JP2023135616A - Polymer membrane, film, secondary battery separator, secondary battery, vehicle, unmanned transport aircraft, electronic apparatus, and stationary power supply - Google Patents

Polymer membrane, film, secondary battery separator, secondary battery, vehicle, unmanned transport aircraft, electronic apparatus, and stationary power supply Download PDF

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彩 清田
Aya Kiyota
啓 生駒
Hiroshi Ikoma
明光 佃
Akimitsu Tsukuda
綾子 島津
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Abstract

To provide a polymer membrane having ion conductivity and lithium dendrite resistance that is important for using a metallic lithium negative electrode.SOLUTION: A polymer membrane having a coefficient of surface elasticity of 500 MPa or more, ion conductivity of 1.0×10-5 S/cm or more, and air permeability of 5000 sec/100 mL or more after being immersed in an electrolytic solution for 19 hours. A film having the polymer membrane on at least one side of a polyolefin-based porous membrane base material. A separator for a secondary battery using the polymer membrane or the film. A secondary battery using the separator for a secondary battery, and a vehicle including the secondary battery, an unmanned transport aircraft, an electronic apparatus, a stationary power supply.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリマー膜、フィルム、二次電池用セパレータおよび二次電池に関するものである。
また、上記二次電池を含む、乗り物、無人輸送機、電子機器、及び定置電源に関するものである。
The present invention relates to a polymer membrane, a film, a separator for a secondary battery, and a secondary battery.
The present invention also relates to vehicles, unmanned transportation vehicles, electronic devices, and stationary power sources that include the above-mentioned secondary battery.

リチウムイオン二次電池に代表される二次電池は、スマートフォン、タブレット、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯ゲーム機などのポータブルデジタル機器、電動工具、電動バイク、電動アシスト補助自転車および電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などの自動車用途など、電源として幅広く利用されている。 Secondary batteries, such as lithium-ion secondary batteries, are used in smartphones, tablets, mobile phones, laptop computers, digital cameras, digital video cameras, portable digital devices such as portable game consoles, power tools, electric motorcycles, and electric assist bicycles. It is also widely used as a power source in automotive applications such as electric cars, hybrid cars, and plug-in hybrid cars.

近年、デバイスの小型化、高機能化が進む中、その電源である二次電池の高エネルギー密度化が要求されている。二次電池の負極に金属Liを適用できれば、現行リチウムイオン電池に比べて大幅な高容量化が期待できる。しかし、金属Li負極は充放電の繰り返しによりデンドライトを形成するという課題がある。デンドライトが成長し、正極に到達すると短絡し、熱暴走して発火する危険性がある。加えて、デンドライトが折れ、活物質量が減少し容量低下を引き起こす可能性、折れたデンドライトによりセパレータが目詰まりを起こし、抵抗が上昇することにより容量が低下する可能性がある。 In recent years, as devices have become smaller and more sophisticated, there has been a demand for higher energy density in the secondary batteries that serve as their power sources. If metallic Li can be applied to the negative electrode of secondary batteries, it is expected that the capacity will be significantly higher than that of current lithium-ion batteries. However, the metal Li negative electrode has a problem in that it forms dendrites due to repeated charging and discharging. If the dendrites grow and reach the positive electrode, there is a risk of short circuit, thermal runaway, and fire. In addition, there is a possibility that the dendrites will break, resulting in a decrease in the amount of active material, causing a decrease in capacity, and the broken dendrites may cause clogging of the separator, increasing resistance, resulting in a decrease in capacity.

すなわち、金属Liを負極とする二次電池の実現にあたり、セパレータには、イオン伝導を可能にする特性とともに、デンドライト成長を抑制する特性が求められる。 That is, in realizing a secondary battery using metallic Li as a negative electrode, a separator is required to have characteristics that enable ion conduction and characteristics that suppress dendrite growth.

一般的なインターカレーション型の二次電池では、正負極間のイオン伝導を可能とする一方で正負極の接触による短絡を防ぐため、孔径数十nm~数μm程度の貫通空孔を有する多孔質膜や不織布からなるセパレータが用いられている。貫通空孔に電解液が浸透することでイオン伝導性を発現する。 In general intercalation type secondary batteries, porous pores with through-holes with pore diameters of several tens of nanometers to several micrometers are used to enable ion conduction between the positive and negative electrodes while preventing short circuits due to contact between the positive and negative electrodes. Separators made of membranes or nonwoven fabrics are used. Ion conductivity is developed when the electrolytic solution permeates into the through-holes.

例えば、特許文献1には、多孔質基材上に、無機粒子と、フッ素樹脂、ポリアミドまたはポリアミドイミドを含む樹脂材料と、を含有する多孔質の表面層を有し、耐圧縮性を有するセパレータが開示されている。
しかし、特許文献1に開示されているセパレータでは、基材及び表面層が多孔質であることから、空孔に沿ってデンドライトが成長するという課題がある。
For example, Patent Document 1 describes a separator that has compression resistance and has a porous surface layer containing inorganic particles and a resin material containing a fluororesin, polyamide, or polyamideimide on a porous base material. is disclosed.
However, in the separator disclosed in Patent Document 1, since the base material and the surface layer are porous, there is a problem that dendrites grow along the pores.

イオン伝導性ポリマーから成り、かつ貫通空孔のない高分子電解質膜や、イオン伝導性ポリマーと粒子の複合体であり、貫通空孔のない固体電解質膜など、空孔を有しないセパレータも提案されている。しかし、高分子電解質膜の強度が低い場合、デンドライトの成長に従い貫通する問題がある。 Separators without pores have also been proposed, such as polymer electrolyte membranes made of ion-conductive polymers and without through-holes, and solid electrolyte membranes that are composites of ion-conducting polymers and particles and without through-holes. ing. However, if the strength of the polymer electrolyte membrane is low, there is a problem that dendrites may penetrate as they grow.

例えば、特許文献2では、基材の少なくとも片面に熱可塑性ポリマー層を有する、突刺強度300gf/20μm以上のセパレータが開示されている。
特許文献3では、1×10-4S/cm以上のイオン伝導度と50N/cmより大きい降伏応力を有するポリマーゲル電解質が開示されている。
For example, Patent Document 2 discloses a separator that has a thermoplastic polymer layer on at least one side of a base material and has a puncture strength of 300 gf/20 μm or more.
Patent Document 3 discloses a polymer gel electrolyte having an ionic conductivity of 1×10 −4 S/cm or more and a yield stress of more than 50 N/cm 2 .

特許第5994354号公報Patent No. 5994354 特開2019-179698号公報JP2019-179698A 特許第6118805号公報Patent No. 6118805

しかしながら、特許文献2に開示されているセパレータでは、セパレータが電解液を含浸していない状態での突刺強度を示しており、熱可塑性ポリマー層がアクリル樹脂であることから、電解液に含浸した状態では機械強度が著しく低下してしまう。特許文献3に開示されているポリマーゲル電解質では、デンドライトの成長方向である厚み方向ではなく、面方向での強度を示しており、ゲル電解質であることから厚み方向の強度に乏しい。 However, in the separator disclosed in Patent Document 2, the puncture strength is shown in a state where the separator is not impregnated with an electrolyte, and since the thermoplastic polymer layer is an acrylic resin, the separator shows a puncture strength in a state where the separator is impregnated with an electrolyte. In this case, the mechanical strength will be significantly reduced. The polymer gel electrolyte disclosed in Patent Document 3 shows strength not in the thickness direction, which is the growth direction of dendrites, but in the planar direction, and because it is a gel electrolyte, the strength in the thickness direction is poor.

このように、貫通空孔を有しないセパレータを用いたとしても、電解液が含浸した状態での電解質膜の強度が低い場合、デンドライトの成長に従い電解質膜が突き破られ正負極が短絡しうるため、依然として耐デンドライト性の問題が残されているといえる。 In this way, even if a separator without through-holes is used, if the strength of the electrolyte membrane is low when it is impregnated with electrolyte, the electrolyte membrane may be pierced by the growth of dendrites, causing a short circuit between the positive and negative electrodes. However, it can be said that the problem of dendrite resistance still remains.

本発明の課題は、イオン伝導性を有し、且つ、デンドライトの成長を抑制できるポリマー膜等を提供することである。 An object of the present invention is to provide a polymer film or the like that has ion conductivity and can suppress the growth of dendrites.

本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、以下の構成により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies and have found that the above-mentioned problems can be solved by the following configuration, and have completed the present invention.

(1)
電解液に19時間浸漬後の表面弾性率が500MPa以上であり、イオン伝導度が1.0×10-5S/cm以上であり、透気度が5000秒/100mL以上であるポリマー膜。
(2)
電解液への前記浸漬前後の厚み変化が100%より大きく450%以下である(1)に記載のポリマー膜。
(3)
芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドまたは芳香族ポリアミドイミドを含む(1)に記載のポリマー膜。
(4)
ポリオレフィン系多孔質膜基材の少なくとも片面に(1)に記載のポリマー膜を有するフィルム。
(5)
ピール強度が50gf/25mm以上である(4)に記載のフィルム。
(6)
(1)に記載のポリマー膜、または、(4)に記載のフィルムを用いた二次電池用セパレータ。
(7)
(6)に記載の二次電池用セパレータを用いた二次電池。
(8)
(7)に記載の二次電池を含む乗り物、無人輸送機、電子機器、及び定置電源。
(1)
A polymer membrane having a surface elastic modulus of 500 MPa or more, an ionic conductivity of 1.0×10 −5 S/cm or more, and an air permeability of 5000 seconds/100 mL or more after being immersed in an electrolytic solution for 19 hours.
(2)
The polymer membrane according to (1), wherein the change in thickness before and after the immersion in the electrolytic solution is greater than 100% and less than 450%.
(3)
The polymer film according to (1), comprising aromatic polyamide, aromatic polyimide, or aromatic polyamide-imide.
(4)
A film having a polymer membrane according to (1) on at least one side of a polyolefin porous membrane substrate.
(5)
The film according to (4), which has a peel strength of 50 gf/25 mm or more.
(6)
A separator for a secondary battery using the polymer film described in (1) or the film described in (4).
(7)
A secondary battery using the secondary battery separator described in (6).
(8)
Vehicles, unmanned transport vehicles, electronic devices, and stationary power sources that include the secondary battery described in (7).

本発明によれば、イオン伝導性を有し、且つ、デンドライトの成長を抑制できるポリマー膜、及び該ポリマー膜を有するフィルムを提供することができる。かかるポリマー膜またはフィルムを含むセパレータを用いることで、金属Li負極の課題であるデンドライト成長を抑制でき、高容量、長寿命なリチウム二次電池を実現できる。
また、本発明によれば、上記ポリマー膜またはフィルムを用いた二次電池用セパレータ、上記セパレータを用いた二次電池、並びに、上記二次電池を用いた乗り物、無人輸送機、電子機器、及び定置電源を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a polymer membrane that has ion conductivity and can suppress the growth of dendrites, and a film having the polymer membrane. By using such a polymer membrane or a separator containing a film, dendrite growth, which is a problem with metal Li negative electrodes, can be suppressed, and a lithium secondary battery with high capacity and long life can be realized.
Further, according to the present invention, a separator for a secondary battery using the above polymer membrane or film, a secondary battery using the above separator, a vehicle, an unmanned transport vehicle, an electronic device using the above secondary battery, and Stationary power supply can be provided.

本発明は、電解液に19時間浸漬後の表面弾性率が500MPa以上であり、イオン伝導度が1.0×10-5S/cm以上であり、透気度が5000秒/100mL以上であるポリマー膜に関する。
以下、本発明で用いるポリマー膜について詳述する。
The present invention has a surface elastic modulus of 500 MPa or more, an ionic conductivity of 1.0 x 10 -5 S/cm or more, and an air permeability of 5000 seconds/100 mL or more after being immersed in an electrolytic solution for 19 hours. Regarding polymer membranes.
Hereinafter, the polymer membrane used in the present invention will be explained in detail.

[1]ポリマー膜
(ポリマー)
ポリマーとして、例えばポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルメタクリル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホンなどがある。これらのポリマーは、単独で用いてもよいし、2種以上を混合、あるいは共重合して用いてもよい。
[1] Polymer membrane (polymer)
Examples of polymers include polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylsulfone, polyketone, polyetherketone. , polycarbonate, polyacetal, polyphenylene sulfide, polymethylmethacrylic, polyetheretherketone, polyethersulfone, etc. These polymers may be used alone, or two or more types may be mixed or copolymerized.

中でもポリマー膜の強度が優れる点からポリアミド、ポリイミドあるいはポリアミドイミドが好ましく、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、または芳香族ポリアミドイミドがより好ましい。
すなわち、ポリマー膜が芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、または芳香族ポリアミドイミドを含むことが好ましい。
Among these, polyamide, polyimide, or polyamide-imide is preferred, and aromatic polyamide, aromatic polyimide, or aromatic polyamide-imide is more preferred since the strength of the polymer film is excellent.
That is, it is preferable that the polymer film contains aromatic polyamide, aromatic polyimide, or aromatic polyamide-imide.

中でもポリアミドが好ましい。より好ましくは芳香族ポリアミドであり、さらに好ましくはパラ配向芳香族ポリアミドである。
パラ配向芳香族ポリアミドとは、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との重合により得られるものである。
Among them, polyamide is preferred. More preferred is aromatic polyamide, and even more preferred is para-oriented aromatic polyamide.
A para-oriented aromatic polyamide is obtained by polymerizing a para-oriented aromatic diamine and a para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide.

芳香族ポリアミドは、下記化学式(1)および/または化学式(2)で表される構造を含む。化学式(1)中のAr、Ar、及び化学式(2)中のArは、それぞれ芳香族基を表す。 The aromatic polyamide includes a structure represented by the following chemical formula (1) and/or chemical formula (2). Ar 1 and Ar 2 in chemical formula (1) and Ar 3 in chemical formula (2) each represent an aromatic group.

芳香族ポリアミドは、化学式(1)のArおよびAr、あるいは化学式(2)のAr3の芳香族基の少なくとも一部が、電気吸引性基で置換されていることが好ましい。好ましくは、すべての芳香族基の合計の30~100モル%が、電子吸引性基で置換された芳香族基であり、より好ましくは、50~100モル%である。30モル%以上とすることで、有機溶媒への溶解性が良好となる。ここで、本発明における電子吸引性基とは、電気陰性度が2.5以上の基をいう。電子吸引性基として、例えば、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基などのハロゲン基、トリフルオロメチル基などのハロゲン化アルキル基、ニトロ基、シアノ基、シアネート基、フェニル基などが挙げられる。 In the aromatic polyamide, at least a portion of the aromatic groups Ar 1 and Ar 2 of chemical formula (1) or Ar3 of chemical formula (2) is preferably substituted with an electrically attractive group. Preferably, 30 to 100 mol% of the total of all aromatic groups are aromatic groups substituted with electron-withdrawing groups, more preferably 50 to 100 mol%. When the content is 30 mol% or more, solubility in organic solvents becomes good. Here, the electron-withdrawing group in the present invention refers to a group having an electronegativity of 2.5 or more. Examples of electron-withdrawing groups include halogen groups such as fluoro, chloro, and bromo groups, halogenated alkyl groups such as trifluoromethyl, nitro, cyano, cyanate, and phenyl groups.

また、Ar、Ar、Arとしては、例えば、次の化学式(3)~(7)などが挙げられる。また、化学式(6)、(7)におけるX、Yは、―O―、―CO―、―SO―、―CH―、―S―、―C(CH―などから選択することができるが、これに限定されるものではない。 Furthermore, examples of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 include the following chemical formulas (3) to (7). Furthermore, X and Y in chemical formulas (6) and (7) are selected from -O-, -CO-, -SO 2 -, -CH 2 -, -S-, -C(CH 3 ) 2 -, etc. However, it is not limited to this.

Figure 2023135616000001
Figure 2023135616000001

芳香族ジアミンの具体例としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、オルトフェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジトリクロロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、2-クロロ-1,4-フェニレンジアミン、2-トリフルオロメチル-1,4-フェニレンジアミン、5-トリフルオロメチル-1,3-フェニレンジアミン、4,4’-オキシビス(3-トリフルオロメチル)アニリン、1,4-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、1,5’-ナフタレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of aromatic diamines include para-phenylene diamine, meta-phenylene diamine, ortho-phenylene diamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2'-ditrifluoromethyl-4,4' -diaminobiphenyl, 2,2'-ditrichloromethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 2-chloro-1,4-phenylenediamine, 2- Trifluoromethyl-1,4-phenylenediamine, 5-trifluoromethyl-1,3-phenylenediamine, 4,4'-oxybis(3-trifluoromethyl)aniline, 1,4-bis(4-amino-2 -trifluoromethylphenoxy)benzene, 1,5'-naphthalenediamine, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, etc., but are not limited to these.

また、芳香族ジカルボン酸ハライドの具体例としては、テレフタル酸クロライド、2-クロロテレフタル酸クロライド、2-フルオロテレフタル酸クロライド、イソフタル酸クロライド、2-クロロイソフタル酸クロライド、2-フルオロイソフタル酸クロライド、2,3,5,6-テトラクロロイソフタル酸クロライド、2,3,5,6-テトラフルオロイソフタル酸クロライド、2,6’-ナフタレンジカルボン酸クロライド、トリメシン酸クロリド、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of aromatic dicarboxylic acid halides include terephthalic acid chloride, 2-chloroterephthalic acid chloride, 2-fluoroterephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, 2-chloroisophthalic acid chloride, 2-fluoroisophthalic acid chloride, , 3,5,6-tetrachloroisophthalic acid chloride, 2,3,5,6-tetrafluoroisophthalic acid chloride, 2,6'-naphthalene dicarboxylic acid chloride, trimesic acid chloride, etc., but are limited to these. It is not something that will be done.

(膜物性)
本発明のポリマー膜は、実質的に透気性を有しておらず、透気度が5000秒/100mL以上である。より好ましくは、10000秒/100mL以上である。透気度(ガーレ透気度)が5000秒/100mLより小さいと、物理的な貫通孔を有することが多く、金属デンドライトなどの貫入を遮断する効果が得られないことがある。また、表面弾性率も本発明の範囲内とならないことがある。ガーレ透気度を上記範囲内とするには、ポリマー膜の製造条件を後述の範囲内とすることが好ましい。
(Membrane physical properties)
The polymer membrane of the present invention has substantially no air permeability, and has an air permeability of 5000 seconds/100 mL or more. More preferably, it is 10,000 seconds/100mL or more. When the air permeability (Gurley air permeability) is smaller than 5000 seconds/100 mL, physical through holes are often present, and the effect of blocking penetration of metal dendrites and the like may not be obtained. Furthermore, the surface elastic modulus may not be within the scope of the present invention. In order to keep the Gurley air permeability within the above range, it is preferable to set the manufacturing conditions of the polymer membrane within the range described below.

本発明のポリマー膜は、電解液に19時間浸漬後、すなわち電解液含浸時におけるイオン伝導度が1.0×10-5S/cm以上である。より好ましくは、5.0×10-5S/cm以上である。イオン伝導度を上記範囲内とすることで、セパレータとして使用したときに、優れた出力特性やサイクル特性が得られる。イオン伝導度が1.0×10-5S/cm未満であると、セパレータとして使用したときに、イオン透過性が低く、出力特性の低下が起きたり、繰り返し充放電を行った際に容量劣化が大きくなることがある。 The polymer membrane of the present invention has an ionic conductivity of 1.0×10 −5 S/cm or more after being immersed in an electrolytic solution for 19 hours, that is, when impregnated with an electrolytic solution. More preferably, it is 5.0×10 −5 S/cm or more. By setting the ionic conductivity within the above range, excellent output characteristics and cycle characteristics can be obtained when used as a separator. If the ionic conductivity is less than 1.0 x 10 -5 S/cm, when used as a separator, the ion permeability will be low, resulting in a decrease in output characteristics and capacity deterioration when repeatedly charged and discharged. may become large.

本発明のポリマー膜は、電解液に19時間浸漬後、すなわち電解液含浸時の表面弾性率が500MPa以上である。より好ましくは、600MPa以上である。表面弾性率が500MPa未満であると、金属負極二次電池のセパレータとして使用した時に、金属デンドライトの成長を抑制できず、繰り返し充放電を行った際に容量低下を生じたり、正極とデンドライトが接触し短絡して発煙・発火を生じたりすることがある。また、表面弾性率が500MPa未満であると、電池内に異物が混入した際、ポリマー膜が破膜し短絡が生じる可能性がある。 The polymer membrane of the present invention has a surface elastic modulus of 500 MPa or more after being immersed in an electrolytic solution for 19 hours, that is, when impregnated with an electrolytic solution. More preferably, it is 600 MPa or more. If the surface elastic modulus is less than 500 MPa, the growth of metal dendrites cannot be suppressed when used as a separator in a metal negative electrode secondary battery, resulting in a capacity drop during repeated charging and discharging, or contact between the positive electrode and dendrites. This may cause a short circuit, resulting in smoke or fire. Furthermore, if the surface elastic modulus is less than 500 MPa, when foreign matter enters the battery, the polymer membrane may rupture and a short circuit may occur.

本発明のポリマー膜は、電解液への浸漬前後の厚み変化が100%より大きく、450%以下であることが好ましい。より好ましくは、150%より大きく、400%以下である。厚み変化が100%より大きいと、電解液がポリマー膜に浸透しやすく、イオン伝導度を高めることができる。また、450%以下とすることにより、ポリマー膜の軟化を抑制し、金属デンドライトの成長による容量低下や短絡による発煙・発火を防ぐことができる。 In the polymer membrane of the present invention, the change in thickness before and after immersion in an electrolytic solution is preferably greater than 100% and 450% or less. More preferably, it is greater than 150% and less than 400%. When the thickness change is greater than 100%, the electrolytic solution easily permeates into the polymer membrane, and the ionic conductivity can be increased. In addition, by setting it to 450% or less, it is possible to suppress the softening of the polymer film and prevent a decrease in capacity due to the growth of metal dendrites and smoke and ignition due to short circuits.

本発明におけるポリマー膜の厚みは、0.1μm以上30μm以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.15μm以上20μm以下、最も好ましくは0.2μm以上15μm以下である。ポリマー膜の厚みを0.1μm以上とすることで、金属負極二次電池のセパレータとして使用した際にデンドライトの成長を抑制して電池の安全性を高めることができる。また、30μm以下とすることでポリマー膜の抵抗を小さくすることができ、電池の容量低下を防ぐことができる。 The thickness of the polymer film in the present invention is preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less, more preferably 0.15 μm or more and 20 μm or less, and most preferably 0.2 μm or more and 15 μm or less. By setting the thickness of the polymer film to 0.1 μm or more, when used as a separator for a metal negative electrode secondary battery, it is possible to suppress the growth of dendrites and improve the safety of the battery. Further, by setting the thickness to 30 μm or less, the resistance of the polymer film can be reduced, and a decrease in battery capacity can be prevented.

上記透気度、イオン伝導度、表面弾性率、及び厚み変化は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The above air permeability, ionic conductivity, surface elastic modulus, and thickness change can be measured by the method described in Examples below.

[2]ポリマー膜の形成方法
(ポリマー合成)
本発明のポリマー膜に用いることができるポリマーを得る方法を芳香族ポリアミドおよび芳香族ポリイミドを例に説明する。もちろん、本発明に用いることができるポリマーおよびその重合方法はこれに限定されるものではない。
[2] Method for forming polymer film (polymer synthesis)
A method for obtaining a polymer that can be used in the polymer membrane of the present invention will be explained using aromatic polyamide and aromatic polyimide as examples. Of course, the polymer that can be used in the present invention and its polymerization method are not limited thereto.

芳香族ポリアミドを得る方法は種々の方法が利用可能であるが、例えば、酸ジクロライドとジアミンを原料として低温溶液重合法を用いる場合には、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性有機極性溶媒中で合成される。溶液重合の場合、分子量の高いポリマーを得るために、重合に使用する溶媒の水分率を500ppm以下(質量基準、以下同様)とすることが好ましく、200ppm以下とすることがより好ましい。 Various methods can be used to obtain aromatic polyamides. For example, when using a low temperature solution polymerization method using acid dichloride and diamine as raw materials, N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, dimethylformamide , synthesized in an aprotic organic polar solvent such as dimethyl sulfoxide. In the case of solution polymerization, in order to obtain a polymer with a high molecular weight, the moisture content of the solvent used for polymerization is preferably 500 ppm or less (based on mass, hereinafter the same), more preferably 200 ppm or less.

芳香族ポリイミドあるいはその前駆体である芳香族ポリアミド酸を得る方法として、例えば、テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンを原料として非プロトン性有機極性溶媒中で溶液重合により合成する方法などをとることができる。非プロトン性有機極性溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。 As a method for obtaining aromatic polyimide or its precursor, aromatic polyamic acid, for example, a method may be employed in which it is synthesized by solution polymerization in an aprotic organic polar solvent using tetracarboxylic acid anhydride and aromatic diamine as raw materials. I can do it. Examples of the aprotic organic polar solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, dimethylformamide, and dimethylsulfoxide.

原料のテトラカルボン酸無水物および芳香族ジアミンの両者を等量用いると超高分子量のポリマーが生成することがあるため、モル比を、一方が他方の90.0~99.5モル%になるように調整することが好ましい。 If equal amounts of both tetracarboxylic acid anhydride and aromatic diamine are used as raw materials, an ultra-high molecular weight polymer may be produced, so the molar ratio of one to 90.0 to 99.5 mol% of the other is adjusted. It is preferable to adjust as follows.

芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドあるいはその前駆体である芳香族ポリアミド酸の固有粘度(η)は、3.5dl/g以上5.0dl/g以下が好ましい。より好ましくは、3.7dl/g以上4.5dl/g以下である。固有粘度を増大させることは、芳香族ポリアミド樹脂の重合度、すなわち分子量を増大させることであり、電解液含浸時のポリマー膜の強度が向上する。固有粘度(η)を3.5dl/g以上とすることで、ポリマー膜の強度を向上し、デンドライト成長を抑制することができる。一方、固有粘度(η)を増大しすぎると塗工時の塗剤供給性の低下を招く場合がある。固有粘度(η)を5.0dl/g以下とすることで、塗工時の塗剤供給性の低下を防ぐことができる。 The intrinsic viscosity (η) of aromatic polyamide, aromatic polyimide, or aromatic polyamic acid which is a precursor thereof is preferably 3.5 dl/g or more and 5.0 dl/g or less. More preferably, it is 3.7 dl/g or more and 4.5 dl/g or less. Increasing the intrinsic viscosity means increasing the degree of polymerization, that is, the molecular weight, of the aromatic polyamide resin, which improves the strength of the polymer film when impregnated with an electrolyte. By setting the intrinsic viscosity (η) to 3.5 dl/g or more, the strength of the polymer film can be improved and dendrite growth can be suppressed. On the other hand, if the intrinsic viscosity (η) is increased too much, the coating agent supplyability during coating may be lowered. By setting the intrinsic viscosity (η) to 5.0 dl/g or less, it is possible to prevent a decrease in coating agent supply properties during coating.

(塗剤の調製)
本発明のポリマー膜を製造する工程に用いる塗剤について、説明する。
塗剤には重合後のポリマー溶液をそのまま使用してもよく、あるいはポリマーを一度単離してから上述の非プロトン性有機極性溶媒や硫酸などの無機溶剤に再溶解して使用してもよい。
(Preparation of paint)
The coating agent used in the process of manufacturing the polymer film of the present invention will be explained.
The polymer solution after polymerization may be used as a coating agent as it is, or the polymer may be isolated and then redissolved in the above-mentioned aprotic organic polar solvent or an inorganic solvent such as sulfuric acid.

塗剤中のポリマー濃度は、8.0質量%以上12質量%以下が好ましく、より好ましくは9.0質量%以上11質量%以下である。ポリマー濃度が8.0質量%以上とすることにより、後述の製造手法で形成される膜が多孔質になりにくく、表面弾性率が低下することを抑制できるため、金属デンドライトの成長を抑制する効果が得られやすい。また、ポリマー濃度を12質量%以下とすることによって、塗剤が高粘度となりにくく、塗剤供給性が安定し、さらにはポリマー膜を製造する際にスジむらの発生を抑制できる。 The polymer concentration in the coating material is preferably 8.0% by mass or more and 12% by mass or less, more preferably 9.0% by mass or more and 11% by mass or less. By setting the polymer concentration to 8.0% by mass or more, the film formed by the manufacturing method described below is less likely to become porous and the decrease in surface elastic modulus can be suppressed, which has the effect of suppressing the growth of metal dendrites. is easy to obtain. Furthermore, by controlling the polymer concentration to 12% by mass or less, the coating material is less likely to have a high viscosity, the coating material supplyability is stabilized, and furthermore, the occurrence of streak unevenness can be suppressed when producing a polymer film.

塗剤粘度は、100Pa・s以上500Pa・s以下が好ましく、より好ましくは200Pa・s以上400Pa・s以下である。100Pa・s以上とすることにより、塗工中の液だれがしにくく、ポリマー膜の不均一化や、多孔化を抑制できるため、耐デンドライト性が得られやすい。また、500Pa・s以下とすることによって、塗剤供給性の低下および得られるポリマー膜のスジむら発生を抑制できる。 The coating viscosity is preferably 100 Pa·s or more and 500 Pa·s or less, more preferably 200 Pa·s or more and 400 Pa·s or less. By setting the pressure to 100 Pa·s or more, dripping during coating is difficult, and non-uniformity and porosity of the polymer film can be suppressed, making it easy to obtain dendrite resistance. Furthermore, by setting the pressure to 500 Pa·s or less, it is possible to suppress a decrease in coating agent supplyability and the occurrence of streaks in the resulting polymer film.

また、塗剤は粒子を含んでいてもよい。例えば、酸化アルミニウム、ベーマイト、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化マグネシウムなどの無機酸化物粒子、窒化アルミニウム、窒化硅素などの無機窒化物粒子、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶粒子が好ましい。粒子を含んでいる場合、粒子の硬さによりデンドライトの成長を抑制する効果が上昇する可能性がある。また、加熱した際にポリマー膜の収縮を抑制する効果を付与する可能性がある。 Moreover, the coating material may contain particles. For example, inorganic oxide particles such as aluminum oxide, boehmite, silica, titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, magnesium oxide, inorganic nitride particles such as aluminum nitride, silicon nitride, calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, etc. Preferred are hardly soluble ionic crystal particles. When particles are included, the effect of suppressing dendrite growth may increase depending on the hardness of the particles. Further, it may have the effect of suppressing shrinkage of the polymer film when heated.

また、上記ポリマーに対する貧溶媒を含んでいてもよい。例えば、水、アセトン、エタノールやメタノールなどのアルコール系溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリプロピレングリコールなどの多価アルコール系溶媒である。 Moreover, a poor solvent for the above polymer may be included. Examples include water, acetone, alcohol solvents such as ethanol and methanol, and polyhydric alcohol solvents such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and tripropylene glycol.

(ポリマー膜の形成)
本発明のポリマー膜を製膜する方法について説明する。上記のように調製された塗剤は、いわゆる溶液製膜法により製膜を行うことができる。溶液製膜法には乾湿式法、乾式法、湿式法などがあり、いずれの方法で製膜しても差し支えないが、ここでは乾湿式法を例にとって説明する。
(Formation of polymer film)
A method for forming the polymer membrane of the present invention will be explained. The coating prepared as described above can be formed into a film by a so-called solution casting method. Solution film forming methods include a wet-dry method, a dry method, a wet method, and the like, and any method may be used to form a film, but the wet-dry method will be explained here as an example.

乾湿式法で製膜する場合は、塗剤をシリンジまたは口金からガラス板、ドラム、エンドレスベルト、フィルム等の支持体上に押し出して膜状物とし、次いでかかる膜状物が自己保持性を持つまで乾燥する。乾燥条件は例えば、50~200℃、60分以内の範囲で行うことが好ましい。乾式工程を終えた膜を支持体から剥離し、湿式工程に導入する。湿式工程の凝固液は、塗剤中のポリマーに対する貧溶媒であれば特に限定されないが、人体影響や価格から水が好ましい。乾式工程を終えてから膜を凝固液に浸漬させるまでの時間は20秒以内が好ましい。さらに好ましくは15秒以内である。20秒以内とすることにより、ポリマーが部分的に凝集することによる多孔質化を抑制でき、表面弾性率が低下しにくく、金属デンドライトの成長を抑制しやすい。次いで乾燥、熱処理が行なわれる。熱処理としては80℃~350℃、好ましくは100℃~300℃の温度で数秒から数10分間熱処理が実施される。 When forming a film using the dry-wet method, the coating material is extruded from a syringe or a mouthpiece onto a support such as a glass plate, drum, endless belt, or film to form a film, and then such a film has self-retaining properties. Dry until dry. The drying conditions are preferably, for example, 50 to 200° C. for 60 minutes or less. After the dry process, the membrane is peeled off from the support and introduced into the wet process. The coagulating liquid in the wet process is not particularly limited as long as it is a poor solvent for the polymer in the coating material, but water is preferable from the viewpoint of human health and cost. The time from the end of the drying process until the membrane is immersed in the coagulation liquid is preferably within 20 seconds. More preferably, it is within 15 seconds. By setting the heating time to within 20 seconds, it is possible to suppress the formation of porosity due to partial aggregation of the polymer, the surface elastic modulus is less likely to decrease, and the growth of metal dendrites is easily suppressed. Next, drying and heat treatment are performed. The heat treatment is carried out at a temperature of 80° C. to 350° C., preferably 100° C. to 300° C., for several seconds to several tens of minutes.

[3]フィルム
本発明のフィルムは、多孔質膜からなる基材の少なくとも片面に、上述のポリマー膜を有するフィルムとすることが好ましい。
[3] Film The film of the present invention preferably has the above-described polymer film on at least one side of a base material made of a porous film.

多孔質膜にポリマー膜を積層したフィルムとした場合、多孔質膜が支持体となるため、ポリマー膜を薄膜化しても強度を確保することができる。また、ポリマー膜の薄膜化による低抵抗化も可能となる。 In the case of a film in which a polymer membrane is laminated on a porous membrane, the porous membrane serves as a support, so that strength can be ensured even if the polymer membrane is made thin. Further, it is also possible to reduce the resistance by making the polymer film thinner.

(多孔質膜)
本発明において用いる多孔質膜としては、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった多孔膜、不織布、または繊維状物からなる多孔膜シートなどが挙げられる。
(porous membrane)
The porous membrane used in the present invention has a large number of micropores inside and has a structure in which these micropores are connected, allowing gas or liquid to pass from one surface to the other. Examples include a porous membrane, a nonwoven fabric, and a porous membrane sheet made of a fibrous material.

多孔質膜を構成する材料としては、電気絶縁性であり、電気的に安定で、電解液にも安定である樹脂から構成されていることが好ましい。シャットダウン機能(SD機能)を付与する観点から用いる樹脂は融点が200℃以下の熱可塑性樹脂が好ましい。より好ましくは140℃以下である。 The material constituting the porous membrane is preferably made of a resin that is electrically insulating, electrically stable, and stable in electrolyte solutions. From the viewpoint of providing a shutdown function (SD function), the resin used is preferably a thermoplastic resin having a melting point of 200° C. or lower. More preferably it is 140°C or lower.

融点が200℃以下の熱可塑性樹脂としては、例えばポリオレフィン系樹脂が挙げられる。多孔質膜はポリオレフィン系樹脂を主成分とするポリオレフィン系多孔質膜であることが好ましい。
すなわち、本発明のフィルムは、ポリオレフィン系多孔質膜基材の少なくとも片面に上述のポリマー膜を有するフィルムである。
Examples of thermoplastic resins having a melting point of 200° C. or lower include polyolefin resins. The porous membrane is preferably a polyolefin porous membrane containing a polyolefin resin as a main component.
That is, the film of the present invention is a film having the above-mentioned polymer film on at least one side of a polyolefin porous film base material.

ポリオレフィン系樹脂としては、具体的には、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリヘキセン、ポリメチルペンテン、ポリオクテン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンおよびこれらを組み合わせた共重合体や混合物などが挙げられる。ポリエチレンやポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリヘキセン、ポリメチルペンテン、ポリオクテン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル及びポリスチレンは、単独共重合体のみならず、他のα-オレフィンを含有する共重合体であってもよい。さらに、価格、耐電解液性、機械強度の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびこれらを組み合わせた混合物がより好ましい。 Specific examples of polyolefin resins include polyethylene, polypropylene, polybutene, polypentene, polyhexene, polymethylpentene, polyoctene, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polystyrene, and copolymers and mixtures of these. It will be done. Polyethylene, polypropylene, polybutene, polypentene, polyhexene, polymethylpentene, polyoctene, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, and polystyrene are not only homopolymers but also copolymers containing other α-olefins. Good too. Furthermore, from the viewpoints of price, electrolyte resistance, and mechanical strength, polyethylene, polypropylene, and mixtures of these are more preferred.

多孔質膜は、例えばポリエチレンを90質量%以上含有する単層の多孔質膜であってもよく、ポリエチレンとポリプロピレンからなる多孔層を有する多層の多孔質膜であってもよい。 The porous membrane may be a single-layer porous membrane containing, for example, 90% by mass or more of polyethylene, or a multi-layer porous membrane having a porous layer made of polyethylene and polypropylene.

フィルムのピール強度は、50gf/25mm以上であることが好ましい。50gf/25mm以上とすることにより、多孔質膜とポリマー膜との密着性が得られ、熱寸法安定性に優れる。また、電池製造の際、フィルム搬送時にポリマー膜が剥離しにくい。なお、1gf=9.80665g・m/sである。 The peel strength of the film is preferably 50 gf/25 mm or more. By setting it as 50 gf/25 mm or more, adhesiveness between the porous membrane and the polymer membrane can be obtained, and excellent thermal dimensional stability can be obtained. Furthermore, during battery production, the polymer film is difficult to peel off during film transport. Note that 1 gf=9.80665 g·m/s 2 .

上記フィルムのピール強度は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The peel strength of the film can be measured by the method described in Examples below.

本発明のフィルムの厚みは、積層されたポリマー膜の厚みと多孔質膜の厚みの和であり、1μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは2μm以上40μm以下、より好ましくは3μm以上30μm以下である。フィルムの厚みを1μm以上とすることで、フィルム加工の際にハンドリング性に優れたフィルムにすることができる。また、50μm以下とすることで金属負極二次電池のセパレータとして使用した際にフィルムの抵抗を小さくすることができ、電池の容量低下を防ぐことができる。
また、フィルムにおけるポリマー膜の積層厚みは、上述したポリマー膜の厚みの範囲に入っていればよい。多孔質膜の両面にポリマー膜が積層されている場合は、それぞれの厚みの和をポリマー膜の積層厚みとする。フィルムの厚みをかかる範囲とするためには、後述の形成方法で製膜すればよい。
The thickness of the film of the present invention is the sum of the thickness of the laminated polymer membrane and the thickness of the porous membrane, and is preferably 1 μm or more and 50 μm or less, more preferably 2 μm or more and 40 μm or less, and more preferably 3 μm or more and 30 μm or less. It is as follows. By setting the thickness of the film to 1 μm or more, the film can be made to have excellent handling properties during film processing. Further, by setting the thickness to 50 μm or less, the resistance of the film can be reduced when used as a separator of a metal negative electrode secondary battery, and a decrease in battery capacity can be prevented.
Further, the laminated thickness of the polymer membrane in the film may be within the range of the thickness of the polymer membrane mentioned above. When polymer membranes are laminated on both sides of the porous membrane, the sum of the respective thicknesses is the laminated thickness of the polymer membranes. In order to keep the thickness of the film within this range, it may be formed by the formation method described below.

[4]フィルムの形成方法
(塗剤の調製)
本発明のフィルムの形成方法は、多孔質膜基材の少なくとも一方の表面上にポリマー膜を積層する工程を含む。ポリマー膜を積層する工程に用いる塗剤について、説明する。なお、ポリマー膜に用いることができるポリマーを得る方法については、上述の(ポリマー合成)の項を援用することができる。
[4] Film forming method (preparation of coating material)
The film forming method of the present invention includes the step of laminating a polymer membrane on at least one surface of a porous membrane substrate. The coating agent used in the step of laminating polymer films will be explained. Note that the above-mentioned section (Polymer synthesis) can be referred to for the method of obtaining a polymer that can be used for a polymer membrane.

塗剤には重合後のポリマー溶液をそのまま使用してもよく、あるいはポリマーを一度単離してから上述の非プロトン性有機極性溶媒や硫酸などの無機溶剤に再溶解して使用してもよい。 The polymer solution after polymerization may be used as a coating agent as it is, or the polymer may be isolated and then redissolved in the above-mentioned aprotic organic polar solvent or an inorganic solvent such as sulfuric acid.

塗剤中のポリマー濃度は、3.5質量%以上6.0質量%以下が好ましく、より好ましくは3.7質量%以上5.0質量%以下である。ポリマー濃度が3.5質量%以上とすることにより、後述の製造手法で形成される膜が多孔質になりにくく、表面弾性率が低下することを抑制できるため、金属デンドライトの成長を抑制効果が得られやすい。また、ポリマー濃度を6.0質量%以下とすることによって、塗剤が高粘度となりにくく、塗剤供給性が安定し、さらにはポリマー膜を製造する際にスジむらの発生を抑制できる。 The polymer concentration in the coating material is preferably 3.5% by mass or more and 6.0% by mass or less, more preferably 3.7% by mass or more and 5.0% by mass or less. By setting the polymer concentration to 3.5% by mass or more, the film formed by the manufacturing method described below is less likely to become porous and a decrease in surface elastic modulus can be suppressed, so that the growth of metal dendrites can be suppressed. Easy to obtain. Furthermore, by controlling the polymer concentration to 6.0% by mass or less, the coating material is less likely to have a high viscosity, the coating material supplyability is stabilized, and furthermore, the occurrence of streak unevenness can be suppressed when producing a polymer film.

塗剤粘度は、2000mPa・s以上5000mPa・s以下が好ましく、より好ましくは2500mPa・s以上4500mPa・s以下である。2000mPa・s以上とすることにより、塗工中の液だれがしにくく、ポリマー膜の不均一化や多孔化を抑制できるため、耐デンドライト性が得られやすい。5000mPa・s以下とすることによって、塗剤供給性が安定し、さらにはポリマー膜を製造する際にスジむらの発生を抑制できる。 The coating viscosity is preferably 2000 mPa·s or more and 5000 mPa·s or less, more preferably 2500 mPa·s or more and 4500 mPa·s or less. By setting the pressure to 2000 mPa·s or more, it is difficult to drip during coating, and it is possible to suppress non-uniformity and porosity of the polymer film, so that dendrite resistance is easily obtained. By setting the pressure to 5000 mPa·s or less, the coating agent supply property is stabilized, and furthermore, the occurrence of streak unevenness can be suppressed when producing a polymer film.

また、塗剤は粒子を含んでいてもよい。例えば、酸化アルミニウム、ベーマイト、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化マグネシウムなどの無機酸化物粒子、窒化アルミニウム、窒化硅素などの無機窒化物粒子、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶粒子が好ましい。粒子を含んでいる場合、粒子の硬さによりデンドライトの成長を抑制する効果が上昇する可能性がある。また、加熱した際にポリマー膜の収縮を抑制する効果を付与する可能性がある。 Moreover, the coating material may contain particles. For example, inorganic oxide particles such as aluminum oxide, boehmite, silica, titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, magnesium oxide, inorganic nitride particles such as aluminum nitride, silicon nitride, calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, etc. Preferred are hardly soluble ionic crystal particles. When particles are included, the effect of suppressing dendrite growth may increase depending on the hardness of the particles. Further, it may have the effect of suppressing shrinkage of the polymer film when heated.

また、上記ポリマーに対する貧溶媒を含んでいてもよい。例えば、水、アセトン、エタノールやメタノールなどのアルコール系溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリプロピレングリコールなどの多価アルコール系溶媒である。 Moreover, a poor solvent for the above polymer may be included. Examples include water, acetone, alcohol solvents such as ethanol and methanol, and polyhydric alcohol solvents such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and tripropylene glycol.

(フィルムの形成)
ポリマー塗剤を多孔質膜の少なくとも一方の表面上に塗工する。塗工方法としては、公知の方法で塗工すればよい。例えば、ディップコーティング、スリットダイコーティング、ナイフコーティング、コンマコーティング、キスコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、吹き付け塗装、浸漬コーティング、スピンコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、パット印刷、他の種類の印刷などが利用できる。これらに限定されることはなく、用いるポリマー、粒子、使用する溶媒、多孔質膜などの好ましい条件に合わせて塗工方法を選択すればよい。また、塗工性を向上させるために、例えば、多孔質膜にコロナ処理、プラズマ処理などの塗工面の表面処理を行ってもよい。
(Film formation)
A polymeric coating is applied onto at least one surface of the porous membrane. As a coating method, a known method may be used. Examples include dip coating, slit die coating, knife coating, comma coating, kiss coating, roll coating, bar coating, spray coating, dip coating, spin coating, screen printing, inkjet printing, pad printing, and other types of printing. can. The coating method is not limited to these, and the coating method may be selected depending on preferable conditions such as the polymer, particles, solvent, porous membrane, etc. used. Furthermore, in order to improve the coating properties, the coated surface of the porous membrane may be subjected to surface treatment such as corona treatment or plasma treatment.

次に、塗工液が塗工された多孔質膜を凝固液中に浸漬させ、乾燥する。凝固液は塗剤中のポリマーに対する貧溶媒であれば特に限定されないが、人体影響や価格から水が好ましい。塗工後、塗工された多孔質膜を凝固液に浸漬させるまでの時間は20秒以内が好ましい。さらに好ましくは15秒以内である。20秒以内とすることにより、ポリマーが部分的に凝集することによる多孔質化を抑制でき、表面弾性率が低下しにくく、金属デンドライトの成長を抑制しやすい。 Next, the porous membrane coated with the coating liquid is immersed in the coagulating liquid and dried. The coagulating liquid is not particularly limited as long as it is a poor solvent for the polymer in the coating material, but water is preferred from the viewpoint of its effect on the human body and cost. The time required for immersing the coated porous membrane in the coagulating liquid after coating is preferably within 20 seconds. More preferably, it is within 15 seconds. By setting the heating time to within 20 seconds, it is possible to suppress the formation of porosity due to partial aggregation of the polymer, the surface elastic modulus is less likely to decrease, and the growth of metal dendrites is easily suppressed.

[5]二次電池
本発明のポリマー膜およびフィルムは、リチウムイオン電池等の二次電池用セパレータに好適に用いることができる。
本発明は、上述のポリマー膜、またはフィルムを用いた二次電池用セパレータにも関する。
また、本発明は、前記二次電池用セパレータを用いた二次電池にも関する。
[5] Secondary battery The polymer membrane and film of the present invention can be suitably used in separators for secondary batteries such as lithium ion batteries.
The present invention also relates to a separator for secondary batteries using the above-mentioned polymer membrane or film.
The present invention also relates to a secondary battery using the separator for secondary batteries.

リチウムイオン電池は、正極活物質を正極集電体に積層した正極と、負極活物質を負極集電体に積層した負極あるいは金属負極との間に、二次電池用セパレータと電解質が介在した構成となっている。 A lithium ion battery has a structure in which a secondary battery separator and an electrolyte are interposed between a positive electrode in which a positive electrode active material is laminated on a positive electrode current collector, and a negative electrode or metal negative electrode in which a negative electrode active material is laminated on a negative electrode current collector. It becomes.

正極は、活物質、バインダー樹脂、および導電助剤からなる正極材が集電体上に積層されたものであり、活物質としては、LiCoO、LiNiO、Li(NiCoMn)O、などの層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMnなどのスピネル型マンガン酸化物、およびLiFePOなどの鉄系化合物、単体硫黄、固体Li(nは1以上の整数)、有機硫黄、炭素-硫黄複合ポリマーなどの硫黄系化合物などが挙げられる。バインダー樹脂としては、耐酸化性が高い樹脂を使用すればよい。具体的にはフッ素樹脂、アクリル樹脂、スチレン-ブタジエン樹脂などが挙げられる。導電助剤としては、カーボンブラック、黒鉛などの炭素材料が用いられている。集電体としては、金属箔が好適であり、特にアルミニウムが用いられることが多い。 The positive electrode is made by laminating a positive electrode material consisting of an active material, a binder resin, and a conductive additive on a current collector, and the active material includes LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li(NiCoMn)O 2 , etc. Layered lithium-containing transition metal oxides, spinel- type manganese oxides such as LiMn2O4 , and iron-based compounds such as LiFePO4 , elemental sulfur, solid Li2Sn ( n is an integer of 1 or more), organic sulfur and sulfur-based compounds such as carbon-sulfur composite polymers. As the binder resin, a resin with high oxidation resistance may be used. Specific examples include fluororesin, acrylic resin, and styrene-butadiene resin. Carbon materials such as carbon black and graphite are used as conductive aids. A metal foil is suitable as the current collector, and aluminum is often used in particular.

負極には、Liなどの金属箔や、活物質およびバインダー樹脂からなる負極材が集電体上に積層されたものがある。活物質としては、Liなどの金属材料、人造黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボンなどの炭素材料、スズやシリコンなどのリチウム合金系材料、およびチタン酸リチウム(LiTi12)などが挙げられる。バインダー樹脂としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、スチレン-ブタジエン樹脂などが用いられる。集電体としては、金属箔が好適であり、特に銅箔が用いられることが多い。また、高エネルギー密度の二次電池とする目的で、金属Li負極を好ましく用いることができる。 The negative electrode includes a metal foil such as Li, or a negative electrode material made of an active material and a binder resin, which is laminated on a current collector. Examples of active materials include metal materials such as Li, carbon materials such as artificial graphite, natural graphite, hard carbon, and soft carbon, lithium alloy materials such as tin and silicon, and lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ). can be mentioned. As the binder resin, fluororesin, acrylic resin, styrene-butadiene resin, etc. are used. As the current collector, a metal foil is suitable, and in particular, a copper foil is often used. Further, a metal Li negative electrode can be preferably used for the purpose of producing a high energy density secondary battery.

電解液は、二次電池の中で正極と負極との間でイオンを移動させる場となっており、電解質を有機溶媒にて溶解させた構成をしている。電解質としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiFSI、LiTFSIなどが挙げられる。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ガンマブチロラクトン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンおよびスルホランなどが挙げられ、これらの有機溶媒を2種類以上混合して使用してもよい。 The electrolyte serves as a field for moving ions between the positive electrode and the negative electrode in the secondary battery, and is composed of an electrolyte dissolved in an organic solvent. Examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiFSI, LiTFSI, and the like. Examples of organic solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, gamma-butyrolactone, dimethoxyethane, diethoxyethane, and sulfolane, and two or more of these organic solvents may be mixed. You may also use it as

二次電池の作製方法の一例を示す。まず活物質と導電助剤をバインダー溶液中に分散して電極用塗布液を調製し、この塗布液を集電体上に塗工して、溶媒を乾燥させることで正極、負極がそれぞれ得られる。乾燥後の塗工膜の膜厚は50μm以上500μm以下とすることが好ましい。電極としてLiなどの金属箔を用いてもよい。得られた正極と負極の間に二次電池用セパレータを、それぞれの電極の活物質層と接するように配置し、アルミラミネートフィルム等の外装材に封入し、電解液を注入後、負極リードや安全弁を設置し、外装材を封止する。 An example of a method for manufacturing a secondary battery will be shown. First, an active material and a conductive aid are dispersed in a binder solution to prepare an electrode coating solution, and this coating solution is applied onto a current collector and the solvent is dried to obtain a positive electrode and a negative electrode, respectively. . The thickness of the coated film after drying is preferably 50 μm or more and 500 μm or less. Metal foil such as Li may be used as the electrode. A secondary battery separator is placed between the obtained positive electrode and negative electrode so that it is in contact with the active material layer of each electrode, and is enclosed in an exterior material such as an aluminum laminate film. After injecting the electrolyte, the negative electrode lead and Install a safety valve and seal the exterior material.

[6]用途
本発明の二次電池は、乗り物、無人輸送機、電子機器、定置電源等の電源として好適に用いることができる。
本発明は、上述の二次電池を含む乗り物、無人輸送機、電子機器、及び定置電源にも関する。
[6] Applications The secondary battery of the present invention can be suitably used as a power source for vehicles, unmanned transportation vehicles, electronic devices, stationary power sources, and the like.
The present invention also relates to a vehicle, an unmanned transport vehicle, an electronic device, and a stationary power source including the above-described secondary battery.

以上説明したように、本明細書には次の事項が開示されている。
(1)
電解液に19時間浸漬後の表面弾性率が500MPa以上であり、イオン伝導度が1.0×10-5S/cm以上であり、透気度が5000秒/100mL以上であるポリマー膜。
(2)
電解液への前記浸漬前後の厚み変化が100%より大きく450%以下である(1)に記載のポリマー膜。
(3)
芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドまたは芳香族ポリアミドイミドを含む(1)又は(2)に記載のポリマー膜。
(4)
ポリオレフィン系多孔質膜基材の少なくとも片面に(1)~(3)いずれか1に記載のポリマー膜を有するフィルム。
(5)
ピール強度が50gf/25mm以上である(4)に記載のフィルム。
(6)
(1)~(3)のいずれか1に記載のポリマー膜、または、(4)若しくは(5)に記載のフィルムを用いた二次電池用セパレータ。
(7)
(6)に記載の二次電池用セパレータを用いた二次電池。
(8)
(7)に記載の二次電池を含む乗り物、無人輸送機、電子機器、及び定置電源。
As explained above, the following matters are disclosed in this specification.
(1)
A polymer membrane having a surface elastic modulus of 500 MPa or more, an ionic conductivity of 1.0×10 −5 S/cm or more, and an air permeability of 5000 seconds/100 mL or more after being immersed in an electrolytic solution for 19 hours.
(2)
The polymer membrane according to (1), wherein the change in thickness before and after the immersion in the electrolytic solution is greater than 100% and less than 450%.
(3)
The polymer film according to (1) or (2), containing aromatic polyamide, aromatic polyimide, or aromatic polyamide-imide.
(4)
A film having a polymer membrane according to any one of (1) to (3) on at least one side of a polyolefin porous membrane base material.
(5)
The film according to (4), which has a peel strength of 50 gf/25 mm or more.
(6)
A separator for a secondary battery using the polymer film according to any one of (1) to (3) or the film according to (4) or (5).
(7)
A secondary battery using the secondary battery separator described in (6).
(8)
Vehicles, unmanned transport vehicles, electronic devices, and stationary power sources that include the secondary battery described in (7).

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。本実施例で用いた測定法を以下に示す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto in any way. The measurement method used in this example is shown below.

[1]測定方法
1.固有粘度(η)
臭化リチウム(LiBr)を2.5質量%添加したN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に、ポリマーを0.5g/dlの濃度で溶解させ、ウベローデ粘度計を使用して、30℃にて流下時間を測定した。ポリマーを溶解させないブランクのNMPの流下時間も同様に測定し、(1)式を用いて固有粘度(η)(dl/g)を算出した。
[1] Measurement method 1. Intrinsic viscosity (η)
The polymer was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) containing 2.5% by mass of lithium bromide (LiBr) at a concentration of 0.5 g/dl and heated to 30°C using an Ubbelohde viscometer. The flow time was measured. The flow time of blank NMP in which no polymer was dissolved was measured in the same manner, and the intrinsic viscosity (η) (dl/g) was calculated using equation (1).

固有粘度(η)(dl/g)=〔ln(t/t0)〕/0.5 (1)
t0:ブランクの流下時間(秒)
t:サンプルの流下時間(秒)。
Intrinsic viscosity (η) (dl/g) = [ln(t/t0)]/0.5 (1)
t0: Blank flow time (seconds)
t: Sample flow time (seconds).

2.塗剤粘度
RB80型粘度計(東機産業社製)のサンプルアダプター内に塗剤2mLを充填し、30℃に温調した。粘度計にアダプターをセットし、17mmΦのローターを用いて回転数50rpmにて測定を行った。
2. Paint viscosity 2 mL of the paint was filled into the sample adapter of an RB80 viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), and the temperature was controlled at 30°C. An adapter was set in the viscometer, and measurement was performed at a rotation speed of 50 rpm using a 17 mmΦ rotor.

3.透気度
王研式透気度計(旭精工株式会社製、EGO-1T)を用いて空気量100mLの設定にて測定を行った。装置の測定上限は10000s/100mLである。ポリマー膜をシワが入らないように固定し、JIS P8117に従って測定した。測定点はTD方向へ等間隔に3点として、その平均値を透気度(s/100mL)として用いた。
比較例7の多孔質膜の透気度はポリマー膜と同様にJIS P8117に従って測定した。
フィルムを製造した実施例2、4、6、8、10、12、14、16、17、比較例4~6、9については、フィルムの透気度をポリマー膜と同様にJIS P8117に従って測定し、フィルムの透気度から多孔質膜の透気度を差し引いた値をポリマー膜の透気度(s/100mL)として用いた。
3. Air Permeability Measurement was performed using an Oken air permeability meter (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., EGO-1T) at an air volume of 100 mL. The upper measurement limit of the device is 10000s/100mL. The polymer film was fixed to avoid wrinkles and measured according to JIS P8117. Three measurement points were set at equal intervals in the TD direction, and the average value was used as the air permeability (s/100mL).
The air permeability of the porous membrane of Comparative Example 7 was measured in accordance with JIS P8117 similarly to the polymer membrane.
For Examples 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 17 and Comparative Examples 4 to 6 and 9, the air permeability of the films was measured in accordance with JIS P8117 in the same manner as the polymer membrane. The value obtained by subtracting the air permeability of the porous membrane from the air permeability of the film was used as the air permeability of the polymer membrane (s/100 mL).

4.ポリマー膜の厚み、多孔質膜の厚み、及びフィルムの厚み
ポリマー膜およびフィルムをクロスセクションポリッシャ(日本電子社製SM-9010)を用いて断面切削を行い、幅方向における厚み方向の断面に白金コートをして観察試料とした。次に、電界放射走査電子顕微鏡(日本電子社製JSM 6701F)を用いて、試料の断面を任意の倍率で撮影し、ポリマー膜の厚み、多孔質膜の厚みを求めた。観察時の加速電圧は2.0kVとした。フィルムにおけるポリマー膜層と多孔質膜層の界面については、断面構造の違いもしくは画像コントラストから判定した。また、フィルムの厚みは積層しているポリマー膜の厚みと多孔質膜の厚みの和とし、多孔質膜の両面にポリマー膜が積層されている場合は、それぞれの層の厚みを求めた。
4. Thickness of polymer membrane, thickness of porous membrane, and thickness of film The cross section of the polymer membrane and film was cut using a cross-section polisher (SM-9010 manufactured by JEOL Ltd.), and the cross section in the thickness direction in the width direction was coated with platinum. It was used as an observation sample. Next, a cross section of the sample was photographed at an arbitrary magnification using a field emission scanning electron microscope (JSM 6701F manufactured by JEOL Ltd.), and the thickness of the polymer film and the thickness of the porous film were determined. The acceleration voltage during observation was 2.0 kV. The interface between the polymer membrane layer and the porous membrane layer in the film was judged from the difference in cross-sectional structure or image contrast. In addition, the thickness of the film was the sum of the thickness of the laminated polymer membrane and the thickness of the porous membrane, and when polymer membranes were laminated on both sides of the porous membrane, the thickness of each layer was determined.

5.表面弾性率
ポリマー膜を電解液(1M LiTFSI エチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)=1/1、三井化学社製)に19時間浸漬した後、浸漬した状態で、室温(25℃)Ar雰囲気下にてナノインデンテーション法により評価を行った。装置はKLAテンコール社製 超微小硬度計 Nano Indenter G200X(Inforce 50)、圧子はダイヤモンド製三角錐圧子、圧子の押し込み量は、上述の[1]測定方法4項で求めたポリマー膜の厚みの10%以下とした。また、ポリマー膜と多孔質膜を積層したフィルムの場合は、金属負極に対向する面のポリマー膜層側から測定した。比較例7では、多孔質膜を評価サンプルとし、ポリマー膜と同様に評価を行った。
5. Surface elastic modulus After immersing the polymer membrane in an electrolyte solution (1M LiTFSI ethylene carbonate (EC)/diethyl carbonate (DEC) = 1/1, manufactured by Mitsui Chemicals) for 19 hours, it was immersed in Ar at room temperature (25 °C). Evaluation was performed using the nanoindentation method in an atmosphere. The device was an ultra-microhardness meter Nano Indenter G200X (Inforce 50) manufactured by KLA Tencor, the indenter was a diamond triangular pyramid indenter, and the indentation amount was the same as the thickness of the polymer film determined in [1] Measurement Method 4 above. It was set to 10% or less. In addition, in the case of a film in which a polymer membrane and a porous membrane were laminated, measurements were made from the polymer membrane layer side of the surface facing the metal negative electrode. In Comparative Example 7, a porous membrane was used as an evaluation sample and evaluated in the same manner as the polymer membrane.

試料の表面弾性率E/(1―ν)は(2)式より算出される。 The surface elastic modulus E/(1−ν 2 ) of the sample is calculated from equation (2).

Figure 2023135616000002
Figure 2023135616000002

:圧子の弾性変形の寄与を含んだ複合弾性率
ν:圧子のポアソン比
:圧子の弾性率
E * : Composite elastic modulus including the contribution of elastic deformation of the indenter ν i : Poisson's ratio of the indenter E i : Elastic modulus of the indenter

圧子の弾性変形の寄与を含んだ複合弾性率Eは(3)式のように表され、 The composite elastic modulus E * , which includes the contribution of the elastic deformation of the indenter, is expressed as in equation (3),

Figure 2023135616000003
Figure 2023135616000003

β:圧子の形状から求まる定数(ダイヤモンド製三角錐圧子は1.034) β: Constant determined from the shape of the indenter (1.034 for a diamond triangular pyramid indenter)

荷重Pで試料を押し込んだ後、弾性変形分が回復し、残存する圧痕の投影面積をAとすると、Aは(4)式の通り表される。 After the sample is pushed in with a load P, the elastic deformation recovers and the projected area of the remaining indentation is A, which is expressed as in equation (4).

Figure 2023135616000004
Figure 2023135616000004

η:圧子先端形状の補正係数
k:圧子の形状から求まる定数(ダイヤモンド製三角錐圧子は24.56)
h:測定される全変位
dP/dh:得られた荷重-押し込み深さ線図における除荷時の初期勾配
ε:圧子の形状から求まる定数(ダイヤモンド製三角錐圧子は0.75)
η: Correction coefficient for the shape of the indenter tip k: Constant determined from the shape of the indenter (24.56 for a diamond triangular pyramid indenter)
h: Total measured displacement dP/dh: Initial slope at unloading in the obtained load-indentation depth diagram ε: Constant determined from the shape of the indenter (0.75 for a diamond triangular pyramid indenter)

(3)、(4)式を(2)式へ代入し表面弾性率を求めた。 Equations (3) and (4) were substituted into equation (2) to determine the surface elastic modulus.

6.イオン伝導度
ポリマー膜を電解液(1M LiTFSI エチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)=1/1、三井化学社製)に19時間浸漬した後、電極部分をカバーするようにSUS304電極上に置き、電解液を滴下してからもう1枚のSUS電極ではさみ、電極/ポリマー膜/電極の積層体を作製した。積層体がずれないようにシリコン板で固定して評価セルを作製した。
6. Ionic conductivity After immersing the polymer membrane in an electrolytic solution (1M LiTFSI ethylene carbonate (EC)/diethyl carbonate (DEC) = 1/1, manufactured by Mitsui Chemicals) for 19 hours, it was placed on a SUS304 electrode to cover the electrode part. After dropping the electrolyte, it was sandwiched between another SUS electrode to produce a laminate of electrode/polymer membrane/electrode. An evaluation cell was prepared by fixing the laminate with a silicon plate to prevent it from shifting.

作製したセルについて、25℃で電気化学試験装置(Biologic社製、型番:SP-150)にて振幅10mV、周波数1MHz-10mHzの条件で交流インピーダンスを測定し、複素平面上にプロットしたグラフから抵抗値を読み取り、(5)式に代入し、イオン伝導度を計算した。5回測定し、計算した平均値をイオン伝導度とした。 The AC impedance of the fabricated cell was measured at 25°C using an electrochemical test device (manufactured by Biologic, model number: SP-150) under the conditions of an amplitude of 10 mV and a frequency of 1 MHz to 10 mHz, and the resistance was determined from a graph plotted on a complex plane. The value was read and substituted into equation (5) to calculate the ionic conductivity. The measurement was performed five times, and the calculated average value was taken as the ionic conductivity.

σ=d/AR (5)
σ:イオン伝導度(S/cm)
d:ポリマー膜の厚み(cm)(電解液浸漬前)
A:電極の面積(cm
R:抵抗値(Ω)
σ=d/AR (5)
σ: Ionic conductivity (S/cm)
d: Thickness of polymer membrane (cm) (before immersion in electrolyte)
A: Area of electrode (cm 2 )
R: resistance value (Ω)

比較例7の多孔質膜のイオン伝導度については、ポリマー膜と同様に測定し、イオン伝導度の値を得た。フィルムを製造した実施例2、4、6、8、10、12、14、16、17、比較例4~6、9については、ポリマー膜と同様に測定し、抵抗値を得、(6)式に代入し、イオン伝導度を計算した。 The ionic conductivity of the porous membrane of Comparative Example 7 was measured in the same manner as the polymer membrane, and the ionic conductivity value was obtained. For Examples 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 17 and Comparative Examples 4 to 6 and 9, which produced films, the resistance values were obtained by measuring in the same manner as the polymer film, (6) By substituting it into the equation, the ionic conductivity was calculated.

σ=d/{A(R1-R0)} (6)
σ:イオン伝導度(S/cm)
d:ポリマー膜の厚み(cm)(電解液浸漬前)
A:電極の面積(cm
R0:多孔質膜の抵抗値(Ω)
R1:フィルムの抵抗値(Ω)
σ=d/{A(R1-R0)} (6)
σ: Ionic conductivity (S/cm)
d: Thickness of polymer membrane (cm) (before immersion in electrolyte)
A: Area of electrode (cm 2 )
R0: Resistance value of porous membrane (Ω)
R1: Film resistance value (Ω)

7.電解液への浸漬前後の厚み変化
ポリマー膜を電解液(1M LiTFSI EC/DEC=1/1、三井化学社製)に19時間浸漬し、浸漬前後のポリマー膜厚みを高精度デジタル測長器(ミツトヨ社製、型番:VL-50)にて測定し、(7)式に代入して計算した。
7. Change in thickness before and after immersion in electrolyte The polymer membrane was immersed in an electrolyte (1M LiTFSI EC/DEC=1/1, manufactured by Mitsui Chemicals) for 19 hours, and the thickness of the polymer membrane before and after immersion was measured using a high-precision digital length measuring device ( It was measured using a Mitutoyo Co., Ltd. model number: VL-50) and calculated by substituting it into equation (7).

厚み変化(%)=(d2/d1)×100 (7)
d1:ポリマー膜の厚み(cm)(電解液浸漬前)
d2:ポリマー膜の厚み(cm)(電解液浸漬後)
Thickness change (%) = (d2/d1) x 100 (7)
d1: Thickness of polymer membrane (cm) (before immersion in electrolyte)
d2: Thickness of polymer membrane (cm) (after immersion in electrolyte)

フィルムを製造した実施例2、4、6、8、10、12、14、16、17、比較例4~6、9については、ポリマー膜と同様に電解液へ浸漬し、浸漬前後の厚みを測定した。多孔質膜の厚みも測定しておき、(8)式に代入して計算した。なお、多孔質膜は、電解液浸漬前後で厚みの変化がないポリエチレン製を用いた。 Films of Examples 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 17, and Comparative Examples 4 to 6, and 9 were immersed in an electrolytic solution in the same way as the polymer membrane, and the thickness before and after immersion was measured. It was measured. The thickness of the porous membrane was also measured and calculated by substituting it into equation (8). Note that the porous membrane used was made of polyethylene whose thickness did not change before and after being immersed in the electrolytic solution.

厚み変化(%)=((d4-d0)/(d3-d0))×100 (8)
d0:多孔質膜の厚み(cm)
d3:フィルムの厚み(cm)(電解液浸漬前)
d4:フィルムの厚み(cm)(電解液浸漬後)
Thickness change (%) = ((d4-d0)/(d3-d0)) x 100 (8)
d0: Thickness of porous membrane (cm)
d3: Film thickness (cm) (before electrolyte immersion)
d4: Film thickness (cm) (after immersion in electrolyte)

8.ピール強度
18mm幅、100mm長さにカットした透明両面テープ(3M社製、品番665)を厚み2mmのアクリル板に貼り付けた。次に25mm、200mm長さにカットしたフィルムを透明両面テープ全面を覆うように貼り付けた。実施例17においては、フィルムのポリマー膜側の面が透明両面テープ側となるように貼り付けた。
その後、はく離速度300mm/minの条件でレオメーター(サン科学社製、型番:CR-3000EX)を用いて180度はく離によるピール強度を測定した。
8. Peel Strength A transparent double-sided tape (manufactured by 3M Company, product number 665) cut to a width of 18 mm and a length of 100 mm was attached to an acrylic plate with a thickness of 2 mm. Next, films cut into lengths of 25 mm and 200 mm were attached to cover the entire surface of the transparent double-sided tape. In Example 17, the film was attached so that the polymer membrane side of the film was on the transparent double-sided tape side.
Thereafter, the peel strength by 180 degree peeling was measured using a rheometer (manufactured by Sun Science Co., Ltd., model number: CR-3000EX) at a peeling rate of 300 mm/min.

9.耐デンドライト性評価
金属Liに対する耐デンドライト性を評価した。金属Li負極において、充電時に金属表面に電解液中のLiイオンが析出し、放電時に溶解される。Liデンドライトは金属Li表面での反応が不均一である場合、抵抗の低い部分でLi析出が早く進むことで形成される。デンドライトがセパレータを貫通する場合、不安定な電圧挙動が見られる。本発明は下記方法にてポリマー膜またはフィルムの耐デンドライ性の評価を行った。
9. Dendrite resistance evaluation Dendrite resistance against metal Li was evaluated. In a metal Li negative electrode, Li ions in the electrolyte are deposited on the metal surface during charging and are dissolved during discharge. Li dendrites are formed when the reaction on the metal Li surface is non-uniform, and Li precipitation progresses quickly in areas with low resistance. If the dendrite penetrates the separator, unstable voltage behavior is observed. In the present invention, the dendrite resistance of polymer membranes or films was evaluated by the following method.

アルゴン雰囲気のグローブボックス内で、セパレータはポリマー膜またはフィルム、作用極および対極は金属Li(本城金属社製)、電解液は1M LiTFSI EC/DEC=1/1(三井化学社製)とし、HSセル(宝泉社製)を用いて評価用電池を作製した。上記評価用電池を充放電装置(北斗電工社製)にセットし、電流密度4mA/cm、電流印加62分間のサイクルテストを行った。以下の基準で耐デンドライト性を判定した。 In a glove box with an argon atmosphere, the separator was a polymer membrane or film, the working electrode and counter electrode were metal Li (manufactured by Honjo Metals), and the electrolyte was 1M LiTFSI EC/DEC=1/1 (manufactured by Mitsui Chemicals). A battery for evaluation was produced using an HS cell (manufactured by Hosensha). The above evaluation battery was set in a charging/discharging device (manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), and a cycle test was conducted at a current density of 4 mA/cm 2 and a current application period of 62 minutes. Dendrite resistance was determined based on the following criteria.

100サイクル以上電圧挙動安定:〇
21サイクル以降99サイクル以内に不安定な電圧挙動あり:△
20サイクル以内に不安定な電圧挙動あり:×
Stable voltage behavior for 100 cycles or more: 〇 Unstable voltage behavior within 99 cycles after 21 cycles: △
Unstable voltage behavior within 20 cycles: ×

10.電池性能評価
正極シートは、正極活物質としてLi(Ni5/10Mn2/10Co3/10)Oを92質量部、正極導電助剤としてアセチレンブラックとグラファイトを2.5質量部ずつ、正極結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部を、プラネタリーミキサーを用いてN-メチル-2-ピロリドン中に分散させた正極スラリーを、アルミ箔上に塗布、乾燥、圧延して作製した(塗布目付:9.5mg/cm)。この正極シートを15mmΦに切り出した。
10. Battery performance evaluation The positive electrode sheet contained 92 parts by mass of Li(Ni 5/10 Mn 2/10 Co 3/10 )O 2 as a positive electrode active material, 2.5 parts by mass of each of acetylene black and graphite as positive electrode conductive additives. A positive electrode slurry in which 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a positive electrode binder was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone using a planetary mixer was applied onto aluminum foil, dried, and rolled to prepare a positive electrode slurry (coating). Fabric weight: 9.5 mg/cm 2 ). This positive electrode sheet was cut out to a size of 15 mmΦ.

負極シートは、負極活物質として天然黒鉛98質量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを1質量部、負極結着剤としてスチレン-ブタジエン共重合体1質量部を、プラネタリーミキサーを用いて水中に分散させた負極スラリーを、銅箔上に塗布、乾燥、圧延して作製した(塗布目付:5.5mg/cm)。この負極シートを15mmΦに切り出した。 The negative electrode sheet was made by dispersing 98 parts by mass of natural graphite as a negative electrode active material, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose as a thickener, and 1 part by mass of styrene-butadiene copolymer as a negative electrode binder in water using a planetary mixer. The resulting negative electrode slurry was applied onto a copper foil, dried, and rolled to produce a negative electrode slurry (coating weight: 5.5 mg/cm 2 ). This negative electrode sheet was cut into a size of 15 mmΦ.

アルゴン雰囲気のグローブボックス内で、セパレータはポリマー膜またはフィルム、電解液は1M LiTFSI EC/DEC=1/1(三井化学社製)とし、HSセル(宝泉社製)を用いて評価用電池を作製した。上記評価用電池を充放電装置(北斗電工社製)にセットし、充電条件がレート0.2C、カットオフ電圧4.1Vの定電流充電、放電条件がレート0.5C、カットオフ電圧2.7Vの定電流放電を100回行った。 In a glove box with an argon atmosphere, the separator is a polymer membrane or film, the electrolyte is 1M LiTFSI EC/DEC=1/1 (manufactured by Mitsui Chemicals), and an evaluation battery is constructed using an HS cell (manufactured by Hosensha). Created. The above evaluation battery was set in a charging/discharging device (manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), and the charging conditions were constant current charging with a rate of 0.2C and a cutoff voltage of 4.1V, and the discharging conditions were a rate of 0.5C and a cutoff voltage of 2. Constant current discharge of 7V was performed 100 times.

〈放電容量維持率の算出〉
放電容量維持率(%)=((100回後の放電容量)/(1回目の放電容量))×100
で放電容量維持率を算出した。上記ラミネート型電池を5個作製し、その平均値を放電容量維持率とした。
○:放電容量維持率が90%以上
△:放電容量維持率が80%以上90%未満
×:放電容量維持率が80%未満
<Calculation of discharge capacity maintenance rate>
Discharge capacity maintenance rate (%) = ((discharge capacity after 100 times)/(first discharge capacity)) x 100
The discharge capacity maintenance rate was calculated. Five of the above laminated batteries were produced, and the average value was taken as the discharge capacity retention rate.
○: Discharge capacity retention rate is 90% or more △: Discharge capacity retention rate is 80% or more and less than 90% ×: Discharge capacity retention rate is less than 80%

[2]ポリマー膜およびフィルムの作製
[実施例1]
脱水したN-メチル-2-ピロリドンに、2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニルを溶解させた。そこへ酸ジクロライドとして、ジアミン全量に対して98.5モル%に相当する2-フルオロテレフタル酸クロライドを添加し撹拌を行うことで、芳香族ポリアミドを重合した。得られた重合溶液を、酸ジクロライド全量に対して96.5モル%の炭酸リチウムで中和し、さらに11モル%のジエタノールアミンにて中和し、芳香族ポリアミド濃度が9.5質量%、粘度が223Pa・sである芳香族ポリアミド溶液を得た。芳香族ポリアミド樹脂の固有粘度(η)は4dl/gであった。
[2] Preparation of polymer membrane and film [Example 1]
2,2'-ditrifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl was dissolved in dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone. 2-fluoroterephthalic acid chloride corresponding to 98.5 mol % based on the total amount of diamine was added as an acid dichloride and stirred to polymerize an aromatic polyamide. The obtained polymerization solution was neutralized with 96.5 mol% lithium carbonate based on the total amount of acid dichloride, and further neutralized with 11 mol% diethanolamine, so that the aromatic polyamide concentration was 9.5% by mass and the viscosity was An aromatic polyamide solution having a pressure of 223 Pa·s was obtained. The aromatic polyamide resin had an intrinsic viscosity (η) of 4 dl/g.

芳香族ポリアミド溶液を支持体であるPETフィルム上にキャストし、熱風温度130℃でポリマー膜が自己支持性を持つまで乾燥させた。次に、水浴に導入し、水中で支持体を剥離した。乾燥工程を終えてから湿式工程に移行するまでの時間は15秒であった。続いて、得られた含水状態のポリマー膜の表面の水を拭き取った後、温度280℃の熱風オーブンにて、1minの熱処理を施し、ポリマー膜を得た。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。 The aromatic polyamide solution was cast onto a PET film as a support, and dried with hot air at a temperature of 130° C. until the polymer film had self-supporting properties. Next, it was introduced into a water bath and the support was peeled off under water. The time from the end of the drying process to the start of the wet process was 15 seconds. Subsequently, after wiping off the water on the surface of the obtained water-containing polymer film, heat treatment was performed for 1 minute in a hot air oven at a temperature of 280° C. to obtain a polymer film. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例2]
実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が4質量%、粘度が4100mPa・sの塗剤を得た。
[Example 2]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 4% by mass and a viscosity of 4100 mPa·s. A coating material was obtained.

ポリエチレン多孔質膜基材(厚み12μm、透気度164秒/100mL)の両面に塗工液をディップコートにて塗工した。塗工後11秒で水槽に浸漬し、水槽から取り出し後、含有される溶媒が揮発するまで乾燥することで多孔質膜基材上にポリマー膜を形成し、フィルムを得た。得られたフィルムの特性の測定結果を表1に示す。 The coating solution was applied by dip coating to both sides of a polyethylene porous membrane substrate (thickness: 12 μm, air permeability: 164 seconds/100 mL). It was immersed in a water tank 11 seconds after coating, and after being taken out from the water tank, it was dried until the solvent contained therein volatilized, thereby forming a polymer film on the porous membrane base material to obtain a film. Table 1 shows the measurement results of the properties of the obtained film.

[実施例3]
実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が8.5質量%、粘度が150Pa・sの塗剤を得た。
得られた塗剤を用い、実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。
[Example 3]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 8.5% by mass and a viscosity of 150 Pa.・A coating material of s was obtained.
Film formation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained coating material. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例4]
実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が3.5質量%、粘度が2200mPa・sの塗剤を得た。得られた塗剤を用い、実施例2と同様に多孔質膜基材へ塗工を行った。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Example 4]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 3.5% by mass and a viscosity of 2200 mPa.・A coating material of s was obtained. Using the obtained coating material, coating was performed on a porous membrane substrate in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained film.

[実施例5]
2-フルオロテレフタル酸クロライドの添加量を97.0モル%とした点以外は、実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合し、中和した。芳香族ポリアミド濃度が9.5質量%、粘度が150Pa・sである芳香族ポリアミド溶液(塗剤)を得た。芳香族ポリアミド樹脂の固有粘度(η)は3.6dl/gであった。得られた塗剤を用い、実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。
[Example 5]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, except that the amount of 2-fluoroterephthalic acid chloride added was 97.0 mol%. An aromatic polyamide solution (coating) having an aromatic polyamide concentration of 9.5% by mass and a viscosity of 150 Pa·s was obtained. The aromatic polyamide resin had an intrinsic viscosity (η) of 3.6 dl/g. Film formation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained coating material. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例6]
実施例5と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が4質量%、粘度が2400mPa・sの塗剤を得た。得られた塗剤を用い、実施例2と同様に多孔質膜基材へ塗工を行った。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Example 6]
The aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 5, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 4% by mass and a viscosity of 2400 mPa·s. A coating material was obtained. Using the obtained coating material, coating was performed on a porous membrane substrate in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained film.

[実施例7]
製膜時、乾燥工程を終えてから湿式工程に移行するまでの時間が20秒であること以外は実施例1と同様にしてポリマー膜を得た。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。
[Example 7]
A polymer film was obtained in the same manner as in Example 1, except that during film formation, the time from completion of the drying process to transition to the wet process was 20 seconds. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例8]
ディップコートにて塗剤塗工後、17秒で水槽に浸漬した以外は実施例2と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Example 8]
A film was obtained in the same manner as in Example 2, except that the film was immersed in a water tank for 17 seconds after the coating was applied by dip coating. Table 1 shows the evaluation results of the obtained film.

[実施例9]
脱水したN-メチル-2-ピロリドンに、2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニルを溶解させた。そこへ酸ジクロライドとして、ジアミン全量に対して98.0モル%に相当する2-フルオロテレフタル酸クロライドを添加し撹拌を行うことで、芳香族ポリアミドを重合した。得られた重合溶液を、酸ジクロライド全量に対して96.5モル%の炭酸リチウムで中和し、さらに11モル%のジエタノールアミンにて中和し、芳香族ポリアミド濃度が11.5質量%、粘度が450Pa・sである芳香族ポリアミド溶液(塗剤)を得た。芳香族ポリアミド樹脂の固有粘度(η)は4dl/gであった。
得られた塗剤を用い、実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。
[Example 9]
2,2'-ditrifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl was dissolved in dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone. 2-fluoroterephthalic acid chloride corresponding to 98.0 mol % based on the total amount of diamine was added thereto as acid dichloride and stirred to polymerize aromatic polyamide. The obtained polymerization solution was neutralized with 96.5 mol% lithium carbonate based on the total amount of acid dichloride, and further neutralized with 11 mol% diethanolamine, resulting in an aromatic polyamide concentration of 11.5% by mass and a viscosity. An aromatic polyamide solution (coating material) having a pressure of 450 Pa·s was obtained. The aromatic polyamide resin had an intrinsic viscosity (η) of 4 dl/g.
Film formation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained coating material. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例10]
実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が5.5質量%、粘度が4700mPa・sの塗剤を得た。得られた塗剤を用い、実施例2と同様に多孔質膜基材へ塗工を行った。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Example 10]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 5.5% by mass and a viscosity of 4700 mPa.・A coating material of s was obtained. Using the obtained coating material, coating was performed on a porous membrane substrate in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained film.

[実施例11]
2-フルオロテレフタル酸クロライドの添加量を99.5モル%とした点以外は、実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合し、中和した。芳香族ポリアミド濃度が9.5質量%、粘度が420Pa・sである芳香族ポリアミド溶液(塗剤)を得た。芳香族ポリアミド樹脂の固有粘度(η)は4.7dl/gであった。得られた塗剤を用い、実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。
[Example 11]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, except that the amount of 2-fluoroterephthalic acid chloride added was 99.5 mol%. An aromatic polyamide solution (coating) having an aromatic polyamide concentration of 9.5% by mass and a viscosity of 420 Pa·s was obtained. The aromatic polyamide resin had an intrinsic viscosity (η) of 4.7 dl/g. Film formation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained coating material. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例12]
実施例11と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が4質量%、粘度が4800mPa・sの塗剤を得た。得られた塗剤を用い、実施例2と同様に多孔質膜基材へ塗工を行った。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Example 12]
The aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 11, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 4% by mass and a viscosity of 4800 mPa·s. A coating material was obtained. Using the obtained coating material, coating was performed on a porous membrane substrate in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained film.

[実施例13]
2-フルオロテレフタル酸クロライドの添加量を96.5モル%とした点以外は、実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合し、中和した。芳香族ポリアミド濃度が9.5質量%、粘度が85Pa・sである芳香族ポリアミド溶液(塗剤)を得た。芳香族ポリアミド樹脂の固有粘度(η)は3.0dl/gであった。得られた塗剤を用い、実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。
[Example 13]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, except that the amount of 2-fluoroterephthalic acid chloride added was 96.5 mol%. An aromatic polyamide solution (coating) having an aromatic polyamide concentration of 9.5% by mass and a viscosity of 85 Pa·s was obtained. The aromatic polyamide resin had an intrinsic viscosity (η) of 3.0 dl/g. Film formation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained coating material. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例14]
実施例13と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が4質量%、粘度が2000mPa・sの塗剤を得た。得られた塗剤を用い、実施例2と同様に多孔質膜基材へ塗工を行った。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Example 14]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 13, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 4% by mass and a viscosity of 2000 mPa·s. A coating material was obtained. Using the obtained coating material, coating was performed on a porous membrane substrate in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained film.

[実施例15]
ポリフッ化ビニリデン樹脂をN-メチル-2-ピロリドンで溶解希釈し、ポリフッ化ビニリデン濃度が15質量%、粘度が2000mPa・sの塗剤を得た。得られた塗剤を支持体であるPETフィルム上にキャストし、熱風温度130℃でポリマー膜が自己支持性を持つまで乾燥させた。次に、水浴に導入し、水中で支持体を剥離した。乾燥工程を終えてから湿式工程に移行するまでの時間は15秒であった。続いて、得られた含水状態のポリマー膜の表面の水を拭き取った後、温度130℃の熱風オーブンにて、1minの熱処理を施し、ポリマー膜を得た。得られたポリマー膜の評価結果を表1に示す。
[Example 15]
A polyvinylidene fluoride resin was dissolved and diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a coating material having a polyvinylidene fluoride concentration of 15% by mass and a viscosity of 2000 mPa·s. The obtained coating material was cast onto a PET film as a support and dried with hot air at a temperature of 130° C. until the polymer film had self-supporting properties. Next, it was introduced into a water bath and the support was peeled off under water. The time from the end of the drying process to the start of the wet process was 15 seconds. Subsequently, after wiping off the water on the surface of the obtained water-containing polymer film, heat treatment was performed for 1 minute in a hot air oven at a temperature of 130° C. to obtain a polymer film. Table 1 shows the evaluation results of the obtained polymer film.

[実施例16]
実施例15で用いたポリフッ化ビニリデンの塗剤を用いて、実施例2と同様に多孔質膜基材へ塗工を行った。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Example 16]
Using the polyvinylidene fluoride coating used in Example 15, coating was performed on a porous membrane substrate in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained film.

[実施例17]
実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が4質量%、粘度が4100mPa・sの塗剤を得た。
ポリエチレン多孔質膜基材(厚み12μm、透気度164秒/100mL)の片面に塗工液をダイコートにて塗工した。塗工後11秒で水槽に浸漬し、水槽から取り出し後、含有される溶媒が揮発するまで乾燥することで多孔質膜基材上にポリマー膜を形成し、フィルムを得た。得られたフィルムの特性の測定結果を表1に示す。
[Example 17]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 4% by mass and a viscosity of 4100 mPa·s. A coating material was obtained.
The coating solution was applied by die coating to one side of a polyethylene porous membrane substrate (thickness: 12 μm, air permeability: 164 seconds/100 mL). It was immersed in a water tank 11 seconds after coating, and after being taken out from the water tank, it was dried until the solvent contained therein volatilized, thereby forming a polymer film on the porous membrane base material to obtain a film. Table 1 shows the measurement results of the properties of the obtained film.

[比較例1]
得られる芳香族ポリアミド溶液中のポリマー濃度が20質量%となるように、重合溶媒の使用量を変更した点以外は実施例1と同様に芳香族ポリアミドを重合した。得られた芳香族ポリアミド溶液の粘度は760Pa・s、固有粘度(η)は8dl/gであり、本溶液をそのまま塗剤として用いた。
[Comparative example 1]
An aromatic polyamide was polymerized in the same manner as in Example 1, except that the amount of polymerization solvent used was changed so that the polymer concentration in the resulting aromatic polyamide solution was 20% by mass. The obtained aromatic polyamide solution had a viscosity of 760 Pa·s and an intrinsic viscosity (η) of 8 dl/g, and was used as it was as a coating material.

乾燥工程を終えてから湿式工程に移行するまでの時間が9秒であること以外は実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表2に示す。 Film formation was carried out in the same manner as in Example 1, except that the time from completion of the drying process to transition to the wet process was 9 seconds. Table 2 shows the evaluation results of the obtained polymer membrane.

[比較例2]
得られる芳香族ポリアミド溶液中のポリマー濃度が3質量%となるように、重合溶媒の使用量を変更した点以外は実施例1と同様に芳香族ポリアミドを重合し、中和した。得られた芳香族ポリアミド溶液の粘度は1Pa・s、固有粘度(η)は0.6dl/gであった。
乾燥工程を終えてから湿式工程に移行するまでの時間が25秒であること以外は実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表2に示す。
[Comparative example 2]
An aromatic polyamide was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, except that the amount of polymerization solvent used was changed so that the polymer concentration in the resulting aromatic polyamide solution was 3% by mass. The obtained aromatic polyamide solution had a viscosity of 1 Pa·s and an intrinsic viscosity (η) of 0.6 dl/g.
Film formation was performed in the same manner as in Example 1, except that the time from completion of the drying process to transition to the wet process was 25 seconds. Table 2 shows the evaluation results of the obtained polymer membrane.

[比較例3]
脱水したN-メチル-2-ピロリドンに、2―クロロ―1,4―フェニレンジアミンを溶解させた。そこへ酸ジクロライドとして、ジアミン全量に対して98.5モル%に相当する2-クロロテレフタル酸クロライドを添加し撹拌を行うことで、芳香族ポリアミドを重合した。得られた重合溶液を、酸ジクロライド全量に対して96.5モル%の炭酸リチウムで中和し、さらに11モル%のジエタノールアミンにて中和し、芳香族ポリアミド濃度が9.5質量%、粘度が260Pa・sである芳香族ポリアミド溶液を得た。芳香族ポリアミド樹脂の固有粘度(η)は4dl/gであった。
得られたポリマー溶液を用い、実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表2に示す。
[Comparative example 3]
2-chloro-1,4-phenylenediamine was dissolved in dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone. 2-chloroterephthalic acid chloride corresponding to 98.5 mol % based on the total amount of diamine was added thereto as acid dichloride and stirred to polymerize aromatic polyamide. The obtained polymerization solution was neutralized with 96.5 mol% lithium carbonate based on the total amount of acid dichloride, and further neutralized with 11 mol% diethanolamine, so that the aromatic polyamide concentration was 9.5% by mass and the viscosity was An aromatic polyamide solution having a pressure of 260 Pa·s was obtained. The aromatic polyamide resin had an intrinsic viscosity (η) of 4 dl/g.
Film formation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained polymer solution. Table 2 shows the evaluation results of the obtained polymer membrane.

[比較例4]
比較例1で得られた塗剤を用い、ディップコートにて、多孔質膜基材の両面に塗工した。塗工後9秒で水槽に浸漬した以外は実施例2と同様に塗工を行い、フィルムを得た。得られたフィルムの特性の測定結果を表2に示す。
[Comparative example 4]
The coating material obtained in Comparative Example 1 was applied to both sides of a porous membrane substrate by dip coating. Coating was carried out in the same manner as in Example 2 except that the film was immersed in a water tank 9 seconds after coating to obtain a film. Table 2 shows the measurement results of the properties of the obtained film.

[比較例5]
比較例2で得られた塗剤を用い、ディップコートにて、多孔質膜基材の両面に塗工した。塗工後25秒で水槽に浸漬した以外は実施例2と同様に塗工を行い、フィルムを得た。得られたフィルムの特性の測定結果を表2に示す。
[Comparative example 5]
Using the coating material obtained in Comparative Example 2, it was coated on both sides of a porous membrane substrate by dip coating. Coating was carried out in the same manner as in Example 2 except that the film was immersed in a water tank 25 seconds after coating to obtain a film. Table 2 shows the measurement results of the properties of the obtained film.

[比較例6]
比較例3で得られたポリマー溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が4質量%、粘度が5Pa・sの塗剤を得た。本塗剤を用い、実施例2と同様に塗工を行った。得られたフィルムの特性の測定結果を表2に示す。
[Comparative example 6]
The polymer solution obtained in Comparative Example 3 was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a coating material with an aromatic polyamide concentration of 4% by mass and a viscosity of 5 Pa·s. Coating was carried out in the same manner as in Example 2 using this coating agent. Table 2 shows the measurement results of the properties of the obtained film.

[比較例7]
実施例2において用いたポリエチレン多孔質膜基材をサンプルとした。測定結果を表2に示す。
[Comparative Example 7]
The polyethylene porous membrane substrate used in Example 2 was used as a sample. The measurement results are shown in Table 2.

[比較例8]
2-フルオロテレフタル酸クロライドの添加量を96モル%とした点以外は、実施例1と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合し、中和した。芳香族ポリアミド濃度が9.5質量%、粘度が10Pa・sである芳香族ポリアミド溶液(塗剤)を得た。芳香族ポリアミド樹脂の固有粘度(η)は2.0dl/gであった。得られた塗剤を用い、実施例1と同様に製膜を行った。得られたポリマー膜の評価結果を表2に示す。
[Comparative example 8]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Example 1, except that the amount of 2-fluoroterephthalic acid chloride added was 96 mol%. An aromatic polyamide solution (coating) having an aromatic polyamide concentration of 9.5% by mass and a viscosity of 10 Pa·s was obtained. The aromatic polyamide resin had an intrinsic viscosity (η) of 2.0 dl/g. Film formation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained coating material. Table 2 shows the evaluation results of the obtained polymer membrane.

[比較例9]
比較例8と同様に芳香族ポリアミド樹脂を重合及び中和し、得られた芳香族ポリアミド溶液をN-メチル-2-ピロリドンで希釈し、芳香族ポリアミド濃度が6質量%、粘度が3000mPa・sの塗剤を得た。得られた塗剤を用い、実施例2と同様に多孔質膜基材へ塗工を行った。得られたフィルムの評価結果を表2に示す。
[Comparative Example 9]
An aromatic polyamide resin was polymerized and neutralized in the same manner as in Comparative Example 8, and the resulting aromatic polyamide solution was diluted with N-methyl-2-pyrrolidone to give an aromatic polyamide concentration of 6% by mass and a viscosity of 3000 mPa·s. A coating material was obtained. Using the obtained coating material, coating was performed on a porous membrane substrate in the same manner as in Example 2. Table 2 shows the evaluation results of the obtained film.

以下の表1、2において、ポリマー膜の厚み(μm)が「1+1」とは、多孔質膜の両面に、1μmのポリマー膜をそれぞれ有することを表す。 In Tables 1 and 2 below, when the thickness (μm) of the polymer membrane is “1+1”, it means that the porous membrane has a polymer membrane of 1 μm on both sides.

Figure 2023135616000005
Figure 2023135616000005

Figure 2023135616000006
Figure 2023135616000006

Claims (8)

電解液に19時間浸漬後の表面弾性率が500MPa以上であり、イオン伝導度が1.0×10-5S/cm以上であり、透気度が5000秒/100mL以上であるポリマー膜。 A polymer membrane having a surface elastic modulus of 500 MPa or more, an ionic conductivity of 1.0×10 −5 S/cm or more, and an air permeability of 5000 seconds/100 mL or more after being immersed in an electrolytic solution for 19 hours. 電解液への前記浸漬前後の厚み変化が100%より大きく450%以下である請求項1に記載のポリマー膜。 The polymer membrane according to claim 1, wherein the change in thickness before and after the immersion in the electrolytic solution is greater than 100% and less than 450%. 芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドまたは芳香族ポリアミドイミドを含む請求項1に記載のポリマー膜。 The polymer membrane according to claim 1, comprising aromatic polyamide, aromatic polyimide or aromatic polyamideimide. ポリオレフィン系多孔質膜基材の少なくとも片面に請求項1に記載のポリマー膜を有するフィルム。 A film having the polymer membrane according to claim 1 on at least one side of a polyolefin porous membrane substrate. ピール強度が50gf/25mm以上である請求項4に記載のフィルム。 The film according to claim 4, which has a peel strength of 50 gf/25 mm or more. 請求項1に記載のポリマー膜、または、請求項4に記載のフィルムを用いた二次電池用セパレータ。 A separator for a secondary battery using the polymer film according to claim 1 or the film according to claim 4. 請求項6に記載の二次電池用セパレータを用いた二次電池。 A secondary battery using the secondary battery separator according to claim 6. 請求項7に記載の二次電池を含む乗り物、無人輸送機、電子機器、又は定置電源。 A vehicle, an unmanned transport vehicle, an electronic device, or a stationary power supply comprising the secondary battery according to claim 7.
JP2023023679A 2022-03-15 2023-02-17 Polymer membrane, film, secondary battery separator, secondary battery, vehicle, unmanned transport aircraft, electronic apparatus, and stationary power supply Pending JP2023135616A (en)

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