JP4185748B2 - Nonwoven fabric and separator for lithium ion secondary battery - Google Patents

Nonwoven fabric and separator for lithium ion secondary battery Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は不織布及びリチウムイオン二次電池用セパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
不織布はその多孔性、分離性、ろ過性、保形性、伸縮性、隠蔽性など、各種性能を有するものであるため、各種用途に適用されている。
【0003】
例えば、本願出願人は、融点が166℃以上の高融点ポリプロピレンとこの高融点ポリプロピレンよりも低融点のポリマーとを含み、低融点ポリマーが繊維の少なくとも一部を構成する繊維径が5μm以下の極細繊維を含む、地合いの優れる不織布を提案した(特開2000−160432号公報)。しかしながら、この不織布は十分な機械的強度を得にくいものであった。
【0004】
また、この不織布をリチウムイオン二次電池用のセパレータとして使用した場合、セパレータには、電気絶縁性、耐電解液性、及び厚さの薄いことが要求されると同時に、電池の外部短絡等により異常な大電流が流れたときに電池温度が著しく上昇して、可燃性ガスの発生や電池の破裂や発火を防ぐために、その熱によってセパレータの開孔を閉塞してイオン透過性を遮断する機能(シャットダウン機能)を兼ね備えている必要があるが、前記不織布はシャットダウン機能が不十分であるため、リチウムイオン二次電池用のセパレータとして使用することが困難であった。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−160432号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような問題点を解決したもので、極細繊維を含む機械的強度の優れる不織布を提供すること、及び機械的強度及びシャットダウン性能の優れるリチウムイオン二次電池用セパレータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の不織布は、「繊維径が4μm以下、かつポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂又はポリメチルペンテン系樹脂からなる極細繊維を主体とする不織布であり、前記極細繊維の繊維径分布の標準偏差値(σ)を、極細繊維の平均繊維径(d)で除した値(σ/d)が0.2以下であり、前記ポリエチレン系樹脂の極細繊維全体に対する質量百分率が75%を超え、95%以下であり、しかも前記ポリエチレン系樹脂が融着していることを特徴とする不織布」からなる。本発明の不織布は繊維径が4μm以下の極細繊維を主体としているため、薄くても地合いの優れる不織布であることができ、また、極細繊維におけるポリエチレン系樹脂の占める割合が高く、不織布中における極細繊維の含有量も多いため、前記ポリエチレン系樹脂による融着により、優れた機械的強度を有する不織布であることができる。
【0008】
なお、この不織布をリチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合、過電流による異常な発熱があったとしても、低融点樹脂成分が溶け出して繊維間の微孔を閉塞することができ、しかも低融点樹脂成分よりも融点の高い高融点樹脂成分によって不織布形状を保持することができるため、シャットダウン機能と形状保持性の両方を兼ね備えている。
【0009】
前記極細繊維が実質的にフィブリル化していないと、地合いの優れる薄い不織布であることができる。なお、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合には、薄くても短絡が発生しずらく、また電解液を均一に分布させ、保持することができる。
【0010】
前記極細繊維がポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂又はポリメチルペンテン系樹脂からなり、耐薬品性に優れているため、各種用途に適用することができる不織布である。例えば、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用したとしても、電解液によって浸食されないため、長期間分離作用を奏することができる。
【0011】
前記極細繊維がポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂又はポリメチルペンテン系樹脂からなり、比較的低融点で融着することができるため、エネルギー的に有利である。なお、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合には、過電流による異常な発熱があったとしても、比較的低温でポリエチレン系樹脂が溶け出して繊維間の微孔を閉塞することができるため、シャットダウン機能が優れている。
【0012】
本発明の不織布は、繊維径が4μm以下の極細繊維を主体としているにもかかわらず、少なくとも一方向における引張り強度が50N/5cm幅以上の機械的強度の優れるものであるのが好ましい。
【0013】
本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは上記不織布からなるため、シャットダウン機能と形状保持性の両方を兼ね備えたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の不織布を構成する繊維は、薄くても地合いが優れているように、繊維径が4μm以下の極細繊維を主体としている。極細繊維の繊維径が4μmを超えると、薄く地合いの優れる不織布であることが困難になるためで、好ましくは3μm以下、より好ましくは2μm以下の極細繊維を主体としている。なお、極細繊維の繊維径の下限は不織布の適用用途に適合する機械的強度を有すれば良く、特に限定するものではない。
【0015】
本発明における「繊維径」は、繊維の横断面形状が円形である場合にはその直径をいい、繊維の横断面形状が非円形である場合には、同じ断面積を有する円の直径を繊維径とする。
【0016】
この極細繊維は均一な孔径を形成できるように、極細繊維間の繊維径はほぼ同じであるのが好ましい。つまり、極細繊維の繊維径分布の標準偏差値(σ)を、極細繊維の平均繊維径(d)で除した値(σ/d)が0.2以下(好ましくは0.18以下)であるのが好ましい。なお、全ての極細繊維の繊維径が同じである場合には標準偏差値(σ)が0になるため、前記値(σ/d)の下限値は0である。この「平均繊維径(d)」は、不織布の電子顕微鏡写真を撮影し、この電子顕微鏡写真における100本以上(n本)の極細繊維の繊維径を計測し、その計測した繊維径を平均した値をいう。また、極細繊維の「標準偏差値(σ)」は、計測した繊維径(χ)をもとに次の式から算出した値をいう。
標準偏差={(nΣχ−(Σχ))/n(n−1)}1/2
ここでnは測定した極細繊維の本数を意味し、χはそれぞれの極細繊維の繊維径を意味する。
【0017】
なお、極細繊維群が2つ以上存在する場合には、各々の極細繊維群について、上記関係が成立するのが好ましい。
【0018】
また、極細繊維は均一な孔径を有する不織布を形成できるように、個々の極細繊維は繊維軸方向において、実質的に同じ直径を有しているのが好ましい。
【0019】
このような極細繊維間の繊維径がほぼ同じである極細繊維、或いは繊維軸方向において実質的に同じ直径を有している個々の極細繊維は、例えば、紡糸口金部で海成分中に口金規制して島成分を押し出して複合する複合紡糸法で得た海島型繊維の海成分を除去して島成分を残留させて形成することができる。なお、一般的に混合紡糸法といわれる、島成分を構成する樹脂と海成分を構成する樹脂とを混合した後に紡糸する方法によって得た海島型繊維の海成分を除去する方法や、メルトブロー法によっては、極細繊維間の繊維径がほぼ同じ繊維径を有する極細繊維や繊維軸方向において実質的に同じ直径を有している個々の極細繊維を得ることは困難である。
【0020】
本発明の極細繊維は融点の異なる2種類の樹脂成分からなることによって、より低い融点を有する低融点樹脂成分の融着と、低融点樹脂成分よりも融点の高い高融点樹脂成分による極細繊維の形態維持作用によって、優れた機械的強度を有する不織布であることができる。この低融点樹脂成分と高融点樹脂成分との融点差は、低融点樹脂成分による融着の際に作用させる熱によって高融点樹脂成分までも溶融させて不織布の機械的強度を低下させないように、10℃以上あるのが好ましく、20℃以上あるのがより好ましい。
【0021】
本発明における「融点」は示差走査熱量計を用い、昇温温度10℃/分で、室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の極大値を与える温度をいう。なお、極大値が2つ以上ある場合には、最も高温の極大値を融点とする。
【0022】
本発明の極細繊維を構成する樹脂は特に限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、或いはポリエステル系樹脂から構成することができる。これらの中でも、極細繊維がポリオレフィン系樹脂のみからなると、耐薬品性に優れているため、各種用途に適用することができ、好適である。例えば、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用したとしても、電解液によって浸食されないため、長期間分離作用を奏することができる。
【0023】
この好適であるポリオレフィン系樹脂のみからなる極細繊維としては、例えば、高融点樹脂成分がポリプロピレン系樹脂(例えば、ポリプロピレン、プロピレン共重合体など)からなり、低融点樹脂成分がポリエチレン系樹脂(例えば、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン共重合体など)からなる極細繊維、或いは高融点樹脂成分がポリメチルペンテン系樹脂(例えば、ポリメチルペンテン、メチルペンテン共重合体など)からなり、低融点樹脂成分がポリプロピレン系樹脂からなる極細繊維、或いは高融点樹脂成分が高密度ポリエチレン樹脂からなり、低融点樹脂成分が直鎖状低密度ポリエチレン樹脂からなる極細繊維を挙げることができる。これらの中でも、高融点樹脂成分がポリプロピレン系樹脂又はポリメチルペンテン系樹脂からなり、低融点樹脂成分がポリエチレン系樹脂からなる極細繊維は、比較的低温で融着することができるため、エネルギー的に有利であり、特に、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合には、過電流による異常な発熱があったとしても、比較的低温でポリエチレン系樹脂が溶け出して繊維間の微孔を閉塞することができ、シャットダウン機能が優れているため好適な組み合わせである。
【0024】
このような低融点樹脂成分は融着できるように、また、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合には、容易に溶け出して繊維間の微孔を閉塞できるように、極細繊維表面の少なくとも一部を占めているのが普通である。
【0025】
本発明の極細繊維においては、極細繊維のより低い融点を有する低融点樹脂成分の極細繊維全体に対する質量百分率が75%を超え、95%以下であることが重要である。75%以下だと、融着に関与できる樹脂成分量が少ないため不織布の機械的強度の向上が困難になる傾向があり、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合には、発熱により溶融する樹脂成分量が少なく、繊維間の間隙孔を閉塞するのが困難になる傾向があるためで、また95%を超えると、高融点樹脂成分量が少なくなりすぎて、不織布としての形状保持性を維持することが困難になる傾向があるためである。より好ましくは77%から93%であり、更に好ましくは79%から91%である。
【0026】
本発明の極細繊維は実質的にフィブリル化していないことが好ましい。地合いに優れ、より薄くすることができるためである。そのため、本発明の不織布はフィブリル化していない繊維のみから構成されているのが好ましい。特に、リチウムイオン二次電池用セパレータとして利用する場合には、薄くても短絡が発生しずらく、また電解液を均一に分布させ、保持することができるように、極細繊維は、実質的にフィブリル化していないことが好ましく、フィブリル化していない繊維のみから構成されているのが好ましい。
【0027】
この「実質的にフィブリル化していない」とは、複数の極細繊維が既に結合した極細繊維ではないことを意味し、例えば、一本の繊維から無数の繊維が枝分かれした状態の繊維(例えば、機械的に分割可能な分割性繊維をビーターなどによって叩解した繊維、パルプなど)や、複数の繊維が既に結合してネットワーク状態にある繊維(例えば、フラッシュ紡糸法により得られる繊維など)ではないことを意味する。
【0028】
本発明の極細繊維の横断面形状は、不織布の地合いを向上させることができるように、円形であるのが好ましい。また、極細繊維は不織布の地合いが優れているように、不織布中において、束の状態にはなく、分散した状態にあるのが好ましい。
【0029】
本発明の極細繊維は不織布の機械的強度に優れているように、延伸状態にあるのが好ましい。この「延伸状態」とは、紡糸工程とは別の延伸工程(例えば、延伸ねん糸機による延伸工程)により延伸されていることをいい、例えば、メルトブロー法のように溶融押し出した樹脂に対して熱風を吹き付けて繊維化した繊維は、紡糸工程と延伸工程が同じであるため、延伸状態にはない。また、海島型繊維から極細繊維を発生させる場合には、極細繊維を発生させた後に延伸工程を経る必要はなく、極細繊維を発生させる前に海島型繊維が延伸工程を経ていれば、極細繊維は延伸状態にある。
【0030】
このような極細繊維は含有量が多いことによって、融着力に優れ、優れた機械的強度を有する不織布であることができるように、極細繊維を主体(50mass%以上)としている。不織布構成繊維中、60mass%以上含有しているのが好ましく、70mass%以上含有しているのがより好ましく、80mass%以上含有しているのが更に好ましく、90mass%以上含有しているのが更に好ましく、100mass%極細繊維からなるのが最も好ましい。
【0031】
このような本発明の極細繊維は、常法の複合紡糸法により海島型繊維を紡糸する際に、島成分を押し出す口金として、例えば、樹脂成分が芯鞘型、偏芯型、或いは海島型に配置できるものを使用したり、常法の複合紡糸法により海島型繊維を紡糸する際に、高融点樹脂成分と低融点樹脂成分を混合した樹脂を島成分を押し出す口金に供給して海島型繊維を紡糸し、海成分を除去することにより得ることができる。
【0032】
本発明の不織布は上述のような極細繊維を主体とするものであるが、前記極細繊維の均一分散性を損なわない限り、極細繊維以外の繊維を含んでいることができる。極細繊維以外の繊維としては、例えば、(1)繊維径が4μmを超える太繊維、(2)繊維径が4μm以下であるものの1種類の樹脂成分のみからなる繊維、(3)繊維径が4μm以下であるものの3種類以上の樹脂成分からなる繊維、(4)繊維径が4μm以下で、2種類の樹脂成分からなるものの、低融点樹脂成分の極細繊維全体に対する質量百分率が75%以下の繊維、(5)繊維径が4μm以下で、2種類の樹脂成分からなるものの、低融点樹脂成分の極細繊維全体に対する質量百分率が95%を超え、100%未満の繊維、などを挙げることができる。
【0033】
このような極細繊維以外の繊維を構成する樹脂も特に限定されるものではないが、極細繊維と同様の樹脂(例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、或いはポリエステル系樹脂)から構成することができ、同様の理由で、ポリオレフィン系樹脂のみから構成されているのが好ましい。この好適であるポリオレフィン系樹脂も極細繊維と同様の樹脂を挙げることができ、比較的融点の低いポリエチレン系樹脂を含んでいるのが好ましい。
【0034】
本発明の不織布構成繊維の繊維長は特に限定されるものではないが、繊維長が短いほど繊維の自由度が高く、均一に分散することができるため、繊維長は0.5〜30mmであるのが好ましく、1〜20mmであるのがより好ましい。また、切断された繊維であるのが好ましい。「繊維長」はJIS L 1015(化学繊維ステープル試験法)B法(補正ステープルダイヤグラム法)により得られる長さをいう。
【0035】
本発明の不織布は上述のような極細繊維の低融点樹脂成分が融着していることによって、地合いが優れ、薄いにもかかわらず、優れた機械的強度を有するものである。このような融着は、例えば、ヤンキードライヤー、キャンドライヤー、熱風循環式ドライヤーなどを用い、低融点樹脂成分の軟化温度以上、かつ高融点樹脂成分の融点未満の温度を作用させて実施することができる。この「軟化温度」は、示差熱量計を用い、昇温速度10℃/分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の開始点を与える温度をいう。
【0036】
本発明の不織布は機械的強度に優れているように、少なくとも一方向における引張り強さが50N/5cm幅以上であるのが好ましく、60N/5cm幅以上であるのがより好ましく、75N/5cm幅以上であるのが更に好ましい。この引張り強さはどの方向における値でも良いが、一般的には不織布の長さ方向、つまり不織布の生産(流れ)方向が前記値を満たすのが好ましい。なお、「引張り強さ」は幅5cmに裁断した不織布サンプルを、引張り強さ試験機(オリエンテック製、テンシロンUTM−III−100)のチャック間(チャック間距離:10cm)に固定し、引張り速度300mm/minで不織布サンプルを長手方向に引張り、不織布サンプルを破断するために要する力をいう。
【0037】
本発明の不織布は前述のような極細繊維を主体としていることによって、厚さの薄いものであることができる。より具体的には、厚さが3μm〜100μmであることができる。特に、不織布をリチウムイオン二次電池用のセパレータとして使用する場合には、4μm〜60μmであるのが好ましい。なお、この「厚さ」はJIS B 7502:1994に規定されている外側マイクロメーター(0〜25mm)により測定した厚さをいう。
【0038】
本発明の不織布の目付は特に限定するものではないが、前述のような極細繊維を含んでいることによって、低い目付でも地合いの優れるものであることができる。より具体的には、目付は4g/m〜60g/mであることができる。この「目付」はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定されている方法に基づいて得られる坪量を意味する。
【0039】
本発明の不織布は地合いが優れているが、不織布の地合いの指標として、「地合指数」を挙げることができる。この地合指数の値が0.15以内であると地合いが優れている。より好ましい地合指数は0.10以下である。この「地合指数」は特開2001−50902号公報に開示されている方法により得られる値をいう。つまり、次のようにして得られる値をいう。
(1)光源から不織布に対して光を照射し、照射された光のうち、不織布の所定領域において反射された反射光を受光素子によって受光して輝度情報を取得する。
(2)不織布の所定領域を画像サイズ3mm角、6mm角、12mm角、24mm角に等分割して、4つの分割パターンを取得する。
(3)得られた各分割パターン毎に等分割された各区画の輝度値を輝度情報に基づいて算出する。
(4)各区画の輝度値に基づいて、各分割パターン毎の輝度平均(X)を算出する。
(5)各分割パターン毎の標準偏差(σ)を求める。
(6)各分割パターン毎の変動係数(CV)を次の式により算出する。
変動係数(CV)=(σ/X)×100
ここで、σは各分割パターン毎の標準偏差を示し、Xは各分割パターン毎の輝度平均を示す。
(7)各画像サイズの対数をX座標、当該画像サイズに対応する変動係数をY座標とした結果得られる座標群を、最小二乗法により一次直線に回帰させ、その傾きを算出し、この傾きの絶対値を地合指数とする。
【0040】
本発明の不織布は実質的に繊維(特に極細繊維の低融点樹脂成分)の融着のみによって固定されているのが好ましい。このように繊維の融着のみによって固定されていることによって、地合いが優れているためである。例えば、融着以外に絡合によっても繊維同士が固定されていると、繊維同士を絡合させるための作用(例えば、水流などの流体流、ニードルなど)によって、不織布の表面から裏面への貫通孔が形成されて地合いが悪化する傾向があるが、融着のみによって固定されていると、繊維の配置が乱れないため地合いが優れている。
【0041】
なお、不織布を製造する際に繊維同士が絡むことがある。例えば、カード機により繊維ウエブを形成したり、湿式法により繊維ウエブを形成した場合には、繊維ウエブの形態をある程度保つことができるため、多かれ少なかれ繊維同士が絡合した状態にある。しかしながら、この絡合は不織布の地合いを乱すものではないため、実質的に絡合していないとみなすことができる。このように、「実質的に繊維の融着のみ」とは、繊維ウエブを形成した後における繊維同士の固定が融着のみによってなされていることをいう。この状態は別の見方をすれば、不織布を構成する繊維が、実質的に二次元的に配置した状態にある。
【0042】
本発明の不織布は一層構造からなるのが好ましい。一層構造からなることによって、不織布の厚さを薄くできるばかりでなく、不織布の製造を簡略化でき、安価に製造できるためである。なお、一層構造の不織布をリチウムイオン二次電池用のセパレータとして使用しても、十分な量の低融点樹脂成分が存在しているため、十分なシャットダウン性能を有する。
【0043】
本発明の不織布は、厚さが薄いにもかかわらず、地合いが優れており、しかも機械的強度が優れているため、各種用途に適用することができる。例えば、リチウムイオン二次電池用セパレータ、リチウムポリマー電池用セパレータ又は支持体、アルカリ電池用セパレータ、電気二重層キャパシタ用セパレータ、ワイピング材、印刷用基材、脂取り紙、などに使用することができる。特に、リチウムイオン二次電池用セパレータ、リチウムポリマー電池用セパレータ又は支持体として使用した場合には、シャットダウン性能に優れている、という優れた効果を奏する。
【0044】
このような本発明の不織布は、例えば、次のようにして製造することができる。
【0045】
まず、前述のような極細繊維を用意する。必要により極細繊維以外の繊維も用意する。
【0046】
次いで、用意した繊維(特に極細繊維)から繊維ウエブを形成する。この繊維ウエブの形成方法は特に限定するものではないが、乾式法(例えば、カード法、エアレイ法、スパンボンド法、メルトブロー法など)や湿式法により形成することができる。これらの中でも繊維(特に極細繊維)の均一分散性の優れる湿式法により形成するのが好ましい。この湿式法としては、従来公知の方法、例えば、水平長網方式、傾斜ワイヤー型短網方式、円網方式、又は長網・円網コンビネーション方式により形成できる。
【0047】
次いで、この繊維ウエブを構成する極細繊維の低融点樹脂成分を融着して不織布を製造する。本発明の不織布は融着のみによって固定されているのが好ましい。このように融着のみによって固定すると、繊維の配置が乱れないため、地合いが優れる不織布を製造しやすいためである。
【0048】
この繊維ウエブを構成する極細繊維の低融点樹脂成分の融着は、無圧下で行なっても良いし、加圧下で行なっても良いし、或は無圧下で低融点樹脂成分を溶融させた後に加圧(直ちに加圧するのが好ましい)しても良い。なお、加熱温度はいずれの場合も、低融点樹脂成分の軟化温度以上の温度、かつ高融点樹脂成分の融点未満の温度で行なうのが好ましい。また、加圧する場合の圧力は、必要な機械的強度を有する不織布を形成できる圧力であれば良く、特に限定するものではない。この圧力は実験を繰り返すことによって、適宜設定することができる。
【0049】
本発明の不織布は例えば上述のようにして製造することができるが、地合指数が0.15以下である不織布は、不織布を構成する極細繊維としてフィブリル化していないものを使用したり、繊維長が1〜20mm程度の短い極細繊維を使用したり、湿式法により繊維ウエブを形成したり、融着のみによって繊維同士を固定(絡合処理を施さない)するなど、これらを併用することによって製造することができる。
【0050】
本発明の少なくとも一方向における引張り強さが50N/5cm幅以上である不織布は、繊維を抄き上げるネットの移動速度とスラリー流量とを調節して繊維の配向が一方向に近い状態としたり、融着の程度を高くしたり、繊維長を長くするなど、これらを併用することによって製造することができる。
【0051】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【0052】
【実施例】
(実施例1)
ポリ−L−乳酸からなる海成分中に、ポリプロピレンと高密度ポリエチレンとが混合した状態にある島成分が25個存在する、複合紡糸法により得た海島型複合繊維(繊度:1.65dtex、切断繊維長:2mm)を用意した。
【0053】
次いで、この海島型複合繊維を、温度80℃、10mass%水酸化ナトリウム水溶液からなる浴中に30分間浸漬し、海島型繊維の海成分であるポリ−L−乳酸を除去して、高密度ポリエチレンが繊維表面の一部を占めるポリプロピレン−高密度ポリエチレン混在極細繊維(繊維径:2μm、ρ/d:0.083、高密度ポリエチレンの極細繊維全体に対する質量百分率:80%、ポリプロピレンの融点:172℃、高密度ポリエチレンの融点:135℃、切断繊維長2mm、フィブリル化していない、延伸状態、横断面形状:円形、繊維軸方向において実質的に同じ直径を有する)を得た。
【0054】
次いで、このポリプロピレン−高密度ポリエチレン混在極細繊維を100%用い、分散させたスラリーから湿式法(水平長網方式)により繊維ウエブを形成した。この繊維ウエブにおいてポリプロピレン−高密度ポリエチレン混在極細繊維は束の状態にはなく、分散した状態にあった。
【0055】
次いで、この繊維ウエブを温度128℃に設定された熱風循環式ドライヤーに供給して、乾燥及び前記ポリプロピレン−高密度ポリエチレン混在極細繊維の高密度ポリエチレン成分で融着させた後、温度60℃のロールプレス機で厚さを調整し、目付が10g/mで厚さ25μmの、実質的に一層構造からなり、繊維が実質的に二次元的に配置した不織布(長さ方向における引張り強度:60N/5cm幅、地合指数:0.06)を製造した。
【0056】
この不織布を温度135℃に設定された熱風オーブン中で3分間放置した後、電子顕微鏡で観察したところ、繊維間の細孔が閉塞されていた(図1参照)。そのため、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合にはシャットダウン機能が有効に働くことがわかった。
【0057】
(比較例1)
高密度ポリエチレンが繊維表面の一部を占めるポリプロピレン−高密度ポリエチレン混在極細繊維(繊維径:2μm、ρ/d:0.083、高密度ポリエチレンの極細繊維全体に対する質量百分率:65%、ポリプロピレンの融点:172℃、高密度ポリエチレンの融点:135℃、切断繊維長2mm、フィブリル化していない、延伸状態、横断面形状:円形、繊維軸方向において実質的に同じ直径を有する)を100%用いたこと以外は、実施例1と同様にして、目付が10g/mで厚さ25μmの、実質的に一層構造からなり、繊維が実質的に二次元的に配置した不織布(長さ方向における引張り強度:45N/5cm幅、地合指数:0.06)を製造した。
【0058】
この不織布を温度135℃に設定された熱風オーブン中で3分間放置した後、電子顕微鏡で観察したところ、繊維間の細孔が閉塞されていない部分が残っていた(図2参照)。そのため、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用した場合にはシャットダウン機能が弱いことがわかった。
【0059】
(比較例2)
高密度ポリエチレン極細繊維(繊維径:2μm、ρ/d:0.083、高密度ポリエチレンの極細繊維全体に対する質量百分率:100%、高密度ポリエチレンの融点:135℃、切断繊維長2mm、フィブリル化していない、延伸状態、横断面形状:円形、繊維軸方向において実質的に同じ直径を有する)を100%用いたこと以外は、実施例1と同様にして、目付が10g/mで厚さ25μmの、実質的に一層構造からなり、繊維が実質的に二次元的に配置した不織布(長さ方向における引張り強度:75N/5cm幅、地合指数:0.06)を製造した。
【0060】
この不織布を、温度135℃に設定された熱風オーブン中で3分間放置したところ、収縮してしまい、不織布形態を保持できないものであった。
【0061】
(比較例3)
目付が10g/mで厚さ25μmの、実質的に一層構造からなる、ポリエチレン製メルトブロー不織布(長さ方向における引張り強度:15N/5cm幅、地合指数:1.2)を製造した。
【0062】
この不織布を、温度135℃に設定された熱風オーブン中で3分間放置したところ、収縮してしまい、不織布形態を保持できないものであった。また、強度が弱く、電池構成時の張力には耐え難いものであり、切断などによるショートを引き起こす危険があるものであった。
【0063】
【発明の効果】
本発明の不織布は薄くても地合いの均一な不織布であることができ、また、優れた機械的強度を有する不織布である。
【0064】
本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは、シャットダウン機能と形状保持性の両方を兼ね備えている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 施例1の不織布を温度135℃に設定された熱風オーブン中で3分間放置した後の電子顕微鏡写真
【図2】 比較例1の不織布を温度135℃に設定された熱風オーブン中で3分間放置した後の電子顕微鏡写真
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a nonwoven fabric and a separator for a lithium ion secondary battery.
[0002]
[Prior art]
  Nonwoven fabrics have various properties such as porosity, separability, filterability, shape retention, stretchability, and concealment, and are therefore applied to various uses.
[0003]
  For example, the applicant of the present application includes a high melting point polypropylene having a melting point of 166 ° C. or higher and a polymer having a melting point lower than that of the high melting point polypropylene, and the low melting point polymer constitutes at least a part of the fiber and has a fiber diameter of 5 μm or less. A non-woven fabric having excellent texture containing fibers was proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-160432). However, this nonwoven fabric is difficult to obtain sufficient mechanical strength.
[0004]
  In addition, when this nonwoven fabric is used as a separator for a lithium ion secondary battery, the separator is required to be electrically insulating, resistant to electrolytic solution, and thin, and at the same time due to an external short circuit of the battery, etc. A function to block the ion permeability by blocking the opening of the separator with heat in order to prevent the generation of flammable gas, rupture or ignition of the battery when the battery temperature rises significantly when an abnormal large current flows (Shutdown function) is also required, but the nonwoven fabric has an insufficient shutdown function, so it has been difficult to use as a separator for a lithium ion secondary battery.
[0005]
[Patent Document 1]
  JP 2000-160432 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention solves the problems as described above, and provides a nonwoven fabric excellent in mechanical strength containing ultrafine fibers, and a separator for a lithium ion secondary battery excellent in mechanical strength and shutdown performance. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The nonwoven fabric of the present invention has a “fiber diameter of 4 μm or less, andPolyethylene resin and polypropylene resin or polymethylpentene resinThe value (σ / d) obtained by dividing the standard deviation value (σ) of the fiber diameter distribution of the ultrafine fibers by the average fiber diameter (d) of the ultrafine fibers is 0.2. And saidPolyethylene resinThe mass percentage with respect to the whole ultrafine fiber exceeds 75% and is 95% or less, andPolyethylene resinIs a nonwoven fabric characterized by being fused. Since the nonwoven fabric of the present invention is mainly composed of ultrafine fibers having a fiber diameter of 4 μm or less, it can be a nonwoven fabric excellent in texture even if it is thin.Polyethylene resinSince the proportion of occupancy is high and the content of ultrafine fibers in the nonwoven fabric is also large,Polyethylene resinThe non-woven fabric having excellent mechanical strength can be obtained by fusing.
[0008]
  In addition, when this nonwoven fabric is used as a separator for a lithium ion secondary battery, even if there is abnormal heat generation due to overcurrent, the low melting point resin component can melt and block the micropores between the fibers, Since the shape of the nonwoven fabric can be held by the high melting point resin component having a higher melting point than the low melting point resin component, it has both a shutdown function and a shape holding property.
[0009]
  If the ultrafine fiber is not substantially fibrillated, it can be a thin nonwoven fabric with excellent texture. In addition, when used as a separator for a lithium ion secondary battery, even if it is thin, a short circuit does not easily occur, and the electrolyte can be uniformly distributed and held.
[0010]
  The ultrafine fiberMade of polyethylene resin and polypropylene resin or polymethylpentene resin,Because of its excellent chemical resistance, it is a non-woven fabric that can be applied to various applications. For example, even if it is used as a separator for a lithium ion secondary battery, it is not eroded by the electrolytic solution, so that it can exhibit a separating action for a long time.
[0011]
  The ultrafine fiber is made of polyethylene resin and polypropylene resin or polymethylpentene resin,Since it can be fused at a relatively low melting point, it is advantageous in terms of energy. In addition, when used as a separator for a lithium ion secondary battery, even if there is abnormal heat generation due to overcurrent, the polyethylene resin can be melted at a relatively low temperature to close the micropores between the fibers. Therefore, the shutdown function is excellent.
[0012]
  Although the nonwoven fabric of the present invention is mainly composed of ultrafine fibers having a fiber diameter of 4 μm or less, it is preferable that the tensile strength in at least one direction is excellent in mechanical strength of 50 N / 5 cm width or more.
[0013]
  Since the separator for lithium ion secondary batteries of the present invention is composed of the above-mentioned nonwoven fabric, it has both a shutdown function and shape retention.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The fibers constituting the nonwoven fabric of the present invention are mainly composed of ultrafine fibers having a fiber diameter of 4 μm or less so that the texture is excellent even if thin. When the fiber diameter of the ultrafine fiber exceeds 4 μm, it is difficult to form a thin nonwoven fabric excellent in texture. Therefore, the ultrafine fiber is preferably mainly 3 μm or less, more preferably 2 μm or less. Note that the lower limit of the fiber diameter of the ultrafine fiber is not particularly limited as long as it has a mechanical strength suitable for the intended use of the nonwoven fabric.
[0015]
  The “fiber diameter” in the present invention refers to the diameter when the cross-sectional shape of the fiber is circular, and when the cross-sectional shape of the fiber is non-circular, the diameter of the circle having the same cross-sectional area is the fiber. The diameter.
[0016]
  It is preferable that the fiber diameters between the ultrafine fibers are substantially the same so that the ultrafine fibers can form a uniform pore diameter. That is, the value (σ / d) obtained by dividing the standard deviation value (σ) of the fiber diameter distribution of the ultrafine fiber by the average fiber diameter (d) of the ultrafine fiber is 0.2 or less (preferably 0.18 or less). Is preferred. In addition, since the standard deviation value (σ) is 0 when the fiber diameters of all the ultrafine fibers are the same, the lower limit value of the value (σ / d) is 0. This “average fiber diameter (d)” was taken from an electron micrograph of a nonwoven fabric, and the fiber diameters of 100 or more (n) ultrafine fibers in this electron micrograph were measured, and the measured fiber diameters were averaged. Value. The “standard deviation value (σ)” of the ultrafine fiber is a value calculated from the following equation based on the measured fiber diameter (χ).
  Standard deviation = {(nΣχ2-(Σχ)2) / N (n-1)}1/2
  Here, n means the number of measured ultrafine fibers, and χ means the fiber diameter of each ultrafine fiber.
[0017]
  In addition, when two or more ultrafine fiber groups exist, it is preferable that the said relationship is materialized about each ultrafine fiber group.
[0018]
  Further, it is preferable that the individual ultrafine fibers have substantially the same diameter in the fiber axis direction so that the ultrafine fibers can form a nonwoven fabric having a uniform pore diameter.
[0019]
  Such ultrafine fibers having substantially the same fiber diameter between the ultrafine fibers, or individual ultrafine fibers having substantially the same diameter in the fiber axis direction are, for example, regulated in the sea component at the spinneret portion. Then, the island component can be formed by removing the sea component of the sea-island fiber obtained by the composite spinning method in which the island component is extruded and combined. In addition, the method of removing the sea component of the sea-island fiber obtained by the method of spinning after mixing the resin constituting the island component and the resin constituting the sea component, which is generally referred to as a mixed spinning method, or by the melt blow method It is difficult to obtain ultrafine fibers having the same fiber diameter between the ultrafine fibers or individual ultrafine fibers having substantially the same diameter in the fiber axis direction.
[0020]
  The ultrafine fiber of the present invention comprises two types of resin components having different melting points, so that a low melting point resin component having a lower melting point is fused, and a high melting point resin component having a higher melting point than the low melting point resin component is used. A nonwoven fabric having excellent mechanical strength can be obtained due to the shape maintaining action. The melting point difference between the low melting point resin component and the high melting point resin component is such that the high melting point resin component is melted by the heat that is applied when the low melting point resin component is fused, and the mechanical strength of the nonwoven fabric is not lowered. It is preferably 10 ° C or higher, more preferably 20 ° C or higher.
[0021]
  The “melting point” in the present invention refers to a temperature that gives a maximum value of a melting endothermic curve obtained by using a differential scanning calorimeter at a temperature rising temperature of 10 ° C./min and raising the temperature from room temperature. When there are two or more maximum values, the highest temperature maximum value is taken as the melting point.
[0022]
  Although resin which comprises the ultrafine fiber of this invention is not specifically limited, For example, it can comprise from polyolefin-type resin, polyamide-type resin, or polyester-type resin. Among these, it is preferable that the ultrafine fiber is made of only a polyolefin resin because it is excellent in chemical resistance and can be applied to various applications. For example, even if it is used as a separator for a lithium ion secondary battery, it is not eroded by the electrolytic solution, so that it can exhibit a separating action for a long time.
[0023]
  As the ultrafine fiber made of only this polyolefin resin, which is suitable, for example, the high melting point resin component is made of polypropylene resin (for example, polypropylene, propylene copolymer, etc.), and the low melting point resin component is made of polyethylene resin (for example, Ultrafine fiber made of ultra high molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene copolymer, etc.) or high melting point resin component is polymethylpentene resin (for example, poly Methylpentene, methylpentene copolymer, etc.), the low melting point resin component is made of polypropylene resin, or the high melting point resin component is made of high density polyethylene resin, and the low melting point resin component is linear low density polyethylene. Mention may be made of ultrafine fibers made of resin. Among these, the ultra-fine fiber in which the high melting point resin component is made of polypropylene resin or polymethylpentene resin and the low melting point resin component is made of polyethylene resin can be fused at a relatively low temperature. Especially when used as a separator for lithium ion secondary batteries, even if abnormal heat is generated due to overcurrent, the polyethylene resin melts at a relatively low temperature and closes micropores between fibers. It is a suitable combination because of its excellent shutdown function.
[0024]
  Such a low melting point resin component can be fused, and when used as a separator for a lithium ion secondary battery, the surface of the ultrafine fiber can be easily dissolved to close the micropores between the fibers. It usually occupies at least a part.
[0025]
  In the ultrafine fiber of the present invention, it is important that the mass percentage of the low melting point resin component having a lower melting point of the ultrafine fiber with respect to the entire ultrafine fiber is more than 75% and not more than 95%. If it is 75% or less, there is a tendency that it is difficult to improve the mechanical strength of the nonwoven fabric because the amount of the resin component that can participate in fusion is small, and when used as a separator for a lithium ion secondary battery, it melts due to heat generation. This is because the amount of the resin component is small, and it tends to be difficult to close the pores between the fibers, and when it exceeds 95%, the amount of the high melting point resin component becomes too small and the shape retention as a nonwoven fabric is reduced. This is because it tends to be difficult to maintain. More preferably, it is 77% to 93%, and still more preferably 79% to 91%.
[0026]
  It is preferable that the ultrafine fiber of the present invention is not substantially fibrillated. It is because it is excellent in texture and can be made thinner. Therefore, it is preferable that the nonwoven fabric of this invention is comprised only from the fiber which is not fibrillated. In particular, when used as a separator for a lithium ion secondary battery, an ultrafine fiber is substantially formed so that a short circuit does not easily occur even if it is thin, and an electrolyte can be uniformly distributed and held. It is preferable that it is not fibrillated, and it is preferable that it is composed only of fibers that are not fibrillated.
[0027]
  The term “substantially not fibrillated” means that a plurality of ultrafine fibers are not already combined ultrafine fibers. For example, fibers in a state where innumerable fibers branch from one fiber (for example, mechanical fibers). That can be divided in a splitting manner by using a beater or the like, or a fiber in which a plurality of fibers are already bonded and in a network state (for example, a fiber obtained by flash spinning). means.
[0028]
  The cross-sectional shape of the ultrafine fiber of the present invention is preferably circular so that the texture of the nonwoven fabric can be improved. Moreover, it is preferable that the ultrafine fibers are not in a bundle state but in a dispersed state in the nonwoven fabric so that the texture of the nonwoven fabric is excellent.
[0029]
  The ultrafine fiber of the present invention is preferably in a stretched state so that the nonwoven fabric is excellent in mechanical strength. This “stretched state” means that the film is stretched by a stretching process different from the spinning process (for example, a stretching process by a stretching yarn threading machine). The fiber formed by blowing hot air is not in the drawn state because the spinning process and the drawing process are the same. In addition, when generating ultrafine fibers from sea-island fibers, it is not necessary to go through a stretching process after generating ultrafine fibers. If sea-island fibers go through a stretching process before generating ultrafine fibers, ultrafine fibers Is in a stretched state.
[0030]
  Such ultrafine fibers are mainly composed of ultrafine fibers (50 mass% or more) so that they can be nonwoven fabrics having excellent fusion strength and excellent mechanical strength due to their large content. It is preferable to contain 60 mass% or more in the nonwoven fabric constituting fiber, more preferably 70 mass% or more, more preferably 80 mass% or more, and more preferably 90 mass% or more. Preferably, it consists of 100 mass% extra fine fiber.
[0031]
  Such an ultrafine fiber of the present invention is a base for extruding an island component when a sea-island type fiber is spun by a conventional compound spinning method. For example, the resin component is a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type. When using what can be placed or spinning sea-island fiber by the conventional compound spinning method, the sea-island fiber is supplied to the die that extrudes the island component with a mixture of high-melting resin component and low-melting resin component. Can be obtained by spinning and removing sea components.
[0032]
  The nonwoven fabric of the present invention is mainly composed of the ultrafine fibers as described above, but may contain fibers other than the ultrafine fibers as long as the uniform dispersibility of the ultrafine fibers is not impaired. Examples of fibers other than ultrafine fibers include, for example, (1) thick fibers having a fiber diameter exceeding 4 μm, (2) fibers having a fiber diameter of 4 μm or less, and comprising only one kind of resin component, and (3) fiber diameter of 4 μm. (4) Fibers having a fiber diameter of 4 μm or less and 2 resin components, but having a mass percentage of 75% or less of the low-melting-point resin component based on the total ultrafine fibers (5) Although the fiber diameter is 4 μm or less and consists of two types of resin components, the mass percentage of the low melting point resin component with respect to the entire ultrafine fiber is more than 95% and less than 100%.
[0033]
  The resin constituting the fiber other than the ultrafine fiber is not particularly limited, but can be composed of the same resin as the ultrafine fiber (for example, polyolefin resin, polyamide resin, or polyester resin). For the same reason, it is preferably composed of only a polyolefin resin. The preferred polyolefin-based resin can be the same resin as the ultrafine fiber, and preferably contains a polyethylene-based resin having a relatively low melting point.
[0034]
  The fiber length of the nonwoven fabric constituting fiber of the present invention is not particularly limited. However, the shorter the fiber length, the higher the degree of freedom of the fibers, and the more uniformly dispersible, so the fiber length is 0.5 to 30 mm. And is more preferably 1 to 20 mm. Moreover, it is preferable that it is the cut | disconnected fiber. “Fiber length” refers to the length obtained by JIS L 1015 (chemical fiber staple test method) B method (corrected staple diagram method).
[0035]
  The nonwoven fabric of the present invention has excellent mechanical strength even though the texture is excellent and thin because the low melting point resin component of the ultrafine fiber as described above is fused. Such fusion can be carried out using, for example, a Yankee dryer, a can dryer, a hot air circulation dryer, and the like, with a temperature higher than the softening temperature of the low melting point resin component and lower than the melting point of the high melting point resin component. it can. The “softening temperature” refers to a temperature that gives a starting point of a melting endothermic curve obtained by using a differential calorimeter and raising the temperature from room temperature at a temperature rising rate of 10 ° C./min.
[0036]
  The nonwoven fabric of the present invention preferably has a tensile strength in at least one direction of 50 N / 5 cm width or more, more preferably 60 N / 5 cm width or more, and 75 N / 5 cm width so as to have excellent mechanical strength. The above is more preferable. The tensile strength may be a value in any direction, but in general, the length direction of the nonwoven fabric, that is, the production (flow) direction of the nonwoven fabric preferably satisfies the above value. “Tensile strength” is a non-woven fabric sample cut to a width of 5 cm and fixed between chucks (distance between chucks: 10 cm) of a tensile strength tester (Orientec, Tensilon UTM-III-100). It refers to the force required to pull the nonwoven fabric sample in the longitudinal direction at 300 mm / min and break the nonwoven fabric sample.
[0037]
  The nonwoven fabric of the present invention can be thin because it is mainly composed of the ultrafine fibers as described above. More specifically, the thickness can be 3 μm to 100 μm. In particular, when the nonwoven fabric is used as a separator for a lithium ion secondary battery, the thickness is preferably 4 μm to 60 μm. In addition, this "thickness" means the thickness measured with the outside micrometer (0-25 mm) prescribed | regulated to JISB7502: 1994.
[0038]
  Although the fabric weight of the nonwoven fabric of this invention is not specifically limited, By containing the above ultrafine fibers, it can be excellent in texture even with a low fabric weight. More specifically, the basis weight is 4 g / m.2~ 60g / m2Can be. The “weight per unit area” means the basis weight obtained based on the method specified in JIS P 8124 (paper and paperboard—basis weight measurement method).
[0039]
  The texture of the nonwoven fabric of the present invention is excellent, but “texture index” can be cited as an index of the texture of the nonwoven fabric. If the value of this formation index is within 0.15, the formation is excellent. A more preferable formation index is 0.10 or less. The “geometric index” is a value obtained by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-50902. That is, the value obtained as follows.
(1) Light is applied to the nonwoven fabric from the light source, and the reflected light reflected in a predetermined region of the nonwoven fabric is received by the light receiving element, and the luminance information is acquired.
(2) A predetermined region of the nonwoven fabric is equally divided into image sizes of 3 mm square, 6 mm square, 12 mm square, and 24 mm square to obtain four divided patterns.
(3) The luminance value of each section equally divided for each obtained division pattern is calculated based on the luminance information.
(4) Based on the luminance value of each section, the average luminance (X) for each division pattern is calculated.
(5) A standard deviation (σ) for each division pattern is obtained.
(6) The coefficient of variation (CV) for each division pattern is calculated by the following equation.
  Coefficient of variation (CV) = (σ / X) × 100
  Here, σ indicates a standard deviation for each divided pattern, and X indicates a luminance average for each divided pattern.
(7) A coordinate group obtained as a result of taking the logarithm of each image size as the X coordinate and the coefficient of variation corresponding to the image size as the Y coordinate is regressed to a linear line by the least square method, and the inclination is calculated. The absolute value of is the formation index.
[0040]
  It is preferable that the nonwoven fabric of the present invention is substantially fixed only by fusion of fibers (particularly, a low melting point resin component of ultrafine fibers). This is because the texture is excellent by being fixed only by fiber fusion. For example, when fibers are fixed by entanglement other than fusion, penetration from the front surface to the back surface of the nonwoven fabric is caused by an action (for example, fluid flow such as water flow, needle, etc.) to entangle the fibers. Holes tend to be formed and the texture tends to deteriorate. However, if the fibers are fixed only by fusion, the fiber arrangement is not disturbed, and the texture is excellent.
[0041]
  In addition, when manufacturing a nonwoven fabric, fibers may get entangled. For example, when a fiber web is formed by a card machine or a fiber web is formed by a wet method, the fiber web can be maintained to some extent, so that the fibers are more or less intertwined. However, since this entanglement does not disturb the texture of the nonwoven fabric, it can be considered that it is not substantially entangled. Thus, “substantially only fiber fusion” means that the fibers are fixed only by fusion after the fiber web is formed. From another viewpoint, this state is a state in which the fibers constituting the nonwoven fabric are substantially two-dimensionally arranged.
[0042]
  The nonwoven fabric of the present invention preferably has a single layer structure. This is because not only the thickness of the nonwoven fabric can be reduced but also the production of the nonwoven fabric can be simplified and manufactured at a low cost. Even when a single-layered nonwoven fabric is used as a separator for a lithium ion secondary battery, a sufficient amount of low-melting point resin component is present, so that it has sufficient shutdown performance.
[0043]
  Although the nonwoven fabric of the present invention is thin, it has excellent texture and excellent mechanical strength, and therefore can be applied to various applications. For example, it can be used for separators for lithium ion secondary batteries, separators or supports for lithium polymer batteries, separators for alkaline batteries, separators for electric double layer capacitors, wiping materials, printing substrates, degreasing papers, and the like. . In particular, when used as a separator for a lithium ion secondary battery, a separator for a lithium polymer battery, or a support, it has an excellent effect of being excellent in shutdown performance.
[0044]
  Such a nonwoven fabric of this invention can be manufactured as follows, for example.
[0045]
  First, the ultrafine fibers as described above are prepared. If necessary, prepare fibers other than ultrafine fibers.
[0046]
  Next, a fiber web is formed from the prepared fibers (particularly ultrafine fibers). The method for forming the fiber web is not particularly limited, but can be formed by a dry method (for example, a card method, an air lay method, a spun bond method, a melt blow method, etc.) or a wet method. Among these, it is preferable to form by a wet method having excellent uniform dispersibility of fibers (particularly ultrafine fibers). This wet method can be formed by a conventionally known method, for example, a horizontal long net method, an inclined wire type short net method, a circular net method, or a long net / circular net combination method.
[0047]
  Subsequently, the nonwoven fabric is manufactured by fusing the low melting point resin component of the ultrafine fibers constituting the fiber web. The nonwoven fabric of the present invention is preferably fixed only by fusion. This is because if the fixing is performed only by fusion, the arrangement of the fibers is not disturbed, and it is easy to manufacture a nonwoven fabric with excellent texture.
[0048]
  The fusion of the low melting point resin component of the ultrafine fibers constituting the fiber web may be performed under no pressure, may be performed under pressure, or after the low melting point resin component is melted under no pressure. Pressurization (preferably immediately pressurization) may be performed. In any case, it is preferable that the heating temperature be a temperature equal to or higher than the softening temperature of the low melting point resin component and a temperature lower than the melting point of the high melting point resin component. Moreover, the pressure in the case of pressurizing should just be a pressure which can form the nonwoven fabric which has required mechanical strength, and is not specifically limited. This pressure can be appropriately set by repeating the experiment.
[0049]
  The nonwoven fabric of the present invention can be produced, for example, as described above, but the nonwoven fabric having a formation index of 0.15 or less may be one that is not fibrillated as an ultrafine fiber constituting the nonwoven fabric, or has a fiber length. Manufactured by using these together, such as using ultra-fine fibers with a length of about 1 to 20 mm, forming a fiber web by a wet method, or fixing the fibers together by fusion (no entanglement treatment). can do.
[0050]
  The nonwoven fabric having a tensile strength in at least one direction of the present invention of 50 N / 5 cm width or more adjusts the moving speed of the net for making up the fiber and the slurry flow rate, and the fiber orientation is in a state close to one direction, It can be produced by using these in combination, such as increasing the degree of fusion or increasing the fiber length.
[0051]
  EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these do not limit the scope of the present invention.
[0052]
【Example】
  Example 1
  Sea-island composite fiber obtained by a composite spinning method (25 fineness: 1.65 dtex, cut), in which 25 island components in a state where polypropylene and high-density polyethylene are mixed are present in the sea component composed of poly-L-lactic acid. Fiber length: 2 mm) was prepared.
[0053]
  Next, this sea-island type composite fiber was immersed in a bath composed of a 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution at a temperature of 80 ° C. for 30 minutes to remove poly-L-lactic acid, which is a sea component of the sea-island type fiber, and high density polyethylene. Polypropylene-high density polyethylene mixed ultrafine fiber occupying a part of the fiber surface (fiber diameter: 2 μm, ρ / d: 0.083, mass percentage of the entire high density polyethylene ultrafine fiber: 80%, melting point of polypropylene: 172 ° C. The melting point of the high-density polyethylene was 135 ° C., the cut fiber length was 2 mm, the fiber was not fibrillated, the stretched state, the cross-sectional shape: a circle, and substantially the same diameter in the fiber axis direction.
[0054]
  Subsequently, 100% of this polypropylene-high density polyethylene mixed ultrafine fiber was used, and a fiber web was formed from the dispersed slurry by a wet method (horizontal long net method). In this fiber web, the polypropylene-high density polyethylene mixed ultrafine fibers were not in a bundle but in a dispersed state.
[0055]
  Next, this fiber web is supplied to a hot air circulation dryer set at a temperature of 128 ° C., dried and fused with the high density polyethylene component of the polypropylene-high density polyethylene mixed ultrafine fiber, and then a roll at a temperature of 60 ° C. The thickness is adjusted with a press machine, and the basis weight is 10 g / m.2And a non-woven fabric (tensile strength in the length direction: 60 N / 5 cm width, formation index: 0.06) having a thickness of 25 μm and consisting essentially of a single layer structure and having fibers arranged substantially two-dimensionally. .
[0056]
  The nonwoven fabric was allowed to stand for 3 minutes in a hot air oven set at a temperature of 135 ° C. and then observed with an electron microscope. As a result, pores between the fibers were blocked (see FIG. 1). Therefore, it was found that the shutdown function works effectively when used as a separator for a lithium ion secondary battery.
[0057]
  (Comparative Example 1)
  Polypropylene-high density polyethylene mixed ultrafine fiber in which high density polyethylene occupies a part of the fiber surface (fiber diameter: 2 μm, ρ / d: 0.083, mass percentage of the entire high density polyethylene ultrafine fiber: 65%, melting point of polypropylene 172 ° C., melting point of high-density polyethylene: 135 ° C., cut fiber length of 2 mm, non-fibrillated, stretched state, cross-sectional shape: circular, having substantially the same diameter in the fiber axis direction) Except for the above, the basis weight was 10 g / m in the same manner as in Example 1.2And a non-woven fabric (tensile strength in the length direction: 45 N / 5 cm width, formation index: 0.06) having a thickness of 25 μm and a substantially single layer structure in which the fibers are substantially two-dimensionally arranged. .
[0058]
  The nonwoven fabric was allowed to stand for 3 minutes in a hot air oven set at a temperature of 135 ° C. and then observed with an electron microscope. As a result, a portion where pores between fibers were not blocked remained (see FIG. 2). Therefore, it was found that the shutdown function is weak when used as a separator for a lithium ion secondary battery.
[0059]
  (Comparative Example 2)
  High-density polyethylene microfiber (fiber diameter: 2 μm, ρ / d: 0.083, mass percentage of high-density polyethylene to the entire ultrafine fiber: 100%, melting point of high-density polyethylene: 135 ° C., cut fiber length of 2 mm, fibrillated No stretched state, cross-sectional shape: circular, having substantially the same diameter in the fiber axis direction) except that 100% was used, and the basis weight was 10 g / m.2A non-woven fabric having a thickness of 25 μm and a substantially single layer structure in which fibers are substantially two-dimensionally arranged (tensile strength in the length direction: 75 N / 5 cm width, formation index: 0.06) was produced. .
[0060]
  When this nonwoven fabric was allowed to stand for 3 minutes in a hot air oven set at a temperature of 135 ° C., it contracted and the nonwoven fabric form could not be maintained.
[0061]
  (Comparative Example 3)
  The basis weight is 10g / m2A polyethylene meltblown nonwoven fabric (tensile strength in the length direction: 15 N / 5 cm width, formation index: 1.2) having a single layer structure and a thickness of 25 μm was produced.
[0062]
  When this nonwoven fabric was allowed to stand for 3 minutes in a hot air oven set at a temperature of 135 ° C., it contracted and the nonwoven fabric form could not be maintained. In addition, the strength is weak, it is difficult to withstand the tension when the battery is configured, and there is a risk of causing a short circuit due to cutting or the like.
[0063]
【The invention's effect】
  Even if the nonwoven fabric of the present invention is thin, it can be a nonwoven fabric with a uniform texture, and it is a nonwoven fabric having excellent mechanical strength.
[0064]
  The separator for a lithium ion secondary battery of the present invention has both a shutdown function and shape retention.
[Brief description of the drawings]
1 is an electron micrograph after leaving the nonwoven fabric of Example 1 for 3 minutes in a hot air oven set at a temperature of 135 ° C. FIG.
FIG. 2 is an electron micrograph after the nonwoven fabric of Comparative Example 1 is left in a hot air oven set at a temperature of 135 ° C. for 3 minutes.

Claims (4)

繊維径が4μm以下、かつポリエチレン系樹脂とポリプロピレン系樹脂又はポリメチルペンテン系樹脂からなる極細繊維を主体とする不織布であり、前記極細繊維の繊維径分布の標準偏差値(σ)を、極細繊維の平均繊維径(d)で除した値(σ/d)が0.2以下であり、前記ポリエチレン系樹脂の極細繊維全体に対する質量百分率が75%を超え、95%以下であり、しかも前記ポリエチレン系樹脂が融着していることを特徴とする不織布。 Non- woven fabric mainly composed of ultrafine fibers composed of polyethylene resin and polypropylene resin or polymethylpentene resin , and having a standard deviation value (σ) of the fiber diameter distribution of the ultrafine fibers. The value (σ / d) divided by the average fiber diameter (d) is 0.2 or less, the mass percentage of the polyethylene resin to the whole ultrafine fiber is more than 75% and 95% or less, and the polyethylene A non-woven fabric characterized in that a base resin is fused. 極細繊維が実質的にフィブリル化していないことを特徴とする、請求項1記載の不織布。  The nonwoven fabric according to claim 1, wherein the ultrafine fibers are not substantially fibrillated. 少なくとも一方向における引張り強度が50N/5cm幅以上であることを特徴とする、請求項1又は請求項に記載の不織布。The nonwoven fabric according to claim 1 or 2 , wherein a tensile strength in at least one direction is 50 N / 5 cm width or more. 請求項1〜請求項のいずれかに記載の不織布からなることを特徴とする、リチウムイオン二次電池用セパレータ。The separator for lithium ion secondary batteries which consists of a nonwoven fabric in any one of Claims 1-3 .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587038A (en) * 2011-01-04 2012-07-18 扬光绿能股份有限公司 Non-woven fabric, manufacturing method of non-woven fabric and gas generation device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE548740T1 (en) 2004-11-02 2012-03-15 Japan Vilene Co Ltd ISOLATOR FOR AN ELECTRICAL DOUBLE LAYER CAPACITOR AND ELECTRICAL DOUBLE LAYER CAPACITOR THEREFROM
WO2011046066A1 (en) 2009-10-15 2011-04-21 三菱製紙株式会社 Substrate for lithium secondary battery, and separator for lithium secondary battery
KR20130081640A (en) 2010-04-30 2013-07-17 고쿠리츠다이가쿠호징 야마나시다이가쿠 Battery separator which is formed from porous polyolefin nanofilament sheet
JP5938636B2 (en) * 2012-03-06 2016-06-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery separator and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
JP6016557B2 (en) * 2012-09-27 2016-10-26 三菱製紙株式会社 Nonwoven fabric substrate for lithium ion secondary battery separator and method for producing the same
CN103205123A (en) * 2013-03-06 2013-07-17 珠海市赛纬电子材料有限公司 Production method of polyphenylene sulfide diaphragm in lithium ion batteries
CN104518188B (en) * 2013-09-26 2018-06-08 三菱制纸株式会社 Secondary lithium batteries partition board base material and secondary lithium batteries partition board
CN103928649B (en) * 2014-04-10 2016-08-24 佛山市金辉高科光电材料有限公司 A kind of modification nonwoven cloth lithium ion battery separator and preparation method thereof
JP6949588B2 (en) * 2017-07-04 2021-10-13 大王製紙株式会社 Manufacturing method of non-woven fabric for extraction filter and non-woven fabric for extraction filter
CN112746389B (en) * 2019-10-31 2022-09-20 中国石油化工股份有限公司 Polymer electrospun fiber heterosequence staggered membrane, preparation method and application thereof, and lithium ion battery diaphragm

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2872542B2 (en) * 1993-08-31 1999-03-17 ユニチカ株式会社 Thermally bonded nonwoven fabric and method for producing the same
JPH07119073A (en) * 1993-10-28 1995-05-09 Unitika Ltd Wet nonwoven fabric
JPH1140129A (en) * 1997-07-15 1999-02-12 Tounen Tapirusu Kk Battery separator consisting of extra fine complex fiber nonwoven cloth and manufacture thereof
JP3725716B2 (en) * 1998-11-30 2005-12-14 日本バイリーン株式会社 Ultrafine fiber generation possible fiber, ultrafine fiber generated from this, and fiber sheet using this ultrafine fiber
JP3741886B2 (en) * 1998-12-22 2006-02-01 日本バイリーン株式会社 Ultrafine fiber generation possible fiber, ultrafine fiber generated from this, and fiber sheet using this ultrafine fiber
JP4450518B2 (en) * 2001-01-31 2010-04-14 日本バイリーン株式会社 Battery separator and battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587038A (en) * 2011-01-04 2012-07-18 扬光绿能股份有限公司 Non-woven fabric, manufacturing method of non-woven fabric and gas generation device
CN102587038B (en) * 2011-01-04 2014-10-08 扬光绿能股份有限公司 Non-woven fabric, manufacturing method of non-woven fabric and gas generation device
US9062398B2 (en) 2011-01-04 2015-06-23 Young Green Energy Co. Non-woven fabric, method for fabricating non-woven fabric, and gas generation apparatus

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