JP2020063354A - Polyester film for lithium ion battery member - Google Patents

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Atsushi Shiomi
篤史 塩見
光隆 坂本
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光隆 坂本
合田 亘
Wataru Goda
亘 合田
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Abstract

To provide a polyester film for a lithium ion battery member excellent in flex resistance, and crack resistance.SOLUTION: The polyester film for a lithium ion battery member has a difference Δn between a refractive index in a longitudinal direction and a refractive index in a width direction orthogonal thereof of 0.05 or more and 0.3 or less, a flexure hysteresis 2HB in at least either one direction of 0.01 gf cm/cm or more and 0.03 gf cm/cm or less, and a breaking strength in at least either one direction of 250 MPa or more and 500 MPa or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は耐屈曲性および耐クラック性に優れたリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムに関するものであり、フレキシブル性が必要なウェアラブル用途や折り曲げ、湾曲して使用するリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムに関するものである。   The present invention relates to a polyester film for a lithium-ion battery member having excellent flex resistance and crack resistance, which relates to a polyester film for a lithium-ion battery member to be used in bendable or curved wearable applications that require flexibility. is there.

近年、リチウムイオンバッテリーにおいては、折り曲げやねじりが可能であるフレキシブル性を持ったラミネート型フレキシブルリチウムイオンバッテリーの実用化が進んでおり、外装材には繰り返し折り曲げられる耐屈曲性などのフレキシブル性が求められている。   In recent years, with regard to lithium-ion batteries, a laminate type flexible lithium-ion battery with flexibility that can be bent and twisted has been put into practical use, and the exterior material is required to have flexibility such as bending resistance that can be repeatedly bent. Has been.

従来、ラミネート型リチウムイオンバッテリー外装材は、PETやナイロン、アルミニウム、CPPといったフィルムで構成されており、深絞り性付与のため、最外装となるPETは高強度化といった手法を採っている。(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a laminate type lithium-ion battery exterior material is composed of a film such as PET, nylon, aluminum or CPP, and in order to provide deep drawability, the outermost PET has a method of increasing strength. (For example, refer to Patent Document 1).

国際公開番号 WO2012/086501International publication number WO2012 / 086501

しかしながら、特許文献1に記載のラミネート型リチウムイオンバッテリー外装材向けに使用されるフィルムは、高強度化による耐屈曲性が考慮されたものであるが、耐クラック性は考慮されておらず、高度に分子鎖の緊張が進んでいるため、ウェアラブル用途、フレキシブル性へ適用すると折り曲げなどの外力が加えられた際にクラックが入り適用は困難であった。また、フィルムの耐クラック性を改善しようとフィルムの配向を落とすと、耐クラック性は向上するが、耐屈曲性が低下してしまう。
そこで、本発明の課題は、耐クラック性と耐屈曲性を両立できるリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムを提供することにある。
However, the film used for the laminate type lithium-ion battery exterior material described in Patent Document 1 takes into consideration the flex resistance due to the increased strength, but does not consider the crack resistance, Since the tension of the molecular chain has advanced, it has been difficult to apply it for wearable applications and flexibility when it is applied with external force such as bending when it is applied. Further, when the orientation of the film is lowered in order to improve the crack resistance of the film, the crack resistance is improved but the flex resistance is lowered.
Then, the subject of this invention is providing the polyester film for lithium ion battery members which can make crack resistance and bending resistance compatible.

本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。
(1)長手方向とその直交方向である幅方向の屈折率の差Δnが0.05以上0.3以下であって、少なくともいずれか一方向の曲げヒステリシス2HBが0.01gf・cm/cm以上0.03gf・cm/cm以下、かつ少なくともいずれか1方向の破断強度が250MPa以上500MPa以下であること。
(2)少なくともいずれか一方向の曲げ硬さが0.06gf・cm・cm以上0.1gf・cm・cm以下であること。
(3)長手方向および長手方向と直交方向である幅方向の100℃熱収縮率が15%以下であること。
(4)フィルム厚みが5μm以上40μm以下であること。
(5)(1)〜(4)に記載のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムを用いたリチウムイオン電池。
The polyester film for a lithium-ion battery member of the present invention employs the following means in order to solve such problems.
(1) The difference Δn in the refractive index between the longitudinal direction and the width direction which is the direction orthogonal to the longitudinal direction is 0.05 or more and 0.3 or less, and the bending hysteresis 2HB in at least one direction is 0.01 gf · cm / cm or more. 0.03 gf · cm / cm or less, and breaking strength in at least one direction of 250 MPa or more and 500 MPa or less.
(2) at least one direction of bending stiffness is less than 0.06gf · cm 2 · cm or more 0.1gf · cm 2 · cm.
(3) The heat shrinkage ratio at 100 ° C. in the longitudinal direction and the width direction orthogonal to the longitudinal direction is 15% or less.
(4) The film thickness is 5 μm or more and 40 μm or less.
(5) A lithium ion battery using the polyester film for a lithium ion battery member according to (1) to (4).

本発明によれば、耐屈曲性と耐クラック性に優れたフィルムを提供でき、特にフレキシブル性、耐クラック性が必要なリチウムイオン電池部材として好適に用いることができる。   According to the present invention, a film having excellent bending resistance and crack resistance can be provided, and it can be suitably used as a lithium-ion battery member that particularly needs flexibility and crack resistance.

以下に、本発明に係るリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムについて、実施の形態とともに詳細に説明する。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、少なくともいずれか一方向の曲げヒステリシス2HBが0.01gf・cm/cm以上0.03gf・cm/cm以下である。曲げヒステリシス2HBが上記範囲であることによって、繰り返し折り曲げた後の耐クラック性に優れる。ここで、耐クラック性とは評価方法(7)耐クラック性に記載の方法にて評価して得られるものである。曲げヒステリシス2HBが0.03gf・cm/cmを超えると耐クラック性が悪化し、0.01gf/cm/cm未満に制御する場合、3μm以下に膜厚を設定する必要や、極端な強度低下が必要であるためハンドリング性に劣る。曲げヒステリシス2HBを0.03gf・cm/cm以下とするには、フィルム製造工程における延伸倍率を制御したい方向に対し2.3倍以下とすることで制御できる。ポリエチレンテテレフタレートを主体とする樹脂構成であれば、厚み方向屈折率を1.5以上とした上で面方向屈折率を1.46以上1.62以下とすることが好ましい制御方法である。フィルムの屈折率は製膜条件における延伸温度や、面積延伸倍率、延伸後の熱処理温度の他、樹脂の結晶性によって調整可能である。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、少なくともいずれか1方向の破断強度が250MPa以上500MPa以下である。本範囲であることによって耐屈曲性に優れる。ここで耐屈曲性とはMIT屈曲試験機より測定する屈曲破断回数が特定以上であることを指し、評価方法(9)耐屈曲性に記載のとおりである。破断強度を250MPa以上500MPa以下とするにはフィルムの配向を高めることが最も好ましい制御方法であり、具体的には破断強度を上げたい方向にフィルム3.5倍以上に延伸することで制御可能である。ポリエステルフィルムの中でもポリエチレンテレフタレートを主体とする樹脂構成フィルムの場合、屈折率を1.65以上にすることで破断強度を250MPa以上にすることができる。破断強度が250MPa以下であると耐屈曲性に劣り、ポリエステルを主体とする樹脂において500MPa以上に制御するのは延伸倍率を向上するのみでは達成困難である。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、長手方向とその直交方向である幅方向の屈折率の差Δnが0.05以上0.3以下である。本発明では耐クラック性を得るには低配向であること、耐屈曲性を得るには配向を高めるといった相反する特性が面内で必要ある。このため、該両特性を得るために長手方向とその直交方向は低配向、高配向となっている必要があり、具体的には屈折率の差Δnが0.05以上0.3以下となっている。Δnが0.05未満では耐屈曲性に劣り、0.3を超えると耐クラック性に劣る。Δnを0.05以上0.3以下とするには長手方向延伸倍率と幅方向延伸倍率の差の絶対値が2倍以上6倍以下となるように延伸することが好ましい方法である。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、耐衝撃性の観点から長手方向および幅方向いずれか1方向の曲げ硬さが0.06gf・cm・cm以上0.1gf・cm・cm以下であることが好ましい。好ましくは0.08gf・cm・cm以上0.1gf・cm・cm以下である。上記範囲とするためにはフィルム製造工程における熱処理温度を120℃以上としてフィルム結晶化度を高めることで、曲げ硬さを上昇させることができる。必要な特性に応じて熱処理温度によってフィルムの結晶化度を調整すればよい。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、ラミネート時のシワやカールの観点から、長手方向、幅方向いずれも100℃熱収縮率が15%以下であることが好ましい。ここで、100℃における長手方向および幅方向の熱収縮率とは、評価方法(10)100℃熱収縮率に記載した方法にて実施する。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、ハンドリング性、耐屈曲性の観点より、フィルム厚みは5μm以上40μm以下であることが好ましく、5μm以上35μm以下であればさらに好ましい。また、厚み40μm以上であると曲げヒステリシス2HBは、素材によらず非常に高くなる傾向があるため、特に40μm以下であることが重要である。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、ポリエステルを主たる構成成分としており、ポリエステルを与えるグリコールあるいはその誘導体としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族ジヒドロキシ化合物、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコールなどの脂環族ジヒドロキシ化合物、ビスフェノールA、ビスフェノールSなどの芳香族ジヒドロキシ化合物、並びに、それらの誘導体が挙げられる。
Hereinafter, the polyester film for a lithium ion battery member according to the present invention will be described in detail together with embodiments.
In the polyester film for a lithium ion battery member of the present invention, the bending hysteresis 2HB in at least one direction is 0.01 gf · cm / cm or more and 0.03 gf · cm / cm or less. When the bending hysteresis 2HB is in the above range, the crack resistance after repeated bending is excellent. Here, the crack resistance is obtained by evaluation by the method described in Evaluation method (7) Crack resistance. If the bending hysteresis 2HB exceeds 0.03 gf · cm / cm, the crack resistance deteriorates, and when controlling to less than 0.01 gf / cm / cm, it is necessary to set the film thickness to 3 μm or less, and the extreme strength reduction occurs. Since it is necessary, it is inferior in handleability. The bending hysteresis 2HB can be controlled to 0.03 gf · cm / cm or less by setting the stretching ratio in the film manufacturing process to 2.3 times or less in the desired direction. In the case of a resin structure mainly composed of polyethylene terephthalate, it is a preferable control method to set the refractive index in the thickness direction to 1.5 or more and the refractive index in the surface direction to 1.46 or more and 1.62 or less. The refractive index of the film can be adjusted by the stretching temperature under the film forming conditions, the area stretching ratio, the heat treatment temperature after stretching, and the crystallinity of the resin.
The polyester film for a lithium ion battery member of the present invention has a breaking strength in at least one direction of 250 MPa or more and 500 MPa or less. Within this range, the bending resistance is excellent. Here, the flex resistance means that the number of flex breaks measured by an MIT flex test machine is a specific number or more, and is as described in Evaluation method (9) Flex resistance. The most preferable control method is to increase the orientation of the film so that the breaking strength is 250 MPa or more and 500 MPa or less. Specifically, it can be controlled by stretching the film 3.5 times or more in the direction in which the breaking strength is desired to be increased. is there. Among the polyester films, in the case of a resin constituent film mainly composed of polyethylene terephthalate, the breaking strength can be set to 250 MPa or more by setting the refractive index to 1.65 or more. If the breaking strength is 250 MPa or less, the flex resistance is poor, and it is difficult to control the polyester-based resin to 500 MPa or more only by improving the draw ratio.
In the polyester film for a lithium ion battery member of the present invention, the difference Δn in refractive index between the longitudinal direction and the width direction which is the direction orthogonal to the longitudinal direction is 0.05 or more and 0.3 or less. In the present invention, in order to obtain crack resistance, the orientation is low, and in order to obtain bending resistance, the orientation is increased. Therefore, in order to obtain both the characteristics, it is necessary that the longitudinal direction and the direction orthogonal to the longitudinal direction have low orientation and high orientation. Specifically, the difference Δn in refractive index is 0.05 or more and 0.3 or less. ing. If Δn is less than 0.05, the flex resistance is poor, and if it exceeds 0.3, the crack resistance is poor. In order to make Δn 0.05 or more and 0.3 or less, a preferred method is to perform stretching so that the absolute value of the difference between the stretching ratio in the longitudinal direction and the stretching ratio in the width direction is 2 times or more and 6 times or less.
The polyester film for lithium-ion batteries member of the present invention, the bending stiffness of the longitudinal and transverse direction either one direction from the viewpoint of impact resistance 0.06gf · cm 2 · cm or more 0.1gf · cm 2 · cm or less Is preferred. It is preferably at most 0.08gf · cm 2 · cm or more 0.1gf · cm 2 · cm. In order to make the content within the above range, the bending hardness can be increased by increasing the film crystallinity by setting the heat treatment temperature in the film manufacturing process to 120 ° C. or higher. The crystallinity of the film may be adjusted by the heat treatment temperature according to the required characteristics.
The polyester film for a lithium-ion battery member of the present invention preferably has a heat shrinkage rate of 100 ° C. of 15% or less in both the longitudinal direction and the width direction from the viewpoint of wrinkles and curls during lamination. Here, the heat shrinkage in the longitudinal direction and the width direction at 100 ° C. is performed by the method described in Evaluation method (10) 100 ° C. heat shrinkage.
The polyester film for a lithium-ion battery member of the present invention preferably has a film thickness of 5 μm or more and 40 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 35 μm or less, from the viewpoint of handleability and bending resistance. Further, when the thickness is 40 μm or more, the bending hysteresis 2HB tends to be extremely high regardless of the material, so that it is particularly important that the thickness is 40 μm or less.
The polyester film for a lithium-ion battery member of the present invention contains polyester as a main component, and glycols or derivatives thereof that give polyesters include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, and 1,3. -Aliphatic dihydroxy compounds such as butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, polyethylene such as diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene glycol Alicyclic dihydroxy compounds such as oxyalkylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol and spiroglycol, aromatic dihydroxy compounds such as bisphenol A and bisphenol S As well as derivatives thereof.

また、本発明に用いるポリエステルを与えるジカルボン酸あるいはその誘導体としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸などの脂肪族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、パラオキシ安息香酸などのオキシカルボン酸、並びに、それらの誘導体を挙げることができる。ジカルボン酸の誘導体としてはたとえばテレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸2−ヒドロキシエチルメチルエステル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、ダイマー酸ジメチルなどのエステル化物を挙げることができる。
本発明におけるポリエステルの組成としては、グリコール単位の80モル%以上がエチレングリコール由来の構造単位であることが好ましく、さらに好ましくは85モル%以上であり、90モル%以上であれば最も好ましい。また、ジカルボン酸単位の80モル%以上がテレフタル酸由来の構造単位であることが好ましく、85モル%以上であればさらに好ましく、90モル%以上であれば最も好ましい。
本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、フレキシブル性や耐屈曲性、耐クラック性が求められる用途に好ましく用いられ特に、リチウムイオンバッテリー用外装材、リチウムイオンバッテリーを要するウェアラブル端末などに好ましく用いることができる。
Examples of the dicarboxylic acid or its derivative which gives the polyester used in the present invention include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid, diphenylsulfonedicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, 5 -Aromatic dicarboxylic acids such as sodium sulfone dicarboxylic acid, aliphatic carboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic acid and fumaric acid, and alicyclic rings such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid Oxycarboxylic acids such as group dicarboxylic acids, paraoxybenzoic acids, and derivatives thereof can be mentioned. Examples of the dicarboxylic acid derivative include dimethyl terephthalate, diethyl terephthalate, 2-hydroxyethyl methyl terephthalate, dimethyl 2,6-naphthalene dicarboxylate, dimethyl isophthalate, dimethyl adipate, diethyl maleate, dimethyl dimerate and the like. An ester compound can be mentioned.
As the composition of the polyester in the present invention, 80 mol% or more of the glycol units are preferably structural units derived from ethylene glycol, more preferably 85 mol% or more, and most preferably 90 mol% or more. Further, 80 mol% or more of the dicarboxylic acid unit is preferably a structural unit derived from terephthalic acid, more preferably 85 mol% or more, and most preferably 90 mol% or more.
The polyester film for a lithium ion battery member of the present invention is preferably used for applications requiring flexibility, bending resistance, and crack resistance, and is particularly preferably used for a lithium ion battery exterior material, a wearable terminal requiring a lithium ion battery, and the like. be able to.

次に本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムの製造方法例について記載する。ここではフィルムを構成する樹脂としてポリエチレンテレフタレートを用いて例示するが、本発明はかかる例に限定して解釈されるものではない。   Next, an example of a method for producing the polyester film for a lithium ion battery member of the present invention will be described. Here, polyethylene terephthalate is used as an example of the resin forming the film, but the present invention is not construed as being limited to such an example.

まず、フィルムに用いられる樹脂として、ポリエチレンテレフタレート樹脂を乾燥、予備結晶化させた後、単軸押出機に供給し、溶融押出する。この際、樹脂温度は265〜295℃に制御することが好ましい。次いで、フィルターやギヤポンプを通じて、異物の除去、押出量の均整化を各々行い、Tダイより冷却ドラム上にシート状に吐出する。その際、高電圧を掛けた電極を使用して静電気で冷却ドラムと樹脂を密着させる静電印加法、キャスティングドラムと押出したポリマーシート間に水膜を設けるキャスト法、キャスティングドラム温度をポリエステル樹脂のガラス転移点〜(ガラス転移点−20℃)にして押出したポリマーを粘着させる方法、もしくは、これらの方法を複数組み合わせた方法により、シート状ポリマーをキャスティングドラムに密着させ、冷却固化し、未延伸フィルムを得る。これらのキャスト法の中でも、ポリエステルを使用する場合は、生産性や平面性の観点から、静電印加する方法が好ましく使用される。   First, as a resin used for the film, a polyethylene terephthalate resin is dried and pre-crystallized, and then supplied to a single-screw extruder and melt-extruded. At this time, the resin temperature is preferably controlled to 265 to 295 ° C. Then, the foreign matter is removed and the extrusion amount is balanced through a filter or a gear pump, and the sheet is discharged from the T die onto the cooling drum. At that time, an electrostatic application method in which a cooling drum and a resin are electrostatically adhered to each other by using an electrode applied with a high voltage, a casting method in which a water film is provided between a casting drum and an extruded polymer sheet, and a casting drum temperature is set to that of a polyester resin. The sheet polymer is brought into close contact with the casting drum by a method of adhering the extruded polymer at a glass transition point to (glass transition point-20 ° C) or a method of combining a plurality of these methods, solidified by cooling, and unstretched. Get the film. Among these casting methods, when polyester is used, a method of electrostatic application is preferably used from the viewpoint of productivity and flatness.

キャスト工程で得られた未延伸フィルムを長手方向に延伸した後、幅方向に延伸する、あるいは、幅方向に延伸した後、長手方向に延伸する逐次二軸延伸方法により、または、フィルムの長手方向、幅方向をほぼ同時に延伸していく同時二軸延伸方法などにより延伸を行うことで得ることができる。かかる延伸方法における延伸倍率としては、破断強度を250MPa以上500MPa以下に制御する方向には3.5倍〜9倍、曲げヒステリシス2HBを0.01gf・cm/cm以上、0.03gf・cm/cm以下に制御する方向には1倍〜2.3倍が採用される。厚みムラおよびΔnを0.05以上0.3以下に制御する観点から面積倍率は5倍以上10倍以下に延伸することが好ましく、面配向係数を0.05〜0.12とすることが好ましい。ここで、面配向係数とは評価方法(4)に記載の方法にて得られるフィルム配向状態を示す値である。また、延伸温度は延伸ムラが生じない程度とすることが好ましく、厚み方向屈折率を1.5以上とする観点から、例えば、長手方向に延伸した後に、幅方向に延伸する逐次二軸延伸方法を採用する場合は、長手方向の予熱温度は樹脂のガラス転移温度−20℃以上+0℃以下、延伸温度は樹脂のガラス転移温度以上+20℃以下とすることが好ましく、幅方向の予熱温度は樹脂のガラス転移温度以上+20℃以下、延伸温度は樹脂のガラス転移温度+10℃以上+60℃以下とすることが好ましい。また、延伸は各方向に対して複数回行ってもよい。   After stretching the unstretched film obtained in the casting step in the longitudinal direction, stretching in the width direction, or after stretching in the width direction, by a sequential biaxial stretching method of stretching in the longitudinal direction, or the longitudinal direction of the film. It can be obtained by performing stretching by a simultaneous biaxial stretching method in which the width direction is stretched almost simultaneously. The stretching ratio in such a stretching method is 3.5 to 9 times in the direction of controlling the breaking strength to 250 MPa or more and 500 MPa or less, and the bending hysteresis 2HB is 0.01 gf · cm / cm or more and 0.03 gf · cm / cm. In the control direction below, 1 to 2.3 times is adopted. From the viewpoint of controlling the thickness unevenness and Δn to be 0.05 or more and 0.3 or less, the area magnification is preferably stretched to 5 times or more and 10 times or less, and the plane orientation coefficient is preferably 0.05 to 0.12. . Here, the plane orientation coefficient is a value indicating the film orientation state obtained by the method described in Evaluation Method (4). Further, the stretching temperature is preferably such that unevenness in stretching does not occur, and from the viewpoint of setting the refractive index in the thickness direction to 1.5 or more, for example, a sequential biaxial stretching method of stretching in the longitudinal direction and then in the width direction When adopting, the preheating temperature in the longitudinal direction is preferably the glass transition temperature of the resin −20 ° C. or higher and + 0 ° C. or lower, the stretching temperature is preferably the glass transition temperature of the resin or higher + 20 ° C. or lower, and the preheating temperature in the width direction is the resin. It is preferable that the glass transition temperature is + 20 ° C or lower and the stretching temperature is the glass transition temperature of the resin + 10 ° C or higher and + 60 ° C or lower. Further, the stretching may be performed plural times in each direction.

また、本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、二軸延伸後に、フィルムの熱処理を行うことが好ましい。熱処理はオーブン中、加熱したロール上など従来公知の任意の方法により行うことができる。熱処理は、80℃〜180℃とすることが好ましく、熱処理は複数のゾーンに分けて段階的に昇温・降温する方法や、熱処理工程で幅方向に1.01倍〜1.2倍程度に微延伸する方法も用いることができる。また、熱処理時間は特性を悪化させない範囲において任意とすることができ、好ましくは10〜60秒間、より好ましくは15〜30秒間行うのがよい。さらに、熱処理はフィルムを長手方向および/または幅方向に弛緩させて行ってもよい。   Further, the polyester film for a lithium ion battery member of the present invention is preferably subjected to heat treatment after being biaxially stretched. The heat treatment can be performed by any conventionally known method such as heating in an oven or on a heated roll. The heat treatment is preferably performed at 80 ° C. to 180 ° C., and the heat treatment is performed by gradually increasing or decreasing the temperature in a plurality of zones, or in the width direction in the heat treatment process by 1.01 to 1.2 times. A method of slightly stretching can also be used. Further, the heat treatment time can be arbitrarily set within a range not deteriorating the characteristics, and is preferably 10 to 60 seconds, more preferably 15 to 30 seconds. Further, the heat treatment may be performed by relaxing the film in the longitudinal direction and / or the width direction.

以下、実施例に沿って本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。なお、諸特性は以下の方法により測定した。
[評価方法]
(1)フィルム厚み
フィルムの全体厚みを測定する際は、ダイヤルゲージを用いて、フィルムから切り出した試料の任意の場所5ヶ所の厚みを測定し、平均値を求めた。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Various properties were measured by the following methods.
[Evaluation methods]
(1) Film Thickness When measuring the total thickness of the film, a dial gauge was used to measure the thickness of the sample cut out from the film at five arbitrary locations, and the average value was obtained.

(2)長手方向、幅方向
基本的にフィルム製造ラインにおける流れ方向を長手方向とするが、不明である場合はフィルムの任意方向において100mm×100mmの寸法でサンプルを切り出し、KSシステムズ製(現王子計測機器社)のマイクロ波分子配向計MOA−2001A(周波数4GHz)を用い、フィルム面内の主配向軸を求め、該主配向軸を幅方向とし、幅方向と直交する方向を長手方向とした。
(2) Longitudinal direction and width direction Basically, the flow direction in the film production line is taken as the longitudinal direction, but if it is unknown, a sample is cut out in an arbitrary direction of the film with a size of 100 mm × 100 mm and made by KS Systems (currently Oji Using a microwave molecular orientation meter MOA-2001A (frequency: 4 GHz) (measurement instrument company), the main orientation axis in the film plane was determined, the main orientation axis was defined as the width direction, and the direction orthogonal to the width direction was defined as the longitudinal direction. .

(3)フィルムを構成する樹脂の組成
フィルムをヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解し、H−NMRおよび13C−NMRを用いて各モノマー残基や副生ジエチレングリコールについて含有量を定量する。
(3) The composition film of the resin constituting the film is dissolved in hexafluoroisopropanol (HFIP), and the content of each monomer residue and by-product diethylene glycol is quantified using 1 H-NMR and 13 C-NMR.

(4)フィルム屈折率および面配向係数
ナトリウムD線(波長589nm)を光源として、アッベ屈折計を用いて、フィルムの長手方向の屈折率(nMD)、幅方向の屈折率(nTD)、厚み方向の屈折率(nZD)を測定し、下記式から面配向係数(fn)を算出した。
fn=(nMD+nTD)/2−nZD
(5)曲げヒステリシス2HB
カトーテック社製多目的折り曲げ試験機(KES−FB2)を用い、以下の条件にて、長手方向および幅方向の測定を行い、曲げヒステリシス2HBを得た。尚、曲げヒステリシス2HBは、曲率−2.5〜+2.5cm−1を1サイクルとして、5サイクル目(繰り返し数5回)に得られたデータを採用した。
繰り返し数:5回(採用データ5サイクル目)
SENS:2×5
曲率:−2.5〜+2.5cm−1
変形速度:0.50cm−1/sec
サンプルサイズ:長手方向×幅方向=20cm×20cm
(6)曲げ硬さ
カトーテック社製多目的折り曲げ試験機(KES−FB2)を用い、以下の条件にて、長手方向および幅方向の測定を行い、曲げ硬さを得た。尚、曲げ硬さは、曲率−2.5〜+2.5cm−1を1サイクルとして、5サイクル目(繰り返し数5回)に得られたデータを採用した。
繰り返し数:5回(採用データ5サイクル目)
SENS:2×5
曲率:−2.5〜+2.5cm−1
変形速度:0.50cm−1/sec
サンプルサイズ:長手方向×幅方向=20cm×20cm
(7)耐クラック性
U字伸縮試験器(ユアサシステム機器製 DLDMLH−FS)を用いて、フィルム面内における曲げヒステリシス2HBが最も小さい方向を長手にし、長さ112mm幅108mmに切り出したサンプルを、チルトクランプが水平状態にて、ストローク方向がサンプル長さ方向になるようにチルトクランプ端部に貼り付け、試験速度60r/min、試験ストローク60mm、面間距離3mmにて10000回屈曲し、試験後のサンプルについて、側の蛍光灯の反射光と、外観より以下の判定を行った。
A:外観変化がなく、反射光の歪みも観察されなかった。
B:外観上の変化はなかったが、反射光の歪みが観察された。
C:外観に折り曲げラインが鮮明に観察された。
(4) Film Refractive Index and Plane Orientation Coefficient A sodium D line (wavelength 589 nm) is used as a light source and an Abbe refractometer is used to measure the longitudinal refractive index (n MD ) and widthwise refractive index (n TD ) of the film. The refractive index (n ZD ) in the thickness direction was measured, and the plane orientation coefficient (fn) was calculated from the following formula.
fn = (n MD + n TD ) / 2-n ZD
(5) Bending hysteresis 2HB
Using a multi-purpose bending tester (KES-FB2) manufactured by Kato Tech Co., Ltd., the longitudinal direction and the width direction were measured under the following conditions to obtain bending hysteresis 2HB. For the bending hysteresis 2HB, the data obtained at the fifth cycle (the number of repetitions: 5 times) was adopted with the curvature of −2.5 to +2.5 cm −1 as one cycle.
Number of repetitions: 5 times (5th cycle of recruitment data)
SENS: 2 x 5
Curvature: -2.5 to +2.5 cm -1
Deformation rate: 0.50 cm -1 / sec
Sample size: longitudinal direction x width direction = 20 cm x 20 cm
(6) Bending hardness Using a multipurpose bending tester (KES-FB2) manufactured by KATO TECH, under the following conditions, the longitudinal direction and the width direction were measured to obtain the bending hardness. As the bending hardness, the data obtained at the fifth cycle (the number of repetitions: 5 times) was adopted with the curvature of −2.5 to +2.5 cm −1 as one cycle.
Number of repetitions: 5 times (5th cycle of recruitment data)
SENS: 2 x 5
Curvature: -2.5 to +2.5 cm -1
Deformation rate: 0.50 cm -1 / sec
Sample size: longitudinal direction x width direction = 20 cm x 20 cm
(7) Using a crack resistance U-shaped expansion / contraction tester (DLDMLH-FS manufactured by Yuasa System Instruments Co., Ltd.), a sample cut out to a length of 112 mm and a width of 108 mm was made longitudinal with the direction in which the bending hysteresis 2HB in the film plane was the smallest. With the tilt clamp horizontal, attach it to the end of the tilt clamp so that the stroke direction is the sample length direction, bend 10,000 times at a test speed of 60 r / min, a test stroke of 60 mm, and a face-to-face distance of 3 mm. With respect to the sample (1), the following judgment was made from the reflected light of the fluorescent lamp on the side and the appearance.
A: No change in appearance and no distortion of reflected light was observed.
B: No change in appearance, but distortion of reflected light was observed.
C: A bending line was clearly observed in the appearance.

(8)MIT屈曲破断回数
MIT耐折度試験機(マイズ社製試験機No.702)を用い、JIS−P8115に準じて、長さ110mm(試験方向)、幅15mmサイズに切り出したサンプルを荷重1000g、屈曲角度左右135°(R:+135°、L:−135°)、屈曲速度175回/分、チャック先端R:0.38mmで屈曲試験を行い、フィルムが破断されたときの屈曲回数をMIT屈曲破断回数とした。なお、試験は3回実施し、その平均値を採用した。
(8) Number of MIT flex breaks Using a MIT folding endurance tester (Tester No. 702 manufactured by Mize Co., Ltd.), a sample cut into a size of 110 mm in length (test direction) and 15 mm in width is loaded according to JIS-P8115. Bending test was performed at 1000 g, bending angle left and right 135 ° (R: + 135 °, L: −135 °), bending speed 175 times / min, chuck tip R: 0.38 mm, and the number of times of bending when the film was broken was determined. It was defined as the number of MIT flexural breaks. The test was carried out three times, and the average value was adopted.


(9)耐屈曲性
フィルムの最も破断強度が高い方向を長手にサンプルを110mm(試験方向)×幅15mmの矩形に切り出しサンプルとして(8)MIT屈曲破断回数に準じてMIT屈曲破断回数を測定し、破断回数より以下のとおり判定した。

(9) Bending resistance A sample was cut into a rectangle of 110 mm (test direction) x 15 mm in width with the direction of the highest breaking strength of the film being the longitudinal direction, and used as a sample (8) The number of MIT bending breaks was measured according to the number of MIT bending breaks. The number of breaks was determined as follows.

50000回以上:◎ 非常に優れている
30000回以上:○ 実用上問題なし
30000回未満:× 実用上問題有り
(10)100℃熱収縮率
フィルムを長手方向および幅方向にそれぞれ長さ150mm×幅10mmの矩形に切り出しサンプルとした。サンプルに100mmの間隔(中央部から両端に50mmの位置)で標線を描き、3gの錘を吊して100℃に加熱した熱風オーブン内に30分間設置し加熱処理を行った。熱処理後の標線間距離を測定し、加熱前後の標線間距離の変化から下記式により熱収縮率を算出した。
熱収縮率(%)={(加熱処理前の標線間距離)−(加熱処理後の標線間距離)}/(加熱処理前の標線間距離)×100。
50,000 times or more: ◎ Very excellent 30,000 times or more: ○ No practical problem less than 30,000 times: × Practical problem
(10) Heat shrinkage at 100 ° C. The film was cut into a rectangle having a length of 150 mm and a width of 10 mm in each of the longitudinal direction and the width direction to obtain a sample. The samples were marked at 100 mm intervals (50 mm from the center to both ends) and placed in a hot air oven heated to 100 ° C. for 30 minutes by hanging a 3 g weight and heat treatment was performed. The distance between the marked lines after the heat treatment was measured, and the heat shrinkage rate was calculated from the change in the distance between the marked lines before and after heating by the following formula.
Thermal contraction rate (%) = {(mark distance before heat treatment)-(mark distance after heat treatment)} / (mark distance before heat treatment) × 100.

(ポリエステルの製造)
製膜に供したポリエステル樹脂は以下のように準備した。
(Manufacture of polyester)
The polyester resin used for film formation was prepared as follows.

(ポリエステルA)
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸成分が100モル%、グリコール成分としてエチレングリコール成分が100モル%であるポリエチレンテレフタレート樹脂(固有粘度0.65)。
(Polyester A)
A polyethylene terephthalate resin having an terephthalic acid component of 100 mol% as a dicarboxylic acid component and an ethylene glycol component of 100 mol% as a glycol component (intrinsic viscosity 0.65).

(ポリエステルB)
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸成分が100モル%、グリコール成分として1−4,シクロヘキサンジメタノール成分が20モル%、エチレングリコール成分が80モル%であるポリエステル樹脂(固有粘度0.70)
(ポリエステルC)
ジカルボン酸成分としてイソフタル酸が17モル%、テレフタル酸成分が83モル%、グリコール成分としてエチレングリコール成分が100モル%であるポリエステル樹脂(固有粘度0.70)
(粒子マスターA)
ポリエステルA中に平均粒子径1.2μmの炭酸カルシウム粒子を粒子濃度1質量%で含有した粒子マスター(固有粘度0.62)。
(Polyester B)
Polyester resin having 100 mol% of terephthalic acid component as dicarboxylic acid component, 20 mol% of 1-4, cyclohexanedimethanol component as glycol component, and 80 mol% of ethylene glycol component (intrinsic viscosity 0.70)
(Polyester C)
Polyester resin containing 17 mol% of isophthalic acid as the dicarboxylic acid component, 83 mol% of the terephthalic acid component, and 100 mol% of the ethylene glycol component as the glycol component (intrinsic viscosity 0.70)
(Particle master A)
A particle master (intrinsic viscosity 0.62) containing calcium carbonate particles having an average particle diameter of 1.2 μm in polyester A at a particle concentration of 1% by mass.

(粒子マスターB)
ポリエステルB中に平均粒子径1.2μmの炭酸カルシウム粒子を粒子濃度1質量%で含有した粒子マスター(固有粘度0.65)。
(Particle master B)
A particle master (intrinsic viscosity 0.65) containing calcium carbonate particles having an average particle diameter of 1.2 μm in polyester B at a particle concentration of 1% by mass.

(粒子マスターC)
ポリエステルC中に平均粒子径1.2μmの炭酸カルシウム粒子を粒子濃度1質量%で含有した粒子マスター(固有粘度0.65)。
(Particle master C)
A particle master (intrinsic viscosity 0.65) containing calcium carbonate particles having an average particle diameter of 1.2 μm in polyester C at a particle concentration of 1% by mass.

(実施例1〜14、比較例1〜3)
表1に記載のとおり樹脂種、粒子マスター種を98質量%:2質量%の含有比にて混合して押出機に投入した後、280℃に設定した押出機温度で溶融させて、Tダイより25℃に制御した冷却ドラム上にシート状に吐出した。その際、直径0.1mmのワイヤー状電極を使用して静電印加し、冷却ドラムに密着させ未延伸シートを得た。その後、表1に記載の延伸温度、延伸倍率にて長手方向、幅方向にそれぞれ延伸し、最終的に2横延伸工程にて表1に記載の温度にて熱処理を施して20μmのリチウムイオン電池部材ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性は表2、3に示したとおりであり、実施例については少なくとも1方向の曲げヒステリシスが0.01gf・cm/cm以上0.03gf・cm/cm以下かつ、少なくともいずれか1方向の破断強度が250MPa以上500MPa以下であったため、耐クラック性および耐屈曲性に優れていた。
一方、比較例については曲げヒステリシスまたは破断強度が範囲外であったため、耐クラック性または耐屈曲性に劣っていた。
(Examples 1 to 14, Comparative Examples 1 to 3)
As shown in Table 1, the resin type and the particle master type were mixed at a content ratio of 98% by mass: 2% by mass, charged into an extruder, and then melted at an extruder temperature set to 280 ° C. to give a T-die. The sheet was discharged on a cooling drum controlled at 25 ° C. At that time, static electricity was applied using a wire-shaped electrode having a diameter of 0.1 mm, and it was brought into close contact with the cooling drum to obtain an unstretched sheet. Then, it is stretched in the longitudinal direction and the width direction at the stretching temperature and the stretching ratio shown in Table 1, respectively, and finally subjected to a heat treatment at the temperature shown in Table 1 in the two transverse stretching steps to obtain a 20 μm lithium ion battery. A member polyester film was obtained. The physical properties of the obtained film are as shown in Tables 2 and 3, and in Examples, the bending hysteresis in at least one direction is 0.01 gf · cm 2 / cm or more and 0.03 gf · cm 2 / cm or less, and at least Since the breaking strength in any one direction was 250 MPa or more and 500 MPa or less, it was excellent in crack resistance and bending resistance.
On the other hand, in Comparative Example, the bending resistance or the breaking strength was out of the range, and therefore the crack resistance or the bending resistance was poor.

Figure 2020063354
Figure 2020063354

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本発明のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムは、ヒステリシス2HBと破断強度が特定範囲であるため、フレキシブル性、ウェアラブル性が求められるリチウムイオン電池部材用途として特に好適に使用可能である。   Since the polyester film for a lithium ion battery member of the present invention has a hysteresis 2HB and a breaking strength in a specific range, it can be particularly suitably used as a lithium ion battery member application in which flexibility and wearability are required.

Claims (5)

長手方向とその直交方向である幅方向の屈折率の差Δnが0.05以上0.3以下であって、少なくともいずれか一方向の曲げヒステリシス2HBが0.01gf・cm/cm以上0.03gf・cm/cm以下、かつ少なくともいずれか1方向の破断強度が250MPa以上500MPa以下であるリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルム。 The difference Δn in the refractive index between the longitudinal direction and the width direction orthogonal to the longitudinal direction is 0.05 or more and 0.3 or less, and the bending hysteresis 2HB in at least one direction is 0.01 gf · cm / cm or more and 0.03 gf. A polyester film for a lithium-ion battery member, which has a breaking strength of 250 MPa or more and 500 MPa or less in cm / cm or less and in at least one direction. 少なくともいずれか一方向の曲げ硬さが0.06gf・cm・cm以上0.1gf・cm・cm以下である請求項1に記載のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルム。 Lithium ion battery materials for polyester film of claim 1, wherein the at least one direction of bending stiffness is less than 0.06gf · cm 2 · cm or more 0.1gf · cm 2 · cm. 長手方向および長手方向と直交方向である幅方向の100℃熱収縮率が15%以下である請求項1または2のどちらかに記載のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルム。 The polyester film for a lithium ion battery member according to claim 1, which has a heat shrinkage ratio of 100 ° C. of 15% or less in a longitudinal direction and a width direction orthogonal to the longitudinal direction. 厚みが5μm以上、40μm以下である請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルム。 The polyester film for a lithium ion battery member according to claim 1, which has a thickness of 5 μm or more and 40 μm or less. 請求項1〜4に記載のリチウムイオン電池部材用ポリエステルフィルムを用いたリチウムイオン電池。
A lithium ion battery using the polyester film for a lithium ion battery member according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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