JP4307065B2 - Method for producing polyolefin microporous membrane - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は機械的特性、透過性及び熱収縮性に優れ、かつ高温保存安定性に優れたポリオレフィン微多孔膜及びそれを用いた電池セパレータ並びに電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂微多孔膜は、リチウム二次電池、ニッケル-水素電池、ニッケル-カドミウム電池、ポリマー電池等に用いる電池用セパレータをはじめ、電解コンデンサー用セパレータ、逆浸透濾過膜、限外濾過膜、精密濾過膜等の各種フィルター、透湿防水衣料、医療用材料等に幅広く使用されている。微多孔膜を電池用セパレータ、特にリチウムイオン電池用セパレータとして用いる場合、その性能は電池特性、電池生産性及び電池安全性に深く関わっている。そのため微多孔膜には、優れた機械的特性、耐熱性、透過性、寸法安定性、シャットダウン特性、メルトダウン特性等が要求される。
【0003】
例えば強度に優れる微多孔膜を製造する方法として、特開昭60-242035号、特開昭60-255107号及び特開昭63-273651号は、超高分子量ポリオレフィンを用いた微多孔膜の製造方法を提案している。これらは超高分子量ポリオレフィンと各種可塑剤又は溶剤を溶融混練し、得られた溶融混練物を押出してゲル状シートを成形し、次いで延伸する方法である。しかし、これらの方法では超高分子量ポリオレフィンを用いるため、溶融混練物を押出成形するためには可塑剤又は溶剤を大量に使用しなければならず、可塑剤又は溶剤の除去に時間がかかり、生産性に問題がある上、得られる微多孔膜の強度も十分とは言えなかった。
【0004】
このため、特開平3-064334号は、超高分子量ポリオレフィンを含有し、ポリオレフィン組成物の質量平均分子量/数平均分子量の値を特定の範囲内に制御することにより、溶剤の使用量を低減するとともに優れた強度と透水性を兼ね備えた微多孔膜を開示している。また、特開平4-126352号、特開平5-234578号、特開平6-093130号、特開平6-096753号及び特開平6-223802号はポリエチレン及びポリプロピレンを含む組成物からなる微多孔膜を開示している。
【0005】
近年、電池特性については強度、透過性及び耐熱性だけでなく、高温保存安定性等電池の寿命に関わる特性も重視されている。電池を高温(60〜80℃)で保存した場合、電池正極の酸化反応によるセパレータ(微多孔膜)の変性により電池性能が劣化する。かかる熱劣化を防止するため、一般に、樹脂を押出機に投入する際に酸化防止剤、中和剤等の安定化剤を加えている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、微多孔膜を電池用セパレータとして用いた場合、現在使用されている安定化剤は微多孔膜の熱劣化を防止する上で充分とは言えず、電池性能を長期間高く維持できないことが問題となっている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000-030685号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、機械的特性、透過性及び熱収縮性に優れ、かつ熱保存安定性に優れたポリオレフィン微多孔膜及びそれを用いた電池セパレータ並びに電池を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、ポリオレフィンと溶剤とフェノール系酸化防止剤とを溶融混練し、溶融混練物をダイより押し出し、冷却して得られたゲル状シートを延伸し、溶剤を除去して得られるポリオレフィン微多孔膜に所定の安定化剤を塗布することにより、機械的特性、透過性及び熱収縮性とともに熱保存安定性に優れたポリオレフィン微多孔膜が得られることを発見し、本発明に想到した。
【0009】
すなわち、(1) ポリエチレン、その溶剤及びフェノール系酸化防止剤を溶融混練して樹脂溶液を調製し、(2) 前記樹脂溶液をダイより押し出し、(3) 冷却してゲル状シートを形成し、(4) 前記ゲル状シートを延伸し、(5) 洗浄溶媒を用いて前記ゲル状シートから前記溶剤を除去する工程を有する本発明のポリオレフィン微多孔膜の製造方法は、前記洗浄溶媒に式(1):
【化2】

Figure 0004307065
(式(1)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、酸素原子、イオウ原子又は窒素原子で遮断されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数7〜20のアラルキル基を表し、R5は炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数7〜20のアラルキル基を表す。)で表される安定化剤を添加するか、前記工程(5)で得られた微多孔膜に前記安定化剤を塗布することを特徴とする。前記安定化剤は式(2):
【化3】
Figure 0004307065
で表される2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイトであるのが好ましい。
【0010】
前記安定化剤の含有量は、ポリオレフィン微多孔膜の質量に対し1〜1,000 ppmであるのが好ましい。
【0011】
機械的特性、透過性及び熱収縮性に優れた微多孔膜を得るために、ポリエチレンは下記条件を満たすのが好ましい。
(1) 上記ポリエチレンの質量平均分子量は5×105以上である。
(2) 上記(1)に記載の質量平均分子量5×105 以上のポリエチレンは超高分子量ポリエチレンである。
(3) 上記(2)に記載の超高分子量ポリエチレンの質量平均分子量は1×106 〜15×106 である。
(4) 上記(2)又は(3)に記載の超高分子量ポリエチレンの質量平均分子量は1×106〜5×106 である。
(5) 上記(2)〜(4)のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレンは、エチレンホモポリマー、又は他のα-オレフィンを少量含有するエチレン・α-オレフィン共重合体である。
(6) 上記(1)〜(5)のいずれかに記載の質量平均分子量5×105以上のポリエチレンのMw/Mnは5〜300である。
(7) 上記ポリエチレンは、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の質量平均分子量5×105以上のポリエチレンと、質量平均分子量1×104 以上、5×105 未満のポリエチレン、質量平均分子量1×104 〜4×106 のポリプロピレン、質量平均分子量1×104 〜4×106 のポリブテン-1、質量平均分子量1×103〜1×104のポリエチレンワックス、及び質量平均分子量1×104 〜4×106 のエチレン・α-オレフィン共重合体からなる群から選ばれた少なくとも一種の他のポリオレフィンとからなるポリエチレン組成物である。
(8) 上記(7)に記載のポリエチレン組成物は、質量平均分子量5×105 以上の超高分子量ポリエチレンと質量平均分子量1×104 以上、5×105 未満のポリエチレンとからなる組成物である。
(9) 上記(8)に記載のポリエチレン組成物中の質量平均分子量1×104 以上、5×105 未満のポリエチレンは、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、分岐状低密度ポリエチレン及び線状低密度ポリエチレンからなる群から選ばれた少なくとも一種である。
(10) 上記(9)に記載のポリエチレン組成物は、質量平均分子量5×105 以上の超高分子量ポリエチレンと質量平均分子量1×104 以上、5×105 未満の高密度ポリエチレンである。
(11) 上記(7)〜(10)のいずれかに記載のポリエチレン組成物のMw/Mnは5〜300である。
【0012】
【発明の実施の形態】
[1] ポリオレフィン微多孔膜
(1) 安定化剤
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、安定化剤として下記一般式(1)で表される化合物を含有する。
【化3】
Figure 0004307065
(一般式(1)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、酸素原子、イオウ原子又は窒素原子で遮断されていてもよいアルキル基又はアラルキル基を表し、R5はアルキル基又はアラルキル基を表す。)
【0013】
R1〜R5で表されるアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜12のアルキル基がより好ましい。アルキル基は、直鎖でも分岐があってもよく、さらに置換基を有していてもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、t-ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、メトキシメチル基等が挙げられる。
【0014】
R1〜R5で表されるアラルキル基としては、炭素数7〜20のアラルキル基が好ましく、具体的には、ベンジル基、フェニルエチル基、2-フェニル-2-プロピル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基が挙げられる。これらのアラルキル基はさらに置換基を有していてもよい。
【0015】
R1〜R4は、それぞれ独立にアルキル基又はアラルキル基を表す。アルキル基又はアラルキル基が複数の場合、複数のアルキル基又はアラルキル基は同じであっても異なっていてもよい。
【0016】
R1〜R4は、酸素原子、イオウ原子又は窒素原子で遮断されていてもよい。すなわち、R1〜R4はそれぞれ-O-R、-S-R又は-N(X)-Rであってよい(Rはアルキル基又はアラルキル基を表し、Xは水素原子、アルキル基又はアラルキル基を表す。)。この場合、R及びXで表されるアルキル基又はアラルキル基の好ましい範囲は上記R1〜R4で表されるアルキル基又はアラルキル基の好ましい範囲と同じである。R及びXは、さらに他の置換基で置換されていてもよく、RとXが連結して環(ピロリジン環、ピぺリジン環等)を形成していてもよい。R1〜R4は全部が酸素原子、イオウ原子又は窒素原子で遮断されていてもよいし、一部が酸素原子、イオウ原子又は窒素原子で遮断されていてもよい。また、R1〜R4は同じヘテロ原子で遮断されていても異なるヘテロ原子で遮断されていてもよい。
【0017】
一般式(1)で表される安定化剤の好ましい例としては、下記構造を有する2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイトが挙げられるが、本発明に用いる安定化剤はこれに限定されるものではない。
【0018】
【化4】
Figure 0004307065
【0019】
一般式(1)で表される安定化剤はポリオレフィン微多孔膜の酸化防止作用を有する。本発明では上記安定化剤を単独で用いてもよいし、他の公知の酸化防止剤(フェノール系酸化防止剤等)等と併用してもよい。併用する場合は同時に添加しても添加方法を変えてもよい。例えば、他のフェノール系酸化防止剤等をポリオレフィンの溶融混練物に添加し、一般式(1)で表される安定化剤をポリオレフィン微多孔膜に塗布等により添加してもよい。
【0020】
一般式(1)で表される安定化剤の含有量は、ポリオレフィン微多孔膜の質量に対し1〜1,000 ppmが好ましく、5〜100 ppmがより好ましい。1ppm未満ではポリオレフィンの安定化効果が不足し、1,000 ppmを超えると電池性能の劣化が大きくなる。
【0021】
(2) ポリオレフィン
本発明に使用するポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。なかでも質量平均分子量が5×105以上のポリエチレンが好ましい。質量平均分子量が5×105未満では延伸時に破断が起こりやすい。
【0022】
質量平均分子量が5×105以上のポリエチレンとしては、超高分子量ポリエチレンが挙げられ、好ましくは質量平均分子量が1×106 〜15×106、より好ましくは1×106 〜5×106 である。超高分子量ポリエチレンは、エチレンの単独重合体のみならず、他のα-オレフィンを少量含有するエチレン・α-オレフィン共重合体であってもよい。エチレン以外の他のα-オレフィンとしては、プロピレン、ブテン-1、ヘキセン-1、ペンテン-1,4-メチルペンテン-1、オクテン、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、及びスチレンが好ましい。
【0023】
ポリエチレンとして質量平均分子量5×105以上のポリエチレンと、他のポリオレフィンとを含むポリエチレン組成物を用いることも可能である。質量平均分子量が5×105 以上のポリエチレンとしては、上記超高分子量ポリエチレンが好ましい。他のポリオレフィンとしては、質量平均分子量1×104 以上、5×105 未満のポリエチレン、質量平均分子量1×104 〜4×106 のポリプロピレン、質量平均分子量1×104 〜4×106 のポリブテン-1、質量平均分子量1×103〜1×104のポリエチレンワックス、及び質量平均分子量1×104 〜4×106 のエチレン・α-オレフィン共重合体からなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることができる。他のポリオレフィンの添加量はポリエチレン組成物全体を100質量部として80質量部以下にする。
【0024】
ポリエチレン組成物を用いる場合、上記超高分子量ポリエチレンと質量平均分子量1×104 以上、5×105 未満のポリエチレンとからなる組成物を用いるのが好ましい。このポリエチレン組成物は、用途に応じて分子量分布(Mw/Mn)を容易に制御することができる。質量平均分子量が1×104 以上、5×105 未満のポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、分岐状低密度ポリエチレン、及び線状低密度ポリエチレンからなる群から選ばれた少なくとも一種が好ましい。これらの質量平均分子量が1×104 以上、5×105 未満のポリエチレンは、エチレンの単独重合体のみならず、プロピレン、ブテン-1、ヘキセン-1等の他のα-オレフィンを少量含有する共重合体であってもよい。ポリエチレン組成物としては、限定的ではないが、質量平均分子量5×105 以上の超高分子量ポリエチレンと質量平均分子量1×104 以上、5×105 未満の高密度ポリエチレンとからなる組成物がより好ましい。
【0025】
ポリエチレンの分子量分布Mw/Mnは限定的でないが、5〜300が好ましく、10〜100がより好ましい。Mw/Mnが5未満だと高分子量成分が多過ぎて溶融押出が困難であり、Mw/Mnが300超だと低分子量成分が多過ぎて強度低下を招く。Mw/Mnは分子量分布の尺度として用いられるものであり、この値が大きいほど分子量分布の幅は拡大する。すなわち、ポリエチレンがエチレンホモポリマー又はエチレン・α-オレフィン共重合体の場合、Mw/Mnはその分子量分布の広がりを示し、その値が大きいほど分子量分布は広がっている。エチレンホモポリマー及びエチレン・α-オレフィン共重合体のMw/Mnは、これらを多段重合により調製することにより適宜調整することができる。多段重合法としては、一段目で高分子量成分を重合し、次いで二段目で低分子量成分を重合する二段重合が好ましい。ポリエチレンがポリエチレン組成物の場合、Mw/Mnが大きいほど配合する各ポリオレフィンの質量平均分子量の差が大きく、またMw/Mnが小さいほど各ポリオレフィンの質量平均分子量の差が小さい。ポリエチレン組成物のMw/Mnは、各成分の分子量や混合割合を調整することにより適宜調整することができる。
【0026】
(3) 微多孔膜の製造方法
本発明のポリオレフィン微多孔膜は公知の方法を用いて製造してよい。例えば、(a) ポリエチレン及びポリエチレンの溶剤を溶融混練し、樹脂溶液を調製する工程、(b) 樹脂溶液をダイより押し出し、冷却してゲル状シートを形成する工程、(c) 延伸・溶剤除去工程、及び(d) 得られた膜を乾燥する工程を含む一連の工程により製造することができる。安定化剤の添加方法は特に限定されず、ポリエチレンの溶融混練物に添加しても、溶剤除去工程の洗浄剤に添加してもよい。また、微多孔膜を形成した後で塗布等の方法により添加してもよい。以下、各製造工程について説明する。
【0027】
(a) 樹脂溶液の調製工程
まずポリエチレン及びポリエチレンの溶剤を溶融混練し、樹脂溶液を調製する。
一般式(1)で表される安定化剤を本工程で添加する場合、ポリエチレンに安定化剤を添加した後、溶剤(可塑剤)を加えて溶融混練してもよいし、予め安定化剤を溶剤(可塑剤)に溶解した後、これをポリエチレンに添加してもよい。樹脂溶液には上記安定化剤以外に必要に応じて紫外線吸収剤、アンチブロッキング剤、顔料、染料、無機充填材等の各種添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で添加することができる。
【0028】
ポリエチレンの溶剤としては室温で液状の液体溶剤を用いるのが好ましい。液体溶剤を用いることにより比較的高倍率の延伸が可能となる。液体溶剤としてはノナン、デカン、デカリン、パラキシレン、ウンデカン、ドデカン、流動パラフィン等の脂肪族又は環式の炭化水素、及び沸点がこれらに対応する鉱油留分、並びにジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の室温では液状のフタル酸エステルを用いることができる。液体溶剤含有量が安定なゲル状シートを得るためには、流動パラフィンのような不揮発性の液体溶剤を用いるのが好ましい。なお加熱溶融混練状態においてはポリエチレンと混和状態になるが、室温で固体状の固体溶剤を液体溶剤に混合してもよい。このような固体溶剤として、ステアリルアルコール、セリルアルコール、パラフィンワックス等を使用することができる。なお固体溶剤のみを使用すると、延伸むら等が発生する恐れがある。
【0029】
液体溶剤の粘度は25℃において30〜500 cStであるのが好ましく、50〜200 cStであるのがより好ましい。25℃における粘度が30 cSt未満では発泡し易く、混練が困難である。一方500 cSt超では液体溶剤の除去が困難である。
【0030】
溶融混練の方法は特に限定されないが、通常は二軸押出機中で均一に混練することにより行う。この方法はポリエチレンの高濃度溶液を調製するのに適する。一般的に溶融温度は160〜300℃であるのが好ましく、180〜220℃であるのがより好ましい。液体溶剤は混練開始前に添加しても、混練中に押出機の途中から添加してもよいが、混練開始前に添加して予め溶液化するのが好ましい。溶融混練にあたってはポリエチレンの酸化を防止するために酸化防止剤を添加するのが好ましい。
【0031】
樹脂溶液中の樹脂(ポリオレフィン)と液体溶剤との配合割合は、両者の合計を100質量%として、樹脂が好ましくは1〜50質量%、より好ましくは20〜40質量%である。樹脂が1質量%未満ではゲル状シートを形成する際にダイス出口でスウェルやネックインが大きくなり、ゲル状シートの成形性及び自己支持性が低下する。一方50質量%を超えるとゲル状シートの成形性が低下する。
【0032】
(b) ゲル状シートの形成工程
溶融混練した樹脂溶液を直接に又は別の押出機を介して、或いは一旦冷却してペレット化した後再度押出機を介してダイから押し出す。ダイとしては、通常は長方形の口金形状をしたシート用ダイを用いるが、二重円筒状の中空状ダイ、インフレーションダイ等も用いることができる。シート用ダイの場合、ダイのギャップは通常0.1〜5mmであり、押し出し時にはこれを140〜250℃に加熱する。加熱溶液の押し出し速度は0.2〜15 m/分であるのが好ましい。
【0033】
このようにしてダイから押し出した溶液を冷却することによりゲル状シートを形成する。冷却は少なくともゲル化温度以下までは50 ℃/分以上の速度で行うのが好ましい。また25 ℃以下まで冷却するのが好ましい。このようにしてポリエチレン相と溶剤とからなる相がゲル化するとともに、非ポリエチレン系熱可塑性樹脂が微粒子としてポリエチレン相に分散した相分離構造を固定化することができる。一般に冷却速度が遅いと得られるゲル状シートの高次構造が粗くなり、それを形成する擬似細胞単位も大きなものとなるが、冷却速度が速いと密な細胞単位となる。冷却速度が50 ℃/分未満では結晶化度が上昇し、延伸に適したゲル状シートとなりにくい。冷却方法としては冷風、冷却水、その他の冷却媒体に直接接触させる方法、冷媒で冷却したロールに接触させる方法等を用いることができる。
【0034】
(c) 延伸・溶剤除去工程
次いで、得られたゲル状シートを延伸した後液体溶剤を除去するか、ゲル状シートから液体溶剤を除去した後延伸するか、又はゲル状シートを延伸した後液体溶剤を除去しさらに延伸する。
【0035】
ゲル状シートに延伸を施すことにより、ポリエチレン相が引き延ばされてフィブリルが形成されるとともに、フィブリルが、ポリエチレン中に分散した非ポリオレフィン系熱可塑性樹脂を主成分とする微粒子を中心として開裂することにより、クレーズ状の空隙が形成され、もって微粒子を中心とする空孔(細孔)が形成される。
【0036】
延伸は、ゲル状シートを加熱後、通常のテンター法、ロール法、インフレーション法、圧延法又はこれらの方法の組合せによって所定の倍率で行う。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、二軸延伸が好ましい。また二軸延伸の場合は、同時二軸延伸、逐次延伸又は多段延伸(同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよいが、特に同時二軸延伸が好ましい。延伸により機械的強度が向上する。
【0037】
延伸倍率はゲル状シートの厚さによって異なるが、一軸延伸を行う場合は2倍以上とするのが好ましく、3〜30倍とするのがより好ましい。二軸延伸ではいずれの方向でも少なくとも3倍以上とし、面倍率で9倍以上とするのが好ましく、面倍率で25倍以上とするのがより好ましい。面倍率で9倍以上とすることにより、突刺強度を向上させることができる。一方面倍率を400倍超とすると、延伸装置、延伸操作等の点で制約が生じる。
【0038】
延伸温度は、ポリエチレンがホモポリマー又はエチレン・α-オレフィン共重合体の場合、その融点+10℃以下にするのが好ましく、結晶分散温度から結晶融点未満の範囲にするのがより好ましい。延伸温度が融点+10℃を超えるとポリエチレンが溶融し、延伸による分子鎖の配向ができない。また延伸温度が結晶分散温度未満ではポリエチレンの軟化が不十分で、延伸において破膜しやすく、高倍率の延伸ができない。但し逐次延伸又は多段延伸を行う場合は、一次延伸を結晶分散温度未満で行ってもよい。ここで結晶分散温度とは、ASTM D 4065に基づいて動的粘弾性の温度特性測定により求められる値を言う。ポリエチレンの結晶分散温度は、一般的に90℃である。
【0039】
ポリエチレンが他のポリオレフィンを含むポリエチレン組成物である場合、延伸温度は、係る組成物が含むポリエチレンの結晶分散温度〜結晶融点+10℃の範囲にするのが好ましい。係るポリエチレン組成物を用いる場合、本発明では延伸温度を通常は100〜140℃、好ましくは110〜120℃にする。
【0040】
所望の物性に応じて、膜厚方向に温度分布を設けて延伸したり、比較的低温で一次延伸した後さらに高温で二次延伸する逐次延伸又は多段延伸をしたりすることができる。膜厚方向に温度分布を設けて延伸することにより一般的に機械的強度に優れた微多孔膜が得られる。その方法としては、例えば特開平7-188440号に開示の方法を適用することができる。
【0041】
液体溶剤の除去(洗浄)には洗浄溶媒を用いる。ポリエチレン相は溶剤と相分離しているので、液体溶剤を除去すると多孔質の膜が得られる。液体溶剤の除去(洗浄)は、公知の洗浄溶媒により行うことができる。公知の洗浄溶媒としては、例えば塩化メチレン、四塩化炭素等の塩素化炭化水素、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素、三フッ化エタン等のフッ化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル、メチルエチルケトン等の易揮発性溶媒が挙げられる。また洗浄溶媒としては、上記公知の洗浄溶媒の他に、特開2002-256099号に開示されている、25℃における表面張力が24mN/m以下になる洗浄溶媒を用いることができる。このような表面張力を有する洗浄溶媒を用いることにより、洗浄後の乾燥時に微多孔内部で生じる気-液界面の表面張力によって起る網状組織の収縮緻密化を抑制することができ、その結果微多孔膜の空孔率及び透過性が一層向上する。
【0042】
洗浄方法は、延伸後の膜又はゲル状シートを洗浄溶媒に浸漬する方法、延伸後の膜又はゲル状シートに洗浄溶媒をシャワーする方法、又はこれらの組合せによる方法等により行うことができる。洗浄溶媒は、ゲル状シート100質量部に対し300〜30000質量部使用するのが好ましい。洗浄溶媒による洗浄は、残留した液体溶剤がその添加量に対して1質量%未満になるまで行うのが好ましい。
【0043】
一般式(1)で表される安定化剤を溶剤除去工程で添加してもよい。その場合、液体溶剤を除去するための洗浄溶媒に添加するのが好ましい。延伸後の膜又はゲル状シートを洗浄する際に洗浄溶媒が液体溶剤と置き換わり、延伸後の膜又はゲル状シートの表面もしくは細孔内に安定化剤を保持することができる。洗浄溶媒に添加する安定化剤の量は、浸漬法、シャワー法等の洗浄方法により適宜変えてよい。
【0044】
(d) 膜の乾燥工程
延伸及び溶剤除去により得られた膜を、加熱乾燥法又は風乾法等により乾燥することができる。乾燥温度は、ポリエチレンの結晶分散温度以下の温度であるのが好ましく、特に結晶分散温度より5℃以上低い温度であるのが好ましい。
【0045】
乾燥後の膜質量を100質量%とすると、乾燥処理により微多孔膜中に残存する洗浄溶媒の含有量を5質量%以下にするのが好ましく、3質量%以下にするのがより好ましい。乾燥が不十分で膜中に洗浄溶媒が多量に残存していると、後の熱処理で空孔率が低下し、透過性が悪化するので好ましくない。
【0046】
(e) 熱処理工程
洗浄溶媒除去後に熱処理を行うのが好ましい。熱処理によって結晶が安定化し、ラメラ層が均一化される。熱処理方法としては、熱延伸処理、熱固定処理又は熱収縮処理のいずれの方法を用いてもよく、これらは微多孔膜に要求される物性に応じて適宜選択することができる。これらの熱処理は、微多孔膜の融点以下、好ましくは60℃以上、融点−10℃以下で行う。
【0047】
熱延伸処理は、通常用いられるテンター方式、ロール方式又は圧延方式により行い、少なくとも一方向に延伸倍率1.01〜2.0倍で行うのが好ましく、1.01〜1.5倍で行うのがより好ましい。
【0048】
熱固定処理は、テンター方式、ロール方式又は圧延方式により行う。また熱収縮処理は、テンター方式、ロール方式若しくは圧延方式により行うか、又はベルトコンベア若しくはフローティングを用いて行ってもよい。なお熱収縮処理は、少なくとも一方向に50%以下の範囲で行うのが好ましく、30%以下の範囲で行うのがより好ましい。
【0049】
なお上述の熱延伸処理、熱固定処理及び熱収縮処理を多数組み合せて行ってもよい。特に熱固定処理後に熱延伸処理を行うと、得られる微多孔膜の透過性が向上するとともに、孔径が拡大する。また熱延伸処理後に熱収縮処理を行うと、低収縮率で高強度の微多孔膜が得られるため好ましい。
【0050】
(f) 膜の架橋処理工程
延伸・溶剤除去により得られた膜を加熱乾燥法、風乾法等により乾燥した後、電離放射により架橋処理を施すことができる。電離放射線としてはα線、β線、γ線、電子線等を用いることができ、0.1〜100 Mradの電子線量、及び100〜300 kVの加速電圧により行う。これによりメルトダウン温度を向上させることができる。
【0051】
(g) 親水化処理工程
延伸・溶剤除去により得られた微多孔膜に親水化処理を施してもよい。親水化処理としては、モノマーグラフト、界面活性剤処理、コロナ放電処理等を用いる。なおモノマーグラフト処理は電離放射後に行うのが好ましい。
【0052】
界面活性剤を使用する場合、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤又は両イオン系界面活性剤のいずれも使用することができるが、ノニオン系界面活性剤を使用するのが好ましい。界面活性剤を使用する場合、界面活性剤を水溶液にするか又はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールの溶液にして、ディッピングするか、又はドクターブレードを用いる方法により親水化する。
【0053】
得られた親水化微多孔膜を乾燥する。このとき透過性を向上させるため、微多孔膜の融点以下の温度で収縮を防止しながら熱処理するのが好ましい。収縮を防止しながら熱処理する方法としては、例えば延伸しながら熱処理する方法が挙げられる。
【0054】
(h) 安定化剤添加工程
一般式(1)で表される安定化剤は、上記のいずれかの工程で添加する代わりに微多孔膜を形成した後、塗布法、印刷法等により添加することができる。例えば、安定化剤を適当な溶媒に溶解して塗布液を作製し、スピンコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ディップコート法、キャスト法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、エクストルージェンコート法、インクジェット塗布法等により微多孔膜表面に塗布し、乾燥することにより添加することができる。
【0055】
以上のように、本発明のポリオレフィン微多孔膜は、機械的特性、透過性、熱収縮性及び熱保存安定性に優れているので、電池用セパレータ、フィルター等として好適に使用できる。なお、微多孔膜の膜厚は用途に応じて適宜選択しうるが、例えば電池用セパレータとして使用する場合は5〜200μmにするのが好ましい。
【0056】
[2] 電池
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−亜鉛電池、銀−亜鉛電池、リチウム二次電池、リチウムポリマー二次電池等の二次電池のセパレータとして好ましく用いることができるが、特にリチウム二次電池のセパレータとして用いるのが好ましい。以下リチウム二次電池を例にとって説明する。
【0057】
リチウム二次電池は、正極と負極がセパレータを介して積層されており、セパレータは電解液(電解質)を含有している。電極の構造は特に限定されず、公知の構造であってよい。例えば、円盤状の正極及び負極が対向するように配設された電極構造(コイン型)、平板状の正極及び負極が交互に積層された電極構造(積層型)、帯状の正極及び負極が重ねられて巻回された電極構造(巻回型)等の構造とすることができる。
【0058】
正極は、通常集電体とその表面に形成されたリチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含む正極活物質層とを有する。正極活物質としては、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物(リチウム複合酸化物)、遷移金属硫化物等の無機化合物等が挙げられ、遷移金属としては、V、Mn、Fe、Co、Ni等が挙げられる。正極活物質の中でリチウム複合酸化物の好ましい例としては、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、α-NaFeO2型構造を母体とする層状リチウム複合酸化物等が挙げられる。
【0059】
負極は、集電体とその表面に形成された負極活物質を含む負極活物質層とを有する。負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック等の炭素質材料が挙げられる。電解液はリチウム塩を有機溶媒に溶解することにより得られる。リチウム塩としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、Li2B10Cl10、LiN(C2F5SO2)2、LiPF4(CF3)2、LiPF3(C2F5)3、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。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、エチルメチルカーボネート、γ-ブチロラクトン等の高沸点及び高誘電率の有機溶媒や、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキソラン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の低沸点及び低粘度の有機溶媒が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。特に高誘電率の有機溶媒は粘度が高く、低粘度の有機溶媒は誘電率が低いため、両者を混合して用いるのが好ましい。
【0060】
電池を組み立てる際に、セパレータに電解液を含浸させる。これによりセパレータ(微多孔膜)にイオン透過性を付与することができる。通常、含浸処理は微多孔膜を常温で電解液に浸漬して行う。例えば、円筒型電池を組み立てる場合、まず正極シート、ポリオレフィン微多孔膜からなるセパレータ、及び負極シートをこの順に積層し、この積層体を一端より巻き取って巻回型電極素子とする。次にこの電極素子を電池缶に挿入し、上記電解液を含浸させ、さらに安全弁を備えた正極端子を兼ねる電池蓋をガスケットを介してかしめることにより電池を得ることができる。
【0061】
【実施例】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【0062】
実施例1
(1) ポリオレフィン微多孔膜の作製
30質量部の超高分子量ポリエチレン(質量平均分子量2×106)と70質量部の高密度ポリエチレン(質量平均分子量3.5×105)の合計100質量部からなる熱可塑性樹脂組成物(Mw/Mn=16、融点135℃、結晶分散温度90℃)30質量部をドライブレンドし、二軸押出機(内径58 mm、L/D=42、強混練タイプ)に投入した。二軸押出機に設けられているサイドフィーダーから、0.5質量%のジブチルヒドロキシトルエン(BHT)と0.5質量%のテトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(Ir1010)を含有する流動パラフィン(35cSt/40℃)70質量部を供給し、200℃で溶融混練した。これをTダイより押出し、冷却ロールにより0℃まで50℃/分の速度で冷却し、ゲル状シートを形成した。得られたゲル状シートをテンター延伸機を用いて機械方向(MD)及び垂直方向(TD)ともに5倍となるように同時二軸延伸し、延伸膜を得た。得られた延伸膜を20 cm×20 cmのアルミニウム製の枠に固定し、25 ℃に温調された塩化メチレン(表面張力27.3 mN/m(25 ℃)、沸点40.0 ℃)を含有する洗浄槽中に浸漬し、100 rpmで3分間揺動させながら洗浄した。得られた膜を室温で風乾した後、テンターに膜を保持しながら125 ℃で10分間熱固定処理することにより厚さ20μmの微多孔膜を得た。
【0063】
安定化剤として2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイト(アデカスタブHP-10、旭電化工業(株)製)を濃度が0.001質量%となるように塩化メチレン(MC)に溶解した。この液を得られたポリオレフィン微多孔膜の表面にディップコート法により塗布することにより、ポリオレフィン微多孔膜の質量に対し、上記安定化剤を100 ppm含有するポリオレフィン微多孔膜を得た。
【0064】
(2) リチウム二次電池の作製
(a) 正極の作製
まず、リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)87質量部、鱗片状グラファイト10質量部及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)3質量部をN-メチル-2-ピロリドンに加え、1時間撹拌して充分に混合し、ペースト状の正極活物質剤を得た。
【0065】
集電体としてアルミニウム箔を用い、このアルミニウム箔上に得られた正極活物質剤をドクターブレード法を用いて層状に塗布して均一な厚さの層を形成し、これを乾燥して正極活物質層とした。得られた積層体をφ14 mmの円形に打ち抜いて集電体表面に正極活物質層が形成された正極を得た。
【0066】
(b) 負極の作製
メソフェーズカーボンマイクロビーズ95質量部、及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量部をN-メチル-2-ピロリドン(分散媒)に加え、よく混合してペースト状の負極活物質剤を得た。集電体として銅箔を用い、この銅箔上に得られた負極活物質剤をドクターブレード法を用いて層状に塗布し、均一な厚さの層を形成し、これを乾燥して負極活物質層とした。得られた積層体をφ14 mmの円形に打ち抜いて集電体表面に負極活物質層が形成された負極を得た。
【0067】
(c) 電池の組み立て
得られた正極及び負極を減圧下、150℃で加熱し、電極中の水分及びN-メチル-2-ピロリドンをほぼ完全に除去した。次にエチレンカーボネート/ジエチルカーボネートの体積比が30/70となるようにエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを混合して有機溶媒を調製した。この有機溶媒にLiPF6を1モル/リットルとなるように添加して電解液を調製した。図1はコイン型リチウム二次電池の断面図である。集電体1a表面に正極活物質層1bが形成された正極1及び集電体2a表面に負極活物質層2bが形成された負極2をそれぞれ正極ケース11及び負極ケース12に溶接し、これらの間に(1)で作製したポリオレフィン微多孔膜からなるセパレータ4を挟んで重ね合わせた。次いで電解液3を注入した後、ガスケット5で密封して図1に示すコイン型リチウム二次電池を得た。
【0068】
(3) 高温保存試験
得られたリチウム二次電池の高温保存前の放電容量を充放電試験機により測定した。次にこの電池を80℃で30日間保存した後再充電し、保存後の放電容量を同様の方法で測定した。保存前後の放電容量から容量回復率(%)を保存後の容量×100/初期の容量により算出した。リチウム二次電池の構成及び容量回復率を表1に示す。
【0069】
比較例1
安定化剤をポリオレフィン微多孔膜表面に被覆しなかった以外実施例1と同様にしてポリオレフィン微多孔膜及びリチウム二次電池を作製した。実施例1と同様にして高温保存試験を行った結果を表1に示す。
【0070】
【表1】
Figure 0004307065
【0071】
アデカスタブHP-10を添加していない比較例の電池では容量回復率が60〜70%であるのに対し、実施例の電池では80%以上の容量回復率が得られたことから、本発明のポリオレフィン微多孔膜は高温保存安定性に優れていることがわかる。
【0072】
【発明の効果】
上記の通り、本発明のポリオレフィン微多孔膜は、一般式(1)で表される安定化剤を含有するので、酸化による変性を受けにくい。そのため、これを電池用セパレータとして用いると充電状態の高温保存安定性に優れた電池を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例によるコイン型リチウム二次電池を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1・・・正極
1a・・・集電体
1b・・・正極活性物質層
2・・・負極
2a・・・集電体
2b・・・負極活性物質層
3・・・電解液
4・・・セパレータ
5・・・ガスケット
11・・・正極ケース
12・・・負極ケース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polyolefin microporous membrane excellent in mechanical properties, permeability and heat shrinkability, and excellent in high-temperature storage stability, a battery separator using the same, and a battery.
[0002]
[Prior art]
Thermoplastic resin microporous membranes include separators for batteries used in lithium secondary batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, polymer batteries, etc., separators for electrolytic capacitors, reverse osmosis filtration membranes, ultrafiltration membranes, precision It is widely used in various filters such as filtration membranes, moisture-permeable and waterproof clothing, and medical materials. When the microporous membrane is used as a battery separator, particularly a lithium ion battery separator, its performance is deeply related to battery characteristics, battery productivity, and battery safety. Therefore, the microporous membrane is required to have excellent mechanical characteristics, heat resistance, permeability, dimensional stability, shutdown characteristics, meltdown characteristics, and the like.
[0003]
For example, as a method for producing a microporous membrane having excellent strength, JP-A-60-242035, JP-A-60-255107, and JP-A-63-273651 describe the production of a microporous membrane using an ultrahigh molecular weight polyolefin. Proposed method. These are methods in which ultrahigh molecular weight polyolefin and various plasticizers or solvents are melt-kneaded, the resulting melt-kneaded product is extruded to form a gel-like sheet, and then stretched. However, because these methods use ultra-high molecular weight polyolefin, a large amount of plasticizer or solvent must be used to extrude the melt-kneaded product, and it takes time to remove the plasticizer or solvent. In addition, the strength of the resulting microporous membrane was not sufficient.
[0004]
For this reason, JP-A-3-064334 contains ultra-high molecular weight polyolefin and reduces the amount of solvent used by controlling the value of mass average molecular weight / number average molecular weight of the polyolefin composition within a specific range. In addition, a microporous membrane having excellent strength and water permeability is disclosed. JP-A-4-126352, JP-A-5-23578, JP-A-6-093130, JP-A-6-096753 and JP-A-6-223802 are microporous films made of a composition containing polyethylene and polypropylene. Disclosure.
[0005]
In recent years, with regard to battery characteristics, not only strength, permeability and heat resistance, but also characteristics related to battery life such as high-temperature storage stability have been emphasized. When the battery is stored at a high temperature (60 to 80 ° C.), the battery performance deteriorates due to the modification of the separator (microporous film) due to the oxidation reaction of the battery positive electrode. In order to prevent such thermal deterioration, generally, stabilizers such as an antioxidant and a neutralizing agent are added when the resin is put into the extruder (see, for example, Patent Document 1). However, when a microporous membrane is used as a battery separator, the currently used stabilizer is not sufficient to prevent thermal degradation of the microporous membrane, and the battery performance cannot be maintained high for a long time. It is a problem.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-030685 A [0007]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a polyolefin microporous membrane excellent in mechanical properties, permeability and heat shrinkability, and excellent in heat storage stability, a battery separator using the same, and a battery.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research in view of the above object, the present inventors have melt-kneaded polyolefin, a solvent, and a phenolic antioxidant , extruded the melt-kneaded product from a die, and stretched the gel sheet obtained by cooling. By applying a predetermined stabilizer to the polyolefin microporous membrane obtained by removing the solvent, a polyolefin microporous membrane having excellent thermal storage stability as well as mechanical properties, permeability and heat shrinkability can be obtained. The present invention has been discovered.
[0009]
That is, (1) preparing a resin solution by melt-kneading polyethylene, its solvent and phenolic antioxidant, (2) extruding the resin solution from a die, (3) cooling to form a gel sheet, (4) The method for producing a polyolefin microporous membrane according to the present invention includes the step of stretching the gel-like sheet and (5) removing the solvent from the gel-like sheet using a washing solvent. 1):
[Chemical formula 2]
Figure 0004307065
(In formula (1), R 1 to R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms which may be blocked by an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. R 5 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.) Or a microporous membrane obtained in the step (5) The above-mentioned stabilizer is applied to the above . The stabilizer is represented by the formula (2):
[Chemical 3]
Figure 0004307065
2,2-methylenebis (4,6-di-t-butylphenyl) octyl phosphite represented by the following formula is preferable.
[0010]
The content of the stabilizer is preferably 1 to 1,000 ppm with respect to the mass of the polyolefin microporous membrane.
[0011]
In order to obtain a microporous membrane excellent in mechanical properties, permeability and heat shrinkability, polyethylene preferably satisfies the following conditions.
(1) The polyethylene has a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more.
(2) The polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more as described in (1) is an ultrahigh molecular weight polyethylene.
(3) The mass average molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene described in (2) above is 1 × 10 6 to 15 × 10 6 .
(4) The mass average molecular weight of the ultra-high molecular weight polyethylene described in (2) or (3) is 1 × 10 6 to 5 × 10 6 .
(5) The ultrahigh molecular weight polyethylene according to any one of (2) to (4) is an ethylene homopolymer or an ethylene / α-olefin copolymer containing a small amount of other α-olefin.
(6) Mw / Mn of the polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more according to any one of (1) to (5) is 5 to 300.
(7) The polyethylene is a polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more according to any one of the above (1) to (6), a polyethylene having a mass average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 , weight average molecular weight 1 × 10 4 ~4 × 10 6 polypropylene, weight-average molecular weight 1 × 10 4 ~4 × 10 6 of the polybutene-1, weight-average molecular weight 1 × 10 3 ~1 × 10 4 polyethylene wax, and mass It is a polyethylene composition comprising at least one other polyolefin selected from the group consisting of ethylene / α-olefin copolymers having an average molecular weight of 1 × 10 4 to 4 × 10 6 .
(8) The polyethylene composition according to the above (7) is a composition comprising an ultrahigh molecular weight polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more and a polyethylene having a mass average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 . It is.
(9) Polyethylene having a weight average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 in the polyethylene composition described in (8) is high density polyethylene, medium density polyethylene, branched low density polyethylene, and linear low It is at least one selected from the group consisting of density polyethylene.
(10) The polyethylene composition according to (9) is an ultrahigh molecular weight polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more and a high density polyethylene having a mass average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 .
(11) Mw / Mn of the polyethylene composition according to any one of (7) to (10) is 5 to 300.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[1] Polyolefin microporous membrane
(1) Stabilizer The polyolefin microporous membrane of the present invention contains a compound represented by the following general formula (1) as a stabilizer.
[Chemical 3]
Figure 0004307065
(In the general formula (1), R 1 to R 4 each independently represents an alkyl group or an aralkyl group which may be blocked by an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, and R 5 represents an alkyl group or an aralkyl group. To express.)
[0013]
As the alkyl group represented by R 1 to R 5 , an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is more preferable. The alkyl group may be linear or branched, and may further have a substituent. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, t-pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, heptyl group Octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, methoxymethyl group and the like.
[0014]
The aralkyl group represented by R 1 to R 5 is preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and specifically includes a benzyl group, a phenylethyl group, a 2-phenyl-2-propyl group, a phenethyl group, and a naphthyl group. Examples include aralkyl groups such as a methyl group. These aralkyl groups may further have a substituent.
[0015]
R 1 to R 4 each independently represents an alkyl group or an aralkyl group. When there are a plurality of alkyl groups or aralkyl groups, the plurality of alkyl groups or aralkyl groups may be the same or different.
[0016]
R 1 to R 4 may be blocked with an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. That is, R 1 to R 4 may each be —OR, —SR, or —N (X) —R (R represents an alkyl group or an aralkyl group, and X represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aralkyl group. ). In this case, the preferred range of the alkyl group or aralkyl group represented by R and X is the same as the preferred range of the alkyl group or aralkyl group represented by R 1 to R 4 above. R and X may be further substituted with other substituents, and R and X may be linked to form a ring (pyrrolidine ring, piperidine ring, etc.). R 1 to R 4 may all be blocked with an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom, or a part thereof may be blocked with an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom. R 1 to R 4 may be blocked by the same heteroatom or different heteroatoms.
[0017]
Preferable examples of the stabilizer represented by the general formula (1) include 2,2-methylenebis (4,6-di-t-butylphenyl) octyl phosphite having the following structure. The stabilizer used is not limited to this.
[0018]
[Formula 4]
Figure 0004307065
[0019]
The stabilizer represented by the general formula (1) has an antioxidant action on the polyolefin microporous membrane. In the present invention, the stabilizer may be used alone or in combination with other known antioxidants (such as phenolic antioxidants). When used in combination, the addition method may be changed at the same time. For example, another phenolic antioxidant or the like may be added to the polyolefin melt-kneaded product, and the stabilizer represented by the general formula (1) may be added to the polyolefin microporous membrane by coating or the like.
[0020]
The content of the stabilizer represented by the general formula (1) is preferably 1 to 1,000 ppm, more preferably 5 to 100 ppm based on the mass of the polyolefin microporous membrane. If it is less than 1 ppm, the effect of stabilizing the polyolefin is insufficient, and if it exceeds 1,000 ppm, the battery performance deteriorates greatly.
[0021]
(2) Polyolefin Examples of the polyolefin used in the present invention include polyethylene, polypropylene, polybutene and the like. Among them, polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more is preferable. If the mass average molecular weight is less than 5 × 10 5 , breakage tends to occur during stretching.
[0022]
Examples of the polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more include ultra high molecular weight polyethylene, preferably a mass average molecular weight of 1 × 10 6 to 15 × 10 6 , more preferably 1 × 10 6 to 5 × 10 6. It is. The ultra high molecular weight polyethylene may be not only an ethylene homopolymer but also an ethylene / α-olefin copolymer containing a small amount of other α-olefin. As the α-olefin other than ethylene, propylene, butene-1, hexene-1, pentene-1,4-methylpentene-1, octene, vinyl acetate, methyl methacrylate, and styrene are preferable.
[0023]
It is also possible to use a polyethylene composition containing polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more and other polyolefin as polyethylene. As the polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more, the above ultrahigh molecular weight polyethylene is preferable. Other polyolefins, weight average molecular weight of 1 × 10 4 or more, 5 × 10 5 less polyethylene, the weight average molecular weight of 1 × 10 4 to 4 × 10 6 polypropylene, weight average molecular weight of 1 × 10 4 to 4 × 10 6 Polybutene-1, a polyethylene wax having a weight average molecular weight of 1 × 10 3 to 1 × 10 4 , and an ethylene / α-olefin copolymer having a weight average molecular weight of 1 × 10 4 to 4 × 10 6 At least one kind can be used. The amount of other polyolefin added is 80 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the entire polyethylene composition.
[0024]
When using a polyethylene composition, it is preferable to use a composition comprising the ultrahigh molecular weight polyethylene and a polyethylene having a mass average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 . This polyethylene composition can easily control the molecular weight distribution (Mw / Mn) depending on the application. The polyethylene having a mass average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 is at least one selected from the group consisting of high density polyethylene, medium density polyethylene, branched low density polyethylene, and linear low density polyethylene. preferable. These polyethylenes having a mass average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5 contain not only ethylene homopolymers but also a small amount of other α-olefins such as propylene, butene-1 and hexene-1. A copolymer may also be used. The polyethylene composition includes, but is not limited to, a composition comprising an ultrahigh molecular weight polyethylene having a mass average molecular weight of 5 × 10 5 or more and a high density polyethylene having a mass average molecular weight of 1 × 10 4 or more and less than 5 × 10 5. More preferred.
[0025]
The molecular weight distribution Mw / Mn of polyethylene is not limited, but is preferably 5 to 300, more preferably 10 to 100. If Mw / Mn is less than 5, the high molecular weight component is too much and melt extrusion is difficult, and if Mw / Mn exceeds 300, the low molecular weight component is too much and the strength is lowered. Mw / Mn is used as a measure of molecular weight distribution, and the larger the value, the wider the molecular weight distribution. That is, when polyethylene is an ethylene homopolymer or an ethylene / α-olefin copolymer, Mw / Mn shows an increase in the molecular weight distribution, and the larger the value, the wider the molecular weight distribution. Mw / Mn of the ethylene homopolymer and the ethylene / α-olefin copolymer can be appropriately adjusted by preparing them by multistage polymerization. The multistage polymerization method is preferably a two-stage polymerization in which a high molecular weight component is polymerized in the first stage and then a low molecular weight component is polymerized in the second stage. When polyethylene is a polyethylene composition, the larger the Mw / Mn, the larger the difference in the mass average molecular weight of each polyolefin compounded, and the smaller the Mw / Mn, the smaller the difference in the mass average molecular weight of each polyolefin. Mw / Mn of the polyethylene composition can be appropriately adjusted by adjusting the molecular weight and mixing ratio of each component.
[0026]
(3) Production Method of Microporous Membrane The polyolefin microporous membrane of the present invention may be produced using a known method. For example, (a) a step of melt kneading polyethylene and a solvent of polyethylene to prepare a resin solution, (b) a step of extruding the resin solution from a die and cooling it to form a gel sheet, (c) stretching and solvent removal It can be manufactured by a series of steps including a step and (d) a step of drying the obtained film. The method for adding the stabilizer is not particularly limited, and it may be added to the melt-kneaded product of polyethylene or may be added to the cleaning agent in the solvent removal step. Moreover, after forming a microporous film, you may add by methods, such as application | coating. Hereinafter, each manufacturing process will be described.
[0027]
(a) Resin solution preparation step First, polyethylene and a solvent of polyethylene are melt-kneaded to prepare a resin solution.
When the stabilizer represented by the general formula (1) is added in this step, the stabilizer may be added to polyethylene and then melted and kneaded with a solvent (plasticizer), or the stabilizer may be added in advance. May be dissolved in a solvent (plasticizer) and then added to polyethylene. Various additives such as ultraviolet absorbers, antiblocking agents, pigments, dyes, inorganic fillers and the like can be added to the resin solution as necessary in addition to the stabilizers as long as the object of the present invention is not impaired.
[0028]
As the polyethylene solvent, a liquid solvent which is liquid at room temperature is preferably used. By using a liquid solvent, it is possible to stretch at a relatively high magnification. Liquid solvents include nonane, decane, decalin, paraxylene, undecane, dodecane, liquid hydrocarbons and other aliphatic or cyclic hydrocarbons, mineral oil fractions with boiling points corresponding to these, and room temperature such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate Then, a liquid phthalate ester can be used. In order to obtain a gel-like sheet having a stable liquid solvent content, a non-volatile liquid solvent such as liquid paraffin is preferably used. In the heat melt kneaded state, it is mixed with polyethylene, but a solid solvent that is solid at room temperature may be mixed with the liquid solvent. As such a solid solvent, stearyl alcohol, seryl alcohol, paraffin wax and the like can be used. If only a solid solvent is used, stretching unevenness may occur.
[0029]
The viscosity of the liquid solvent is preferably 30 to 500 cSt at 25 ° C., more preferably 50 to 200 cSt. If the viscosity at 25 ° C. is less than 30 cSt, foaming tends to occur and kneading is difficult. On the other hand, if it exceeds 500 cSt, it is difficult to remove the liquid solvent.
[0030]
Although the method of melt kneading is not particularly limited, it is usually carried out by uniformly kneading in a twin screw extruder. This method is suitable for preparing highly concentrated solutions of polyethylene. In general, the melting temperature is preferably 160 to 300 ° C, more preferably 180 to 220 ° C. The liquid solvent may be added before the start of kneading or may be added from the middle of the extruder during the kneading, but it is preferable to add the liquid solvent before starting the kneading to make a solution in advance. In melt kneading, it is preferable to add an antioxidant to prevent oxidation of polyethylene.
[0031]
The blending ratio of the resin (polyolefin) and the liquid solvent in the resin solution is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 20 to 40% by mass, based on the total of both as 100% by mass. When the resin is less than 1% by mass, swell and neck-in are increased at the die outlet when forming the gel-like sheet, and the moldability and self-supporting property of the gel-like sheet are lowered. On the other hand, if it exceeds 50% by mass, the formability of the gel-like sheet is lowered.
[0032]
(b) Gel Sheet Formation Step The melt-kneaded resin solution is directly or via another extruder, or once cooled and pelletized, and then extruded from the die again via the extruder. As the die, a sheet die having a rectangular base shape is usually used, but a double cylindrical hollow die, an inflation die, or the like can also be used. In the case of a sheet die, the die gap is usually 0.1 to 5 mm, and this is heated to 140 to 250 ° C. during extrusion. The extrusion rate of the heated solution is preferably 0.2 to 15 m / min.
[0033]
Thus, the gel-like sheet is formed by cooling the solution extruded from the die. Cooling is preferably performed at a rate of 50 ° C./min or more at least up to the gelation temperature or less. Moreover, it is preferable to cool to 25 ° C. or lower. In this manner, the phase composed of the polyethylene phase and the solvent is gelled, and the phase separation structure in which the non-polyethylene thermoplastic resin is dispersed in the polyethylene phase as fine particles can be fixed. In general, when the cooling rate is low, the higher order structure of the gel sheet obtained becomes rough, and the pseudo cell unit forming the gel sheet becomes large, but when the cooling rate is high, the cell unit becomes dense. When the cooling rate is less than 50 ° C./min, the degree of crystallinity increases and it is difficult to obtain a gel-like sheet suitable for stretching. As a cooling method, a method of directly contacting cold air, cooling water, or other cooling medium, a method of contacting a roll cooled by a refrigerant, or the like can be used.
[0034]
(c) Stretching / Solvent Removal Step Next, the obtained gel-like sheet is stretched and then the liquid solvent is removed, or the liquid solvent is removed from the gel-like sheet and then stretched, or the gel-like sheet is stretched and then the liquid. The solvent is removed and the film is further stretched.
[0035]
By stretching the gel-like sheet, the polyethylene phase is stretched to form fibrils, and the fibrils are cleaved around fine particles mainly composed of non-polyolefin thermoplastic resin dispersed in polyethylene. As a result, a crazed void is formed, and a hole (pore) centered on the fine particles is formed.
[0036]
Stretching is performed at a predetermined magnification by heating the gel-like sheet and then using a normal tenter method, roll method, inflation method, rolling method, or a combination of these methods. The stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferred. In the case of biaxial stretching, any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching or multistage stretching (a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used, but simultaneous biaxial stretching is particularly preferable. The mechanical strength is improved by stretching.
[0037]
Although a draw ratio changes with thickness of a gel-like sheet, when performing uniaxial stretching, it is preferable to set it as 2 times or more, and it is more preferable to set it as 3-30 times. In biaxial stretching, it is preferably at least 3 times in any direction, preferably 9 times or more in terms of surface magnification, and more preferably 25 times or more in terms of surface magnification. By setting the surface magnification to 9 times or more, the puncture strength can be improved. On the other hand, when the surface magnification is more than 400 times, there are restrictions in terms of the stretching apparatus, stretching operation, and the like.
[0038]
When polyethylene is a homopolymer or an ethylene / α-olefin copolymer, the stretching temperature is preferably the melting point + 10 ° C. or less, and more preferably within the range from the crystal dispersion temperature to less than the crystal melting point. When the stretching temperature exceeds the melting point + 10 ° C., the polyethylene melts and the molecular chain cannot be oriented by stretching. If the stretching temperature is lower than the crystal dispersion temperature, the softening of polyethylene is insufficient, the film is easily broken during stretching, and high-stretching cannot be performed. However, when performing sequential stretching or multistage stretching, primary stretching may be performed at a temperature lower than the crystal dispersion temperature. Here, the crystal dispersion temperature refers to a value obtained by measuring temperature characteristics of dynamic viscoelasticity based on ASTM D 4065. The crystal dispersion temperature of polyethylene is generally 90 ° C.
[0039]
When the polyethylene is a polyethylene composition containing other polyolefin, the stretching temperature is preferably in the range of the crystal dispersion temperature of the polyethylene contained in the composition to the crystal melting point + 10 ° C. When using such a polyethylene composition, in the present invention, the stretching temperature is usually 100 to 140 ° C, preferably 110 to 120 ° C.
[0040]
Depending on the desired physical properties, the film can be stretched by providing a temperature distribution in the film thickness direction, or can be subjected to sequential stretching or multi-stage stretching in which the film is first stretched at a relatively low temperature and then secondarily stretched at a higher temperature. By providing a temperature distribution in the film thickness direction and stretching, a microporous film generally excellent in mechanical strength can be obtained. As the method, for example, the method disclosed in JP-A-7-188440 can be applied.
[0041]
A cleaning solvent is used for removing (cleaning) the liquid solvent. Since the polyethylene phase is phase-separated from the solvent, a porous membrane can be obtained by removing the liquid solvent. The removal (washing) of the liquid solvent can be performed with a known washing solvent. Known cleaning solvents include, for example, chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride, hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane, fluorinated hydrocarbons such as ethane trifluoride, ethers such as diethyl ether and dioxane, Examples include readily volatile solvents such as methyl ethyl ketone. As the cleaning solvent, in addition to the known cleaning solvent, a cleaning solvent having a surface tension at 25 ° C. of 24 mN / m or less disclosed in JP-A-2002-256099 can be used. By using a cleaning solvent having such a surface tension, it is possible to suppress the shrinkage and densification of the network structure caused by the surface tension of the gas-liquid interface that occurs inside the microporous layer during drying after cleaning. The porosity and permeability of the porous membrane are further improved.
[0042]
The washing method can be carried out by a method of immersing the stretched membrane or gel-like sheet in a washing solvent, a method of showering the membrane or gel-like sheet after stretching with a washing solvent, or a combination thereof. The washing solvent is preferably used in an amount of 300 to 30000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the gel sheet. The washing with the washing solvent is preferably carried out until the remaining liquid solvent is less than 1% by mass with respect to the amount added.
[0043]
A stabilizer represented by the general formula (1) may be added in the solvent removal step. In that case, it is preferable to add to the washing | cleaning solvent for removing a liquid solvent. When washing the stretched membrane or gel-like sheet, the washing solvent is replaced with a liquid solvent, and the stabilizer can be retained on the surface or pores of the stretched membrane or gel-like sheet. The amount of the stabilizer added to the cleaning solvent may be appropriately changed depending on a cleaning method such as a dipping method or a shower method.
[0044]
(d) Membrane drying step The membrane obtained by stretching and solvent removal can be dried by a heat drying method or an air drying method. The drying temperature is preferably a temperature not higher than the crystal dispersion temperature of polyethylene, and particularly preferably a temperature lower by 5 ° C. or more than the crystal dispersion temperature.
[0045]
When the film mass after drying is 100% by mass, the content of the cleaning solvent remaining in the microporous membrane by the drying treatment is preferably 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less. If the drying is insufficient and a large amount of the washing solvent remains in the film, it is not preferable because the porosity decreases and the permeability deteriorates in the subsequent heat treatment.
[0046]
(e) Heat treatment step It is preferable to perform a heat treatment after removing the washing solvent. The crystal is stabilized by the heat treatment, and the lamellar layer is made uniform. As the heat treatment method, any method of heat stretching treatment, heat setting treatment, or heat shrinkage treatment may be used, and these can be appropriately selected according to the physical properties required for the microporous membrane. These heat treatments are performed below the melting point of the microporous membrane, preferably 60 ° C. or higher and melting point −10 ° C. or lower.
[0047]
The heat stretching treatment is performed by a commonly used tenter method, roll method, or rolling method, and is preferably performed at least in one direction at a draw ratio of 1.01 to 2.0 times, and more preferably 1.01 to 1.5 times.
[0048]
The heat setting treatment is performed by a tenter method, a roll method or a rolling method. Moreover, you may perform a heat shrink process by a tenter system, a roll system, or a rolling system, or may be performed using a belt conveyor or a floating. The heat shrink treatment is preferably performed in a range of 50% or less in at least one direction, and more preferably performed in a range of 30% or less.
[0049]
In addition, you may perform combining many above-mentioned heat | fever extending processes, heat setting processes, and heat shrink processes. In particular, when the heat stretching treatment is performed after the heat setting treatment, the permeability of the obtained microporous membrane is improved and the pore diameter is enlarged. Further, it is preferable to perform a heat shrinking treatment after the heat stretching treatment because a microporous membrane having a low shrinkage rate and a high strength can be obtained.
[0050]
(f) Film cross-linking treatment step After the film obtained by stretching and solvent removal is dried by a heat drying method, an air drying method or the like, a cross-linking treatment can be performed by ionizing radiation. As the ionizing radiation, α rays, β rays, γ rays, electron beams, and the like can be used. The ionizing radiation is performed with an electron dose of 0.1 to 100 Mrad and an acceleration voltage of 100 to 300 kV. Thereby, meltdown temperature can be improved.
[0051]
(g) Hydrophilization treatment step The microporous membrane obtained by stretching and solvent removal may be subjected to a hydrophilic treatment. As the hydrophilic treatment, monomer grafting, surfactant treatment, corona discharge treatment, or the like is used. The monomer grafting treatment is preferably performed after ionizing radiation.
[0052]
When using a surfactant, any of a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant or an amphoteric surfactant can be used, but a nonionic surfactant is used. Is preferred. In the case of using a surfactant, the surfactant is made into an aqueous solution or a solution of a lower alcohol such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and dipped or hydrophilized by a method using a doctor blade.
[0053]
The obtained hydrophilic microporous membrane is dried. At this time, in order to improve permeability, it is preferable to perform heat treatment while preventing shrinkage at a temperature below the melting point of the microporous membrane. Examples of the method of performing heat treatment while preventing shrinkage include a method of performing heat treatment while stretching.
[0054]
(h) Stabilizer addition step The stabilizer represented by the general formula (1) is added by a coating method, a printing method, or the like after forming a microporous film instead of being added in any of the above steps. be able to. For example, a stabilizer is dissolved in a suitable solvent to prepare a coating solution, spin coating method, gravure coating method, micro gravure coating method, dip coating method, cast method, die coating method, roll coating method, bar coating method, It can be added by applying to the surface of the microporous membrane by an extrusion coating method, an ink jet coating method or the like and drying.
[0055]
As described above, since the polyolefin microporous membrane of the present invention is excellent in mechanical properties, permeability, heat shrinkability, and heat storage stability, it can be suitably used as a battery separator, filter or the like. In addition, although the film thickness of a microporous film can be suitably selected according to a use, when using, for example as a battery separator, it is preferable to set it as 5-200 micrometers.
[0056]
[2] Battery The polyolefin microporous membrane of the present invention is a separator for secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-zinc batteries, silver-zinc batteries, lithium secondary batteries, and lithium polymer secondary batteries. However, it is particularly preferable to use as a separator for a lithium secondary battery. Hereinafter, a lithium secondary battery will be described as an example.
[0057]
In a lithium secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator, and the separator contains an electrolytic solution (electrolyte). The structure of the electrode is not particularly limited, and may be a known structure. For example, an electrode structure (coin type) in which disc-shaped positive electrodes and negative electrodes are opposed to each other, an electrode structure in which flat plate-like positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked (stacked type), and belt-shaped positive electrodes and negative electrodes are stacked. It can be set as a structure such as a wound electrode structure (winding type).
[0058]
The positive electrode usually has a current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions formed on the surface of the current collector. Examples of the positive electrode active material include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals (lithium composite oxides), and inorganic compounds such as transition metal sulfides. Transition metals include V, Mn, and Fe. , Co, Ni and the like. Preferred examples of the lithium composite oxide among the positive electrode active materials include lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, and a layered lithium composite oxide based on an α-NaFeO 2 type structure.
[0059]
The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer including a negative electrode active material formed on the surface of the current collector. Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, and carbon black. The electrolytic solution can be obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent. Lithium salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , Examples thereof include LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , a lower aliphatic carboxylic acid lithium salt, LiAlCl 4 and the like. These may be used alone or in admixture of two or more. Examples of the organic solvent include organic solvents having a high boiling point and a high dielectric constant such as ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and γ-butyrolactone, and tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxolane, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate. Examples include organic solvents having a low boiling point and a low viscosity. These may be used alone or in admixture of two or more. In particular, a high dielectric constant organic solvent has a high viscosity, and a low viscosity organic solvent has a low dielectric constant. Therefore, it is preferable to use a mixture of both.
[0060]
When assembling the battery, the separator is impregnated with the electrolytic solution. Thereby, ion permeability can be imparted to the separator (microporous membrane). Usually, the impregnation treatment is performed by immersing the microporous membrane in an electrolytic solution at room temperature. For example, when assembling a cylindrical battery, first, a positive electrode sheet, a separator made of a polyolefin microporous film, and a negative electrode sheet are laminated in this order, and this laminate is wound from one end to form a wound electrode element. Next, a battery can be obtained by inserting this electrode element into a battery can, impregnating with the above electrolyte, and caulking a battery lid also serving as a positive electrode terminal provided with a safety valve via a gasket.
[0061]
【Example】
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
[0062]
Example 1
(1) Fabrication of polyolefin microporous membrane
A thermoplastic resin composition (Mw / Mn) comprising a total of 100 parts by mass of 30 parts by mass of ultra high molecular weight polyethylene (mass average molecular weight 2 × 10 6 ) and 70 parts by mass of high density polyethylene (mass average molecular weight 3.5 × 10 5 ) = 16, melting point 135 ° C., crystal dispersion temperature 90 ° C.) 30 parts by mass were dry blended and charged into a twin screw extruder (inner diameter 58 mm, L / D = 42, strong kneading type). From the side feeder provided in the twin screw extruder, 0.5% by mass of dibutylhydroxytoluene (BHT) and 0.5% by mass of tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) Propionate] 70 parts by mass of liquid paraffin (35 cSt / 40 ° C.) containing methane (Ir1010) was supplied and melt-kneaded at 200 ° C. This was extruded from a T-die and cooled to 0 ° C. at a rate of 50 ° C./min with a cooling roll to form a gel-like sheet. The obtained gel sheet was simultaneously biaxially stretched using a tenter stretching machine so that both the machine direction (MD) and the vertical direction (TD) were 5 times to obtain a stretched film. Washing tank containing methylene chloride (surface tension 27.3 mN / m (25 ° C), boiling point 40.0 ° C) temperature-adjusted to 25 ° C by fixing the obtained stretched film to a 20 cm x 20 cm aluminum frame It was immersed in and washed with rocking at 100 rpm for 3 minutes. The obtained membrane was air-dried at room temperature, and then heat-fixed at 125 ° C. for 10 minutes while holding the membrane in a tenter to obtain a microporous membrane having a thickness of 20 μm.
[0063]
2,2-methylenebis (4,6-di-t-butylphenyl) octyl phosphite (ADK STAB HP-10, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) as a stabilizer, methylene chloride to a concentration of 0.001% by mass Dissolved in (MC). This solution was applied to the surface of the obtained polyolefin microporous membrane by a dip coating method to obtain a polyolefin microporous membrane containing 100 ppm of the above stabilizer relative to the mass of the polyolefin microporous membrane.
[0064]
(2) Fabrication of lithium secondary battery
(a) Preparation of positive electrode First, 87 parts by mass of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), 10 parts by mass of scaly graphite and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) were added to N-methyl-2-pyrrolidone. The mixture was sufficiently mixed by stirring for a time to obtain a paste-like positive electrode active material agent.
[0065]
Using an aluminum foil as a current collector, the positive electrode active material agent obtained on the aluminum foil was applied in layers using a doctor blade method to form a layer having a uniform thickness, and this was dried to produce a positive electrode active material. A material layer was formed. The obtained laminate was punched into a circular shape of φ14 mm to obtain a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on the current collector surface.
[0066]
(b) Production of negative electrode 95 parts by mass of mesophase carbon microbeads and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) are added to N-methyl-2-pyrrolidone (dispersion medium) and mixed well to form a paste-like negative electrode active material Got. Using a copper foil as a current collector, the negative electrode active material agent obtained on this copper foil was applied in layers using a doctor blade method to form a uniform thickness layer, which was dried to produce a negative electrode active material. A material layer was formed. The obtained laminate was punched into a circular shape of φ14 mm to obtain a negative electrode in which a negative electrode active material layer was formed on the current collector surface.
[0067]
(c) Battery assembly The obtained positive electrode and negative electrode were heated at 150 ° C. under reduced pressure to almost completely remove moisture and N-methyl-2-pyrrolidone in the electrode. Next, an organic solvent was prepared by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate so that the volume ratio of ethylene carbonate / diethyl carbonate was 30/70. An electrolyte solution was prepared by adding LiPF 6 to the organic solvent so as to be 1 mol / liter. FIG. 1 is a cross-sectional view of a coin-type lithium secondary battery. The positive electrode 1 with the positive electrode active material layer 1b formed on the surface of the current collector 1a and the negative electrode 2 with the negative electrode active material layer 2b formed on the surface of the current collector 2a are welded to the positive electrode case 11 and the negative electrode case 12, respectively. The separators 4 made of a polyolefin microporous film prepared in (1) were sandwiched between them. Next, after injecting the electrolytic solution 3, it was sealed with a gasket 5 to obtain a coin-type lithium secondary battery shown in FIG.
[0068]
(3) High-temperature storage test The discharge capacity of the obtained lithium secondary battery before high-temperature storage was measured with a charge / discharge tester. Next, this battery was stored at 80 ° C. for 30 days and then recharged, and the discharge capacity after storage was measured by the same method. The capacity recovery rate (%) was calculated from the discharge capacity before and after storage by the capacity after storage × 100 / initial capacity. Table 1 shows the configuration and capacity recovery rate of the lithium secondary battery.
[0069]
Comparative Example 1
A polyolefin microporous membrane and a lithium secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the surface of the polyolefin microporous membrane was not coated with the stabilizer. Table 1 shows the results of the high temperature storage test conducted in the same manner as in Example 1.
[0070]
[Table 1]
Figure 0004307065
[0071]
Since the capacity recovery rate was 60 to 70% in the battery of the comparative example to which no ADK STAB HP-10 was added, the capacity recovery rate of 80% or more was obtained in the battery of the example. It can be seen that the polyolefin microporous membrane is excellent in high-temperature storage stability.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, since the polyolefin microporous membrane of the present invention contains the stabilizer represented by the general formula (1), it is difficult to be modified by oxidation. Therefore, when this is used as a battery separator, a battery excellent in high-temperature storage stability in a charged state can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a coin-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode 1a ... Current collector 1b ... Positive electrode active material layer 2 ... Negative electrode 2a ... Current collector 2b ... Negative electrode active material layer 3 ... Electrolyte solution 4 ... Separator 5 ... Gasket
11 ... Positive electrode case
12 ... Negative electrode case

Claims (1)

(1) ポリエチレン、その溶剤及びフェノール系酸化防止剤を溶融混練して樹脂溶液を調製し、(2) 前記樹脂溶液をダイより押し出し、(3) 冷却してゲル状シートを形成し、(4) 前記ゲル状シートを延伸し、(5) 洗浄溶媒を用いて前記ゲル状シートから前記溶剤を除去する工程を有するポリオレフィン微多孔膜の製造方法において、前記洗浄溶媒に式(1):
Figure 0004307065
(式(1)中、R1〜R4はそれぞれ独立に、酸素原子、イオウ原子又は窒素原子で遮断されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数7〜20のアラルキル基を表し、R5は炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数7〜20のアラルキル基を表す。)で表される安定化剤を添加するか、前記工程(5)で得られた微多孔膜に前記安定化剤を塗布することを特徴とする方法。
(1) Polyethylene, its solvent and phenolic antioxidant are melt-kneaded to prepare a resin solution, (2) the resin solution is extruded from a die, (3) is cooled to form a gel-like sheet, (4 ) In the method for producing a polyolefin microporous membrane, which includes a step of stretching the gel-like sheet and (5) removing the solvent from the gel-like sheet using a washing solvent, the washing solvent is represented by the formula (1):
Figure 0004307065
(In the formula (1), R 1 to R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms which may be blocked by an oxygen atom, sulfur atom or nitrogen atom. R 5 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms.) Or a microporous membrane obtained in the step (5) A method characterized by applying the stabilizer to the composition.
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EP2458660A4 (en) 2010-03-23 2016-03-30 Teijin Ltd Microporous polyolefin film, separator for non-aqueous secondary battery, non-aqueous secondary battery, and process for production of microporous polyolefin film

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