. For example, a polyolefin polymer such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, and cyclic polyolefin polymer; a polyvinyl alcohol polymer such as vinylon; an aliphatic polyamide; an aromatic polyamide; Styrene-based polymers; polyester-based polymers; polysulfone-based polymers such as polysulfone, polyethersulfone, and polyphenylsulfone; non-woven fabrics, woven fabrics, and microporous films made of resin materials such as polyphenylene sulfide-based polymers Among these, polyolefin polymers and polyvinyl alcohol polymers are more preferable.
The separator for an electrochemical element of the present invention is obtained by at least partially integrating a resin composition-impregnated layer obtained by impregnating a porous support with the resin composition according to the present invention and a porous support. . In the separator for electrochemical devices of the present invention, the resin composition according to the present invention fills at least part of the pores in the porous support.

上記多孔質支持体の質量割合は、本発明の電気化学素子用セパレータ100質量%中、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましく、25質量%以上であることが特に好ましい。また、該質量割合は、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることが更に好ましい。 The mass ratio of the porous support is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more in 100% by mass of the separator for electrochemical devices of the present invention. More preferably, it is particularly preferably 25% by mass or more. The mass ratio is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and further preferably 35% by mass or less.

(その他の成分)
本発明の電気化学素子用セパレータは更に、導電性カーボン、導電性セラミックス等のその他の成分を含んでいてもよい。
本発明の電気化学素子用セパレータにおけるその他の成分の含有割合は、セパレータの強度の観点からセパレータ100質量%中、10質量%以下であることが好ましい。より好ましくは5質量%以下であり、更に好ましくは1質量%以下であり、特に好ましくは0.1質量%以下である。
(Other ingredients)
The separator for electrochemical devices of the present invention may further contain other components such as conductive carbon and conductive ceramics.
The content of other components in the separator for electrochemical devices of the present invention is preferably 10% by mass or less in 100% by mass of the separator from the viewpoint of the strength of the separator. More preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 1 mass% or less, Most preferably, it is 0.1 mass% or less.

本発明の電気化学素子用セパレータは、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。該平均膜厚は、15μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることが更に好ましく、25μm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、走査型電子顕微鏡を用いて測定した任意の5点の平均膜厚である。
The separator for electrochemical elements 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 breakage during film formation can be sufficiently prevented. Further, if it is 1 mm or less, it is advantageous from the viewpoint of cost, and ion transmission ability is sufficiently excellent. The average film thickness is more preferably 15 μm or more, further preferably 20 μm or more, and particularly preferably 25 μm or more. Further, the average film thickness is more preferably 800 μm or less, further preferably 500 μm or less, and particularly preferably 200 μm or less.
The said average film thickness is an average film thickness of arbitrary 5 points | pieces measured using the scanning electron microscope.

本発明の電気化学素子用セパレータは、抵抗値が0.1〜5Ωcmであることが好ましい。該抵抗値は、3Ωcm以下であることがより好ましく、2Ωcm以下であることが更に好ましく、1Ωcm以下であることが特に好ましい。
上記抵抗値は、実施例に記載の方法に従い、測定することができる。
The separator for an electrochemical element of the present invention preferably has a resistance value of 0.1 to 5 Ωcm 2 . The resistance is more preferably 3Omucm 2 or less, still more preferably 2Omucm 2 or less, particularly preferably 1 .OMEGA.cm 2 or less.
The resistance value can be measured according to the method described in Examples.

本発明の電気化学素子用セパレータは、水系電解液を含んで構成される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ことが好ましい。 The separator for an electrochemical element of the present invention is preferably for use as a separator used in an electrochemical element comprising an aqueous electrolyte.

(本発明の電気化学素子用セパレータの製造方法)
本発明の電気化学素子用セパレータは、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樹脂組成物を調製し、この樹脂組成物を後述する方法により成膜して製造することができる。
先ず、本発明に係る樹脂組成物の原料(本発明に係る無機化合物、ポリマー、及び、その他の成分)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、本発明に係る樹脂組成物を得ることができる。
なお、混合前に、無機化合物の分散体を製造してもよい。例えば、無機化合物、及び、必要に応じて無機化合物の分散剤等を混合する。混合前に無機化合物分散体を製造することにより、調製の際にポリマーが不安定化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 for producing separator for electrochemical device of the present invention)
The separator for electrochemical devices of the present invention can be manufactured by preparing a resin composition used for obtaining a separator for electrochemical devices by forming a film, and forming the resin composition into a film by a method described later. .
First, the raw materials of the resin composition according to the present invention (inorganic compound, polymer, and other components according to the present invention) are mixed. For mixing, a mixer, blender, kneader, sand mill, bead mill, ready mill, roll mill, ball mill, or the like can be used. During mixing, water, an organic solvent such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, hexanol, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent of water and an organic solvent may be added as a medium.
After mixing, if necessary, filtration, defoaming and the like can be performed to obtain the resin composition according to the present invention.
In addition, you may manufacture the dispersion of an inorganic compound before mixing. For example, an inorganic compound and, if necessary, a dispersant for the inorganic compound are mixed. By producing the inorganic compound dispersion before mixing, it is possible to suppress destabilization of the polymer during the preparation. The above-mentioned equipment and medium can be used for mixing.

本発明に係る樹脂組成物から膜を製造する方法は、本発明に係る樹脂組成物を、例えば、キャストコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、コンマコート法、ダイコート法、インクジェット法、ウェットラミネート法等の従来公知の手法によって、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の剥離基材上に塗工することができる。剥離基材上に塗工された樹脂組成物膜の表面に多孔質支持体に接触・含浸させ、膜を乾燥させたうえで剥離基材から剥離して本発明の電気化学素子用セパレータを製造することができる。 The method for producing a film from the resin composition according to the present invention includes the resin composition according to the present invention, for example, a cast coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a roll coating method, a bar coating method, It can be coated on a release substrate such as a polyethylene terephthalate (PET) film by a conventionally known method such as a comma coating method, a die coating method, an ink jet method, or a wet laminating method. The surface of the resin composition film coated on the release substrate is contacted and impregnated with the porous support, and the film is dried and then peeled off from the release substrate to produce the separator for an electrochemical device of the present invention. can do.

成膜後のセパレータは、必要に応じて加熱してもよい。加熱温度、加熱時間は適宜設定すればよい。 The separator after film formation may be heated as necessary. The heating temperature and heating time may be set as appropriate.

<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電気化学素子でもある。
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;アルカリ形燃料電池等の燃料電池;アルカリ水電解装置等の電解装置が挙げられる。
<Electrochemical element>
This invention is also an electrochemical element comprised including the separator for electrochemical elements of this invention.
Examples of the electrochemical element of the present invention include a battery; a capacitor such as an electrolytic capacitor; a capacitor such as an electric double layer capacitor and a lithium ion capacitor; a sensor such as a humidity sensor and a gas sensor; a fuel cell such as an alkaline fuel cell; An electrolysis device such as an electrolysis device may be mentioned.

上記水系電解液としては、電気化学素子の水系電解液として通常用いられる、水を電解液原料の主成分として使用するものであれば特に制限されず、水とともに有機溶剤を含んでいてもよい。水を電解液原料の主成分として使用するとは、水系電解液100質量%中、水の質量割合が50質量%以上であることを言う。該質量割合は80質量%以上であることが好ましい。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。 The aqueous electrolyte is not particularly limited as long as water is used as a main component of the electrolyte raw material, which is usually used as an aqueous electrolyte of an electrochemical element, and may contain an organic solvent together with water. The use of water as the main component of the electrolyte solution raw material means that the mass ratio of water is 50% by mass or more in 100% by mass of the aqueous electrolyte solution. The mass ratio is preferably 80% by mass or more. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxymethane, diethoxymethane, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, diethoxyethane, dimethylsulfoxide, sulfolane, acetonitrile, benzoate. Nitriles, ionic liquids, fluorine-containing carbonates, fluorine-containing ethers, polyethylene glycols, fluorine-containing polyethylene glycols and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.

中でも、本発明の電気化学素子は、水のみを電解液原料として使用する電解液を含んで構成される電気化学素子であることが好ましい。水のみを電解液原料として使用する電解液の方が、熱安全性がより高いところ、本発明の電気化学素子用セパレータを用いることでより安定な電気化学特性が得られる。 Especially, it is preferable that the electrochemical element of this invention is an electrochemical element comprised including the electrolyte solution which uses only water as an electrolyte solution raw material. Where the electrolyte solution using only water as the electrolyte solution raw material has higher thermal safety, more stable electrochemical characteristics can be obtained by using the electrochemical element separator of the present invention.

上記水系電解液は、例えば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 aqueous electrolyte is preferably an alkaline electrolyte, for example. Examples of the alkaline electrolyte include a potassium hydroxide aqueous solution, a sodium hydroxide aqueous solution, a lithium hydroxide aqueous solution, a zinc sulfate aqueous solution, a zinc nitrate aqueous solution, a zinc phosphate aqueous solution, and a zinc acetate aqueous solution. These can be used alone. It can also be used as an aqueous solution in which two or more of these solutes are mixed.

(電池)
本発明の電気化学素子は、例えば電池であることが好ましい。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。
(battery)
The electrochemical element of the present invention is preferably a battery, for example. The case where the electrochemical device of the present invention is a battery will be described in detail below.
A battery usually includes a positive electrode. As the active material of the positive electrode, those normally used as the positive electrode active material of the primary battery or the secondary battery can be used, and are not particularly limited. For example, oxygen (when oxygen becomes the positive electrode active material, the positive electrode is oxygen Perovskite type compounds, cobalt-containing compounds, iron-containing compounds, copper-containing compounds, manganese-containing compounds, vanadium-containing compounds, nickel-containing compounds, iridium-containing compounds, platinum-containing compounds; platinum-containing compounds; Containing compound; silver-containing compound; air electrode composed of carbon-containing compound); 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; Examples include zinc species such as lead.
Moreover, it is one of the suitable 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。中でも、負極活物質が亜鉛化合物を含むことが好ましい。 The battery is usually configured to further include a negative electrode. As the negative electrode active material, those normally used as the negative electrode active material of the battery such as carbon, lithium, sodium, magnesium, zinc, nickel, tin, cadmium, hydrogen storage alloy, silicon-containing material and the like can be used. For example, the present invention can be suitably applied to a battery using an active material that may generate dendrite in association with an electrode reaction such as zinc, lithium, nickel, magnesium, cadmium, or the like as a negative electrode active material. . Especially, it is preferable that a negative electrode active material contains a zinc compound.

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。
Electrodes such as a positive electrode and a negative electrode constituting the battery can be produced by forming an active material layer on a current collector.
Current collectors that make up the electrode include (electrolytic) copper foil, copper mesh (expanded metal), foamed copper, punched copper, copper alloys such as brass, brass foil, brass mesh (expanded metal), foamed brass, punched brass , Nickel foil, corrosion-resistant nickel, nickel mesh (expanded metal), punching nickel, metal zinc, corrosion-resistant metal zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punched) steel sheet, non-woven fabric imparted with conductivity; Ni, Zn, Sn, Pb, Hg, Bi, In, Tl, brass added (electrolytic) copper foil, copper mesh (expanded metal), copper alloy such as foamed copper, punched copper, brass, brass foil, brass mesh (expanded metal) ), Foamed brass, punched brass, nickel foil, corrosion-resistant nickel, nickel mesh (expanded) Tar), punching nickel, metallic zinc, corrosion-resistant metallic zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punching) steel sheet, 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 and other copper alloys, brass foil, brass mesh (expanded metal), foamed brass, punched brass, nickel foil, corrosion resistant nickel, nickel mesh (Expanded metal), punched nickel, metal zinc, corrosion-resistant metal zinc, zinc foil, zinc mesh (expanded metal), (punched) steel sheet, non-woven fabric; silver; current collector and container for alkaline (storage) battery and air zinc battery Examples include materials used.

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. The battery of the present invention uses a general secondary battery, a mechanical charge (mechanical replacement of a zinc negative electrode), a third electrode (a positive electrode, an electrode suitable for charging) Any form such as one using electrodes suitable for discharge) may be used.

(燃料電池又は電解装置)
本発明の電気化学素子が燃料電池又は電解装置である場合について、以下に詳しく説明する。
本発明の電気化学素子用セパレータは、アルカリ形燃料電池、アルカリ水電解装置の部材として好適に用いられる。上記アルカリ形燃料電池、アルカリ水電解装置としては、例えば、陽極、陰極、及び、陽極と陰極との間に配置された本発明の電気化学素子用セパレータを含むものが挙げられる。より具体的には、上記アルカリ形燃料電池、アルカリ水電解装置は、本発明の電気化学素子用セパレータによって隔てられた、陽極が存在する陽極室と、陰極が存在する陰極室とを有する。
上記陽極及び上記陰極としては、ニッケル又はニッケル合金等を含む導電性基体を含む、公知の電極が挙げられる。
(Fuel cell or electrolyzer)
The case where the electrochemical element of the present invention is a fuel cell or an electrolyzer will be described in detail below.
The separator for electrochemical elements of the present invention is suitably used as a member for alkaline fuel cells and alkaline water electrolysis devices. Examples of the alkaline fuel cell and alkaline water electrolysis apparatus include an anode, a cathode, and a separator for an electrochemical element of the present invention disposed between the anode and the cathode. More specifically, the alkaline fuel cell and the alkaline water electrolysis apparatus have an anode chamber in which an anode exists and a cathode chamber in which a cathode exists, which are separated by the separator for electrochemical elements of the present invention.
Examples of the anode and the cathode include known electrodes including a conductive substrate containing nickel or a nickel alloy.

〔燃料電池の発電方法〕
本発明の電気化学素子用セパレータを含むアルカリ形燃料電池を用いて行う発電の方法は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。例えば、上述した本発明の電気化学素子用セパレータを含むアルカリ形燃料電池に、電解液を充填し、電解液中で陽極、陰極それぞれに、酸化剤(例えば酸素)、燃料(例えば水素)を供給することで発電を行うことができる。
[Fuel cell power generation method]
The method of power generation performed using the alkaline fuel cell including the separator for electrochemical devices of the present invention is not particularly limited, and can be performed by a known method. For example, an alkaline fuel cell including the above-described separator for an electrochemical element of the present invention is filled with an electrolytic solution, and an oxidant (for example, oxygen) and a fuel (for example, hydrogen) are supplied to the anode and the cathode, respectively, in the electrolytic solution. By doing so, it is possible to generate electricity.

〔水電解装置の電解方法〕
本発明の電気化学素子用セパレータを含むアルカリ水電解装置を用いて行う水の電気分解の方法は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。例えば、上述した本発明の電気化学素子用セパレータを含むアルカリ水電解装置に、電解液を充填し、電解液中で電流を印加することにより行うことができる。
[Electrolysis method of water electrolyzer]
The method of electrolyzing water using an alkaline water electrolysis apparatus including the separator for electrochemical elements of the present invention is not particularly limited, and can be performed by a known method. For example, it can be performed by filling an alkaline water electrolysis apparatus including the above-described separator for an electrochemical element of the present invention with an electrolytic solution and applying a current in the electrolytic solution.

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。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.

(測定方法)
下記に示す各測定で、測定箇所は、樹脂組成物の剥離基材への塗工時における塗工幅の中央を通り、樹脂組成物の流れ方向に沿う断面における幅80μmの任意の3箇所、流れ方向と直交する方向に沿う断面における幅80μmの任意の2箇所を測定及び計算し、測定結果は、その平均値を記載した。
(Measuring method)
In each measurement shown below, the measurement location passes through the center of the coating width at the time of coating the release composition of the resin composition, and any three locations with a width of 80 μm in the cross section along the flow direction of the resin composition, Two arbitrary positions with a width of 80 μm in the cross section along the direction orthogonal to the flow direction were measured and calculated, and the measurement result described the average value.

<厚み>
走査型電子顕微鏡を用いてセパレータの全厚が一視野で観察できるように、400倍の拡大写真を撮影した(拡大写真の一例として、図3を示す)。得られた画像からセパレータの厚みを算出した。
また下記に示す方法により、基準線Aと基準線A′を決定し、基準線Aと基準線A′との距離t(μm)を算出し、これを多孔質支持体の厚みとした。なお、距離tは、基準線Aと基準線A´が平行ではない場合、幅80μmの領域内における基準線間の最短距離とした。
<Thickness>
A 400 × magnified photograph was taken so that the entire thickness of the separator could be observed in one field of view using a scanning electron microscope (FIG. 3 shows an example of the magnified photograph). The thickness of the separator was calculated from the obtained image.
Further, the reference line A and the reference line A ′ were determined by the method described below, and the distance t (μm) between the reference line A and the reference line A ′ was calculated, and this was used as the thickness of the porous support. Note that the distance t is the shortest distance between the reference lines in the region having a width of 80 μm when the reference line A and the reference line A ′ are not parallel.

<充填率>
5箇所の測定箇所について、下記に示す方法により、基準線A、充填線B、基準線Aと充填線Bとの距離であるX値を算出し、多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X又は−Xを決め、下記式により充填率Yを算出した。
充填率Y(%)=多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X又は−X/多孔質支持体の厚みt×100
<Filling rate>
The resin composition based on the surface of the porous support was calculated by calculating the X value, which is the distance between the reference line A, the filling line B, and the reference line A and the filling line B, for the five measurement points by the method described below. The position + X or −X on the surface of the material impregnated layer was determined, and the filling rate Y was calculated by the following formula.
Filling rate Y (%) = Position of resin composition impregnated layer surface with reference to porous support surface + X or −X / porous support thickness t × 100

<基準線A>
セパレータの表面に対し、垂直に切断して得られた断面のうち、幅の長さが80μmの領域について、走査型電子顕微鏡を用いて1500倍の拡大写真を撮影した。視野はセパレータ片側の表面からセパレータの全厚の30%以上となるようにした。
得られた拡大写真における多孔質支持体部分のうち、幅方向の中点より左側の領域におけるセパレータの表面に最も近い点と、該中点より右側の領域におけるセパレータの表面に最も近い点とを結び、両端部間の幅方向の長さが60μm以上である直線を基準線Aとした。なお、セパレータの表面に最も近い点とは、セパレータの表面が樹脂組成物から構成されている場合、当該表面に最も近い多孔質支持体部分の端部の点であり、セパレータの表面が多孔質支持体部分の端部から構成されている場合、セパレータの表面を構成する多孔質支持体部分の端部がセパレータの表面に最も近い点(セパレータの表面との距離が0)となるため、セパレータの表面を構成する多孔質支持体部分の端部の任意の点である。
<Reference line A>
Among the cross section obtained by cutting perpendicularly to the surface of the separator, a magnified photograph of 1500 times was taken using a scanning electron microscope for a region having a width of 80 μm. The field of view was 30% or more of the total thickness of the separator from the surface on one side of the separator.
Of the porous support part in the obtained enlarged photograph, a point closest to the surface of the separator in the region on the left side of the midpoint in the width direction, and a point closest to the surface of the separator in the region on the right side of the midpoint A straight line having a length in the width direction between both end portions of 60 μm or more was defined as a reference line A. The point closest to the surface of the separator is the end point of the porous support portion closest to the surface when the surface of the separator is made of a resin composition, and the surface of the separator is porous. In the case where the end portion of the support portion is used, the end portion of the porous support portion constituting the separator surface is the closest point to the separator surface (the distance from the separator surface is 0). It is an arbitrary point at the end of the porous support portion constituting the surface of the substrate.

<充填線B>
基準線Aに平行な線を、基準線Aの表面側とは反対側から基準線Aの表面側へ順に走査した際に、該平行線の長さに対する、該平行線上における空間部分(不織布繊維等の多孔質基材も組成物も無い部分)の長さ合計の割合が10%以下となる充填部が終結する境界線を充填線Bとした。なお、充填部が2つ以上存在する場合、充填線Bは、充填部が終結する境界線のうち、基準線Aとの距離が最も近い線とした。
<Filling line B>
When a line parallel to the reference line A is sequentially scanned from the side opposite to the surface side of the reference line A to the surface side of the reference line A, a space portion (nonwoven fabric fiber) on the parallel line with respect to the length of the parallel line The boundary line where the ratio of the total length of the portion having no porous base material and composition such as 10% or less ends is the filling line B. In addition, when two or more filling parts existed, the filling line B was a line having the shortest distance from the reference line A among the boundary lines where the filling part was terminated.

<X値、及び、多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置>
基準線Aと充填線Bとの距離をX値として、撮影画像から算出した。多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置は、平行線の走査方向において、充填線Bが基準線Aの手前であるとき(膜の内側であるとき)は−X、基準線Aを超えるとき(膜の外側であるとき)は+Xとした。
<X value and position of resin composition-impregnated layer surface with reference to porous support surface>
The distance between the reference line A and the filling line B was calculated from the captured image as the X value. The position of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the surface of the porous support is -X when the filling line B is in front of the reference line A (inside the membrane) in the scanning direction of the parallel lines. When exceeding the reference line A (when outside the membrane), it was set as + X.

他方の表面についても、同様にして基準線A′、充填線B′を求め、その距離X′、多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′を求めた。 Similarly, for the other surface, the reference line A ′ and the filling line B ′ are obtained, and the distance X ′ and the position + X ′ or −X ′ of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the porous support surface are determined. Asked.

<測定手順の概要>
測定手順の概要は以下の通りである。
測定箇所となる領域(幅80μm)を選択する。
一方の表面側を撮像視野として、基準線Aと充填線Bを判定し、その間の距離X、基準線Aと充填線Bとの位置関係を読む。次に反対側の表面に向けて、厚み方向に撮像視野を移動し、基準線A′、充填線B′を判定し、その間の距離X′、基準線A′と充填線B′との位置関係を読む。
倍率を下げて、厚み方向に、多孔質支持体の全体が確認できる倍率まで倍率を下げて、基準線A、A′を判定し、その間の距離(=厚みt)を読む。
一方の表面のY(y1)、他方の表面のY′(y1′)を求める。
別の4カ所の領域について、基準線A、充填線B、X、基準線Aと充填線Bとの位置関係、基準線A′、充填線B′、X′、基準線A′と充填線B′との位置関係、厚みt、Y(y2〜y5)およびY′(y2′〜y5′)を求める。
y1〜y5の単純平均、y1′〜y5′の単純平均を求める。
<Outline of measurement procedure>
The outline of the measurement procedure is as follows.
Select a region (width 80 μm) to be a measurement location.
The reference line A and the filling line B are determined with the one surface side as the imaging field of view, and the distance X between them and the positional relationship between the reference line A and the filling line B are read. Next, the imaging field of view is moved in the thickness direction toward the opposite surface, the reference line A ′ and the filling line B ′ are determined, and the distance X ′ between them, the position of the reference line A ′ and the filling line B ′. Read the relationship.
The magnification is lowered, the magnification is lowered in the thickness direction to a magnification at which the entire porous support can be confirmed, the reference lines A and A ′ are determined, and the distance between them (= thickness t) is read.
Y (y1) of one surface and Y ′ (y1 ′) of the other surface are obtained.
For the other four regions, the reference line A, filling lines B and X, the positional relationship between the reference line A and the filling line B, the reference line A ′, the filling lines B ′ and X ′, the reference line A ′ and the filling line The positional relationship with B ′, the thickness t, Y (y2 to y5), and Y ′ (y2 ′ to y5 ′) are obtained.
A simple average of y1 to y5 and a simple average of y1 'to y5' are obtained.

<抵抗値>
以下の条件で抵抗値(Ωcm)を測定した。
・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濃度のKOH水溶液
測定サンプル:上記電解液に1晩浸漬
有効面積:φ15mm
・交流インピーダンス測定を行う。25℃の恒温槽内で30分静置した後、下記条件で測定した。
印加電圧:10mV vs.開回路電圧
周波数領域:100kHz〜100Hz
インピーダンスによって得られた切片成分(Ra)と測定サンプルを入れない場合の切片成分(Rb)から下記式により抵抗値(R)を算出した。
R=(Ra−Rb)×1.77
<Resistance value>
The resistance value (Ωcm 2 ) was measured under the following conditions.
Cell configuration Working electrode: Ni plate Counter electrode: Ni plate Electrolyte solution: 6.7 mol / L KOH aqueous solution saturated with zinc oxide Measurement sample: Immersion in the electrolyte solution overnight Effective area: φ15 mm
・ Measure AC impedance. After leaving still for 30 minutes in a 25 degreeC thermostat, it measured on condition of the following.
Applied voltage: 10 mV vs. Open circuit voltage frequency range: 100 kHz to 100 Hz
The resistance value (R) was calculated by the following equation from the intercept component (Ra) obtained by impedance and the intercept component (Rb) when no measurement sample was added.
R = (Ra−Rb) × 1.77

<充放電試験>
酸化亜鉛とポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を96:4の質量割合で混練した活物質をパンチングニッケルに貼り付けて作製した亜鉛負極と、セパレータで形成したイオン伝導性膜を配置し、対極としてニッケル正極、参照極としてAg/AgO電極を用いた電池セルを構成した。対極と負極との間に、電流密度30mA/cm2の電流を流し負極容量に対して25%の電気容量の充放電試験を行った。負極容量に対して25%の電気容量で充放電を繰り返し行い、正極と負極が短絡したときのサイクル数を寿命として評価した。
<Charge / discharge test>
A negative electrode made of zinc oxide and polytetrafluoroethylene (PTFE) kneaded at a mass ratio of 96: 4 is attached to punching nickel, and an ion conductive film formed by a separator is arranged, and nickel is used as a counter electrode. A battery cell using an Ag / AgO electrode as a positive electrode and a reference electrode was constructed. A current density of 30 mA / cm2 was passed between the counter electrode and the negative electrode, and a charge / discharge test with an electric capacity of 25% with respect to the negative electrode capacity was performed. Charging / discharging was repeated at an electric capacity of 25% with respect to the negative electrode capacity, and the number of cycles when the positive electrode and the negative electrode were short-circuited was evaluated as the life.

[調製例1]
水酸化マグネシウム粒子100質量部、ポリアクリル酸塩水溶液(不揮発分40%)3質量部及びイオン交換水46質量部を計り取り、サンドミルを用いて1時間分散処理した後、ろ過を行い、水酸化マグネシウム粒子水分散液を得た。得られた水酸化マグネシウム粒子水分散液100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(不揮発分:48%)17.5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。
[Preparation Example 1]
100 parts by weight of magnesium hydroxide particles, 3 parts by weight of a polyacrylate aqueous solution (non-volatile content 40%) and 46 parts by weight of ion-exchanged water are weighed and dispersed for 1 hour using a sand mill, followed by filtration and hydroxylation. A magnesium particle aqueous dispersion was obtained. 100 parts by mass of the obtained magnesium hydroxide particle aqueous dispersion and 17.5 parts by mass of a carboxy-modified styrene-butadiene polymer aqueous dispersion (non-volatile content: 48%) were weighed and mixed, and then filtered and vacuum degassed. And a film forming composition was obtained.

[実施例1]
得られた成膜用組成物を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、乾燥後の成膜用組成物の秤量値が7.5mg/cmとなるようにコンマコーターにて塗工し、その上にポリオレフィン系繊維からなる不織布(秤量値:4mg/cm、厚み:90μm)を接触させた後、乾燥し、PETフィルムから不織布ごと塗膜を剥離することにより、不織布と塗膜が一体化したセパレータを得た。得られたセパレータの膜厚は100μmであった。抵抗は、0.6Ωcmであった。不織布ヘの充填率はそれぞれの面で、+9%と0%であった。得られたセパレータを用いた電池の充放電試験を行った結果、寿命は300サイクルであった。結果を表1に示す。
[Example 1]
The obtained film-forming composition was coated on a polyethylene terephthalate (PET) film with a comma coater so that the weight value of the film-forming composition after drying was 7.5 mg / cm 2. nonwoven fabric made of polyolefin-based fibers above (weighing value: 4 mg / cm 2, thickness: 90 [mu] m) after contacting, dried, by separating the non-woven fabric by coating a PET film, integrated nonwoven and coating A separator was obtained. The film thickness of the obtained separator was 100 μm. The resistance was 0.6 Ωcm 2 . The filling rate into the nonwoven fabric was + 9% and 0% on each side. As a result of conducting a charge / discharge test of the battery using the obtained separator, the life was 300 cycles. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
実施例1において、乾燥後の成膜用組成物の秤量値が10.5mg/cmとなるように調整した以外は実施例1と同様にして、セパレータを得た。得られたセパレータの膜厚は120μmであった。抵抗は、0.8Ωcmであった。不織布ヘの充填率は、それぞれの面で、+28%と+2%であった。得られたセパレータを用いた電池の充放電試験を行った結果、寿命は280サイクルであった。結果を表1に示す。
[Example 2]
A separator was obtained in the same manner as in Example 1, except that the weight value of the film-forming composition after drying was adjusted to 10.5 mg / cm 2 . The separator obtained had a film thickness of 120 μm. Resistance was 0.8Ωcm 2. The filling rate into the nonwoven fabric was + 28% and + 2% on each side. As a result of conducting a charge / discharge test of the battery using the obtained separator, the lifetime was 280 cycles. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
実施例1において、乾燥後の成膜用組成物の秤量値が6.5mg/cmとなるように調整した以外は実施例1と同様にして、セパレータを得た。得られたセパレータの膜厚は95μmであった。抵抗は、0.5Ωcmであった。不織布ヘの充填率は、それぞれの面で、+2%と−6%であった。得られたセパレータを用いた電池の充放電試験を行った結果、寿命は260サイクルであった。結果を表1に示す。
[Example 3]
A separator was obtained in the same manner as in Example 1 except that the weight value of the film-forming composition after drying was adjusted to 6.5 mg / cm 2 in Example 1. The separator obtained had a film thickness of 95 μm. The resistance was 0.5 Ωcm 2 . The filling rate into the nonwoven fabric was + 2% and -6% on each side. As a result of conducting a charge / discharge test of the battery using the obtained separator, the lifetime was 260 cycles. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
実施例1において、乾燥後の成膜用組成物の秤量値が4.5mg/cmとなるように調整した以外は実施例1と同様にして、セパレータを得た。得られたセパレータの膜厚は90μmであった。抵抗は、0.3Ωcmであった。不織布ヘの充填率は、それぞれの面で、+2%と−25%であった。得られたセパレータを用いた電池の充放電試験を行った結果、寿命は135サイクルであった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A separator was obtained in the same manner as in Example 1, except that the weight value of the film-forming composition after drying was adjusted to 4.5 mg / cm 2 . The thickness of the obtained separator was 90 μm. Resistance was 0.3Ωcm 2. The filling rate into the nonwoven fabric was + 2% and −25% on each side. As a result of conducting a charge / discharge test of the battery using the obtained separator, the lifetime was 135 cycles. The results are shown in Table 1.

[比較例2]
実施例1において、乾燥後の成膜用組成物の秤量値が14mg/cmとなるように調整した以外は実施例1と同様にして、セパレータを得た。得られたセパレータの膜厚は145μmであった。抵抗は、2.3Ωcmであった。不織布ヘの充填率は、それぞれの面で、+55%と+5%であった。得られたセパレータを用いた充放電試験を行った結果、寿命は80サイクルであった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A separator was obtained in the same manner as in Example 1, except that the weight value of the film-forming composition after drying was adjusted to 14 mg / cm 2 . The film thickness of the obtained separator was 145 μm. The resistance was 2.3 Ωcm 2 . The filling rate into the nonwoven fabric was + 55% and + 5% on each side. As a result of conducting a charge / discharge test using the obtained separator, the lifetime was 80 cycles. The results are shown in Table 1.

Figure 2019160409
Figure 2019160409

以上のように、不織布に含浸した組成物の充填率が−10%から+30%の範囲であるセパレータを形成し、得られたセパレータを用いて電池を形成することにより、寿命が長く、長期間の使用に優れた電池を得ることができた。このようなセパレータは、低抵抗と耐久性とを両立したセパレータとして、種々の電気化学素子に好適に適用できるものである。 As described above, by forming a separator in which the filling rate of the composition impregnated into the nonwoven fabric is in the range of −10% to + 30%, and forming a battery using the obtained separator, the life is long and long The battery which was excellent in use of was able to be obtained. Such a separator can be suitably applied to various electrochemical devices as a separator having both low resistance and durability.

Claims (3)

電気化学素子に用いられるセパレータであって、
該セパレータは、多孔質支持体、並びに、該多孔質支持体にポリマー及び無機化合物を含む樹脂組成物が含浸した樹脂組成物含浸層を有し、セパレータの両表面それぞれで、下記方法で測定される、多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置が−10%以上、+30%以下の範囲内であることを特徴とする電気化学素子用セパレータ。
多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置の測定方法:
(1)セパレータの表面に対し、垂直に切断して得られた断面において、走査型電子顕微鏡を用いて、それぞれ幅方向の長さが80μmである、任意の5つの領域を選択する。
(2)各領域について、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した、セパレータの一方の表面部分の拡大写真上、セパレータの一方の表面側の、幅方向の中点より左側の領域における多孔質支持体の端部と、幅方向の中点より右側の領域における多孔質支持体の端部とを結び、両端部間の幅方向の長さが60μm以上である直線を基準線Aとする。
(3)(2)の拡大写真上、基準線Aに平行な線を、該セパレータの一方の表面側とは反対側から該セパレータの一方の表面側へ走査した際に、該平行線の長さに対する、該平行線上における空間部分の長さの合計の割合が10%以下である充填部が終結する境界線を充填線Bとする。
(4)基準線Aと充填線Bとの距離Xを算出する。多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置を、平行線の走査方向において、充填線Bが基準線Aの手前であるときは−Xとし、基準線Aを超えるときは+Xとする。
(5)各領域について、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した、セパレータの一方の表面とは反対側の表面部分の拡大写真においても、(2)〜(4)と同様にして基準線A′、充填線B′を求め、基準線A′と充填線B′との距離X′を算出し、多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′を決める。
(6)各領域について、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した、セパレータの厚み方向の両端が一視野で観察できる拡大写真における基準線Aと基準線A′との距離を多孔質支持体の厚みtとする。
(7)各領域について、多孔質支持体の厚みtに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X又は−Xの割合Y、及び、多孔質支持体の厚みtに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の位置+X′又は−X′の割合Y′をそれぞれ求め、割合Yの平均値、及び、割合Y′の平均値を、それぞれ、各表面での多孔質支持体の厚みに対する多孔質支持体表面を基準とした樹脂組成物含浸層表面の平均位置とする。
A separator used in an electrochemical element,
The separator has a porous support and a resin composition-impregnated layer in which the porous support is impregnated with a resin composition containing a polymer and an inorganic compound, and is measured on each of both surfaces of the separator by the following method. The average position of the surface of the resin composition-impregnated layer relative to the thickness of the porous support relative to the thickness of the porous support is in the range of −10% or more and + 30% or less. Separator.
Method for measuring average position of resin composition-impregnated layer surface based on porous support surface relative to thickness of porous support:
(1) In a cross section obtained by cutting perpendicularly to the surface of the separator, any five regions each having a length in the width direction of 80 μm are selected using a scanning electron microscope.
(2) For each region, a porous support in a region on the left side of the center point in the width direction on one surface side of the separator on an enlarged photograph of one surface portion of the separator, taken using a scanning electron microscope A straight line having a length in the width direction between both end portions of 60 μm or more is defined as a reference line A.
(3) When a line parallel to the reference line A is scanned from the side opposite to the one surface side of the separator to the one surface side of the separator on the enlarged photograph of (2), the length of the parallel line A filling line B is defined as a boundary line where a filling portion in which the total length of the space portions on the parallel line is 10% or less is terminated.
(4) A distance X between the reference line A and the filling line B is calculated. When the filling line B is in front of the reference line A in the scanning direction of the parallel lines, the position of the resin composition impregnated layer surface with respect to the surface of the porous support is -X, and when the reference line A is exceeded + X.
(5) For each region, even in an enlarged photograph of the surface portion opposite to the one surface of the separator, taken using a scanning electron microscope, the reference line A ′ is the same as in (2) to (4). The filling line B ′ is obtained, the distance X ′ between the reference line A ′ and the filling line B ′ is calculated, and the position + X ′ or −X ′ of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the porous support surface is determined. Decide.
(6) For each region, the distance between the reference line A and the reference line A ′ in the enlarged photograph that can be observed with one field of view in the thickness direction of the separator taken with a scanning electron microscope is the thickness of the porous support. Let t.
(7) For each region, the ratio Y of the position + X or -X of the resin composition-impregnated layer surface with respect to the porous support surface relative to the thickness t of the porous support, and the thickness t of the porous support The ratio Y ′ of the position + X ′ or −X ′ of the resin composition impregnated layer surface with respect to the surface of the porous support is determined, and the average value of the ratio Y and the average value of the ratio Y ′ are respectively determined. The average position of the surface of the resin composition-impregnated layer based on the porous support surface relative to the thickness of the porous support on the surface.
請求項1に記載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。 An electrochemical element comprising the electrochemical element separator according to claim 1. 前記電気化学素子は、電池であることを特徴とする請求項2に記載の電気化学素子。 The electrochemical device according to claim 2, wherein the electrochemical device is a battery.
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