JP2021174709A - Method for manufacturing laminate separator for nonaqueous electrolyte secondary battery, and laminate separator for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法および非水電解液二次電池用積層セパレータに関する。 The present invention relates to a method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery and a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery.
非水電解液二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いのでパーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末などに用いる電池として広く使用され、また最近では車載用の電池として開発が進められてきている。その非水電解液二次電池の部材として、セパレータの開発が進められている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries, especially lithium-ion secondary batteries, are widely used as batteries for personal computers, mobile phones, mobile information terminals, etc. due to their high energy density, and have recently been developed as in-vehicle batteries. It has been done. The development of a separator is underway as a member of the non-aqueous electrolyte secondary battery.
ところで、特許文献1には、ポリエチレン樹脂からなる微多孔膜が開示されており、非水電解液系電池用セパレータとしても利用できるとされている。
By the way,
セパレータとしては、基材上に、樹脂を含む多孔質層を積層させた積層セパレータも知られている。しかしながら、上述のような従来技術では、基材の製造方法が開示されているにすぎず、積層セパレータに適した製造方法、カール量を抑えた、またはカールの無い積層セパレータを実現する観点からは改善の余地があった。 As a separator, a laminated separator in which a porous layer containing a resin is laminated on a base material is also known. However, in the above-mentioned prior art, only the manufacturing method of the base material is disclosed, and from the viewpoint of realizing a manufacturing method suitable for the laminated separator, a curl amount suppressed, or a laminated separator without curl. There was room for improvement.
本発明の一態様は、カール量を抑えた、またはカールの無い積層セパレータを実現することを目的とする。 One aspect of the present invention is to realize a laminated separator having a reduced amount of curl or no curl.
前記の課題を解決するために、本発明者が鋭意研究を行った結果、積層セパレータが特定の式を満たすように減率乾燥期間における温度を調節することにより、得られる積層セパレータのカールを改善できることを見出し、本発明を完成させるに至った。本発明は以下の態様を含む。 As a result of diligent research conducted by the present inventor in order to solve the above-mentioned problems, the curl of the obtained laminated separator is improved by adjusting the temperature during the reduction drying period so that the laminated separator satisfies a specific formula. We have found what we can do and have completed the present invention. The present invention includes the following aspects.
<1>ポリオレフィン多孔質フィルムと、前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも片面に樹脂を含む多孔質層とを備える非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法であって、減率乾燥期間において前記ポリオレフィン多孔質フィルムと前記多孔質層とを備えるセパレータ原反を加熱する温度を調節することにより、前記非水電解液二次電池用積層セパレータが下記式(1)を満たすように制御する工程を含む、非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法。
100×(TL1−TL0)/TL0−100×(TB1−TB0)/TB0<22 ・・・(1)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL1:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB1:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
<1> A method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, which comprises a polyolefin porous film and a porous layer containing a resin on at least one side of the polyolefin porous film. A step of controlling the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery to satisfy the following formula (1) by adjusting the temperature at which the separator raw material provided with the polyolefin porous film and the porous layer is heated. A method for manufacturing a laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery, including the above.
100 × (T L1 -T L0) / T L0 -100 × (T B1 -T B0) / T B0 <22 ··· (1)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL1 : The length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB1 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
<2>前記減率乾燥期間において前記非水電解液二次電池用積層セパレータがさらに下記式(2)を満たすように制御する、<1>に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法。
100×(TL2−TL0)/TL0−100×(TB2−TB0)/TB0<36 ・・・(2)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL2:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB2:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。
<2> The laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to <1>, wherein the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is further controlled to satisfy the following formula (2) during the rate reduction drying period. Manufacturing method.
100 × (T L2 -T L0) / T L0 -100 × (T B2 -T B0) / T B0 <36 ··· (2)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL2 : Length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB2 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
<3>前記減率乾燥期間において前記非水電解液二次電池用積層セパレータがさらに下記式(3)を満たすように制御する、<1>または<2>に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法。
100×(TL3−TL0)/TL0−100×(TB3−TB0)/TB0<60 ・・・(3)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL3:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB3:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。
<3> The non-aqueous electrolyte secondary according to <1> or <2>, wherein the laminated separator for the non-aqueous electrolyte secondary battery is further controlled to satisfy the following formula (3) during the rate reduction drying period. A method for manufacturing a laminated separator for a battery.
100 × (T L3 -T L0) / T L0 -100 × (T B3 -T B0) / T B0 <60 ··· (3)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
T L3: nonaqueous electrolyte pulling TD direction stacked separator for secondary batteries 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
T B3: for a non-aqueous electrolyte secondary battery porous polyolefin was peeled from the laminate separator membrane by pulling in the TD direction at 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
<4>前記樹脂は、(メタ)アクリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂および水溶性ポリマーからなる群より1種以上選択される樹脂である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法。 <4> The resin is a resin selected from the group consisting of (meth) acrylate-based resins, fluororesins, polyamide-based resins, polyimide-based resins, polyester-based resins, and water-soluble polymers. <1> The method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of <3>.
<5>前記ポリアミド系樹脂がアラミド樹脂である、<4>に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法。 <5> The method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to <4>, wherein the polyamide resin is an aramid resin.
<6>ポリオレフィン多孔質フィルムと、前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも片面に樹脂を含む多孔質層とを備え、下記式(1)を満たす、非水電解液二次電池用積層セパレータ。
100×(TL1−TL0)/TL0−100×(TB1−TB0)/TB0<22 ・・・(1)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL1:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB1:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
<6> A laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, comprising a polyolefin porous film and a porous layer containing a resin on at least one side of the polyolefin porous film, and satisfying the following formula (1).
100 × (T L1 -T L0) / T L0 -100 × (T B1 -T B0) / T B0 <22 ··· (1)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL1 : The length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB1 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
<7>さらに下記式(2)を満たす、<6>に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
100×(TL2−TL0)/TL0−100×(TB2−TB0)/TB0<36 ・・・(2)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL2:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB2:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。
<7> The laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to <6>, which further satisfies the following formula (2).
100 × (T L2 -T L0) / T L0 -100 × (T B2 -T B0) / T B0 <36 ··· (2)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL2 : Length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB2 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
<8>さらに下記式(3)を満たす、<6>または<7>に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。
100×(TL3−TL0)/TL0−100×(TB3−TB0)/TB0<60 ・・・(3)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL3:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB3:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。
<8> The laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to <6> or <7>, which further satisfies the following formula (3).
100 × (T L3 -T L0) / T L0 -100 × (T B3 -T B0) / T B0 <60 ··· (3)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
T L3: nonaqueous electrolyte pulling TD direction stacked separator for secondary batteries 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
T B3: for a non-aqueous electrolyte secondary battery porous polyolefin was peeled from the laminate separator membrane by pulling in the TD direction at 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
<9>前記樹脂は、(メタ)アクリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂および水溶性ポリマーからなる群より1種以上選択される樹脂である、<6>〜<8>のいずれか1つに記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。 <9> The resin is a resin selected from the group consisting of (meth) acrylate-based resins, fluororesins, polyamide-based resins, polyimide-based resins, polyester-based resins, and water-soluble polymers. <6> The laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of <8>.
<10>前記ポリアミド系樹脂がアラミド樹脂である、<9>に記載の非水電解液二次電池用積層セパレータ。 <10> The laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to <9>, wherein the polyamide resin is an aramid resin.
本発明の一態様によれば、カール量を抑えた、またはカールの無い積層セパレータを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a laminated separator with a reduced amount of curl or no curl.
本発明の一実施形態に関して以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態に関しても本発明の技術的範囲に含まれる。 An embodiment of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. The present invention is not limited to the configurations described below, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in the different embodiments may be appropriately combined. The obtained embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」は、「A以上、B以下」を意味する。また、本明細書において、MD方向とは、セパレータ原反の搬送方向を意図している。また、TD方向とは、セパレータ原反の面に水平な方向であって、かつ、MD方向に垂直な方向を意図している。 Unless otherwise specified in the present specification, "A to B" representing a numerical range means "A or more and B or less". Further, in the present specification, the MD direction is intended to be the transport direction of the original separator. Further, the TD direction is intended to be a direction horizontal to the surface of the original separator and perpendicular to the MD direction.
〔1.カール発生の原理〕
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルムと、前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも片面に樹脂を含む多孔質層とを備える。本明細書において、非水電解液二次電池用積層セパレータを単に「積層セパレータ」とも称する。また、ポリオレフィン多孔質フィルムを単に「多孔質フィルム」とも称する。本明細書において、セパレータ原反とは、裁断する前の長尺かつ幅広の積層セパレータを意味する。
[1. Principle of curl generation]
The laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a polyolefin porous film and a porous layer containing a resin on at least one side of the polyolefin porous film. In the present specification, the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery is also simply referred to as a "laminated separator". Further, the polyolefin porous film is also simply referred to as "porous film". In the present specification, the original separator material means a long and wide laminated separator before cutting.
セパレータ原反および積層セパレータは、例えば、基材となる多孔質フィルムの少なくとも片面に樹脂を含む塗工液を塗布し、次いで乾燥させる方法により得られる。この乾燥によって多孔質層が収縮し、その結果、積層セパレータにカールが発生し得る。 The raw separator and the laminated separator can be obtained, for example, by applying a coating liquid containing a resin to at least one surface of a porous film as a base material and then drying it. This drying causes the porous layer to shrink, which can result in curls in the laminated separator.
図1は、カール発生の原理を説明するための模式図である。多孔質フィルム1上に多孔質層2を備えたセパレータ原反10aを乾燥させると、溶媒の蒸発に伴って多孔質層2が収縮し易いため、セパレータ原反10bのように多孔質層2側へカールする。さらに乾燥が進むと多孔質層2の収縮率と多孔質フィルム1の収縮率のバランスが最適化され、セパレータ原反10cのようにカールが解消される。しかし、過度に乾燥が進むと、多孔質層2に比べて多孔質フィルム1の収縮が大きくなり、セパレータ原反10dのように多孔質フィルム1側へカールする。このことから、本発明者は、乾燥条件を最適化することにより、カール量を抑えた、またはカールの無い積層セパレータを実現できることを見出した。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of curl generation. When the separator
また、一般的な材料の乾燥期間は、3段階に分類される。図2は、乾燥期間の分類を説明するための図である。なお、図2に示される曲線の形状はあくまで一例である。まず、乾燥時間が進むにつれて、材料の表面温度が上昇するとともに含水率が徐々に低下し始める加熱期間がある。次に、材料の表面温度がほぼ一定であるが、含水率の低下が進む恒率乾燥期間が訪れる。その後、材料の表面温度が再び上昇し、含水率が平衡含水率に近づく減率乾燥期間が訪れる。 In addition, the drying period of general materials is classified into three stages. FIG. 2 is a diagram for explaining the classification of the drying period. The shape of the curve shown in FIG. 2 is just an example. First, as the drying time progresses, there is a heating period in which the surface temperature of the material rises and the moisture content begins to gradually decrease. Next, a constant drying period comes, in which the surface temperature of the material is almost constant, but the moisture content decreases. After that, the surface temperature of the material rises again, and a reduced drying period comes in which the moisture content approaches the equilibrium moisture content.
積層セパレータの場合、この乾燥期間における多孔質フィルムの収縮率と多孔質層の収縮率との差が大きいとカール量が大きくなる。特に、上述の多孔質層側へのカールが一旦解消されて、その後、多孔質フィルム側へのカールが生じる現象は、減率乾燥期間において生じる傾向にあることを本発明者は見出した。このことから、本発明者は、減率乾燥期間においてセパレータ原反を加熱する温度を調節することに着目した。 In the case of a laminated separator, the amount of curl increases when the difference between the shrinkage rate of the porous film and the shrinkage rate of the porous layer during this drying period is large. In particular, the present inventor has found that the phenomenon in which the curl on the porous layer side is once eliminated and then the curl on the porous film side tends to occur during the lapse rate drying period. From this, the present inventor has focused on adjusting the temperature at which the separator raw fabric is heated during the lapse rate drying period.
さらに、本発明者は鋭意研究を重ね、引張試験における積層セパレータの引張伸度と、該積層セパレータから剥離した多孔質フィルムの引張伸度との差がカール量を反映していること、また、減率乾燥期間における温度の調節により引張伸度の差を制御できることを見出した。これらに基づき、本発明者は、後述する本発明の一実施形態に係る製造方法を完成させるに至った。 Furthermore, the present inventor has conducted extensive research, and the difference between the tensile elongation of the laminated separator in the tensile test and the tensile elongation of the porous film peeled from the laminated separator reflects the curl amount. It was found that the difference in tensile elongation can be controlled by adjusting the temperature during the rate reduction drying period. Based on these, the present inventor has completed the manufacturing method according to one embodiment of the present invention, which will be described later.
〔2.非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法〕
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法は、ポリオレフィン多孔質フィルムと、前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも片面に樹脂を含む多孔質層とを備える非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法であって、減率乾燥期間において前記ポリオレフィン多孔質フィルムと前記多孔質層とを備えるセパレータ原反を加熱する温度を調節することにより、前記非水電解液二次電池用積層セパレータが下記式(1)を満たすように制御する工程を含む。
100×(TL1−TL0)/TL0−100×(TB1−TB0)/TB0<22 ・・・(1)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL1:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB1:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
[2. Manufacturing method of laminated separator for non-aqueous electrolyte secondary battery]
The method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to an embodiment of the present invention is a non-aqueous electrolysis method comprising a polyolefin porous film and a porous layer containing a resin on at least one surface of the polyolefin porous film. A method for producing a laminated separator for a liquid secondary battery, wherein the temperature at which the separator raw material including the polyolefin porous film and the porous layer is heated during the rate reduction drying period is adjusted to control the temperature of the non-aqueous electrolytic solution. The step of controlling the laminated separator for a secondary battery so as to satisfy the following formula (1) is included.
100 × (T L1 -T L0) / T L0 -100 × (T B1 -T B0) / T B0 <22 ··· (1)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL1 : The length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB1 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
式(1)中、100×(TL1−TL0)/TL0は、積層セパレータの引張伸度を表している。また、100×(TB1−TB0)/TB0は、積層セパレータから剥離された多孔質フィルムの引張伸度を表している。すなわち、式(1)の左辺は引張伸度の差を表している。本明細書において、この式(1)の左辺で表される引張伸度の差を、「80MPa引張伸度差」とも称する。本発明者は、この80MPa引張伸度差が22%未満である場合に、カール量を抑えた、またはカールの無い積層セパレータを得られることを見出した。そして、上述のように減率乾燥期間における温度を調節することにより、80MPa引張伸度差を制御することができる。80MPa引張伸度差は20%以下であることがより好ましく、18%以下であることがさらに好ましい。 Wherein (1), 100 × (T L1 -T L0) / T L0 represents the tensile elongation of the laminated separator. Further, 100 × (T B1 -T B0 ) / T B0 represents the tensile elongation of the porous film is peeled off from the laminated separator. That is, the left side of the equation (1) represents the difference in tensile elongation. In the present specification, the difference in tensile elongation represented by the left side of this formula (1) is also referred to as "80 MPa tensile elongation difference". The present inventor has found that when the difference in tensile elongation at 80 MPa is less than 22%, a laminated separator with a reduced amount of curl or no curl can be obtained. Then, by adjusting the temperature during the lapse rate drying period as described above, the difference in tensile elongation of 80 MPa can be controlled. The 80 MPa tensile elongation difference is more preferably 20% or less, and further preferably 18% or less.
また、前記非水電解液二次電池用積層セパレータがさらに下記式(2)を満たすように制御することが好ましい。
100×(TL2−TL0)/TL0−100×(TB2−TB0)/TB0<36 ・・・(2)
TL0およびTB0は上述のとおりである。TL2は、積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さを表す。TB2は、積層セパレータから剥離した多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さを表す。本明細書において、この式(2)の左辺で表される引張伸度の差を、「100MPa引張伸度差」とも称する。100MPa引張伸度差は35%以下であることがより好ましく、30%以下であることがさらに好ましい。
Further, it is preferable to control the laminated separator for the non-aqueous electrolytic solution secondary battery so as to further satisfy the following formula (2).
100 × (T L2 -T L0) / T L0 -100 × (T B2 -T B0) / T B0 <36 ··· (2)
TL0 and TB0 are as described above. T L2 represents the length of the TD direction when the tensile stress to pull the TD direction laminated separator 23 ° C. is 100 MPa. T B2 represents the length of the TD direction when peeled porous film by pulling in the TD direction at 23 ° C. tensile stress from the laminated separator is 100 MPa. In the present specification, the difference in tensile elongation represented by the left side of this formula (2) is also referred to as "100 MPa tensile elongation difference". The 100 MPa tensile elongation difference is more preferably 35% or less, and further preferably 30% or less.
また、前記非水電解液二次電池用積層セパレータがさらに下記式(3)を満たすように制御することが好ましい。
100×(TL3−TL0)/TL0−100×(TB3−TB0)/TB0<60 ・・・(3)
TL0およびTB0は上述のとおりである。TL3は、積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さである。TB3は、積層セパレータから剥離した多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さである。本明細書において、この式(2)の左辺で表される引張伸度の差を、「120MPa引張伸度差」とも称する。120MPa引張伸度差は55%以下であることがより好ましく、50%以下であることがさらに好ましい。
Further, it is preferable to control the laminated separator for the non-aqueous electrolytic solution secondary battery so as to further satisfy the following formula (3).
100 × (T L3 -T L0) / T L0 -100 × (T B3 -T B0) / T B0 <60 ··· (3)
TL0 and TB0 are as described above. T L3 has a tensile stress to pull the TD direction laminated separator 23 ° C. is the length of the TD direction when the 120 MPa. T B3 has a tensile stress to pull the TD direction at 23 ° C. The porous film was peeled from the laminate separator is the length of the TD direction when the 120 MPa. In the present specification, the difference in tensile elongation represented by the left side of this formula (2) is also referred to as "120 MPa tensile elongation difference". The difference in tensile elongation at 120 MPa is more preferably 55% or less, and even more preferably 50% or less.
<ポリオレフィン多孔質フィルムの製造方法>
多孔質フィルムは、ポリオレフィン系樹脂を主成分とし、その内部に連結した細孔を多数有しており、一方の面から他方の面に気体および液体を通過させることが可能となっている。多孔質フィルムに占めるポリオレフィン系樹脂の割合は、多孔質フィルム全体の50体積%以上であり、90体積%以上であることがより好ましく、95体積%以上であることがさらに好ましい。
<Manufacturing method of polyolefin porous film>
The porous film contains a polyolefin resin as a main component and has a large number of pores connected to the inside thereof, so that gas and liquid can pass from one surface to the other. The proportion of the polyolefin-based resin in the porous film is 50% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and further preferably 95% by volume or more of the entire porous film.
多孔質フィルムの製造方法は特に限定されるものではない。例えば、ポリオレフィン系樹脂と、無機充填剤または可塑剤等の孔形成剤と、任意で酸化防止剤等とを混練した後に押し出すことにより、シート状のポリオレフィン樹脂組成物を作製する。そして、適当な溶媒にて孔形成剤をシート状のポリオレフィン樹脂組成物から除去する。その後、当該孔形成剤が除去されたポリオレフィン樹脂組成物を延伸することで、ポリオレフィン多孔質フィルムを製造することができる。 The method for producing the porous film is not particularly limited. For example, a sheet-shaped polyolefin resin composition is prepared by kneading a polyolefin resin, a pore-forming agent such as an inorganic filler or a plasticizer, and optionally an antioxidant or the like, and then extruding the resin. Then, the pore-forming agent is removed from the sheet-shaped polyolefin resin composition with an appropriate solvent. Then, the polyolefin resin composition from which the pore-forming agent has been removed is stretched to produce a polyolefin porous film.
前記ポリオレフィン系樹脂には、重量平均分子量が5×105〜15×106の高分子量成分が含まれていることがより好ましい。特に、ポリオレフィン系樹脂に重量平均分子量が100万以上の高分子量成分が含まれていると、非水電解液二次電池用セパレータの強度が向上するのでより好ましい。 The said polyolefin resin, and more preferably a weight average molecular weight are included high molecular weight component of 5 × 10 5 ~15 × 10 6 . In particular, it is more preferable that the polyolefin resin contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 1 million or more because the strength of the separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is improved.
熱可塑性樹脂である前記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−ヘキセン等の単量体を重合してなる、単独重合体または共重合体が挙げられる。前記単独重合体としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンを挙げることができる。また、前記共重合体としては、例えばエチレン−プロピレン共重合体を挙げることができる。 The polyolefin-based resin, which is a thermoplastic resin, is, for example, a homopolymer or a homopolymer obtained by polymerizing monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene and 1-hexene. Coalescence is mentioned. Examples of the homopolymer include polyethylene, polypropylene, and polybutene. Further, as the copolymer, for example, an ethylene-propylene copolymer can be mentioned.
このうち、過大電流が流れることをより低温で阻止することができるため、ポリエチレンがより好ましい。なお、この過大電流が流れることを阻止することをシャットダウンともいう。前記ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン−α−オレフィン共重合体)、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレン等が挙げられる。このうち、重量平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンがさらに好ましい。 Of these, polyethylene is more preferable because it can prevent an excessive current from flowing at a lower temperature. Preventing this excessive current from flowing is also called shutdown. Examples of the polyethylene include low-density polyethylene, high-density polyethylene, linear polyethylene (ethylene-α-olefin copolymer), ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 million or more, and the like. Of these, ultra-high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 1 million or more is more preferable.
上記無機充填剤としては、特に限定されるものではなく、無機フィラー、具体的には炭酸カルシウム等が挙げられる。上記可塑剤としては、特に限定されるものではなく、流動パラフィン等の低分子量の炭化水素が挙げられる。 The inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include an inorganic filler, specifically calcium carbonate and the like. The plasticizer is not particularly limited, and examples thereof include low molecular weight hydrocarbons such as liquid paraffin.
多孔質フィルムの製造方法として、具体的には、以下に示すような工程を含む方法を挙げることができる。 Specific examples of the method for producing a porous film include a method including the following steps.
(i)超高分子量ポリエチレンと、重量平均分子量1万以下の低分子量ポリエチレンと、炭酸カルシウムまたは可塑剤等の孔形成剤と、酸化防止剤とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程。 (I) A step of kneading an ultra-high molecular weight polyethylene, a low molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 10,000 or less, a pore-forming agent such as calcium carbonate or a plasticizer, and an antioxidant to obtain a polyolefin resin composition.
(ii)得られたポリオレフィン樹脂組成物を一対の圧延ローラで圧延し、速度比を変えた巻き取りローラで引っ張りながら段階的に冷却し、シートを成形する工程。 (Ii) A step of rolling the obtained polyolefin resin composition with a pair of rolling rollers and gradually cooling the obtained polyolefin resin composition while pulling it with winding rollers having different speed ratios to form a sheet.
(iii)得られたシートの中から適当な溶媒にて孔形成剤を除去する工程。 (Iii) A step of removing the pore-forming agent from the obtained sheet with an appropriate solvent.
(iv)孔形成剤が除去されたシートを適当な延伸倍率にて延伸する工程。 (Iv) A step of stretching a sheet from which the pore-forming agent has been removed at an appropriate stretching ratio.
多孔質フィルムの膜厚は、4〜40μmであることが好ましく、5〜30μmであることがより好ましく、6〜15μmであることがさらに好ましい。 The film thickness of the porous film is preferably 4 to 40 μm, more preferably 5 to 30 μm, and even more preferably 6 to 15 μm.
多孔質フィルムの重量目付は、強度、膜厚、重量およびハンドリング性を考慮して適宜決定することができる。ただし、非水電解液二次電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を高くすることができるように、前記重量目付は、4〜20g/m2であることが好ましく、4〜12g/m2であることがより好ましく、5〜10g/m2であることがさらに好ましい。 The weight weight of the porous film can be appropriately determined in consideration of strength, film thickness, weight and handleability. However, to be able to increase the weight energy density and volume energy density of the nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the fabric weight is preferably 4~20g / m 2, in 4~12g / m 2 More preferably, it is more preferably 5 to 10 g / m 2 .
多孔質フィルムの透気度は、ガーレ値で30〜500s/100mLであることが好ましく、50〜300s/100mLであることがより好ましい。多孔質フィルムが前記透気度を有することにより、充分なイオン透過性を得ることができる。 The air permeability of the porous film is preferably 30 to 500 s / 100 mL, and more preferably 50 to 300 s / 100 mL in terms of Gale value. When the porous film has the air permeability, sufficient ion permeability can be obtained.
多孔質フィルムの空隙率は、電解液の保持量を高めると共に、過大電流が流れることをより低温で確実に阻止する機能を得ることができるように、20〜80体積%であることが好ましく、30〜75体積%であることがより好ましい。また、多孔質フィルムが有する細孔の孔径は、充分なイオン透過性を得ることができ、かつ、正極および負極への粒子の入り込みを防止することができるように、0.3μm以下であることが好ましく、0.14μm以下であることがより好ましい。 The porosity of the porous film is preferably 20 to 80% by volume so that the retention amount of the electrolytic solution can be increased and the function of reliably blocking the flow of an excessive current at a lower temperature can be obtained. More preferably, it is 30 to 75% by volume. Further, the pore diameter of the pores of the porous film shall be 0.3 μm or less so that sufficient ion permeability can be obtained and particles can be prevented from entering the positive electrode and the negative electrode. Is preferable, and it is more preferably 0.14 μm or less.
<多孔質層の製造方法>
多孔質層は、多孔質フィルムの片面または両面に形成され得る。多孔質層は、絶縁性の多孔質層であることが好ましい。
<Manufacturing method of porous layer>
The porous layer can be formed on one or both sides of the porous film. The porous layer is preferably an insulating porous layer.
樹脂を溶媒に溶解または分散させると共に、フィラーを分散させることにより得られた塗工液を用いて、多孔質層を形成することができる。なお、前記溶媒は、樹脂を溶解させる溶媒であるとともに、樹脂またはフィラーを分散させる分散媒であるとも言える。塗工液の形成方法としては、例えば、機械攪拌法、超音波分散法、高圧分散法、メディア分散法等が挙げられる。 A porous layer can be formed by using the coating liquid obtained by dissolving or dispersing the resin in a solvent and dispersing the filler. It can be said that the solvent is a solvent for dissolving the resin and a dispersion medium for dispersing the resin or the filler. Examples of the coating liquid forming method include a mechanical stirring method, an ultrasonic dispersion method, a high-pressure dispersion method, a media dispersion method, and the like.
多孔質層の形成方法としては、例えば、塗工液を多孔質フィルムの表面に塗布した後、溶媒を除去する方法が挙げられる。 Examples of the method for forming the porous layer include a method in which a coating liquid is applied to the surface of the porous film and then the solvent is removed.
前記樹脂は、電池の電解液に不溶であり、また、その電池の使用範囲において電気化学的に安定であることが好ましい。 It is preferable that the resin is insoluble in the electrolytic solution of the battery and is electrochemically stable in the range of use of the battery.
前記樹脂としては、具体的には、例えば、ポリオレフィン;(メタ)アクリレート系樹脂;含フッ素樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリエステル系樹脂;ゴム類;融点またはガラス転移温度が180℃以上の樹脂;水溶性ポリマー;ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。 Specifically, the resin includes, for example, polyolefin; (meth) acrylate resin; fluorine-containing resin; polyamide resin; polyimide resin; polyester resin; rubbers; melting point or glass transition temperature of 180 ° C. or higher. Resins; water-soluble polymers; polycarbonates, polyacetals, polyether ether ketones and the like.
上述の樹脂のうち、(メタ)アクリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂および水溶性ポリマーが好ましい。 Among the above-mentioned resins, (meth) acrylate-based resins, fluorine-containing resins, polyamide-based resins, polyimide-based resins, polyester-based resins, and water-soluble polymers are preferable.
含フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリクロロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−フッ化ビニル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体およびエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等、並びに、前記含フッ素樹脂の中でもガラス転移温度が23℃以下である含フッ素ゴムを挙げることができる。 Examples of the fluororesin include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, and fluororesin. Vinylidene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trichloroethylene copolymer, vinylidene fluoride-vinyl fluoride copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetra Examples thereof include fluoroethylene copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene copolymers, and fluoropolymers among the fluororesins having a glass transition temperature of 23 ° C. or lower.
ポリアミド系樹脂としては、芳香族ポリアミドおよび全芳香族ポリアミドなどのアラミド樹脂が好ましい。 As the polyamide-based resin, aramid resins such as aromatic polyamide and totally aromatic polyamide are preferable.
アラミド樹脂としては、具体的には、例えば、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(メタベンズアミド)、ポリ(4,4’−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(メタフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2−クロロパラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体、メタフェニレンテレフタルアミド/2,6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等が挙げられる。このうち、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)がより好ましい。 Specific examples of the aramid resin include poly (paraphenylene terephthalamide), poly (metaphenylene isophthalamide), poly (parabenzamide), poly (metabenzamide), and poly (4,4'-benzanilide terephthalamide). Amide), poly (paraphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (metaphenylene-4,4'-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly (paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), Poly (metaphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloroparaphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer, metaphenylene terephthalamide / 2 , 6-Dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer and the like. Of these, poly (paraphenylene terephthalamide) is more preferable.
ポリエステル系樹脂としては、ポリアリレートなどの芳香族ポリエステルおよび液晶ポリエステルが好ましい。 As the polyester-based resin, aromatic polyesters such as polyarylate and liquid crystal polyesters are preferable.
ゴム類としては、スチレン−ブタジエン共重合体およびその水素化物、メタクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、ポリ酢酸ビニル等を挙げることができる。 Examples of rubbers include styrene-butadiene copolymers and their hydrides, methacrylate copolymers, acrylonitrile-acrylic acid ester copolymers, styrene-acrylic acid ester copolymers, ethylene propylene rubber, polyvinyl acetate and the like. Can be mentioned.
融点またはガラス転移温度が180℃以上の樹脂としては、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルアミド等を挙げることができる。 Examples of the resin having a melting point or a glass transition temperature of 180 ° C. or higher include polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, and polyetheramide.
水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸等を挙げることができる。 Examples of the water-soluble polymer include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, cellulose ether, sodium alginate, polyacrylic acid, polyacrylamide, polymethacrylic acid and the like.
なお、多孔質層に用いられる樹脂としては、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As the resin used for the porous layer, only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
フィラーとしては、有機微粒子および無機微粒子が挙げられる。有機微粒子としては、上述の樹脂からなる微粒子が挙げられる。無機微粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、窒化チタン、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化アルミニウム、マイカ、ゼオライトおよびガラス等の無機物からなる微粒子が挙げられる。これらの無機微粒子は、絶縁性微粒子である。上記微粒子は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the filler include organic fine particles and inorganic fine particles. Examples of the organic fine particles include the above-mentioned fine particles made of a resin. Examples of the inorganic fine particles include calcium carbonate, talc, clay, kaolin, silica, hydrotalcite, diatomaceous earth, magnesium carbonate, barium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium sulfate, aluminum hydroxide, boehmite, magnesium hydroxide, and oxidation. Examples thereof include fine particles made of inorganic substances such as calcium, magnesium oxide, titanium oxide, titanium nitride, alumina (aluminum oxide), aluminum nitride, mica, zeolite and glass. These inorganic fine particles are insulating fine particles. Only one type of the fine particles may be used, or two or more types may be used in combination.
上記微粒子のうち、無機物からなる微粒子が好適であり、シリカ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、水酸化アルミニウム、またはベーマイト等の無機酸化物からなる微粒子がより好ましく、シリカ、酸化マグネシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、ベーマイトおよびアルミナからなる群から選択される少なくとも1種の微粒子がさらに好ましく、アルミナが特に好ましい。 Among the above fine particles, fine particles made of an inorganic substance are preferable, and fine particles made of an inorganic oxide such as silica, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, alumina, mica, zeolite, aluminum hydroxide, or boehmite are more preferable, and silica is more preferable. , At least one fine particle selected from the group consisting of magnesium oxide, titanium oxide, aluminum hydroxide, boehmite and alumina is more preferable, and alumina is particularly preferable.
多孔質層における微粒子の含有量は、多孔質層の10〜99重量%であることが好ましく、20〜95重量%であることがより好ましい。微粒子の含有量を上記範囲とすることにより、十分なイオン透過性を得ることができると共に、多孔質層の力学特性および耐熱性を向上させることができる。 The content of the fine particles in the porous layer is preferably 10 to 99% by weight, more preferably 20 to 95% by weight of the porous layer. By setting the content of the fine particles in the above range, sufficient ion permeability can be obtained, and the mechanical properties and heat resistance of the porous layer can be improved.
前記溶媒は基材に悪影響を及ぼさず、前記樹脂を均一かつ安定に溶解し、前記フィラーを均一かつ安定に分散させる溶媒であることが好ましい。前記溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、アルコール類(イソプロピルアルコール、エタノール等)および水、並びにこれら2種類以上の混合溶媒等が挙げられる。 The solvent is preferably a solvent that does not adversely affect the substrate, dissolves the resin uniformly and stably, and disperses the filler uniformly and stably. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, acetone, alcohols (isopropyl alcohol, ethanol, etc.) and water, and a mixture of two or more of these. Examples include a solvent.
前記塗工液は、樹脂およびフィラー以外の成分として、分散剤、可塑剤、界面活性剤およびpH調整剤等を適宜含んでいてもよい。 The coating liquid may appropriately contain a dispersant, a plasticizer, a surfactant, a pH adjuster and the like as components other than the resin and the filler.
塗工液の塗布方法としては、従来公知の方法を採用することができ、具体的には、例えば、グラビアコーター法、ディップコーター法、バーコーター法、およびダイコーター法等が挙げられる。 As a method for applying the coating liquid, a conventionally known method can be adopted, and specific examples thereof include a gravure coater method, a dip coater method, a bar coater method, and a die coater method.
塗工液がアラミド樹脂を含む場合、塗布面に湿度を与えることによってアラミド樹脂を析出させることができる。これにより、多孔質層を形成してもよい。 When the coating liquid contains an aramid resin, the aramid resin can be precipitated by giving humidity to the coated surface. As a result, a porous layer may be formed.
アラミド樹脂の調製方法としては、特に限定されないが、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドの縮合重合法が挙げられる。その場合、得られるアラミド樹脂は、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位で結合される繰り返し単位から実質的になる。パラ位に準じた配向位とは、例えば、4,4’−ビフェニレン、1,5−ナフタレン、2,6−ナフタレン等のような反対方向に同軸または平行に延びる配向位である。 The method for preparing the aramid resin is not particularly limited, and examples thereof include a condensation polymerization method of a para-oriented aromatic diamine and a para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide. In that case, the resulting aramid resin is substantially made up of repeating units in which the amide bond is bonded at the para position of the aromatic ring or a similar orientation position. The orientation position according to the para position is an orientation position extending coaxially or parallelly in the opposite direction, for example, 4,4'-biphenylene, 1,5-naphthalene, 2,6-naphthalene, or the like.
ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の溶液を調製する具体的な方法として、例えば、以下の(1)〜(4)に示す工程を含む方法が挙げられる。 Specific methods for preparing a solution of poly (paraphenylene terephthalamide) include, for example, a method including the steps shown in (1) to (4) below.
(1)乾燥したフラスコにN−メチル−2−ピロリドンを仕込み、200℃で2時間乾燥した塩化カルシウムを添加して100℃に昇温し、上記塩化カルシウムを完全に溶解させる。 (1) N-Methyl-2-pyrrolidone is charged in a dried flask, calcium chloride dried at 200 ° C. for 2 hours is added, and the temperature is raised to 100 ° C. to completely dissolve the calcium chloride.
(2)(1)にて得られた溶液の温度を室温に戻した後、パラフェニレンジアミンを添加し、このパラフェニレンジアミンを完全に溶解させる。 (2) After returning the temperature of the solution obtained in (1) to room temperature, para-phenylenediamine is added to completely dissolve the para-phenylenediamine.
(3)(2)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま、テレフタル酸ジクロライドを10分割して約5分間おきに添加する。 (3) While maintaining the temperature of the solution obtained in (2) at 20 ± 2 ° C., terephthalic acid dichloride is divided into 10 parts and added every 5 minutes.
(4)(3)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま1時間熟成し、次いで減圧下にて30分間撹拌して気泡を抜くことにより、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の溶液を得る。 (4) Poly (paraphenylene terephthalamide) was obtained by aging the solution obtained in (3) for 1 hour while maintaining the temperature at 20 ± 2 ° C., and then stirring under reduced pressure for 30 minutes to remove air bubbles. ) Is obtained.
多孔質フィルムおよび析出後の多孔質層を洗浄する工程を含んでいてもよい。多孔質層がアラミド樹脂を含む場合には、洗浄液として、例えば、水、水系溶液、またはアルコール系溶液が好適に用いられる。 It may include a step of cleaning the porous film and the porous layer after precipitation. When the porous layer contains an aramid resin, for example, water, an aqueous solution, or an alcohol-based solution is preferably used as the cleaning liquid.
<乾燥工程>
積層セパレータの製造方法は、洗浄後の多孔質層を乾燥させる乾燥工程を含み得る。乾燥工程において、少なくとも減率乾燥期間における温度を調節すればよい。減率乾燥期間における温度は、100℃超であることが好ましく、100℃超120℃以下であることがより好ましく、105〜120℃であることがさらに好ましく、105〜115℃であることが特に好ましい。
<Drying process>
The method for producing a laminated separator may include a drying step of drying the porous layer after washing. In the drying step, the temperature may be adjusted at least during the reduced drying period. The temperature during the lapse rate drying period is preferably more than 100 ° C, more preferably more than 100 ° C and 120 ° C or less, further preferably 105 to 120 ° C, and particularly preferably 105 to 115 ° C. preferable.
乾燥工程において、異なる複数の温度で段階的に加熱してもよい。減率乾燥期間に至る前、すなわち、加熱期間および恒率乾燥期間において減率乾燥期間よりも低温で加熱してもよい。また、加熱期間、恒率乾燥期間および減率乾燥期間の順に温度を上昇させてもよい。加熱期間における温度は、100℃未満であることが好ましく、90℃以上100℃未満であることがより好ましい。恒率乾燥期間における温度は、90〜110℃であることが好ましく、95〜105℃であることがより好ましく、95〜100℃であることがさらに好ましい。 In the drying step, it may be heated stepwise at a plurality of different temperatures. You may heat at a lower temperature than the lapse rate drying period before reaching the lapse rate drying period, that is, in the heating period and the constant rate drying period. Further, the temperature may be increased in the order of heating period, constant rate drying period and reduced rate drying period. The temperature during the heating period is preferably less than 100 ° C, more preferably 90 ° C or higher and lower than 100 ° C. The temperature during the constant drying period is preferably 90 to 110 ° C, more preferably 95 to 105 ° C, and even more preferably 95 to 100 ° C.
例えば、積層セパレータの製造方法は、乾燥工程として、第一の乾燥工程、第二の乾燥工程および第三の乾燥工程を含んでもよい。この第一の乾燥工程、第二の乾燥工程および第三の乾燥工程をそれぞれ、上述の加熱期間、恒率乾燥期間および減率乾燥期間に対応させてもよい。 For example, the method for producing a laminated separator may include a first drying step, a second drying step, and a third drying step as the drying step. The first drying step, the second drying step, and the third drying step may correspond to the above-mentioned heating period, constant rate drying period, and reduced rate drying period, respectively.
乾燥の手段としては、熱風乾燥およびローラ加熱が挙げられる。ローラ加熱では、加熱されたローラに、セパレータ原反を接触させることで、当該セパレータ原反を乾燥させる。ローラを加熱する方法としては、例えば、ローラ内部に熱媒を供給し、循環させる方法が挙げられる。この場合、上述の加熱温度は、熱媒の温度を表す。また、異なる種類の熱媒を用いることによって、セパレータ原反を異なる温度で加熱することができる。熱媒としては、例えば、温水、油、スチーム等が用いられる。例えば、低温のローラには温水を供給し、高温のローラにはスチームを供給してもよい。 Examples of the drying means include hot air drying and roller heating. In roller heating, the separator raw fabric is dried by bringing the separator raw fabric into contact with the heated roller. Examples of the method of heating the rollers include a method of supplying a heat medium to the inside of the rollers and circulating the heat medium. In this case, the heating temperature described above represents the temperature of the heat medium. Further, by using different types of heat media, the separator raw material can be heated at different temperatures. As the heat medium, for example, hot water, oil, steam or the like is used. For example, hot water may be supplied to the low temperature roller and steam may be supplied to the high temperature roller.
例えば、乾燥の手段として第一の加熱ローラ群、第二の加熱ローラ群および第三の加熱ローラ群を用いてもよい。これらを上述の加熱期間、恒率乾燥期間および減率乾燥期間に対応させてもよい。 For example, a first heating roller group, a second heating roller group, and a third heating roller group may be used as the means for drying. These may be made to correspond to the above-mentioned heating period, constant rate drying period and reduced rate drying period.
〔3.非水電解液二次電池用積層セパレータ〕
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用積層セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルムと、前記ポリオレフィン多孔質フィルムの少なくとも片面に樹脂を含む多孔質層とを備え、上述の式(1)を満たす。また、当該積層セパレータは、さらに上述の式(2)および/または式(3)を満たすことが好ましい。
[3. Laminated Separator for Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery]
The laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a polyolefin porous film and a porous layer containing a resin on at least one side of the polyolefin porous film, and has the above-mentioned formula (1). ) Satisfies. Further, it is preferable that the laminated separator further satisfies the above-mentioned formulas (2) and / or formulas (3).
多孔質層は、非水電解液二次電池を構成する部材として、多孔質フィルムと、正極および負極の少なくともいずれか一方との間に配置され得る。多孔質層は、多孔質フィルムと、正極および負極の少なくともいずれか一方との間に、これらと接するように配置されてもよい。多孔質フィルムと正極および負極の少なくともいずれか一方との間に配置される多孔質層は1層でもよく2層以上であってもよい。多孔質層は、絶縁性の多孔質層であることが好ましい。 The porous layer may be arranged between the porous film and at least one of the positive electrode and the negative electrode as a member constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery. The porous layer may be arranged between the porous film and at least one of the positive electrode and the negative electrode so as to be in contact with them. The porous layer arranged between the porous film and at least one of the positive electrode and the negative electrode may be one layer or two or more layers. The porous layer is preferably an insulating porous layer.
多孔質フィルムの片面に多孔質層が積層される場合には、当該多孔質層は、好ましくは、多孔質フィルムにおける正極と対向する面に積層される。より好ましくは、当該多孔質層は、正極と接する面に積層される。 When the porous layer is laminated on one side of the porous film, the porous layer is preferably laminated on the surface of the porous film facing the positive electrode. More preferably, the porous layer is laminated on the surface in contact with the positive electrode.
多孔質層の膜厚は、電池安全性および高エネルギー密度を確保する観点から、多孔質層一層当たり0.5μm〜10μmの範囲であることが好ましく、1μm〜8μmの範囲であることがより好ましい。多孔質層の膜厚が一層当たり0.5μm以上であると、非水電解液二次電池の破損等による内部短絡を充分に抑制することができ、また、多孔質層における電解液の保持量が充分となる。一方、多孔質層の膜厚が一層当たり10μm以下であれば、非水電解液二次電池において、リチウムイオンの透過抵抗が抑えられるので、レート特性およびサイクル特性の低下を抑えることができる。また、正極および負極間の距離の増加も抑えられるので非水電解液二次電池の内部容積効率の低下を抑えることができる。 The film thickness of the porous layer is preferably in the range of 0.5 μm to 10 μm, and more preferably in the range of 1 μm to 8 μm, from the viewpoint of ensuring battery safety and high energy density. .. When the thickness of the porous layer is 0.5 μm or more per layer, internal short circuits due to damage of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be sufficiently suppressed, and the amount of the electrolytic solution retained in the porous layer. Will be sufficient. On the other hand, when the film thickness of the porous layer is 10 μm or less per layer, the permeation resistance of lithium ions is suppressed in the non-aqueous electrolytic solution secondary battery, so that deterioration of rate characteristics and cycle characteristics can be suppressed. Further, since the increase in the distance between the positive electrode and the negative electrode can be suppressed, the decrease in the internal volumetric efficiency of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be suppressed.
多孔質層の重量目付は、多孔質層の強度、膜厚、重量およびハンドリング性を考慮して適宜決定することができる。多孔質層の重量目付は、多孔質層一層当たり、0.5〜10.0g/m2であることが好ましく、0.5〜8.0g/m2であることがより好ましく、0.5〜5.0g/m2であることが更に好ましい。多孔質層の重量目付をこれらの数値範囲とすることにより、非水電解液二次電池の重量エネルギー密度および体積エネルギー密度を高くすることができる。多孔質層の重量目付が前記範囲を超える場合には、非水電解液二次電池が重くなる傾向がある。 The weight weight of the porous layer can be appropriately determined in consideration of the strength, film thickness, weight and handleability of the porous layer. Weight basis weight of the porous layer, the porous per Soisso is preferably 0.5~10.0g / m 2, more preferably from 0.5~8.0g / m 2, 0.5 It is more preferably ~ 5.0 g / m 2. By setting the weight of the porous layer in these numerical ranges, the weight energy density and the volumetric energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be increased. When the weight of the porous layer exceeds the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to be heavy.
多孔質層の空隙率は、充分なイオン透過性を得ることができるように、20〜90体積%であることが好ましく、30〜80体積%であることがより好ましい。また、多孔質層が有する細孔の孔径は、1.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましい。細孔の孔径をこれらのサイズとすることにより、非水電解液二次電池は、充分なイオン透過性を得ることができる。 The porosity of the porous layer is preferably 20 to 90% by volume, more preferably 30 to 80% by volume so that sufficient ion permeability can be obtained. The pore size of the pores of the porous layer is preferably 1.0 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. By setting the pore diameter of the pores to these sizes, the non-aqueous electrolyte secondary battery can obtain sufficient ion permeability.
〔4.非水電解液二次電池用部材、非水電解液二次電池〕
本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池用部材は、正極と、上述の非水電解液二次電池用積層セパレータと、負極とがこの順で配置されている。また、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池は、上述の非水電解液二次電池用積層セパレータを備える。非水電解液二次電池の形状は、特に限定されるものではなく、薄板(ペーパー)型、円盤型、円筒型、直方体等の角柱型等であってもよい。
[4. Non-aqueous electrolyte secondary battery parts, non-aqueous electrolyte secondary batteries]
In the member for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to an embodiment of the present invention, a positive electrode, the above-mentioned laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, and a negative electrode are arranged in this order. Further, the non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to the embodiment of the present invention includes the above-mentioned laminated separator for the non-aqueous electrolytic solution secondary battery. The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, and may be a thin plate (paper) type, a disk type, a cylindrical type, a prismatic type such as a rectangular parallelepiped, or the like.
非水電解液二次電池の製造方法としては、従来公知の製造方法を採用することができる。例えば、正極、積層セパレータおよび負極をこの順で配置することにより非水電解液二次電池用部材を形成する。ここで、多孔質層は、ポリオレフィン多孔質フィルムと正極および負極の少なくとも一方との間に存在し得る。次いで、非水電解液二次電池の筐体となる容器に当該非水電解液二次電池用部材を入れる。当該容器内を非水電解液で満たした後、減圧しつつ密閉する。これにより、非水電解液二次電池を製造することができる。 As a method for manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery, a conventionally known manufacturing method can be adopted. For example, a member for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is formed by arranging a positive electrode, a laminated separator, and a negative electrode in this order. Here, the porous layer may exist between the polyolefin porous film and at least one of the positive electrode and the negative electrode. Next, the member for the non-aqueous electrolyte secondary battery is placed in a container that serves as a housing for the non-aqueous electrolyte secondary battery. After filling the container with a non-aqueous electrolytic solution, the container is sealed while reducing the pressure. This makes it possible to manufacture a non-aqueous electrolyte secondary battery.
<正極>
本発明の一実施形態における正極は、一般に非水電解液二次電池の正極として使用されるものであれば、特に限定されない。例えば、正極として、正極活物質および結着剤を含む活物質層が正極集電体上に成形された構造を備える正極シートを使用することができる。なお、前記活物質層は、更に導電剤を含んでもよい。
<Positive electrode>
The positive electrode in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, as the positive electrode, a positive electrode sheet having a structure in which an active material layer containing a positive electrode active material and a binder is formed on a positive electrode current collector can be used. The active material layer may further contain a conductive agent.
前記正極活物質としては、例えば、リチウムイオンまたはナトリウムイオン等の金属イオンをドープ・脱ドープ可能な材料が挙げられる。当該材料としては、具体的には、例えば、V、Mn、Fe、CoおよびNi等の遷移金属を少なくとも1種類含んでいるリチウム複合酸化物が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include materials capable of doping and dedoping metal ions such as lithium ions and sodium ions. Specific examples of the material include a lithium composite oxide containing at least one transition metal such as V, Mn, Fe, Co and Ni.
前記導電剤としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維および有機高分子化合物焼成体等の炭素質材料等が挙げられる。前記導電剤は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers and calcined organic polymer compounds. Only one type of the conductive agent may be used, or two or more types may be used in combination.
前記結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素系樹脂、アクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムが挙げられる。なお、結着剤は、増粘剤としての機能も有している。 Examples of the binder include fluororesins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), acrylic resins, and styrene-butadiene rubber. The binder also has a function as a thickener.
前記正極集電体としては、例えば、Al、Niおよびステンレス等の導電体が挙げられる。中でも、薄膜に加工し易く、安価であることから、Alがより好ましい。 Examples of the positive electrode current collector include conductors such as Al, Ni and stainless steel. Of these, Al is more preferable because it is easy to process into a thin film and is inexpensive.
正極シートの製造方法としては、例えば、正極活物質、導電剤および結着剤を正極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて正極活物質、導電剤および結着剤をペースト状にした後、当該ペーストを正極集電体に塗工し、乾燥した後に加圧して正極集電体に固着する方法;等が挙げられる。 As a method for producing the positive electrode sheet, for example, a method of press-molding a positive electrode active material, a conductive agent and a binder on a positive electrode current collector; a positive electrode active material, a conductive agent and a binder using an appropriate organic solvent. Is formed into a paste, the paste is applied to the positive electrode current collector, dried, and then pressurized to be fixed to the positive electrode current collector; and the like.
<負極>
本発明の一実施形態における負極としては、一般に非水電解液二次電池の負極として使用されるものであれば、特に限定されない。例えば、負極として、負極活物質および結着剤を含む活物質層が負極集電体上に成形された構造を備える負極シートを使用することができる。なお、前記活物質層は、更に導電剤を含んでもよい。
<Negative electrode>
The negative electrode in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, as the negative electrode, a negative electrode sheet having a structure in which an active material layer containing a negative electrode active material and a binder is formed on a negative electrode current collector can be used. The active material layer may further contain a conductive agent.
前記負極活物質としては、例えば、リチウムイオンまたはナトリウムイオン等の金属イオンをドープ・脱ドープ可能な材料が挙げられる。当該材料としては、例えば、炭素質材料等が挙げられる。炭素質材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックおよび熱分解炭素類等が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include materials capable of doping and dedoping metal ions such as lithium ions and sodium ions. Examples of the material include carbonaceous materials. Examples of carbonaceous materials include natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black and pyrolytic carbons.
前記負極集電体としては、例えば、Cu、Niおよびステンレス等が挙げられる。リチウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工し易いことから、Cuがより好ましい。 Examples of the negative electrode current collector include Cu, Ni and stainless steel. Cu is more preferable because it is difficult to form an alloy with lithium and it is easy to process it into a thin film.
負極シートの製造方法としては、例えば、負極活物質を負極集電体上で加圧成型する方法;適当な有機溶剤を用いて負極活物質をペースト状にした後、当該ペーストを負極集電体に塗工し、乾燥した後に加圧して負極集電体に固着する方法;等が挙げられる。前記ペーストには、好ましくは上述の導電剤および結着剤が含まれる。 As a method for manufacturing the negative electrode sheet, for example, a method of press-molding the negative electrode active material on the negative electrode current collector; after making the negative electrode active material into a paste using an appropriate organic solvent, the paste is used as the negative electrode current collector. A method of applying the paste to the negative electrode, drying it, and then pressurizing it to fix it to the negative electrode current collector; and the like. The paste preferably contains the above-mentioned conductive agent and binder.
<非水電解液>
本発明の一実施形態における非水電解液は、一般に非水電解液二次電池に使用される非水電解液であれば特に限定されない。前記非水電解液としては、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、Li2B10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩およびLiAlCl4等が挙げられる。前記リチウム塩は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolytic solution according to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is a non-aqueous electrolytic solution generally used for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery. As the non-aqueous electrolytic solution, for example, a non-aqueous electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent can be used. Examples of lithium salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Li 2 B 10 Cl. 10. Lower aliphatic carboxylic acid lithium salt and LiAlCl 4 and the like can be mentioned. Only one type of the lithium salt may be used, or two or more types may be used in combination.
非水電解液を構成する有機溶媒としては、例えば、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、アミド類、カーバメート類および含硫黄化合物、並びにこれらの有機溶媒にフッ素基が導入されてなる含フッ素有機溶媒等が挙げられる。前記有機溶媒は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the organic solvent constituting the non-aqueous electrolyte solution include carbonates, ethers, esters, nitriles, amides, carbamates and sulfur-containing compounds, and a fluorine group introduced into these organic solvents. Fluoroorganic solvent and the like can be mentioned. Only one kind of the organic solvent may be used, or two or more kinds may be used in combination.
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に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 and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
〔測定方法〕
実施例および比較例における各種の測定を、以下の方法によって行った。
〔Measuring method〕
Various measurements in Examples and Comparative Examples were performed by the following methods.
<TD方向の引張伸度差>
実施例および比較例で得られた積層セパレータからMD方向5mm×TD方向55mmの試験片(A)を切り出した。この試験片(A)のTD方向の長さ(mm)をTL0とした。
<Difference in tensile elongation in the TD direction>
A test piece (A) having an MD direction of 5 mm and a TD direction of 55 mm was cut out from the laminated separators obtained in Examples and Comparative Examples. The length (mm) of this test piece (A) in the TD direction was defined as TL0 .
試験片(A)を、引張強度試験機を用いて引張速度10mm/minにて23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaに達した時のTD方向の長さを測定した。この時のTD方向の長さ(mm)をTL1とした。 The test piece (A) was pulled in the TD direction at a tensile speed of 10 mm / min at 23 ° C. using a tensile strength tester, and the length in the TD direction when the tensile stress reached 80 MPa was measured. The length of the TD direction at this time is (mm) was T L1.
同様にして実施例で得られた積層セパレータの多孔質層側に剥離テープを貼付し、当該剥離テープを剥離することで、多孔質層が除去されたポリオレフィン多孔質フィルムを得た。このポリオレフィン多孔質フィルムをMD方向5mm×TD方向55mmに切り出し、試験片(B)を得た。この試験片(B)のTD方向の長さ(mm)をTB0とした。 Similarly, a release tape was attached to the porous layer side of the laminated separator obtained in Examples, and the release tape was peeled off to obtain a polyolefin porous film from which the porous layer was removed. This polyolefin porous film was cut out in an MD direction of 5 mm and a TD direction of 55 mm to obtain a test piece (B). The length (mm) of this test piece (B) in the TD direction was defined as TB0 .
試験片(B)を、引張強度試験機を用いて引張速度10mm/minにて23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaに達した時のTD方向の長さを測定した。この時のTD方向の長さ(mm)をTB1とした。 The test piece (B) was pulled in the TD direction at a tensile speed of 10 mm / min at 23 ° C. using a tensile strength tester, and the length in the TD direction when the tensile stress reached 80 MPa was measured. The length of the TD direction at this time is (mm) was T B1.
得られたTL0、TL1、TB0、TB1から下記式(1’)を用いて80MPa引張伸度差を求めた。
80MPa引張伸度差(%)=100×(TL1−TL0)/TL0−100×(TB1−TB0)/TB0 (1’)
同様にして、試験片(A)をTD方向に引っ張って引張応力が100MPaに達した時のTD方向の長さを測定した。この時のTD方向の長さ(mm)をTL2とした。また、試験片(B)をTD方向に引っ張って引張応力が100MPaに達した時のTD方向の長さを測定した。この時のTD方向の長さ(mm)をTB2とした。
The resulting T L0, T L1, T B0 , was determined 80MPa tensile elongation differences using the following formulas T B1 a (1 ').
80MPa tensile elongation difference (%) = 100 × (T L1 -T L0) / T L0 -100 × (T B1 -T B0) / T B0 (1 ')
Similarly, the test piece (A) was pulled in the TD direction, and the length in the TD direction when the tensile stress reached 100 MPa was measured. The length of the TD direction at this time is (mm) was T L2. Further, the test piece (B) was pulled in the TD direction, and the length in the TD direction when the tensile stress reached 100 MPa was measured. The length of the TD direction at this time is (mm) was T B2.
得られたTL0、TL2、TB0、TB2から下記式(2’)を用いて100MPa引張伸度差を求めた。
100MPa引張伸度差(%)=100×(TL2−TL0)/TL0−100×(TB2−TB0)/TB0 (2’)
さらに同様にして、試験片(A)をTD方向に引っ張って引張応力が120MPaに達した時のTD方向の長さを測定した。この時のTD方向の長さ(mm)をTL3とした。また、試験片(B)をTD方向に引っ張って引張応力が120MPaに達した時のTD方向の長さを測定した。この時のTD方向の長さ(mm)をTB3とした。
The resulting T L0, T L2, T B0 , was determined 100MPa tensile elongation differences using the following formulas T B2 (2 ').
100MPa tensile elongation difference (%) = 100 × (T L2 -T L0) / T L0 -100 × (T B2 -T B0) / T B0 (2 ')
Further, in the same manner, the test piece (A) was pulled in the TD direction, and the length in the TD direction when the tensile stress reached 120 MPa was measured. The length of the TD direction at this time is (mm) was T L3. Further, the test piece (B) was pulled in the TD direction, and the length in the TD direction when the tensile stress reached 120 MPa was measured. The length (mm) in the TD direction at this time was defined as TB3 .
得られたTL0、TL3、TB0、TB3から下記式(3’)を用いて120MPa引張伸度差を求めた。
100MPa引張伸度差(%)=100×(TL3−TL0)/TL0−100×(TB3−TB0)/TB0 (3’)
<カール量>
図3は、積層セパレータ10のカール量Wの測定に用いる測定装置の概略図である。測定装置6は、コア101と、ローラ102aおよび102bと、ストッパー103と、錘104とを含む。
The resulting T L0, T L3, T B0 , was determined 120MPa tensile elongation differences using the following formulas T B3 a (3 ').
100MPa tensile elongation difference (%) = 100 × (T L3 -T L0) / T L0 -100 × (T B3 -T B0) / T B0 (3 ')
<Curl amount>
FIG. 3 is a schematic view of a measuring device used for measuring the curl amount W of the
ローラ102aおよび102bは、互いに平行に配置されている。ローラ102aおよび102bは、互いに等しい直径を有する。Cは、ローラ102aと積層セパレータ10との接点である。C’は、ローラ102bと積層セパレータ10との接点である。CC’間の距離は1mである。
The
以下にカール量の測定方法を説明する。まず、実施例および比較例で得られた積層セパレータ10をTD方向の長さが66.6mmとなるようにスリットし、MD方向に切り出した。その後、積層セパレータ10を、多孔質フィルム側を表にしてコア101に捲回した。
The method of measuring the curl amount will be described below. First, the
次に積層セパレータ10をローラ102a、102bの順に経由するようにコア101から捲き出した。その後、コア101が回転しないようにストッパー103で固定した。積層セパレータ10の先端、すなわちコア101とは反対側の端部に錘104を取り付けた。
Next, the
図4は、図3のCC’間を積層セパレータ10の面に垂直な方向から見た拡大図である。CC’間の中心を、図4に示すようにDD’とする。DD’はCC’間で最もカール量が大きい箇所である。
FIG. 4 is an enlarged view of the CC'between FIG. 3 viewed from a direction perpendicular to the plane of the
図5は、図4の積層セパレータ10をCC’方向から見たD−D’断面図である。図5は、上面側である多孔質フィルム側にカールしている積層セパレータ10を例示している。破線で示される積層セパレータ10’は、積層セパレータ10がカールしなかった場合の形状を想定しており、このときの積層セパレータ10のTD方向の長さをW1と定める。また、積層セパレータ10の面に対して垂直方向から投影した、最もカール量が大きい箇所の長さをW2と定める。なお、多孔質層側にカールしている積層セパレータにおいても同様にW1およびW2を規定できる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
実施例および比較例で得られた積層セパレータに対して、カール量Wを下記式より求めた。
カール量W=W1−W2
なお、積層セパレータ10にかかる張力が22N/mとなるように150gの錘104を用いた場合と、張力が74N/mとなるように500gの錘104を用いた場合と、張力が90N/mとなるように610gの錘104を用いた場合とでカール量を測定した。これらのカール量をそれぞれ「22N/mカール量」、「74N/mカール量」、「90N/mカール量」とも称する。カール量の測定環境は、温度21℃、相対湿度57%、露点12.6℃であった。
The curl amount W was calculated from the following formula with respect to the laminated separators obtained in Examples and Comparative Examples.
Curl amount W = W1-W2
When a 150
〔比較例1〕
<塗工液の作製>
攪拌翼、温度計、窒素流入管および粉体添加口を有する、3リットルのセパラブルフラスコに、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)2200g、塩化カルシウム粉末151gを加えた。次いで、当該セパラブルフラスコの内容物を摂氏100度に昇温して、当該塩化カルシウム粉末を完全に溶解させた。次いで、当該セパラブルフラスコの内容物を室温に冷却した後に、パラフェニレンジアミン68.23gを加え完全に溶解させた。次いで、テレフタル酸ジクロライド124.97gをセパラブルフラスコに加え、摂氏20度において1時間撹拌した。これにより、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)(以下PPTA)の6重量パーセント溶液を得た。得られたPPTA溶液100gに、NMP300gを加え、PPTAの1.5重量パーセント溶液を得た。得られた1.5重量パーセント溶液にアルミナC(日本アエロジル社製)6g、アドバンスドアルミナAA−03(住友化学社製)6gを加え、240分間攪拌した。さらに炭酸カルシウム0.73gを加え、240分間攪拌し、スラリー状塗工液を得た。
[Comparative Example 1]
<Preparation of coating liquid>
2200 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 151 g of calcium chloride powder were added to a 3 liter separable flask having a stirring blade, a thermometer, a nitrogen inflow pipe and a powder addition port. Then, the contents of the separable flask were heated to 100 degrees Celsius to completely dissolve the calcium chloride powder. Then, after cooling the contents of the separable flask to room temperature, 68.23 g of para-phenylenediamine was added to completely dissolve the contents. Then, 124.97 g of terephthalic acid dichloride was added to the separable flask, and the mixture was stirred at 20 degrees Celsius for 1 hour. This gave a 6 weight percent solution of poly (paraphenylene terephthalamide) (PPTA). To 100 g of the obtained PPTA solution, 300 g of NMP was added to obtain a 1.5 weight percent solution of PPTA. To the obtained 1.5 wt% solution, 6 g of alumina C (manufactured by Aerosil Japan) and 6 g of advanced alumina AA-03 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) were added, and the mixture was stirred for 240 minutes. Further, 0.73 g of calcium carbonate was added, and the mixture was stirred for 240 minutes to obtain a slurry coating liquid.
<積層セパレータの作製>
膜厚10μmのポリエチレン多孔質フィルム上にスラリー状塗工液を連続塗工した。続いて、形成した塗布膜を、50℃、相対湿度70%の雰囲気下に導き、PPTAを析出させた。次に、PPTAを析出させた塗布膜を水洗することにより、塩化カルシウムおよび溶媒を除去した。その後、95℃の第一の加熱ローラ群と、95〜100℃の第二の加熱ローラ群と、90〜100℃の第三の加熱ローラ群とを順に用いて連続的に塗布膜を乾燥させることで、積層セパレータ捲回体を得た。主に、第一の加熱ローラ群は加熱期間、第二の加熱ローラ群は効率乾燥期間、第三の加熱ローラ群は減率乾燥期間に対応する。
<Manufacturing of laminated separator>
A slurry coating liquid was continuously applied onto a polyethylene porous film having a film thickness of 10 μm. Subsequently, the formed coating film was guided to an atmosphere of 50 ° C. and a relative humidity of 70% to precipitate PPTA. Next, calcium chloride and the solvent were removed by washing the coating film on which PPTA was precipitated with water. Then, the coating film is continuously dried by using the first heating roller group at 95 ° C., the second heating roller group at 95 to 100 ° C., and the third heating roller group at 90 to 100 ° C. in order. As a result, a laminated separator wound body was obtained. Mainly, the first heating roller group corresponds to the heating period, the second heating roller group corresponds to the efficient drying period, and the third heating roller group corresponds to the lapse rate drying period.
〔実施例1〕
第三の加熱ローラ群の温度を108〜110℃に変更したこと以外は比較例1と同様にして、積層セパレータ捲回体を得た。
[Example 1]
A laminated separator wound body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the temperature of the third heating roller group was changed to 108 to 110 ° C.
〔実施例2〕
第三の加熱ローラ群の温度を111〜113℃に変更したこと以外は比較例1と同様にして、積層セパレータ捲回体を得た。
[Example 2]
A laminated separator wound body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the temperature of the third heating roller group was changed to 111 to 113 ° C.
〔実施例3〕
第三の加熱ローラ群の温度を114〜115℃に変更したこと以外は比較例1と同様にして、積層セパレータ捲回体を得た。
[Example 3]
A laminated separator wound body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the temperature of the third heating roller group was changed to 114 to 115 ° C.
〔実施例4〕
第三の加熱ローラ群の温度を117〜118℃に変更したこと以外は比較例1と同様にして、積層セパレータ捲回体を得た。
[Example 4]
A laminated separator wound body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the temperature of the third heating roller group was changed to 117 to 118 ° C.
〔測定結果〕
測定結果を下記表1に示す。
〔Measurement result〕
The measurement results are shown in Table 1 below.
80MPa引張伸度差が22%未満となるように減率乾燥温度を調整した実施例1〜4は、80MPa引張伸度差が22%である比較例1に比べてカール量が抑えられていた。なお、カール量を測定する際に付与する張力が大きいほど、カール量は小さくなる。すなわち、各実施例間のカール量の差を観察しにくい。一方、カール量を測定する際に付与する張力が小さいほど、カール量は大きくなり易い。すなわち、各実施例間のカール量の差を観察し易い。実施例1〜4は、22N/mという比較的小さな張力を付与した場合にも、74N/mまたは90N/mという比較的大きな張力を付与した場合にも、比較例1に比べてカール量が抑えられていることが分かる。積層セパレータは、リチウムイオン二次電池を作製する際、円筒型や、角型、ラミネート型等、電池形状に応じてさまざまな張力条件下において電極と積層され得る。実施例1〜4の積層セパレータは、表1に示すように、種々の張力条件下においてもカールが小さい。すなわち、本発明の一実施形態に係る積層セパレータは、リチウムイオン二次電池を作製する際の加工適性に優れていると言える。 In Examples 1 to 4 in which the lapse rate drying temperature was adjusted so that the 80 MPa tensile elongation difference was less than 22%, the curl amount was suppressed as compared with Comparative Example 1 in which the 80 MPa tensile elongation difference was 22%. .. The larger the tension applied when measuring the curl amount, the smaller the curl amount. That is, it is difficult to observe the difference in the amount of curl between the examples. On the other hand, the smaller the tension applied when measuring the curl amount, the larger the curl amount tends to be. That is, it is easy to observe the difference in the amount of curl between the examples. In Examples 1 to 4, the curl amount is larger than that in Comparative Example 1 when a relatively small tension of 22 N / m is applied and when a relatively large tension of 74 N / m or 90 N / m is applied. You can see that it is suppressed. When manufacturing a lithium ion secondary battery, the laminated separator can be laminated with an electrode under various tension conditions depending on the battery shape, such as a cylindrical type, a square type, or a laminated type. As shown in Table 1, the laminated separators of Examples 1 to 4 have small curls even under various tension conditions. That is, it can be said that the laminated separator according to the embodiment of the present invention is excellent in processing suitability when manufacturing a lithium ion secondary battery.
本発明の一態様は、カール量を抑えた、またはカールの無い非水電解液二次電池用積層セパレータの製造に利用することができる。 One aspect of the present invention can be used for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery in which the amount of curl is suppressed or is not curled.
1 多孔質フィルム(ポリオレフィン多孔質フィルム)
2 多孔質層
10、10’ 積層セパレータ(非水電解液二次電池用積層セパレータ)
10a〜d セパレータ原反
1 Porous film (polyolefin porous film)
2
10a to d Separator original fabric
Claims (10)
減率乾燥期間において前記ポリオレフィン多孔質フィルムと前記多孔質層とを備えるセパレータ原反を加熱する温度を調節することにより、前記非水電解液二次電池用積層セパレータが下記式(1)を満たすように制御する工程を含む、非水電解液二次電池用積層セパレータの製造方法。
100×(TL1−TL0)/TL0−100×(TB1−TB0)/TB0<22 ・・・(1)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL1:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB1:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。 A method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, comprising a polyolefin porous film and a porous layer containing a resin on at least one side of the polyolefin porous film.
The laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery satisfies the following formula (1) by adjusting the temperature at which the original sheet of the separator provided with the polyolefin porous film and the porous layer is heated during the rate reduction drying period. A method for manufacturing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, which comprises a step of controlling such as.
100 × (T L1 -T L0) / T L0 -100 × (T B1 -T B0) / T B0 <22 ··· (1)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL1 : The length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB1 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
100×(TL2−TL0)/TL0−100×(TB2−TB0)/TB0<36 ・・・(2)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL2:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB2:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。 The method for producing a laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to claim 1, wherein the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is further controlled to satisfy the following formula (2) during the rate reduction drying period. ..
100 × (T L2 -T L0) / T L0 -100 × (T B2 -T B0) / T B0 <36 ··· (2)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL2 : Length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB2 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
100×(TL3−TL0)/TL0−100×(TB3−TB0)/TB0<60 ・・・(3)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL3:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB3:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。 The laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is further controlled to satisfy the following formula (3) during the rate reduction drying period. Production method.
100 × (T L3 -T L0) / T L0 -100 × (T B3 -T B0) / T B0 <60 ··· (3)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
T L3: nonaqueous electrolyte pulling TD direction stacked separator for secondary batteries 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
T B3: for a non-aqueous electrolyte secondary battery porous polyolefin was peeled from the laminate separator membrane by pulling in the TD direction at 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
100×(TL1−TL0)/TL0−100×(TB1−TB0)/TB0<22 ・・・(1)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL1:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB1:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が80MPaとなるときのTD方向の長さ。 A laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, comprising a polyolefin porous film and a porous layer containing a resin on at least one side of the polyolefin porous film, and satisfying the following formula (1).
100 × (T L1 -T L0) / T L0 -100 × (T B1 -T B0) / T B0 <22 ··· (1)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL1 : The length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB1 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 80 MPa.
100×(TL2−TL0)/TL0−100×(TB2−TB0)/TB0<36 ・・・(2)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL2:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB2:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が100MPaとなるときのTD方向の長さ。 The laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to claim 6, further satisfying the following formula (2).
100 × (T L2 -T L0) / T L0 -100 × (T B2 -T B0) / T B0 <36 ··· (2)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
TL2 : Length in the TD direction when the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
TB2 : The length in the TD direction when the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery is pulled in the TD direction at 23 ° C. and the tensile stress becomes 100 MPa.
100×(TL3−TL0)/TL0−100×(TB3−TB0)/TB0<60 ・・・(3)
TL0:非水電解液二次電池用積層セパレータのTD方向の長さ。
TL3:非水電解液二次電池用積層セパレータを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。
TB0:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムのTD方向の長さ。
TB3:非水電解液二次電池用積層セパレータから剥離したポリオレフィン多孔質フィルムを23℃でTD方向に引っ張って引張応力が120MPaとなるときのTD方向の長さ。 The laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 6 or 7, further satisfying the following formula (3).
100 × (T L3 -T L0) / T L0 -100 × (T B3 -T B0) / T B0 <60 ··· (3)
TL0 : Length of the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the TD direction.
T L3: nonaqueous electrolyte pulling TD direction stacked separator for secondary batteries 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
TB0 : Length in the TD direction of the polyolefin porous film peeled from the laminated separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
T B3: for a non-aqueous electrolyte secondary battery porous polyolefin was peeled from the laminate separator membrane by pulling in the TD direction at 23 ° C. tensile stress in the TD direction when the 120MPa length.
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