JP2021034256A - slurry - Google Patents

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JP2021034256A
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明人 山元
Akito Yamamoto
明人 山元
佐藤 弘樹
Hiroki Sato
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Abstract

To provide a slurry which enables the formation of a separator for a secondary battery superior in heat resistance.SOLUTION: A slurry according to the present invention comprises: a fine fiber of 150°C or higher in melting point (decomposition temperature if it has no melting point); a water-soluble cellulose; and water. In the slurry, a content of the fine fiber [x; wt.%] is 0.1-1.0 wt.%, and a content of the water-soluble cellulose [y; wt.%] is over 0 wt.%. The fine fiber content [x; wt.%] and the water-soluble cellulose content [y; wt.%] satisfy the following expression (1): y≤0.62x (1). It is preferred that the fine fiber content [x; wt.%] and the water-soluble cellulose content [y; wt.%] further satisfy the following expression (2): y≥0.133x+0.01 (2).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、二次電池セパレータを形成する用途に使用できるスラリー、前記スラリーを用いて形成される二次電池用セパレータ、前記セパレータの製造方法、及び前記セパレータを備えた二次電池に関する。 The present invention relates to a slurry that can be used for forming a secondary battery separator, a separator for a secondary battery formed by using the slurry, a method for manufacturing the separator, and a secondary battery provided with the separator.

リチウムイオン二次電池のような蓄電デバイスには、電解液を保持しながら正極と負極を絶縁するセパレータが用いられている。このようなセパレータには電気絶縁性を担保することが求められる。その他、リチウムイオンがこのセパレータを通過して移動することで電池が機能するため、透過性を担保することも求められる。 In a power storage device such as a lithium ion secondary battery, a separator that insulates a positive electrode and a negative electrode while holding an electrolytic solution is used. Such a separator is required to ensure electrical insulation. In addition, since the battery functions when lithium ions move through this separator, it is also required to ensure transparency.

特許文献1には、ポリプロピレンなどのポリオレフィンで形成された不織布をセパレータとして使用することが記載されている。 Patent Document 1 describes that a non-woven fabric made of polyolefin such as polypropylene is used as a separator.

ポリプロピレンの軟化点は155℃であり、電池内が前記軟化点を超えて異常高温となった場合には、ポリプロピレンで形成された不織布の孔は、ポリプロピレンが軟化して塞がる。これにより、電極間のリチウムイオンの流れを停止させて安全に電池の機能を停止させることができる。これを「シャットダウン機能」という。しかし、リチウムイオンの流れを停止させた後も更に電池内の温度が上昇する場合には、セパレータは収縮(シュリンク)し、溶融(メルトダウン)して、正極と負極を絶縁する機能が失われることにより、電極が短絡し、熱暴走が生じる恐れがあった。 The softening point of polypropylene is 155 ° C., and when the inside of the battery exceeds the softening point and becomes an abnormally high temperature, the pores of the non-woven fabric formed of polypropylene are softened and closed. As a result, the flow of lithium ions between the electrodes can be stopped and the function of the battery can be safely stopped. This is called the "shutdown function". However, if the temperature inside the battery rises even after the flow of lithium ions is stopped, the separator shrinks (shrinks) and melts (melts down), losing the function of insulating the positive electrode and the negative electrode. As a result, the electrodes may be short-circuited and thermal runaway may occur.

また、近年、リチウムイオン二次電池は、スマートフォンやノートパソコンなどの情報関連機器に加え、ハイブリッド車や電気自動車にも搭載することが検討されていることから、より一層の高電圧化、大容量化が求められている。このことから、セパレータには、異常高温環境下でも絶縁機能を保持できる耐熱性が求められている。 In recent years, lithium-ion secondary batteries have been considered to be installed in hybrid vehicles and electric vehicles in addition to information-related devices such as smartphones and laptop computers. Therefore, the voltage and capacity are further increased. Is required. For this reason, the separator is required to have heat resistance that can maintain the insulating function even in an abnormally high temperature environment.

特開2015−128055号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-128055

従って、本発明の目的は、耐熱性に優れる二次電池用セパレータを形成できるスラリーを提供することにある。
本発明の他の目的は、耐熱性及び透過性に優れる二次電池用セパレータを形成できるスラリーを提供することにある。
本発明の他の目的は、耐熱性に優れる二次電池用セパレータを提供することにある。
本発明の他の目的は、耐熱性及び透過性に優れる二次電池用セパレータを提供することにある。
本発明の他の目的は、前記二次電池用セパレータの製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記二次電池用セパレータを備えた二次電池を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a slurry capable of forming a separator for a secondary battery having excellent heat resistance.
Another object of the present invention is to provide a slurry capable of forming a separator for a secondary battery having excellent heat resistance and permeability.
Another object of the present invention is to provide a separator for a secondary battery having excellent heat resistance.
Another object of the present invention is to provide a separator for a secondary battery having excellent heat resistance and permeability.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the separator for a secondary battery.
Another object of the present invention is to provide a secondary battery provided with the separator for the secondary battery.

本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、融点(融点がないものは分解温度)が150℃以上である微小繊維と水溶性セルロースとを特定の割合で含み、更に水を含むスラリーを使用すれば、異常高温環境下でも形状を保持することができる不織布が得られること、前記不織布を多孔質基材に積層して得られる構造体を、二次電池用セパレータとして使用すれば、電池内が異常高温となった場合にも正極と負極を絶縁する機能を維持することができ、電極の短絡を防止することができることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that they contain fine fibers having a melting point (decomposition temperature if there is no melting point) of 150 ° C. or higher in a specific ratio and water-soluble cellulose, and further contain water. If a slurry is used, a non-woven fabric that can retain its shape even in an abnormally high temperature environment can be obtained, and if the structure obtained by laminating the non-woven fabric on a porous base material is used as a separator for a secondary battery. It was found that the function of insulating the positive electrode and the negative electrode can be maintained even when the temperature inside the battery becomes abnormally high, and the short circuit of the electrodes can be prevented. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明は、融点(融点がないものは分解温度)が150℃以上である微小繊維と、水溶性セルロースと、水とを含み、
前記微小繊維の含有量[x;重量%]が0.1〜1.0重量%、前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]が0重量%超であり、且つ前記微小繊維の含有量[x;重量%]と前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]が下記式(1)を満たすスラリーを提供する。
y≦0.62x (1)
That is, the present invention contains microfibers having a melting point (decomposition temperature if there is no melting point) of 150 ° C. or higher, water-soluble cellulose, and water.
The content of the fine fibers [x;% by weight] is 0.1 to 1.0% by weight, the content of the water-soluble cellulose [y;% by weight] is more than 0% by weight, and the content of the fine fibers is Provided is a slurry in which the amount [x;% by weight] and the content [y;% by weight] of the water-soluble cellulose satisfy the following formula (1).
y ≦ 0.62x (1)

本発明は、また、前記微小繊維の含有量[x;重量%]と前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]が、更に下記式(2)を満たす前記スラリーを提供する。
y≧0.133x+0.01 (2)
The present invention also provides the slurry in which the content of the fine fibers [x;% by weight] and the content of the water-soluble cellulose [y;% by weight] further satisfy the following formula (2).
y ≧ 0.133x + 0.01 (2)

本発明は、また、温度25℃、せん断速度100(1/s)における粘度が10〜10000mPa・sである前記スラリーを提供する。 The present invention also provides the slurry having a viscosity of 10 to 10000 mPa · s at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 100 (1 / s).

本発明は、また、前記微小繊維がアラミド繊維である前記スラリーを提供する。 The present invention also provides the slurry in which the microfibers are aramid fibers.

本発明は、また、前記微小繊維の平均太さが0.01〜10μm、平均長さが0.01〜1mmである前記スラリーを提供する。 The present invention also provides the slurry having an average thickness of 0.01 to 10 μm and an average length of 0.01 to 1 mm of the microfibers.

本発明は、また、水溶性セルロースが、下記式(c)で表される構成単位を有するセルロース誘導体、又はその塩である前記スラリーを提供する。

Figure 2021034256
(式中、3つのRは同一又は異なって、水素原子、又はヒドロキシル基若しくはカルボキシル基を有する炭素数1〜5のアルキル基を示す) The present invention also provides the slurry in which the water-soluble cellulose is a cellulose derivative having a structural unit represented by the following formula (c), or a salt thereof.
Figure 2021034256
(In the formula, the three Rs are the same or different and indicate a hydrogen atom or an alkyl group having a hydroxyl group or a carboxyl group and having 1 to 5 carbon atoms).

本発明は、また、前記式(c)で表される構成単位を有するセルロース誘導体のエーテル化度が0.6以上である前記スラリーを提供する。 The present invention also provides the slurry having a degree of etherification of a cellulose derivative having a structural unit represented by the formula (c) of 0.6 or more.

本発明は、また、水溶性セルロースの1重量%水溶液の、25℃、60rpmにおける粘度が50mPa・s以上である前記スラリーを提供する。 The present invention also provides the slurry in which a 1 wt% aqueous solution of water-soluble cellulose has a viscosity of 50 mPa · s or more at 25 ° C. and 60 rpm.

本発明は、また、二次電池用セパレータの形成用である前記スラリーを提供する。 The present invention also provides the slurry for forming a separator for a secondary battery.

本発明は、また、前記スラリーの固化物からなる不織布を提供する。 The present invention also provides a non-woven fabric made of a solidified product of the slurry.

本発明は、また、前記不織布と多孔質基材との積層体を備える、二次電池用セパレータを提供する。 The present invention also provides a separator for a secondary battery, which comprises a laminate of the nonwoven fabric and a porous substrate.

本発明は、また、前記スラリーを、多孔質基材の表面に塗布し、乾燥させて、前記スラリーの固化物からなる不織布と多孔質基材との積層体を形成する工程を経て、前記積層体を備える二次電池用セパレータを得る、二次電池用セパレータの製造方法を提供する。 The present invention also applies the slurry to the surface of the porous base material and dries the slurry to form a laminate of a non-woven fabric made of a solidified product of the slurry and the porous base material. Provided is a method for manufacturing a separator for a secondary battery, which obtains a separator for a secondary battery provided with a body.

本発明は、また、前記二次電池用セパレータを備えた二次電池を提供する。 The present invention also provides a secondary battery including the separator for the secondary battery.

本発明のスラリーを用いて形成される不織布と、多孔質基材とを備える二次電池用セパレータは優れた耐熱性を有し、高温環境下でも形状を保持することができ、収縮や溶融等による変形を防止、或いは変形の程度を極めて小さくすることができる。そのため、本発明の二次電池用セパレータを備えた二次電池は、高温環境下でもセパレータによる絶縁機能が維持されるため、電極の短絡を防止することができ、電極の短絡による熱暴走の発生を防止することができる。すなわち、安全性に優れる。
また、前記二次電池用セパレータは軽量である。
そのため、本発明の二次電池用セパレータは、スマートフォンやノートパソコンなどの情報関連機器、ハイブリッド車や電気自動車等に好適に利用できる。
特に、前記二次電池用セパレータを備えた二次電池を電気自動車に利用する場合は、大幅な軽量化が可能であり、それにより燃費を飛躍的に向上することが可能となる。
The separator for a secondary battery provided with the non-woven fabric formed by using the slurry of the present invention and the porous base material has excellent heat resistance, can retain its shape even in a high temperature environment, and shrinks, melts, etc. It is possible to prevent deformation due to the above, or to make the degree of deformation extremely small. Therefore, the secondary battery provided with the separator for the secondary battery of the present invention maintains the insulating function of the separator even in a high temperature environment, so that the short circuit of the electrodes can be prevented and thermal runaway occurs due to the short circuit of the electrodes. Can be prevented. That is, it is excellent in safety.
Further, the separator for the secondary battery is lightweight.
Therefore, the separator for a secondary battery of the present invention can be suitably used for information-related devices such as smartphones and notebook computers, hybrid vehicles, electric vehicles, and the like.
In particular, when a secondary battery provided with the separator for a secondary battery is used in an electric vehicle, it is possible to significantly reduce the weight, thereby dramatically improving fuel efficiency.

スラリー中の微小繊維と水溶性セルロースの含有量の相対関係を示す分布図であり、前記スラリーを用いて得られたセパレータの透気度[sec/100mL]を、打点の隣に記載している。It is a distribution map which shows the relative relationship between the fine fiber and the water-soluble cellulose content in a slurry, and the air permeability [sec / 100 mL] of the separator obtained by using the slurry is described next to the dot. ..

[スラリー]
本発明のスラリーは、微小繊維と、水溶性セルロースと、水とを含む。本発明のスラリーは前記成分以外にも他の成分を含有していても良い。
[slurry]
The slurry of the present invention contains microfibers, water-soluble cellulose and water. The slurry of the present invention may contain other components in addition to the above components.

<微小繊維>
前記微小繊維は、融点(融点がないものは分解温度)が150℃以上であり、好ましくは200℃以上、更に好ましくは250℃以上、特に好ましくは300℃以上である。尚、前記融点の上限値は、例えば500℃である。
<Microfibers>
The fine fibers have a melting point (decomposition temperature if there is no melting point) of 150 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, and particularly preferably 300 ° C. or higher. The upper limit of the melting point is, for example, 500 ° C.

前記微小繊維の平均太さは、特に限定されないが、例えば0.01〜10μmであり、なかでも、より優れた耐熱性(或いは、高温環境下における形状保持性)を有し、セパレータの薄化に資する(若しくは、二次電池の小型化に資する)点で、平均太さの上限値は、5μmが好ましく、1μmが特に好ましい。また、平均太さの下限値は、0.05μmが好ましく、0.1μmが特に好ましい。尚、微小繊維の平均太さは、電子顕微鏡(SEM、TEM)を用いて十分な数(例えば、100個以上)の微小繊維について電子顕微鏡像を撮影し、これらの微小繊維の太さ(直径)を計測し、算術平均することにより求められる。 The average thickness of the fine fibers is not particularly limited, but is, for example, 0.01 to 10 μm, and among them, it has more excellent heat resistance (or shape retention in a high temperature environment), and the separator is thinned. The upper limit of the average thickness is preferably 5 μm, particularly preferably 1 μm, in terms of contributing to (or contributing to the miniaturization of the secondary battery). The lower limit of the average thickness is preferably 0.05 μm, particularly preferably 0.1 μm. As for the average thickness of the fine fibers, an electron microscope (SEM, TEM) is used to take an electron microscope image of a sufficient number (for example, 100 or more) of the fine fibers, and the thickness (diameter) of these fine fibers is taken. ) Is measured and arithmetically averaged.

前記微小繊維の平均長さは、特に限定されないが、例えば0.01〜1mmであり、なかでも、より優れた耐熱性(例えば、高温環境下における形状保持性)を有し、セパレータの薄化に資する(若しくは、二次電池の小型化に資する)点で、平均長さの上限値は、0.8mmがより好ましく、0.6mmが特に好ましく、0.5mmが最も好ましい。また、平均長さの下限値は、0.03mmがより好ましく、0.07mmが特に好ましく、0.1mmが最も好ましい。尚、微小繊維の平均長さは、電子顕微鏡(SEM、TEM)を用いて十分な数(例えば、100個以上)の微小繊維の電子顕微鏡像を撮影して、前記微小繊維の長さを計測し、算術平均することにより求められる。微小繊維の長さは、直線状に伸ばした状態で計測すべきであるが、現実には屈曲しているものが多いため、電子顕微鏡像から画像解析装置を用いて微小繊維の投影径及び投影面積を算出し、円柱体を仮定して下記式から算出するものとする。
長さ=投影面積/投影径
The average length of the fine fibers is not particularly limited, but is, for example, 0.01 to 1 mm, and among them, it has more excellent heat resistance (for example, shape retention in a high temperature environment), and the separator is thinned. The upper limit of the average length is more preferably 0.8 mm, particularly preferably 0.6 mm, and most preferably 0.5 mm in terms of contributing to (or contributing to the miniaturization of the secondary battery). The lower limit of the average length is more preferably 0.03 mm, particularly preferably 0.07 mm, and most preferably 0.1 mm. The average length of the fine fibers is measured by taking an electron microscope image of a sufficient number (for example, 100 or more) of the fine fibers using an electron microscope (SEM, TEM). And it is calculated by arithmetic averaging. The length of the microfibers should be measured in a linearly stretched state, but in reality, many of them are bent, so the projected diameter and projection of the microfibers from the electron microscope image using an image analyzer. The area shall be calculated, and it shall be calculated from the following formula assuming a cylindrical body.
Length = projected area / projected diameter

前記微小繊維の平均アスペクト比(平均長さ/平均太さ)は、特に限定されないが、例えば10〜2000であり、なかでも、より優れた耐熱性(例えば、高温環境下における形状保持性)を有し、より厚みが薄くても、十分な耐熱性を有する不織布を形成することができ、よりセパレータの薄化に資する(若しくは、二次電池の小型化に資する)点で、平均アスペクト比の上限値は、1500がより好ましく、1000が特に好ましく、900が最も好ましい。また、平均アスペクト比の下限値は、50がより好ましく、100が特に好ましく、500が最も好ましく、600がとりわけ好ましい。 The average aspect ratio (average length / average thickness) of the fine fibers is not particularly limited, but is, for example, 10 to 2000, and among them, more excellent heat resistance (for example, shape retention in a high temperature environment) can be obtained. The average aspect ratio is such that a non-woven fabric having sufficient heat resistance can be formed even if the thickness is thinner, which contributes to the thinning of the separator (or the miniaturization of the secondary battery). The upper limit is more preferably 1500, particularly preferably 1000, and most preferably 900. The lower limit of the average aspect ratio is more preferably 50, particularly preferably 100, most preferably 500, and particularly preferably 600.

前記微小繊維としては、例えば、セルロース繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ポリp−フェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、液晶ポリマー繊維等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the fine fibers include cellulose fibers, aramid fibers, polyphenylene sulfide fibers, polyimide fibers, fluorine fibers, glass fibers, carbon fibers, polyp-phenylene benzoxazole fibers, polyether ether ketone fibers, liquid crystal polymer fibers and the like. Be done. These can be used alone or in combination of two or more.

前記微小繊維としては、なかでも、少なくともアラミド繊維を含むことが好ましい。アラミド繊維は、耐熱性に優れ、微小繊維化が容易なためである。 The fine fibers preferably contain at least aramid fibers. This is because the aramid fiber has excellent heat resistance and can be easily made into fine fibers.

前記アラミド繊維は、2個以上の芳香環がアミド結合を介して結合した構造を有するポリマー(すなわち、全芳香族ポリアミド)からなる繊維であり、前記全芳香族ポリアミドにはメタ型及びパラ型が含まれる。前記全芳香族ポリアミドは、例えば、下記式(a)で表される構成単位を有するポリマーである。

Figure 2021034256
The aramid fiber is a fiber composed of a polymer having a structure in which two or more aromatic rings are bonded via an amide bond (that is, a total aromatic polyamide), and the total aromatic polyamide has a meta type and a para type. included. The total aromatic polyamide is, for example, a polymer having a structural unit represented by the following formula (a).
Figure 2021034256

上記式中、Ar1、Ar2は同一又は異なって芳香環、又は2個以上の芳香環が単結合又は連結基を介して結合した基を示す。 In the above formula, Ar 1 and Ar 2 indicate the same or different aromatic rings, or groups in which two or more aromatic rings are bonded via a single bond or a linking group.

前記芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環等の炭素数6〜10の芳香族炭化水素環が挙げられる。前記芳香環は種々の置換基[例えば、ハロゲン原子、アルキル基(例えば、C1-4アルキル基)、オキソ基、ヒドロキシル基、置換オキシ基(例えば、C1-4アルコキシ基、C1-4アシルオキシ基等)、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基(例えば、C1-4アルコキシカルボニル基)、シアノ基、ニトロ基、置換又は無置換アミノ基(例えば、モノ又はジC1-4アルキルアミノ基)、スルホ基等]を有していてもよい。更に、前記芳香環には芳香族性又は非芳香属性の複素環が縮合していてもよい。 Examples of the aromatic ring include an aromatic hydrocarbon ring having 6 to 10 carbon atoms such as a benzene ring and a naphthalene ring. The aromatic ring has various substituents [eg, halogen atom, alkyl group (eg, C 1-4 alkyl group), oxo group, hydroxyl group, substituted oxy group (eg, C 1-4 alkoxy group, C 1-4). Acyloxy group, etc.), carboxyl group, substituted oxycarbonyl group (eg, C 1-4 alkoxycarbonyl group), cyano group, nitro group, substituted or unsubstituted amino group (eg, mono or di C 1-4 alkylamino group) , Sulf group, etc.]. Further, an aromatic or non-aromatic heterocycle may be condensed on the aromatic ring.

前記連結基としては、例えば、二価の炭化水素基(例えば、炭素数1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、炭素数3〜18の二価の脂環式炭化水素基等)、カルボニル基(−CO−)、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−COO−)、−NH−、−SO2−等が挙げられる。 Examples of the linking group include a divalent hydrocarbon group (for example, a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 18 carbon atoms, and the like. ), A carbonyl group (-CO-), an ether bond (-O-), an ester bond (-COO-), -NH-, -SO 2-, and the like.

前記アラミド繊維は、例えば、少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸のハロゲン化物に、少なくとも1種の芳香族ジアミンを反応(例えば、溶液重合、界面重合等)させることにより製造することができる。 The aramid fiber can be produced, for example, by reacting a halide of at least one aromatic dicarboxylic acid with at least one aromatic diamine (for example, solution polymerization, interfacial polymerization, etc.).

前記芳香族ジカルボン酸としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、3,3’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸等が挙げられる。 Examples of the aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, and 3,3'-biphenyldicarboxylic acid. Examples thereof include 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid.

前記芳香族ジアミン酸としては、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノビフェニル、2,4−ジアミノジフェニルアミン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン等が挙げられる。 Examples of the aromatic diamine acid include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4'-diaminobiphenyl, 2,4-diaminodiphenylamine, 4,4'-diaminobenzophenone, and 4,4'-diaminodiphenyl ether. , 4,4'-Diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylamine, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 2,4-diaminotoluene, 2,6-naphthalenediamine, 1,5-naphthalenediamine and the like. ..

前記アラミド繊維は、上記全芳香族ポリアミドを周知慣用の方法により(例えば、紡糸、洗浄、乾燥処理等の工程を経て)繊維状に紡糸することにより製造できる。また、繊維状に紡糸された後は、必要に応じて解砕処理等を施すことができる。本発明においては、より厚みが薄くても、十分な耐熱性(例えば、高温環境下における形状保持性)を有する不織布を形成することができ、よりセパレータの薄化に資する(若しくは、二次電池の小型化に資する)点で、超高圧ホモジナイザー等により強力な機械的剪断力を加えミクロフィブリル化することが好ましい。 The aramid fiber can be produced by spinning the all-aromatic polyamide into a fibrous form (for example, through steps such as spinning, washing, and drying) by a well-known and commonly used method. Further, after being spun into a fibrous form, crushing treatment or the like can be performed as needed. In the present invention, a non-woven fabric having sufficient heat resistance (for example, shape retention in a high temperature environment) can be formed even if the thickness is thinner, which contributes to further thinning of the separator (or a secondary battery). It is preferable to apply a strong mechanical shearing force to the microfibrils by using an ultra-high pressure homogenizer or the like.

前記アラミド繊維としては、例えば、商品名「ティアラ」(微小繊維状アラミド、ダイセルファインケム(株)製)等の市販品を使用しても良い。 As the aramid fiber, for example, a commercially available product such as the trade name "Tiara" (fine fibrous aramid, manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.) may be used.

<水溶性セルロース>
前記水溶性セルロースとしては、例えば、下記式(c)で表される構成単位を有するセルロース誘導体、又はその塩が挙げられる。

Figure 2021034256
(式中、3つのRは同一又は異なって、水素原子、又はヒドロキシル基若しくはカルボキシル基を有する炭素数1〜5のアルキル基を示す) <Water-soluble cellulose>
Examples of the water-soluble cellulose include a cellulose derivative having a structural unit represented by the following formula (c), or a salt thereof.
Figure 2021034256
(In the formula, the three Rs are the same or different and indicate a hydrogen atom or an alkyl group having a hydroxyl group or a carboxyl group and having 1 to 5 carbon atoms).

前記炭素数1〜5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。なかでも炭素数1〜3のアルキル基が好ましく、特に炭素数1〜2のアルキル基が好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group and the like. Of these, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms is particularly preferable.

上記式(c)で表される構成単位を有するセルロース誘導体(特に、CMC)は、塩を形成していてもよい。すなわち、前記炭素数1〜5のアルキル基に備わるヒドロキシル基又はカルボキシル基は、アルカリ金属と塩を形成していてもよい。 Cellulose derivatives (particularly CMC) having a structural unit represented by the above formula (c) may form a salt. That is, the hydroxyl group or the carboxyl group provided in the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may form a salt with the alkali metal.

前記塩としては、例えば、アルカリ金属塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、ルビジウム塩、セシウム塩など)などの一価金属塩、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩など)などの二価金属塩、第四級アンモニウム塩、アミン塩、置換アミン塩又はこれらの複塩などが挙げられる。前記塩としては、ナトリウム塩などのアルカリ金属塩、第四級アンモニウム塩が好ましい。 Examples of the salt include monovalent metal salts such as alkali metal salts (lithium salt, sodium salt, potassium salt, rubidium salt, cesium salt, etc.), alkaline earth metal salts (calcium salt, magnesium salt, etc.) and the like. Valuable metal salts, quaternary ammonium salts, amine salts, substituted amine salts or compound salts thereof and the like can be mentioned. As the salt, an alkali metal salt such as a sodium salt and a quaternary ammonium salt are preferable.

例えば、前記炭素数1〜5のアルキル基に備わるヒドロキシル基又はカルボキシル基がナトリウム塩を形成している場合、ヒドロキシル基(−OH)は−ONaとなり、カルボキシル基(−COOH)は−COONaとなる。 For example, when the hydroxyl group or the carboxyl group provided in the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms forms a sodium salt, the hydroxyl group (-OH) becomes -ONa and the carboxyl group (-COOH) becomes -COONa. ..

前記水溶性セルロースとしては、具体的には、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、及びこれらのアルカリ金属塩(例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム)等が挙げられる。これらの水溶性セルロースは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。 Specific examples of the water-soluble cellulose include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), and alkali metal salts thereof (for example, sodium carboxymethyl cellulose). These water-soluble celluloses can be used alone or in combination of two or more.

上記式(c)で表される構成単位を有するセルロース誘導体(特に、CMC)のエーテル化度(若しくは、ヒドロキシル基若しくはカルボキシル基を有する炭素数1〜5のアルキル基による(総)置換度)は、例えば0.1〜3.0の範囲から選択することができる。本発明においては、なかでも、透気度が小さく、電解液浸透性に優れる不織布を形成することができる点において、エーテル化度は、0.6以上が好ましく、より好ましくは0.8以上、特に好ましくは1.0以上、最も好ましくは1.1以上である。尚、エーテル化度の上限は、好ましくは2.0、特に好ましくは1.5、最も好ましくは1.4である。従って、エーテル化度は、好ましくは0.6〜2.0、特に好ましくは0.8〜1.5、最も好ましくは1.0〜1.5、とりわけ好ましくは1.1〜1.4である。 The degree of etherification (or the degree of (total) substitution by an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms having a hydroxyl group or a carboxyl group) of a cellulose derivative (particularly CMC) having a structural unit represented by the above formula (c) is , For example, it can be selected from the range of 0.1 to 3.0. In the present invention, the degree of etherification is preferably 0.6 or more, more preferably 0.8 or more, in that a non-woven fabric having low air permeability and excellent permeability to the electrolytic solution can be formed. It is particularly preferably 1.0 or more, and most preferably 1.1 or more. The upper limit of the degree of etherification is preferably 2.0, particularly preferably 1.5, and most preferably 1.4. Therefore, the degree of etherification is preferably 0.6 to 2.0, particularly preferably 0.8 to 1.5, most preferably 1.0 to 1.5, and particularly preferably 1.1 to 1.4. is there.

尚、エーテル化度(若しくは、ヒドロキシル基若しくはカルボキシル基を有する炭素数1〜5のアルキル基による(総)置換度)とは、セルロースを構成するグルコース単位の2位、3位、及び6位のヒドロキシル基の、ヒドロキシル基若しくはカルボキシル基を有する炭素数1〜5のアルキル基への置換度の平均値、或いはエーテル化度の平均値である。 The degree of etherification (or the degree of (total) substitution by an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms having a hydroxyl group or a carboxyl group) is the 2-position, 3-position, and 6-position of the glucose unit constituting the cellulose. It is an average value of the degree of substitution of a hydroxyl group with an alkyl group having a hydroxyl group or a carboxyl group and having 1 to 5 carbon atoms, or an average value of the degree of etherification.

前記水溶性セルロースとしては、なかでも、水溶性に優れる点から、カルボキシメチルセルロース(CMC)が好ましい。CMCは、完全酸型CMC(=CMC−H)であってもよく、少なくとも一部分が塩を形成しているCMC(例えば、CMC−Na)であってもよい。 As the water-soluble cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC) is preferable from the viewpoint of excellent water solubility. The CMC may be a complete acid type CMC (= CMC-H), or may be a CMC (for example, CMC-Na) in which at least a part thereof forms a salt.

前記水溶性セルロース(特に、CMC)又はその塩の、上記式(c)で表される構成単位の平均重合度(=粘度平均重合度)は、特に制限されないが、例えば、10〜1000、好ましくは50〜900、さらに好ましくは100〜800である。 The average degree of polymerization (= viscosity average degree of polymerization) of the structural unit represented by the above formula (c) of the water-soluble cellulose (particularly CMC) or a salt thereof is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000, for example. Is 50 to 900, more preferably 100 to 800.

前記水溶性セルロース(特に、CMC)又はその塩の、1重量%水溶液の、25℃、60rpmにおける粘度は、例えば50mPa・s以上である。なかでも、微小繊維の分散性が向上して、均一に微小繊維を含有する不織布を形成することができ、更に微小繊維間の結着性を向上して、高い強度を有する不織布を形成することができ、二次電池のセパレータに前記特性を兼ね備える不織布を使用すれば、より強力に多孔質基材の収縮を抑制することができる点において、好ましくは150mPa・s以上、より好ましくは500mPa・s以上、更に好ましくは500〜5000mPa・s、特に好ましくは1000〜5000mPa・s、最も好ましくは1500〜4500mPa・s、とりわけ好ましくは1600〜4000mPa・sである。 The viscosity of a 1 wt% aqueous solution of the water-soluble cellulose (particularly CMC) or a salt thereof at 25 ° C. and 60 rpm is, for example, 50 mPa · s or more. Among them, the dispersibility of the fine fibers is improved, a non-woven fabric containing the fine fibers can be formed uniformly, and the binding property between the fine fibers is further improved to form a non-woven fabric having high strength. If a non-woven fabric having the above-mentioned characteristics is used for the separator of the secondary battery, the shrinkage of the porous substrate can be suppressed more strongly, preferably 150 mPa · s or more, more preferably 500 mPa · s. As described above, it is more preferably 500 to 5000 mPa · s, particularly preferably 1000 to 5000 mPa · s, most preferably 1500 to 4500 mPa · s, and particularly preferably 1600 to 4000 mPa · s.

[スラリー]
本発明のスラリーは、前記微小繊維と、前記水溶性セルロースと、水とを含む。
[slurry]
The slurry of the present invention contains the fine fibers, the water-soluble cellulose, and water.

スラリー中における前記微小繊維の含有量[x;重量%]は0.1〜1.0重量%であり、なかでも、透気度の上昇を抑制することができ、電解液浸透性を向上することができる点において、前記微小繊維の含有量の下限値は、好ましくは0.3重量%、特に好ましくは0.4重量%、最も好ましくは0.5重量%である。また、前記微小繊維の含有量の上限値は、好ましくは0.9重量%、特に好ましくは0.8重量%、最も好ましくは0.75重量%である。 The content [x;% by weight] of the fine fibers in the slurry is 0.1 to 1.0% by weight, and in particular, an increase in air permeability can be suppressed and the permeability of the electrolytic solution is improved. In that respect, the lower limit of the content of the fine fibers is preferably 0.3% by weight, particularly preferably 0.4% by weight, and most preferably 0.5% by weight. The upper limit of the content of the fine fibers is preferably 0.9% by weight, particularly preferably 0.8% by weight, and most preferably 0.75% by weight.

スラリー中における前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]は、0重量%超である。 The content [y;% by weight] of the water-soluble cellulose in the slurry is more than 0% by weight.

スラリー中における前記微小繊維の含有量[x;重量%]と前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]は、下記式(1)を満たす。
y≦0.62x (1)
The content of the fine fibers [x;% by weight] and the content of the water-soluble cellulose [y;% by weight] in the slurry satisfy the following formula (1).
y ≦ 0.62x (1)

上記式(1)は、なかでも、好ましくは下記式(1’)である。
y≦0.49x (1’)
The above formula (1) is preferably the following formula (1').
y≤0.49x (1')

上記式(1)は、なかでも、好ましくは下記式(1”)である。
y≦0.41x (1”)
The above formula (1) is preferably the following formula (1 ″).
y ≦ 0.41x (1 ″)

スラリー中における前記微小繊維の含有量[x;重量%]と前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]が、更に下記式(2)を満たすことが好ましい。
y≧0.133x+0.01 (2)
It is preferable that the content of the fine fibers [x;% by weight] and the content of the water-soluble cellulose [y;% by weight] in the slurry further satisfy the following formula (2).
y ≧ 0.133x + 0.01 (2)

上記式(2)は、なかでも、好ましくは下記式(2’)である。
y≧0.133x+0.02 (2’)
The above formula (2) is preferably the following formula (2').
y ≧ 0.133x + 0.02 (2')

上記式(1)は、なかでも、好ましくは下記式(2”)である。
y≧0.133x+0.03 (2”)
The above formula (1) is preferably the following formula (2 ").
y ≧ 0.133x + 0.03 (2 ”)

従って、スラリー中における前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]は、例えば0.01〜5重量%であり、なかでも、均一な塗工を可能とする点おいて、前記水溶性セルロースの含有量の下限値は、好ましくは0.05重量%、特に好ましくは0.08重量%、最も好ましくは0.1重量%、とりわけ好ましくは0.15重量%である。また、透気度の上昇を抑制することができ、電解液浸透性を向上することができる点において、前記水溶性セルロースの含有量の上限値は、好ましくは1.0重量%、より好ましくは0.6重量%、特に好ましくは0.5重量%、最も好ましくは0.3重量%、とりわけ好ましくは0.25重量%である。 Therefore, the content [y;% by weight] of the water-soluble cellulose in the slurry is, for example, 0.01 to 5% by weight, and in particular, the water-soluble cellulose is capable of uniform coating. The lower limit of the content of is preferably 0.05% by weight, particularly preferably 0.08% by weight, most preferably 0.1% by weight, and particularly preferably 0.15% by weight. Further, the upper limit of the content of the water-soluble cellulose is preferably 1.0% by weight, more preferably 1.0% by weight, in that an increase in air permeability can be suppressed and the permeability of the electrolytic solution can be improved. It is 0.6% by weight, particularly preferably 0.5% by weight, most preferably 0.3% by weight, and particularly preferably 0.25% by weight.

水溶性セルロースを過剰に用いるとセパレータの空隙を塞ぎ、電気抵抗が増大する傾向がある。また、水溶性セルロースの使用量が過少であると、多孔質基材との密着性が不十分となる傾向がある。 Excessive use of water-soluble cellulose tends to block the voids in the separator and increase electrical resistance. Further, if the amount of water-soluble cellulose used is too small, the adhesion to the porous substrate tends to be insufficient.

前記スラリーは微小繊維と水溶性セルロースとを上記範囲で含有するため、微小繊維のみの場合に比べて、微小繊維間の結着性が向上する。これにより、前記スラリーを用いてスラリーの固化物からなる不織布と多孔質基材との積層体である二次電池用セパレータを製造した場合には、前記不織布の強度が高められ、且つ、前記不織布の多孔質基材への密着性が向上する。そのため、得られる二次電池用セパレータは耐熱性(例えば、高温環境下における形状保持性)に特に優れる。一方、水溶性セルロースの含有量が上記範囲を下回る場合は、前記不織布の強度が低下する傾向がある。その上、前記不織布と多孔質基材とが剥離し易くなり、高温環境下において多孔質基材の形状を保持することが困難となる傾向がある。 Since the slurry contains fine fibers and water-soluble cellulose in the above range, the binding property between the fine fibers is improved as compared with the case where only the fine fibers are used. As a result, when a separator for a secondary battery, which is a laminate of a non-woven fabric made of a solidified slurry and a porous base material, is produced using the slurry, the strength of the non-woven fabric is increased and the non-woven fabric is manufactured. Improves adhesion to porous substrates. Therefore, the obtained separator for a secondary battery is particularly excellent in heat resistance (for example, shape retention in a high temperature environment). On the other hand, when the content of the water-soluble cellulose is less than the above range, the strength of the non-woven fabric tends to decrease. In addition, the non-woven fabric and the porous base material tend to be easily peeled off, and it tends to be difficult to maintain the shape of the porous base material in a high temperature environment.

前記スラリーの、温度25℃、せん断速度100(1/s)における粘度は、例えば10〜10000mPa・sであり、なかでも、均一な塗工を可能とする点において、好ましくは50〜1000mPa・s、特に好ましくは80〜500mPa・sである。前記スラリーの粘度は、水の含有量を調整することでコントロールすることができる。 The viscosity of the slurry at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 100 (1 / s) is, for example, 10 to 10000 mPa · s, and in particular, from the viewpoint of enabling uniform coating, it is preferably 50 to 1000 mPa · s. , Particularly preferably 80 to 500 mPa · s. The viscosity of the slurry can be controlled by adjusting the water content.

前記スラリー中の不揮発分濃度は、形成する不織布の厚さに応じて適宜調整することができるが、例えば0.5〜5重量%である。 The non-volatile content concentration in the slurry can be appropriately adjusted according to the thickness of the non-woven fabric to be formed, and is, for example, 0.5 to 5% by weight.

前記スラリーは、不揮発分として前記微小繊維と前記水溶性セルロース以外にも他の成分(例えば、分散剤、界面活性剤等)を含有していても良いが、前記スラリーに含まれる不揮発分全量における、前記微小繊維と前記水溶性セルロースの合計含有量の占める割合は、例えば50重量%以上、好ましくは60重量%以上、更に好ましくは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上、とりわけ好ましくは95重量%以上である。 The slurry may contain other components (for example, a dispersant, a surfactant, etc.) in addition to the fine fibers and the water-soluble cellulose as the non-volatile content, but the total amount of the non-volatile content contained in the slurry may be included. The ratio of the total content of the fine fibers and the water-soluble cellulose is, for example, 50% by weight or more, preferably 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more, and most preferably. 90% by weight or more, particularly preferably 95% by weight or more.

また、前記スラリーは、揮発分として少なくとも水を含有する。水は、環境負荷が小さく、安全性に優れるためである。前記スラリーは揮発分として、水以外にも有機溶剤を含有していても良いが有機溶剤の含有量は、スラリーに含まれる揮発成分全量の、例えば50重量%以下であることが好ましく、特に好ましくは30重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。 In addition, the slurry contains at least water as a volatile component. This is because water has a small environmental load and is excellent in safety. The slurry may contain an organic solvent other than water as a volatile component, but the content of the organic solvent is preferably, for example, 50% by weight or less of the total amount of the volatile components contained in the slurry, and is particularly preferable. Is 30% by weight or less, most preferably 10% by weight or less.

前記スラリーは分散性(特に、微小繊維の分散性)に優れ、例えば前記スラリーをスクリュー管瓶(容量6mL、アズワン(株)製、No.2)に、底部から30mmの高さまで入れ、蓋を閉めて25℃(±2℃)で7日間静置した場合の、スラリーの分離界面より上層(水相)の幅は、例えば15mm以下、好ましくは9mm以下、特に好ましくは5mm以下、最も好ましくは3mm以下である。そのため、前記スラリーを使用すれば、均一に微小繊維を含有する不織布を形成することができ、更に微小繊維間の結着性を向上して、高い強度を有する不織布を形成することができる。 The slurry is excellent in dispersibility (particularly, dispersibility of fine fibers). For example, the slurry is placed in a screw tube bottle (capacity 6 mL, manufactured by AS ONE Corporation, No. 2) to a height of 30 mm from the bottom, and a lid is closed. When closed and allowed to stand at 25 ° C. (± 2 ° C.) for 7 days, the width of the upper layer (aqueous phase) above the separation interface of the slurry is, for example, 15 mm or less, preferably 9 mm or less, particularly preferably 5 mm or less, most preferably. It is 3 mm or less. Therefore, if the slurry is used, a non-woven fabric containing fine fibers can be formed uniformly, and the binding property between the fine fibers can be further improved to form a non-woven fabric having high strength.

前記スラリーは上記特性を併せ持つため、二次電池用セパレータ(特に、耐熱性に優れる二次電池用セパレータ(=二次電池用耐熱性セパレータ))の形成に好適に使用することができる。 Since the slurry has the above characteristics, it can be suitably used for forming a separator for a secondary battery (particularly, a separator for a secondary battery having excellent heat resistance (= heat-resistant separator for a secondary battery)).

[二次電池用セパレータ]
本発明の二次電池用セパレータは、不織布と多孔質基材との積層体を備える。不織布と多孔質基材については後で詳細に述べる。
[Separator for secondary battery]
The separator for a secondary battery of the present invention includes a laminate of a non-woven fabric and a porous base material. The non-woven fabric and the porous substrate will be described in detail later.

前記二次電池用セパレータは耐熱性に優れ、180℃における収縮率(例えば、多孔質基材のMD方向収縮率)は、例えば50%以下、好ましくは30%以下、特に好ましくは20%以下である。そのため、高温環境下でもセパレータの形状を保持することができ、セパレータが変形することによる電極の短絡を防止することができる。 The separator for a secondary battery has excellent heat resistance, and the shrinkage rate at 180 ° C. (for example, the shrinkage rate in the MD direction of a porous substrate) is, for example, 50% or less, preferably 30% or less, and particularly preferably 20% or less. is there. Therefore, the shape of the separator can be maintained even in a high temperature environment, and a short circuit of the electrodes due to deformation of the separator can be prevented.

また、前記二次電池用セパレータの透気度は、例えば100〜4000sec/100mLである。透気度の上限値は、好ましくは1000sec/100mL、より好ましくは800sec/100mL、更に好ましくは600sec/100mL、特に好ましくは500sec/100mL、最も好ましくは400sec/100mLである。透気度の下限値は、好ましくは200sec/100mLである。そのため、透気度の上昇率が極めて小さく、電解液浸透性に優れる。 The air permeability of the secondary battery separator is, for example, 100 to 4000 sec / 100 mL. The upper limit of the air permeability is preferably 1000 sec / 100 mL, more preferably 800 sec / 100 mL, further preferably 600 sec / 100 mL, particularly preferably 500 sec / 100 mL, and most preferably 400 sec / 100 mL. The lower limit of air permeability is preferably 200 sec / 100 mL. Therefore, the rate of increase in air permeability is extremely small, and the electrolyte permeability is excellent.

更に、前記二次電池用セパレータは非常に軽量である。そのため、前記二次電池用セパレータを備える二次電池を軽量化することができ、前記二次電池を利用する電気自動車等の燃費向上に資する。 Further, the secondary battery separator is very lightweight. Therefore, the weight of the secondary battery provided with the separator for the secondary battery can be reduced, which contributes to the improvement of fuel efficiency of the electric vehicle or the like using the secondary battery.

前記二次電池用セパレータは、不織布を薄化しても十分な耐熱性を担保することができるため、耐熱性を維持しつつ二次電池用セパレータの総厚みを、例えば10〜50μm、好ましくは15〜30μmまで薄化することができる。そのため、前記二次電池用セパレータは、電池の充填密度を高めることができ、二次電池の小型化に資する。 Since the separator for a secondary battery can ensure sufficient heat resistance even if the non-woven fabric is thinned, the total thickness of the separator for a secondary battery can be, for example, 10 to 50 μm, preferably 15 while maintaining the heat resistance. It can be thinned to ~ 30 μm. Therefore, the separator for a secondary battery can increase the filling density of the battery and contributes to the miniaturization of the secondary battery.

(不織布)
前記不織布は、上記スラリーの固化物からなる。前記不織布は耐熱性に優れ、高温環境下でも軟化或いは溶融することなく、不織布の形状(例えば、シート状の形状)を保持することができる。そのため、前記不織布は、二次電池用セパレータにおいて、多孔質基材に密着して、高温環境下でも、多孔質基材が形状を保持するよう支持する作用を発揮する。
(Non-woven fabric)
The non-woven fabric is made of a solidified product of the slurry. The non-woven fabric has excellent heat resistance and can maintain the shape of the non-woven fabric (for example, a sheet-like shape) without softening or melting even in a high temperature environment. Therefore, the non-woven fabric exerts an action of adhering to the porous base material in the separator for a secondary battery and supporting the porous base material so as to maintain its shape even in a high temperature environment.

前記不織布は多孔性であり、不織布の空隙率は、例えば30〜90体積%、好ましくは35〜80体積%である。空隙率が上記範囲を上回ると、強度が低下して、高温環境下における多孔質基材の収縮を抑制する効果が不十分となる傾向がある。一方、空隙率が上記範囲を下回ると、リチウムイオンの透過性が悪化し電気抵抗が増大する傾向がある。 The non-woven fabric is porous, and the porosity of the non-woven fabric is, for example, 30 to 90% by volume, preferably 35 to 80% by volume. If the porosity exceeds the above range, the strength tends to decrease, and the effect of suppressing the shrinkage of the porous substrate in a high temperature environment tends to be insufficient. On the other hand, when the porosity is lower than the above range, the permeability of lithium ions tends to deteriorate and the electrical resistance tends to increase.

前記不織布の透気度(=透気抵抗度)は、例えば1〜1000sec/100mL、好ましくは1〜500sec/100mL、特に好ましくは1〜300sec/100mL、最も好ましくは1〜100sec/100mLである。透気度が上記範囲を上回ると、リチウムイオンの透過性が悪化して、電気抵抗が増大する傾向がある。一方、透気度が上記範囲を下回ると、強度が低下して、高温環境下における多孔質基材の収縮を抑制する効果が不十分となる傾向がある。 The air permeability (= air permeability resistance) of the non-woven fabric is, for example, 1 to 1000 sec / 100 mL, preferably 1 to 500 sec / 100 mL, particularly preferably 1 to 300 sec / 100 mL, and most preferably 1 to 100 sec / 100 mL. When the air permeability exceeds the above range, the permeability of lithium ions tends to deteriorate and the electrical resistance tends to increase. On the other hand, when the air permeability is lower than the above range, the strength tends to decrease, and the effect of suppressing the shrinkage of the porous substrate in a high temperature environment tends to be insufficient.

前記不織布の厚みは、例えば0.5〜20μmである。前記厚みの下限値は、不織布の強度を担保して、高温環境下における多孔質基材の収縮を抑制する効果を十分に発揮することができる点において、好ましくは1μm、特に好ましくは2μmである。また、前記厚みの上限値は、電極の充填密度を向上することができ、二次電池をより一層小型化することができる点で、好ましくは10μm、特に好ましくは7μm、最も好ましくは5μmである。 The thickness of the non-woven fabric is, for example, 0.5 to 20 μm. The lower limit of the thickness is preferably 1 μm, particularly preferably 2 μm, in that the strength of the non-woven fabric can be ensured and the effect of sufficiently suppressing the shrinkage of the porous substrate in a high temperature environment can be exhibited. .. The upper limit of the thickness is preferably 10 μm, particularly preferably 7 μm, and most preferably 5 μm in that the filling density of the electrodes can be improved and the secondary battery can be further miniaturized. ..

前記不織布は非常に軽量であり、その坪量は例えば10g/m2以下であり、電池の軽量化に資する点において、好ましくは9g/m2以下、特に好ましくは7g/m2以下、最も好ましくは5g/m2以下である。また、坪量の下限値は、例えば0.1g/m2である。 The non-woven fabric is extremely lightweight and has a basis weight of, for example, 10 g / m 2 or less, and is preferably 9 g / m 2 or less, particularly preferably 7 g / m 2 or less, most preferably, in terms of contributing to weight reduction of the battery. Is 5 g / m 2 or less. The lower limit of the basis weight is, for example, 0.1 g / m 2 .

(多孔質基材)
前記多孔質基材は、リチウムイオン二次電池において、リチウムイオンが電極間を移動可能とする空隙を備え、且つ、二次電池内が異常高温となった場合には、軟化して前記空隙を塞ぐことで電極間のリチウムイオンの流れを停止させる「シャットダウン機能」を発揮する部材である。
(Porous substrate)
In a lithium ion secondary battery, the porous substrate has a gap that allows lithium ions to move between electrodes, and when the inside of the secondary battery becomes abnormally high temperature, the porous base material softens to eliminate the gap. It is a member that exerts a "shutdown function" that stops the flow of lithium ions between electrodes by closing it.

前記多孔質基材の空隙の大きさは、例えば0.01〜1μm、好ましくは0.02〜0.06μmである。空隙の大きさが上記範囲を上回ると絶縁性が低下して、短絡し易くなる傾向がある。一方、空隙の大きさが上記範囲を下回ると、電気抵抗が増大する傾向がある。 The size of the voids in the porous substrate is, for example, 0.01 to 1 μm, preferably 0.02 to 0.06 μm. If the size of the void exceeds the above range, the insulating property tends to decrease and a short circuit tends to occur easily. On the other hand, when the size of the void is less than the above range, the electric resistance tends to increase.

前記多孔質基材の空隙率は、例えば20〜70体積%であり、好ましくは30〜60体積%である。空隙率が上記範囲を上回ると、強度が不十分となる傾向がある。一方、空隙率が上記範囲を下回ると、リチウムイオンの透過性が悪化して電気抵抗が増大する傾向がある。 The porosity of the porous substrate is, for example, 20 to 70% by volume, preferably 30 to 60% by volume. If the porosity exceeds the above range, the strength tends to be insufficient. On the other hand, when the porosity is lower than the above range, the permeability of lithium ions tends to deteriorate and the electrical resistance tends to increase.

前記多孔質基材の透気度は、例えば10〜600sec/100mL、好ましくは50〜400sec/100mL、特に好ましくは50〜350sec/100mLである。透気度が上記範囲を上回ると、リチウムイオンの透過性が悪化し電気抵抗が増大する傾向がある。一方、透気度が上記範囲を下回ると、強度が不十分となる傾向がある。 The air permeability of the porous substrate is, for example, 10 to 600 sec / 100 mL, preferably 50 to 400 sec / 100 mL, and particularly preferably 50 to 350 sec / 100 mL. When the air permeability exceeds the above range, the permeability of lithium ions tends to deteriorate and the electrical resistance tends to increase. On the other hand, when the air permeability is lower than the above range, the strength tends to be insufficient.

前記多孔質基材は、電解液に不溶性を示す材料であって、高温環境下では軟化する材料からなる基材である。前記材料としては、例えば熱可塑性ポリマーが好ましい。前記熱可塑性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;2,6−ナイロン等の脂肪族ポリアミド等が挙げられる。 The porous base material is a material that is insoluble in an electrolytic solution and is a base material that softens in a high temperature environment. As the material, for example, a thermoplastic polymer is preferable. Examples of the thermoplastic polymer include polyolefins such as polyethylene and polypropylene; polyesters such as polyethylene terephthalate; and aliphatic polyamides such as 2,6-nylon.

前記多孔質基材の材料は、前記熱可塑性ポリマーのなかから、所望のシャットダウン温度に応じて適宜選択して使用することが好ましい。例えば、シャットダウン温度を150℃に設定する場合は、融点若しくは軟化温度が140〜150℃である熱可塑性ポリマーを使用することが好ましい。 It is preferable that the material of the porous base material is appropriately selected and used from the thermoplastic polymers according to a desired shutdown temperature. For example, when the shutdown temperature is set to 150 ° C., it is preferable to use a thermoplastic polymer having a melting point or softening temperature of 140 to 150 ° C.

前記多孔質基材の厚みは、例えば5〜40μm、好ましくは8〜30μmである。厚みが上記範囲を上回ると電池の電気抵抗が上がり、また体積容量が低下する傾向がある。一方、厚みが上記範囲を下回ると、強度が不十分となる傾向がある。 The thickness of the porous substrate is, for example, 5 to 40 μm, preferably 8 to 30 μm. If the thickness exceeds the above range, the electrical resistance of the battery tends to increase and the volume capacity tends to decrease. On the other hand, if the thickness is less than the above range, the strength tends to be insufficient.

前記多孔質基材は、例えば、前記多孔質基材の材料(例えば、ポリオレフィン)を加熱・溶融して押出しフィルムを形成し、得られたフィルムを延伸することによって多孔質化せしめる方法等によって製造することができる。 The porous base material is produced, for example, by a method in which a material (for example, polyolefin) of the porous base material is heated and melted to form an extruded film, and the obtained film is stretched to make it porous. can do.

[二次電池用セパレータの製造方法]
前記二次電池用セパレータは、例えば、上記スラリーを、多孔質基材の表面に塗布し、乾燥させて、前記スラリーの固化物からなる不織布と多孔質基材との積層体を形成する工程を経て製造することができる。
[Manufacturing method of separator for secondary battery]
The secondary battery separator is, for example, a step of applying the slurry to the surface of a porous base material and drying it to form a laminate of a non-woven fabric made of a solidified product of the slurry and the porous base material. Can be manufactured after.

上記スラリーを塗布する方法としては、特に制限がなく、例えば、印刷法、コーティング法等により行うことができる。具体的には、スクリーン印刷法、マスク印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、シルクスクリーン印刷法、スタンピング、ディスペンス、スキージ法、噴霧、刷毛塗り等が挙げられる。また、フィルムアプリケーター、バーコーター、ダイコーター、コンマコーター、グラビアコーター等により塗工してもよい。 The method for applying the slurry is not particularly limited, and for example, it can be applied by a printing method, a coating method, or the like. Specific examples thereof include screen printing method, mask printing method, offset printing method, inkjet printing method, flexographic printing method, gravure printing method, silk screen printing method, stamping, dispense, squeegee method, spraying, and brush coating. Further, the coating may be performed by a film applicator, a bar coater, a die coater, a comma coater, a gravure coater or the like.

上記スラリーは、多孔質基材の少なくとも一方の面に塗布すればよい。本発明においては、なかでも、二次電池用セパレータの総厚みを薄化することができ、電池の充填密度を高めることができ、二次電池の小型化に資する点において、多孔質基材の一方の面のみに塗布することが好ましい。 The slurry may be applied to at least one surface of the porous substrate. In the present invention, among them, the porous base material is made of a porous base material in that the total thickness of the separator for a secondary battery can be reduced, the filling density of the battery can be increased, and the size of the secondary battery can be reduced. It is preferable to apply it to only one surface.

スラリーを乾燥させる方法としては、特に限定されないが、加熱、減圧、送風等の方法が挙げられる。加熱温度や加熱時間、減圧度や減圧時間、送風量、送風速度、送風温度、送風する気体の種類や乾燥度、送風する対象となる領域、送風の方向等は、任意に選択することができる。 The method for drying the slurry is not particularly limited, and examples thereof include heating, depressurizing, and blowing air. The heating temperature and heating time, decompression degree and decompression time, air volume, air velocity, air temperature, type and dryness of gas to be blown, area to be blown, direction of air blow, etc. can be arbitrarily selected. ..

[二次電池]
二次電池は、正極活物質層が正極集電体に配置された正極と、負極活物質層が負極集電体に配置された負極と、セパレータと、電解液とを含む発電要素を、外装体内部に含むものである。そして、本発明の二次電池は、セパレータとして上述の二次電池用セパレータを使用することを特徴とする。
[Secondary battery]
The secondary battery has a positive electrode in which the positive electrode active material layer is arranged in the positive electrode current collector, a negative electrode in which the negative electrode active material layer is arranged in the negative electrode current collector, a separator, and a power generation element including an electrolytic solution. It is contained inside the body. The secondary battery of the present invention is characterized by using the above-mentioned separator for a secondary battery as a separator.

本発明の二次電池は、正極、負極、及びセパレータを積層して巻回したものを、電解液と共に缶などの容器に封入した巻回型電池であっても、正極、負極、及びセパレータを積層したシート状物を、電解液と共に、比較的柔軟な外装体内部に封じ込めた積層型電池であってもよい。 The secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a separator, even if it is a wound battery in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are laminated and wound, and sealed in a container such as a can together with an electrolytic solution. It may be a laminated battery in which a laminated sheet-like material is enclosed together with an electrolytic solution inside a relatively flexible exterior body.

本発明の二次電池は、耐熱性(例えば、高温環境下における形状保持性)に優れた上述の二次電池用セパレータを備えるため安全性に優れる。また、前記二次電池用セパレータは軽量であり、且つ厚みが薄い。そのため、本発明の二次電池は軽く、その上、電極の充填密度を向上することができるので、二次電池の小型化に対応することができる The secondary battery of the present invention is excellent in safety because it includes the above-mentioned separator for a secondary battery having excellent heat resistance (for example, shape retention in a high temperature environment). Further, the separator for the secondary battery is lightweight and thin. Therefore, the secondary battery of the present invention is light, and the filling density of the electrodes can be improved, so that the secondary battery can be miniaturized.

そのため、本発明の二次電池を使用すれば、スマートフォンやノートパソコンなどの情報関連機器、ハイブリッド車や電気自動車等を、安全性を高く維持しつつ、軽量化することができる。例えば、本発明の二次電池を利用する電気自動車は、大幅な軽量化が可能であり、それにより燃費を飛躍的に向上することができる。 Therefore, by using the secondary battery of the present invention, it is possible to reduce the weight of information-related devices such as smartphones and laptop computers, hybrid vehicles, electric vehicles, and the like while maintaining high safety. For example, an electric vehicle using the secondary battery of the present invention can be significantly reduced in weight, thereby dramatically improving fuel efficiency.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

尚、スラリーの粘度は、溶融粘弾性測定装置(商品名「MCR―302」、Anton Paar社製)を用いて測定した。 The viscosity of the slurry was measured using a molten viscoelasticity measuring device (trade name "MCR-302", manufactured by Antonio Par).

実施例1(スラリーの調製)
水100重量部に、下記表1に記載のCMC(乾燥減量:8.0%、ダイセルファインケム(株)製、品番:2200)を1.65重量部加え、自転公転撹拌機((株)シンキー製、品名:あわとり練太郎、型番:ARE−310)を用いて、2000rpmで30分撹拌することで1.5重量%CMC水溶液を調製した。
次いで、アラミド微細繊維(平均太さ:0.56μm、平均長さ:0.43mm、平均アスペクト比:768、分解温度:400℃以上、固形分:20%、ダイセルファインケム(株)製、商品名:ティアラ、品番:KY400S)5重量部に水95重量部を加え、自転公転撹拌機を用いて2000rpmで30分撹拌することにより1重量%アラミド繊維水分散液を調製した。
得られた1.5重量%CMC水溶液1.67重量部、得られた1%アラミド繊維水分散液7.50重量部、及び水190.83重量部を混合し、自転公転撹拌機を用いて2000rpmで2分撹拌することで、スラリー[アラミド繊維含有量:0.0375重量%、CMC含有量:0.0125重量%、水含有量:99.95重量部]を得た。
Example 1 (Preparation of slurry)
To 100 parts by weight of water, 1.65 parts by weight of CMC (dry weight loss: 8.0%, manufactured by Daisel Finechem Co., Ltd., product number: 2200) shown in Table 1 below was added, and a rotating revolution agitator (Shinky Co., Ltd.) A 1.5 wt% CMC aqueous solution was prepared by stirring at 2000 rpm for 30 minutes using a product, product name: Awatori Rentaro, model number: ARE-310).
Next, aramid fine fibers (average thickness: 0.56 μm, average length: 0.43 mm, average aspect ratio: 768, decomposition temperature: 400 ° C. or higher, solid content: 20%, manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd., trade name : Tiara, product number: KY400S) 95 parts by weight of water was added to 5 parts by weight, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 minutes using a rotation / revolution stirrer to prepare a 1% by weight aramid fiber aqueous dispersion.
1.67 parts by weight of the obtained 1.5% by weight CMC aqueous solution, 7.50 parts by weight of the obtained 1% aramid fiber aqueous dispersion, and 190.83 parts by weight of water were mixed and used with a rotation / revolution stirrer. Stirring at 2000 rpm for 2 minutes gave a slurry [aramid fiber content: 0.0375% by weight, CMC content: 0.0125% by weight, water content: 99.95 parts by weight].

得られたスラリーの分散安定性を下記方法により評価した。
すなわち、スラリーをスクリュー管瓶(容量6mL、アズワン(株)製、No.2)に底部から30mmの高さになるように入れ、蓋を閉めて25℃(±2℃)で7日間静置して、スラリーの分離界面より上層(水相)と下層(アラミド繊維相)のうち、上層の幅を計測した。尚、上層の幅が狭いほうが、スラリー中の微小繊維の分散安定性が優れており、分離が起こりにくいことを示す。
The dispersion stability of the obtained slurry was evaluated by the following method.
That is, put the slurry in a screw tube bottle (capacity 6 mL, manufactured by AS ONE Corporation, No. 2) at a height of 30 mm from the bottom, close the lid, and leave it at 25 ° C (± 2 ° C) for 7 days. Then, the width of the upper layer of the upper layer (aqueous phase) and the lower layer (aramid fiber phase) from the separation interface of the slurry was measured. It should be noted that the narrower the width of the upper layer, the better the dispersion stability of the fine fibers in the slurry, and the less likely it is that separation will occur.

実施例2〜7(スラリーの調製)
CMCを、下記表1に記載の通りに変更した以外は実施例1と同様にスラリーを得、得られたスラリーの分散安定性を評価した。尚、表中の品番は、ダイセルファインケム(株)製、「CMCダイセル」の品番である。
Examples 2-7 (Preparation of slurry)
A slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that the CMC was changed as shown in Table 1 below, and the dispersion stability of the obtained slurry was evaluated. The product numbers in the table are the product numbers of "CMC Daicel" manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.

上記結果を下記表にまとめて示す。

Figure 2021034256
The above results are summarized in the table below.
Figure 2021034256

上記表1より、エーテル化度が低いCMCを使用したスラリーでは、CMCの粘度を上げると微小繊維の分散安定性が向上することがわかる。
エーテル化度が高いCMCを使用したスラリーは、CMCの粘度が低くても、微小繊維の分散安定性に極めて優れることがわかる。
From Table 1 above, it can be seen that in the slurry using CMC having a low degree of etherification, the dispersion stability of the fine fibers is improved by increasing the viscosity of CMC.
It can be seen that the slurry using CMC having a high degree of etherification is extremely excellent in the dispersion stability of fine fibers even if the viscosity of CMC is low.

実施例8(スラリーの調製)
水100重量部に、下記表2に記載のCMC(乾燥減量:8.0%、ダイセルファインケム(株)製、品番:2200)を1.65重量部加え、自転公転撹拌機を用いて、2000rpmで30分撹拌することで1.5重量%CMC水溶液を調製した。
次いで、アラミド微細繊維(平均太さ:0.56μm、平均長さ:0.43mm、平均アスペクト比:768、分解温度:400℃以上、固形分:20%、ダイセルファインケム(株)製、商品名:ティアラ、品番:KY400S)5重量部に水95重量部を加え、自転公転撹拌機を用いて2000rpmで30分撹拌することにより1重量%アラミド繊維水分散液を調製した。
得られた1.5重量%CMC水溶液1.67重量部、得られた1%アラミド繊維水分散液7.5重量部、及び水0.83重量部を混合し、自転公転撹拌機を用いて2000rpmで2分撹拌することで、スラリー(1)[アラミド繊維含有量:0.75重量%、CMC含有量:0.25重量%、水含有量:99重量部]を得た。得られたスラリーの、温度25℃、せん断速度100(1/s)における粘度は、306mPa・sであった。
Example 8 (Preparation of slurry)
To 100 parts by weight of water, 1.65 parts by weight of CMC (dry weight loss: 8.0%, manufactured by Daisel Finechem Co., Ltd., product number: 2200) shown in Table 2 below was added, and 2000 rpm using a rotation / revolution stirrer. A 1.5 wt% CMC aqueous solution was prepared by stirring with the mixture for 30 minutes.
Next, aramid fine fibers (average thickness: 0.56 μm, average length: 0.43 mm, average aspect ratio: 768, decomposition temperature: 400 ° C. or higher, solid content: 20%, manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd., trade name : Tiara, product number: KY400S) 95 parts by weight of water was added to 5 parts by weight, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 30 minutes using a rotation / revolution stirrer to prepare a 1% by weight aramid fiber aqueous dispersion.
1.67 parts by weight of the obtained 1.5% by weight CMC aqueous solution, 7.5 parts by weight of the obtained 1% aramid fiber aqueous dispersion, and 0.83 parts by weight of water were mixed and used with a rotation / revolution stirrer. Stirring at 2000 rpm for 2 minutes gave slurry (1) [aramid fiber content: 0.75% by weight, CMC content: 0.25% by weight, water content: 99 parts by weight]. The viscosity of the obtained slurry at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 100 (1 / s) was 306 mPa · s.

(セパレータの作製)
多孔質基材としてのポリプロピレン微多孔膜(1)(CSテック(株)製、セリオンP2010、空隙の大きさ(平均孔径):0.03μm、厚み:20μm、透気度:253sec/100mL)の片面に、得られたスラリー(1)を、自動塗工装置(テスター産業(株)製、型番:PI−1210)を用いて、240mm/secの速度で塗工した(塗工厚み:200μm)。
次に、塗工されたスラリー(1)を、60℃の高温槽で15分間乾燥させた。これにより、スラリー(1)の固化物からなる不織布/PP積層体(不織布の厚み:5μm、不織布の坪量:1g/m2、不織布の空隙率:75体積%)を得、これをセパレータ(1)とした。
(Making a separator)
Polypropylene microporous membrane as a porous substrate (1) (manufactured by CS Tech Co., Ltd., Serion P2010, void size (average pore size): 0.03 μm, thickness: 20 μm, air permeability: 253 sec / 100 mL) The obtained slurry (1) was coated on one side at a speed of 240 mm / sec using an automatic coating device (manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd., model number: PI-1210) (coating thickness: 200 μm). ..
Next, the coated slurry (1) was dried in a high temperature bath at 60 ° C. for 15 minutes. As a result, a non-woven fabric / PP laminate made of a solidified product of the slurry (1) (thickness of non-woven fabric: 5 μm, basis weight of non-woven fabric: 1 g / m 2 , porosity of non-woven fabric: 75% by volume) was obtained, and the separator (thickness: 75% by volume) was obtained. It was set as 1).

実施例9〜14(セパレータの作製)
CMCを、下記表2に記載の通りに変更した以外は実施例8と同様にスラリー(2)〜(7)を得、得られたスラリー(2)〜(7)を用いて不織布/PP積層体を得た。これらをセパレータ(2)〜(7)とした。
Examples 9 to 14 (Preparation of Separator)
Slurries (2) to (7) were obtained in the same manner as in Example 8 except that the CMC was changed as shown in Table 2 below, and the obtained slurries (2) to (7) were used for non-woven fabric / PP lamination. I got a body. These were designated as separators (2) to (7).

比較例1
不織布を積層せず、ポリプロピレン微多孔膜(1)のみをセパレータ(8)とした。
Comparative Example 1
Only the polypropylene microporous membrane (1) was used as the separator (8) without laminating the non-woven fabric.

実施例及び比較例で得られたセパレータ(1)〜(8)の、透気度及び耐熱性を以下の方法で測定した。 The air permeability and heat resistance of the separators (1) to (8) obtained in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.

(透気度試験)
透気度は、テスター産業(株)製のガーレー式デンソメーターB型を用い、JIS P8117に準拠した方法で測定した。秒数はデジタルオートカウンターで測定した。透気度(ガーレー値)の値が小さいほど空気の透過性が高いことを意味する。
(Air permeability test)
The air permeability was measured by a method conforming to JIS P8117 using a Garley type denso meter B type manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd. The number of seconds was measured with a digital auto counter. The smaller the air permeability (garley value) value, the higher the air permeability.

(耐熱性試験)
実施例及び比較例で得られたセパレータ(40mm×40mmの略正方形)をステンレス板上に置き、前記セパレータを構成するポリプロピレン微多孔膜(1)のMD方向に平行な2辺をポリイミドテープで固定した。
続いて、ステンレス板に固定した前記セパレータを、180℃の高温槽の中に入れ、30分間加熱した。
そして、加熱後のセパレータの収縮率を下記式から算出し、これを耐熱性の指標とした。尚、収縮率が小さいほど耐熱性に優れることを意味する。
収縮率(%)=[1−(加熱後のセパレータの最も収縮した部分のMD方向長さ[mm]/加熱前のセパレータのMD方向の長さ[mm])]×100
(Heat resistance test)
The separators (approximately squares of 40 mm × 40 mm) obtained in Examples and Comparative Examples are placed on a stainless steel plate, and the two sides parallel to the MD direction of the polypropylene microporous membrane (1) constituting the separator are fixed with polyimide tape. did.
Subsequently, the separator fixed on a stainless steel plate was placed in a high temperature bath at 180 ° C. and heated for 30 minutes.
Then, the shrinkage rate of the separator after heating was calculated from the following formula, and this was used as an index of heat resistance. The smaller the shrinkage rate, the better the heat resistance.
Shrinkage rate (%) = [1- (Length of the most shrunk part of the separator after heating in the MD direction [mm] / Length of the separator before heating in the MD direction [mm])] × 100

上記結果を下記表2にまとめて示す。

Figure 2021034256
The above results are summarized in Table 2 below.
Figure 2021034256

上記表2より、実施例で得られたセパレータ(特に、エーテル化度が高いCMCを含むセパレータ)は透気度が低く、電解液浸透性に優れていた。
また、実施例で得られたセパレータ(特に、高粘度のCMCを含むセパレータ)は耐熱性に優れるため、180℃の高温条件下でも収縮率が低く、このようなセパレータを二次電池のセパレータとして使用すれば、異常高温環境下でも絶縁機能を保持できることがわかった。
From Table 2 above, the separators obtained in Examples (particularly, separators containing CMC having a high degree of etherification) had low air permeability and excellent electrolytic solution permeability.
Further, since the separator obtained in the examples (particularly, the separator containing high-viscosity CMC) has excellent heat resistance, the shrinkage rate is low even under a high temperature condition of 180 ° C., and such a separator can be used as a separator for a secondary battery. It was found that if used, the insulation function can be maintained even in an abnormally high temperature environment.

一方、比較例で得られたセパレータは、透気度が低く、電解液浸透性に優れるが、不織布が多孔質基材に積層されていないので、180℃の高温条件下では、多孔質基材の収縮率が高く、このようなセパレータを二次電池のセパレータとして使用すれば、異常高温環境下では絶縁機能を保持することが困難であることがわかった。 On the other hand, the separator obtained in the comparative example has low air permeability and excellent electrolyte permeability, but since the non-woven fabric is not laminated on the porous substrate, the porous substrate is subjected to a high temperature condition of 180 ° C. It was found that if such a separator is used as a separator for a secondary battery, it is difficult to maintain the insulating function in an abnormally high temperature environment.

実施例15〜17
CMCの含有量及び/又はアラミド繊維の含有量を変更した以外は実施例8と同様にして、スラリーを得、得られたスラリーを用いて不織布/PP積層体を得た。これをセパレータとした。
Examples 15-17
A slurry was obtained in the same manner as in Example 8 except that the CMC content and / or the aramid fiber content was changed, and the obtained slurry was used to obtain a non-woven fabric / PP laminate. This was used as a separator.

得られたセパレータの不織布面について、3cm×3cmの範囲を300ピクセル×300ピクセルの解像度で、黒画用紙をバックに写真撮影し、アラミド繊維が乗っている画素を以下のようにカウントした。尚、アラミド繊維は白く写り、アラミド繊維が乗ってない部分は裏地が透けて黒く写る。
まず、画像のR値(0〜255)、G値(0〜255)、B値(0〜255)の平均を取ってその値をR値、G値、B値に指定することでグレースケール化した。この値を明度と呼ぶ。そして、全画素の明度の平均をとり、明度の平均−5を閾値とし、明度がそれ以上のときアラミド繊維が乗っているとカウントした。
そして、下記式から塗工性指標を算出し、下記基準でスラリーの塗工性を評価した。
塗工性指標=アラミド繊維が乗っている画素数/全画素数
<塗工性評価基準>
○(良): 塗工性指標が0.9を超える場合
△(可):塗工性指標が0.85を超え、0.9以下の場合
×(不可):塗工性指標が0.85以下の場合
The non-woven fabric surface of the obtained separator was photographed in a range of 3 cm × 3 cm at a resolution of 300 pixels × 300 pixels with black drawing paper as a background, and the pixels on which the aramid fiber was placed were counted as follows. The aramid fiber appears white, and the lining is transparent and black in the part where the aramid fiber is not placed.
First, the gray scale is obtained by taking the average of the R value (0 to 255), G value (0 to 255), and B value (0 to 255) of the image and designating the values as the R value, G value, and B value. It became. This value is called brightness. Then, the average of the brightness of all the pixels was taken, the average of the brightness was set to -5, and when the brightness was higher than that, it was counted that the aramid fiber was on board.
Then, the coatability index was calculated from the following formula, and the coatability of the slurry was evaluated according to the following criteria.
Coatability index = number of pixels on which aramid fiber is mounted / total number of pixels
<Applicability evaluation criteria>
○ (Good): When the coatability index exceeds 0.9 △ (Yes): When the coatability index exceeds 0.85 and 0.9 or less × (No): The coatability index is 0. If it is 85 or less

また、得られたセパレータの透気度を測定した。 Moreover, the air permeability of the obtained separator was measured.

上記結果を下記表3にまとめて示す。

Figure 2021034256
The above results are summarized in Table 3 below.
Figure 2021034256

実施例18〜23
CMCの含有量及び/又はアラミド繊維の含有量を変更した以外は実施例11と同様にして、スラリーを得た。
Examples 18-23
A slurry was obtained in the same manner as in Example 11 except that the content of CMC and / or the content of aramid fiber was changed.

また、得られたスラリーの、温度25℃、せん断速度100(1/s)における粘度を測定し、スラリーの塗工性を評価した。 Further, the viscosity of the obtained slurry at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 100 (1 / s) was measured to evaluate the coatability of the slurry.

また、得られたスラリーを用いて不織布/PP積層体を得、これをセパレータとした。そして、得られたセパレータの透気度を測定した。 Further, the obtained slurry was used to obtain a non-woven fabric / PP laminate, which was used as a separator. Then, the air permeability of the obtained separator was measured.

上記結果を下記表4にまとめて示す。

Figure 2021034256
The above results are summarized in Table 4 below.
Figure 2021034256

上記表3,4の結果を図1にまとめて示す。図1より、スラリー中のアラミド繊維濃度が0.1〜1.0重量%の範囲、CMC濃度[y;重量%]が0重量%超の範囲において、CMC濃度[y;重量%]と、アラミド繊維濃度[x;重量%]が、下記式(1a)で示される範囲内である場合に、得られるセパレータは透気度が低く、電解液浸透性に優れていた。
y≦0.41x (1a)
また、スラリー中のアラミド繊維濃度とCMC濃度が、アラミド繊維濃度が0.1〜1.0重量%の範囲、CMC濃度[y;重量%]が0重量%超の範囲において、上記式(1a)で示される範囲内であって、且つ下記式(2a)で示される範囲内である場合に、塗工性に優れ、均一に微小繊維を含有する不織布を形成することができ、更に微小繊維間の結着性を向上して、高い強度を有する不織布を形成することができた。
y≧0.133x+0.03 (2a)
The results of Tables 3 and 4 above are summarized in FIG. From FIG. 1, when the aramid fiber concentration in the slurry is in the range of 0.1 to 1.0% by weight and the CMC concentration [y;% by weight] is in the range of more than 0% by weight, the CMC concentration [y;% by weight] is determined. When the aramid fiber concentration [x;% by weight] was within the range represented by the following formula (1a), the obtained separator had low air permeability and excellent electrolyte permeability.
y ≦ 0.41x (1a)
Further, when the aramid fiber concentration and the CMC concentration in the slurry are in the range of 0.1 to 1.0% by weight of the aramid fiber concentration and the CMC concentration [y;% by weight] is in the range of more than 0% by weight, the above formula (1a) is used. ), And within the range represented by the following formula (2a), a non-woven fabric having excellent coatability and uniformly containing fine fibers can be formed, and further, fine fibers can be formed. It was possible to form a non-woven fabric having high strength by improving the binding property between them.
y ≧ 0.133x + 0.03 (2a)

一方、上記式(1a)の範囲を外れると、得られるセパレータの透気度が上昇する傾向があった。また、上記式(2a)の範囲を外れると、スラリーの塗工性が低下する傾向があった。 On the other hand, when the range of the above formula (1a) is exceeded, the air permeability of the obtained separator tends to increase. Further, if it is out of the range of the above formula (2a), the coatability of the slurry tends to decrease.

Claims (13)

融点(融点がないものは分解温度)が150℃以上である微小繊維と、水溶性セルロースと、水とを含み、
前記微小繊維の含有量[x;重量%]が0.1〜1.0重量%、前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]が0重量%超であり、且つ前記微小繊維の含有量[x;重量%]と前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]が下記式(1)を満たすスラリー。
y≦0.62x (1)
It contains microfibers having a melting point (decomposition temperature if there is no melting point) of 150 ° C. or higher, water-soluble cellulose, and water.
The content of the fine fibers [x;% by weight] is 0.1 to 1.0% by weight, the content of the water-soluble cellulose [y;% by weight] is more than 0% by weight, and the content of the fine fibers is A slurry in which the amount [x;% by weight] and the content [y;% by weight] of the water-soluble cellulose satisfy the following formula (1).
y ≦ 0.62x (1)
前記微小繊維の含有量[x;重量%]と前記水溶性セルロースの含有量[y;重量%]が、更に下記式(2)を満たす、請求項1に記載のスラリー。
y≧0.133x+0.01 (2)
The slurry according to claim 1, wherein the content of the fine fibers [x;% by weight] and the content of the water-soluble cellulose [y;% by weight] further satisfy the following formula (2).
y ≧ 0.133x + 0.01 (2)
温度25℃、せん断速度100(1/s)における粘度が10〜10000mPa・sである、請求項1又は2に記載のスラリー。 The slurry according to claim 1 or 2, which has a viscosity of 10 to 10000 mPa · s at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 100 (1 / s). 前記微小繊維がアラミド繊維である、請求項1〜3の何れか1項に記載のスラリー。 The slurry according to any one of claims 1 to 3, wherein the fine fibers are aramid fibers. 前記微小繊維の平均太さが0.01〜10μm、平均長さが0.01〜1mmである、請求項1〜4の何れか1項に記載のスラリー。 The slurry according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine fibers have an average thickness of 0.01 to 10 μm and an average length of 0.01 to 1 mm. 水溶性セルロースが、下記式(c)で表される構成単位を有するセルロース誘導体、又はその塩である請求項1〜5の何れか1項に記載のスラリー。
Figure 2021034256
(式中、3つのRは同一又は異なって、水素原子、又はヒドロキシル基若しくはカルボキシル基を有する炭素数1〜5のアルキル基を示す)
The slurry according to any one of claims 1 to 5, wherein the water-soluble cellulose is a cellulose derivative having a structural unit represented by the following formula (c), or a salt thereof.
Figure 2021034256
(In the formula, the three Rs are the same or different and indicate a hydrogen atom or an alkyl group having a hydroxyl group or a carboxyl group and having 1 to 5 carbon atoms).
前記式(c)で表される構成単位を有するセルロース誘導体のエーテル化度が0.6以上である、請求項6に記載のスラリー。 The slurry according to claim 6, wherein the degree of etherification of the cellulose derivative having the structural unit represented by the formula (c) is 0.6 or more. 水溶性セルロースの1重量%水溶液の、25℃、60rpmにおける粘度が50mPa・s以上である、請求項1〜7の何れか1項に記載のスラリー。 The slurry according to any one of claims 1 to 7, wherein the viscosity of a 1 wt% aqueous solution of water-soluble cellulose at 25 ° C. and 60 rpm is 50 mPa · s or more. 二次電池用セパレータの形成用である、請求項1〜8の何れか1項に記載のスラリー。 The slurry according to any one of claims 1 to 8, which is used for forming a separator for a secondary battery. 請求項1〜9の何れか1項に記載のスラリーの固化物からなる不織布。 A non-woven fabric made of a solidified slurry according to any one of claims 1 to 9. 請求項10に記載の不織布と多孔質基材との積層体を備える、二次電池用セパレータ。 A separator for a secondary battery, comprising a laminate of the non-woven fabric and the porous base material according to claim 10. 請求項1〜9の何れか1項に記載のスラリーを、多孔質基材の表面に塗布し、乾燥させて、前記スラリーの固化物からなる不織布と多孔質基材との積層体を形成する工程を経て、前記積層体を備える二次電池用セパレータを得る、二次電池用セパレータの製造方法。 The slurry according to any one of claims 1 to 9 is applied to the surface of a porous base material and dried to form a laminate of a non-woven fabric made of a solidified product of the slurry and the porous base material. A method for manufacturing a separator for a secondary battery, which obtains a separator for a secondary battery including the laminate through the steps. 請求項12に記載の二次電池用セパレータを備えた二次電池。 A secondary battery comprising the separator for a secondary battery according to claim 12.
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