JP5092253B2 - Battery separator - Google Patents

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Description

本発明は電池用セパレータに関する。   The present invention relates to a battery separator.

多孔性フィルムはオムツや医療用シート、電池セパレータ等の各種用途に使用されている。中でも電池セパレータとして用いられる多孔性フィルムには、膜厚が薄く、かつ均一であることが求められる。電池セパレータとして用いられる多孔性フィルムとして、重量平均分子量が5×105以上の高分子量ポリオレフィンと、重量平均分子量が2×104以下の熱可塑性樹脂と、微粒子とを混練し、シート状に成形した後、該シートを延伸してなる多孔性フィルムが開示されている(特許文献1参照)。 Porous films are used in various applications such as diapers, medical sheets, and battery separators. In particular, a porous film used as a battery separator is required to be thin and uniform. As a porous film used as a battery separator, a high molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 or more, a thermoplastic resin having a weight average molecular weight of 2 × 10 4 or less, and fine particles are kneaded and formed into a sheet shape. After that, a porous film formed by stretching the sheet is disclosed (see Patent Document 1).

特開2002−69221号公報JP 2002-69221 A

しかしながら特許文献1に記載された方法で多孔性フィルムを製造する際に、従来の無機充填剤を用いた場合には、得られる多孔性フィルムに薄肉部が発生してしまうことがあった。本発明は、薄肉部がなく均質な電池用セパレータを提供することを目的とする。   However, when a porous film is produced by the method described in Patent Document 1, when a conventional inorganic filler is used, a thin portion may occur in the obtained porous film. An object of the present invention is to provide a homogeneous battery separator without a thin portion.

すなわち本発明は、ポリオレフィン系樹脂100重量部と、カーボンの含有量が10ppm以下である無機充填剤を前記ポリオレフィン系樹脂100重量部に対し100〜400重量部含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから、前記無機充填剤を除去した後、延伸して得られる電池用セパレータである。   That is, the present invention relates to a sheet comprising a polyolefin resin composition comprising 100 parts by weight of a polyolefin resin and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler having a carbon content of 10 ppm or less based on 100 parts by weight of the polyolefin resin. The battery separator obtained by removing the inorganic filler and then stretching.

本発明の電池用セパレータは、薄肉部がなく均質なものである。
The battery separator of the present invention has no thin part and is homogeneous.

本発明で用いるシートは、ポリオレフィン系樹脂100重量部と、該ポリオレフィン系樹脂100重量部に対し無機充填剤を100〜400重量部含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなる。ポリオレフィン系樹脂組成物中の無機充填剤含有量は、ポリオレフィン系樹脂100重量部に対し好ましくは150〜350重量部である。ポリオレフィン系樹脂組成物中の無機充填剤の量が100重量部未満の場合には、該ポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから無機充填剤を除去する場合に、無機充填剤を短時間で除去することが困難となる傾向があり、一方400重量部を越える場合には、シート強度が弱くなり、取り扱いが困難になる傾向がある。   The sheet used in the present invention comprises a polyolefin resin composition containing 100 parts by weight of a polyolefin resin and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler with respect to 100 parts by weight of the polyolefin resin. The inorganic filler content in the polyolefin resin composition is preferably 150 to 350 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyolefin resin. When the amount of the inorganic filler in the polyolefin resin composition is less than 100 parts by weight, the inorganic filler is removed in a short time when the inorganic filler is removed from the sheet made of the polyolefin resin composition. On the other hand, when the amount exceeds 400 parts by weight, the sheet strength tends to be weak and the handling tends to be difficult.

本発明におけるポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートの厚みは、通常5〜200μmであり、好ましくは5〜100μmである。このような厚みのシートは、該シートから無機充填剤を除去する場合に無機充填剤を短時間で効率よく除去することができ、かつ無機充填剤を除去したシートを延伸する場合に、延伸しやすい。   The thickness of the sheet comprising the polyolefin resin composition in the present invention is usually 5 to 200 μm, preferably 5 to 100 μm. A sheet having such a thickness can be efficiently removed in a short time when the inorganic filler is removed from the sheet, and stretched when the sheet from which the inorganic filler has been removed is stretched. Cheap.

本発明で用いる無機充填剤の平均粒子径は通常0.02〜1μmであり、好ましくは0.05〜0.8μmであり、さらに好ましくは0.05〜0.5μmである。このような平均粒子径の無機充填剤を含むポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートはピンホール(小さな穴)や薄肉部がより少なく、延伸性により優れるものであり、該シートを延伸して得られる電池用セパレータは、一層イオン透過性に優れるものとなる。なお無機充填剤の平均粒子径とは、走査型電子顕微鏡 SEM(日立製 S−4200)を用いて30000倍の大きさの視野内に認められる粒子の直径の平均値である。   The average particle diameter of the inorganic filler used in the present invention is usually from 0.02 to 1 μm, preferably from 0.05 to 0.8 μm, and more preferably from 0.05 to 0.5 μm. A sheet made of a polyolefin resin composition containing an inorganic filler having such an average particle diameter has fewer pinholes (small holes) and thin-walled portions, and is superior in stretchability, and is obtained by stretching the sheet. The battery separator is further excellent in ion permeability. In addition, the average particle diameter of an inorganic filler is an average value of the diameter of the particle | grains recognized in the visual field of 30000 times the magnitude | size using a scanning electron microscope SEM (Hitachi S-4200).

本発明で用いられる無機充填剤は、カーボンの含有量が10ppm以下、好ましくは9ppm以下、さらに好ましくは8ppm以下の無機充填剤である。本発明においてカーボンの含有量が10ppmを越える無機充填剤を用いた場合には、該無機充填剤を含むポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから、前記無機充填剤を除去した後、延伸して得られる電池用セパレータに、薄肉部が生じてしまう。   The inorganic filler used in the present invention is an inorganic filler having a carbon content of 10 ppm or less, preferably 9 ppm or less, more preferably 8 ppm or less. In the present invention, when an inorganic filler having a carbon content of more than 10 ppm is used, the inorganic filler is removed from the sheet comprising the polyolefin resin composition containing the inorganic filler, and then stretched. A thin-walled portion is produced in the battery separator.

本発明で用いられる無機充填剤としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム等の本質的に酸に溶解するものが挙げられる。安価であること、用途に応じて種々の粒子径のものを入手しやすいこと、後の工程で該無機充填剤を除去する場合に酸性水溶液等で容易に除去できることから、本発明では炭酸カルシウムを用いることが好ましく、沈降炭酸カルシウムを用いることがより好ましい。   Examples of the inorganic filler used in the present invention include calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, zinc oxide, calcium oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and calcium sulfate, which are essentially soluble in acids. Is mentioned. In the present invention, calcium carbonate is used because it is inexpensive, easily available in various particle sizes depending on the application, and easily removed with an acidic aqueous solution when the inorganic filler is removed in a later step. It is preferable to use precipitated calcium carbonate, and more preferable to use precipitated calcium carbonate.

本発明で用いる無機充填剤は、ポリオレフィン系樹脂中への分散性や、該無機充填剤を含むシートを延伸する際の延伸性の観点から、表面処理が実施されていることが好ましい。表面処理剤としては、例えばパルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、オクタデカン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸等の高級脂肪酸およびその混合物またはそれらの金属塩等を挙げることができる。またこれらに加えて、オレイン酸エチル、パルミ酸エチルステアリン酸エチル等の高級脂肪酸エステルを表面処理剤として少量併用してもよい。無機充填剤に表面処理する場合に用いる表面処理剤は、無機充填剤100重量部に対して1〜10重量部程度とすることが好ましい。   The inorganic filler used in the present invention is preferably subjected to a surface treatment from the viewpoint of dispersibility in a polyolefin-based resin and stretchability when a sheet containing the inorganic filler is stretched. Examples of the surface treatment agent include higher fatty acids such as palmitic acid, oleic acid, stearic acid, octadecanoic acid, lauric acid, myristic acid, mixtures thereof, and metal salts thereof. In addition to these, a small amount of higher fatty acid esters such as ethyl oleate and ethyl stearate may be used in combination as a surface treatment agent. It is preferable that the surface treatment agent used for the surface treatment of the inorganic filler is about 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic filler.

無機充填剤に含まれるカーボンは、導電性のカーボンであり、原料そのものに含まれていたり、無機充填剤製造工程において混入したものであると推定される。無機充填剤に含まれるカーボンは、量は極めて少ないものの、比較的径の大きいものが多い。カーボンが10ppm以下である無機充填剤を得るためには、例えば市販の無機微粒子を粒子径の大きいものと小さいものとに分級して得られる粒子径の小さい無機充填剤を挙げることができる。分級方法は特に限定はなく公知の風力分級機、メッシュ分級機、サイクロン分級機など乾式分級機を用いることができるが、風力分級機を用いることが好ましい。風力分級とは、無機充填剤を分級ローターに投入し、該分級ローターを回転させて、遠心力と気流による向心力を無機微粒子に与え、これらのバランスによって粒子径の大きい粗粉と粒子径の小さい微粉に分ける方法である。分級点の変更は風量および回転数の変更で容易に行える。分級点は0.5〜50μmとすることが好ましく、1〜20μmとすることがさらに好ましい。分級点は下式によって決定することができる。
D=c/ν√(Q/ρ)
ここで、D:分級点(μm)c:定数、ν:回転数(rmp)、Q:風量(m2/h)
上式において定数cは装置によって決定される値である。
無機充填剤に含まれるカーボンを全て除くことは極めて困難である。本発明では、カーボンを1ppm以上含有する無機充填剤であっても、使用することができる。
The carbon contained in the inorganic filler is conductive carbon and is presumed to be contained in the raw material itself or mixed in the inorganic filler manufacturing process. Although the amount of carbon contained in the inorganic filler is extremely small, many of them have a relatively large diameter. In order to obtain an inorganic filler having carbon of 10 ppm or less, for example, an inorganic filler having a small particle diameter obtained by classifying commercially available inorganic fine particles into those having a large particle diameter and those having a small particle diameter can be mentioned. The classification method is not particularly limited, and a dry classifier such as a well-known air classifier, mesh classifier, or cyclone classifier can be used, but an air classifier is preferably used. In wind classification, an inorganic filler is put into a classification rotor, the classification rotor is rotated, and centrifugal force and centripetal force due to airflow are applied to the inorganic fine particles. It is a method of dividing into fine powder. The classification point can be easily changed by changing the air volume and the rotation speed. The classification point is preferably 0.5 to 50 μm, and more preferably 1 to 20 μm. The classification point can be determined by the following equation.
D = c / ν√ (Q / ρ)
Where D: classification point (μm) c: constant, ν: rotational speed (rmp), Q: air volume (m 2 / h)
In the above equation, the constant c is a value determined by the apparatus.
It is extremely difficult to remove all the carbon contained in the inorganic filler. In the present invention, even an inorganic filler containing 1 ppm or more of carbon can be used.

本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセンなどの各オレフィンの単独重合体やこれらモノマー同士、あるいはこれらモノマーと非オレフィン系モノマーとの共重合体が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、低密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン−α−オレフィン共重合体)、高密度ポリエチレン等のエチレン系樹脂、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のプロピレン系樹脂、ポリ(4−メチルペンテン−1)、ポリ(ブテン−1)、エチレン−酢酸ビニル共重合体が挙げられる。シャットダウン温度を120〜150℃程度とすることができることから、使用するポリオレフィン系樹脂はエチレン系樹脂であることが好ましい。   Examples of the polyolefin resin used in the present invention include homopolymers of olefins such as ethylene, propylene, butene, and hexene, copolymers of these monomers, and copolymers of these monomers and non-olefin monomers. Specific examples of the polyolefin resin include low density polyethylene, linear polyethylene (ethylene-α-olefin copolymer), ethylene resin such as high density polyethylene, and propylene resin such as polypropylene and ethylene-propylene copolymer. Examples include poly (4-methylpentene-1), poly (butene-1), and ethylene-vinyl acetate copolymer. Since the shutdown temperature can be about 120 to 150 ° C., the polyolefin resin to be used is preferably an ethylene resin.

本発明で用いるポリオレフィン系樹脂は、分子鎖長が2850nm以上のポリオレフィン(以下、超高分子鎖長ポリオレフィンと称する)を含有することが好ましい。このような超高分子鎖長ポリオレフィンを含むポリオレフィン系樹脂を用いることにより、該ポリオレフィン系樹脂を含むポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから無機充填剤を除去した後、延伸して得られる電池用セパレータは、強度に優れ、該電池用セパレータを用いた電池は内部抵抗が小さい電池となる。ポリオレフィン系樹脂中に含まれる超高分子鎖長ポリオレフィンは、該ポリオレフィン系樹脂中10重量%以上であることが好ましく、20重量%以上であることがより好ましく、30重量%以上であることがさらに好ましい。   The polyolefin resin used in the present invention preferably contains a polyolefin having a molecular chain length of 2850 nm or more (hereinafter referred to as an ultra-high molecular chain length polyolefin). A battery separator obtained by removing the inorganic filler from a sheet made of a polyolefin resin composition containing the polyolefin resin by using a polyolefin resin containing such an ultra-high molecular chain length polyolefin and then stretching the sheet. Is excellent in strength, and a battery using the battery separator has a low internal resistance. The ultra high molecular chain length polyolefin contained in the polyolefin resin is preferably 10% by weight or more in the polyolefin resin, more preferably 20% by weight or more, and further preferably 30% by weight or more. preferable.

本発明で用いるポリオレフィン系樹脂組成物は、重量平均分子量が700〜6000のオレフィン系ワックスを含むことが好ましい。オレフィン系ワックスは、通常25℃で固体状のものである。ワックスを含むポリオレフィン系樹脂組成物は、延伸性が向上し、かつ得られる多孔性フィルムは強度に優れるものとなる。ポリオレフィン系樹脂組成物中のオレフィン系ワックスの含有量は、該樹脂組成物に含まれるポリオレフィン系樹脂100重量部に対し、5〜100重量部であることが好ましく、10〜70重量部であることがさらに好ましい。   The polyolefin resin composition used in the present invention preferably contains an olefin wax having a weight average molecular weight of 700 to 6000. Olefinic wax is usually solid at 25 ° C. The polyolefin resin composition containing a wax has improved stretchability, and the resulting porous film has excellent strength. The content of the olefin wax in the polyolefin resin composition is preferably 5 to 100 parts by weight, and preferably 10 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyolefin resin contained in the resin composition. Is more preferable.

オレフィン系ワックスの例としては、低密度ポリエチレン、線状ポリエチレン(エチレン−α−オレフィン共重合体)、高密度ポリエチレン等のエチレン系樹脂ワックス、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のプロピレン系樹脂ワックス、ポリ(4 −メチルペンテン−1)、ポリ(ブテン−1)およびエチレン−酢酸ビニル共重合体のワックスなどが挙げられる。   Examples of olefin waxes include ethylene resin waxes such as low density polyethylene, linear polyethylene (ethylene-α-olefin copolymer), high density polyethylene, and propylene resin waxes such as polypropylene and ethylene-propylene copolymer. , Poly (4-methylpentene-1), poly (butene-1), and ethylene-vinyl acetate copolymer wax.

本発明において、ポリオレフィン系樹脂やオレフィン系ワックスの分子鎖長、重量平均分子鎖長、分子量及び重量平均分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定することができる。また、特定のポリオレフィン系樹脂中の超高分子鎖長ポリオレフィンの含有量(重量%)は、GPC測定により得られる分子量分布曲線の積分により求めることができる。   In the present invention, the molecular chain length, weight average molecular chain length, molecular weight, and weight average molecular weight of a polyolefin resin or olefin wax can be measured by GPC (gel permeation chromatography). In addition, the content (% by weight) of the ultra-high molecular chain length polyolefin in the specific polyolefin resin can be obtained by integration of a molecular weight distribution curve obtained by GPC measurement.

ポリオレフィン系樹脂の分子鎖長は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定によるポリスチレン換算の分子鎖長であり、より具体的には以下の手順で求められるパラメータである。GPC測定の移動相としては、測定する未知試料も分子量既知の標準ポリスチレンも溶解することができる溶媒を使用する。まず、分子量が異なる複数種の標準ポリスチレンのGPC測定を行い、各標準ポリスチレンの保持時間を求める。ポリスチレンのQファクターを用いて各標準ポリスチレンの分子鎖長を求め、これにより、各標準ポリスチレンの分子鎖長とそれに対応する保持時間を知る。なお、標準ポリスチレンの分子量、分子鎖長およびQファクターは下記の関係にある。
分子量=分子鎖長×Qファクター
次に未知試料のGPC測定を行い、保持時間−溶出成分量曲線を得る。標準ポリスチレンのGPC測定において、保持時間Tであった標準ポリスチレンの分子鎖長をLとするとき、未知試料のGPC測定において保持時間Tであった成分の「ポリスチレン換算の分子鎖長」をLとする。この関係を用いて、当該未知試料の前記保持時間−溶出成分量曲線から、当該未知試料のポリスチレン換算の分子鎖長分布(ポリスチレン換算の分子鎖長と溶出成分量との関係)が求められる。
The molecular chain length of the polyolefin resin is a molecular chain length in terms of polystyrene as measured by GPC (gel permeation chromatography), and more specifically is a parameter determined by the following procedure. As a mobile phase for GPC measurement, a solvent capable of dissolving both an unknown sample to be measured and standard polystyrene having a known molecular weight is used. First, GPC measurement of a plurality of types of standard polystyrenes having different molecular weights is performed to determine the retention time of each standard polystyrene. The molecular chain length of each standard polystyrene is determined using the polystyrene Q factor, and thereby the molecular chain length of each standard polystyrene and the corresponding retention time are known. The molecular weight, molecular chain length, and Q factor of standard polystyrene are in the following relationship.
Molecular weight = molecular chain length × Q factor Next, GPC measurement of an unknown sample is performed to obtain a retention time-eluting component amount curve. In the standard polystyrene GPC measurement, when the molecular chain length of the standard polystyrene that was the holding time T is L, the “polystyrene converted molecular chain length” of the component that was the holding time T in the GPC measurement of the unknown sample is L. To do. Using this relationship, the polystyrene-reduced molecular chain length distribution of the unknown sample (relation between the polystyrene-reduced molecular chain length and the eluted component amount) is determined from the retention time-eluted component amount curve of the unknown sample.

本発明において、ポリオレフィン系樹脂中の分子鎖長が2850nm以上のポリオレフィン量は、上記の方法で求めた分子鎖長−溶出成分量曲線を全範囲について積分した値に対する、分子鎖長2850nm以上に該当する範囲について積分した値の割合として求めることができる。   In the present invention, the amount of polyolefin having a molecular chain length of 2850 nm or more in the polyolefin resin corresponds to a molecular chain length of 2850 nm or more with respect to the value obtained by integrating the molecular chain length-elution component amount curve obtained by the above method over the entire range. It can be obtained as a ratio of values integrated over the range to be performed.

本発明におけるポリオレフィン系樹脂組成物の製造方法は特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂や無機充填剤等のポリオレフィン系樹脂組成物を構成する材料を混合装置、例えばロール、バンバリーミキサー、一軸押出機、二軸押出機などを用いて混合し、ポリオレフィン系樹脂組成物を得る。材料を混合する際に、必要に応じて酸化防止剤や非イオン性界面活性剤、紫外線吸収剤、難燃剤、脂肪酸エステル、安定化剤等の添加剤を添加してもよい。   The method for producing the polyolefin resin composition in the present invention is not particularly limited, but a material constituting the polyolefin resin composition such as a polyolefin resin or an inorganic filler is mixed with a mixing device such as a roll, a Banbury mixer, a single screw extruder, two A polyolefin resin composition is obtained by mixing using a shaft extruder or the like. When mixing the materials, additives such as an antioxidant, a nonionic surfactant, an ultraviolet absorber, a flame retardant, a fatty acid ester, and a stabilizer may be added as necessary.

本発明で用いるポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートの製造方法は特に限定されるものではなく、インフレーション加工、カレンダー加工、Tダイ押出加工、スカイフ法等のシート成形方法により製造することができる。表面平滑性に優れ、かつ膜厚精度の高いシートが得られることから、下記の方法により製造することが好ましい。特にポリオレフィン系樹脂組成物中のポリオレフィン系樹脂が、超高分子鎖長ポリオレフィンを含む場合には、下記の方法によりシートを製造することが好ましい。   The manufacturing method of the sheet | seat which consists of polyolefin resin composition used by this invention is not specifically limited, It can manufacture by sheet forming methods, such as an inflation process, a calendar process, T-die extrusion process, and a Skyf method. Since a sheet having excellent surface smoothness and high film thickness accuracy can be obtained, it is preferably produced by the following method. In particular, when the polyolefin resin in the polyolefin resin composition contains an ultra high molecular chain length polyolefin, it is preferable to produce a sheet by the following method.

ポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートの好ましい製造方法とは、ポリオレフィン系樹脂組成物に含有されるポリオレフィン系樹脂の融点より高い表面温度に調整された一対の回転成形工具を用いて、ポリオレフィン系樹脂組成物を圧延成形する方法である。回転成形工具の表面温度は、(融点+5)℃以上であることが好ましい。また表面温度の上限は、(融点+20)℃以下であることが好ましく、(融点+15)℃以下であることがさらに好ましい。一対の回転成形工具としては、ロールやベルトが挙げられる。両回転成形工具の周速度は必ずしも厳密に同一周速度である必要はなく、それらの差異が±5%以内程度であればよい。なお、ポリオレフィン樹脂の融点は、DSC(示差走査熱量測定)におけるピーク温度により求めることができ、複数のピークがある場合は、最も融解熱量ΔH(J/g)が大きいピーク温度を融点とする。このような方法により得られるシートから、無機充填剤を除去した後延伸して得られる多孔性フィルムは、強度やイオン透過性などに優れる電池用セパレータとなる。   A preferred method for producing a sheet comprising a polyolefin resin composition is a polyolefin resin composition using a pair of rotational molding tools adjusted to a surface temperature higher than the melting point of the polyolefin resin contained in the polyolefin resin composition. This is a method of rolling a product. The surface temperature of the rotary forming tool is preferably (melting point + 5) ° C. or higher. Further, the upper limit of the surface temperature is preferably (melting point + 20) ° C. or less, and more preferably (melting point + 15) ° C. or less. Examples of the pair of rotary forming tools include a roll and a belt. The peripheral speeds of the two rotary forming tools do not necessarily have to be exactly the same peripheral speed, and the difference between them may be about ± 5% or less. The melting point of the polyolefin resin can be determined from the peak temperature in DSC (differential scanning calorimetry). When there are a plurality of peaks, the melting point is the peak temperature having the largest heat of fusion ΔH (J / g). The porous film obtained by removing the inorganic filler from the sheet obtained by such a method and then stretching becomes a battery separator having excellent strength and ion permeability.

ポリオレフィン系樹脂組成物を一対の回転成形工具により圧延成形する際には、押出機よりストランド状に吐出したポリオレフィン系樹脂組成物を直接一対の回転成形工具間に導入してもよく、一旦ペレット化したポリオレフィン系樹脂組成物を用いてもよい。   When a polyolefin resin composition is rolled with a pair of rotary molding tools, the polyolefin resin composition discharged in a strand form from an extruder may be directly introduced between the pair of rotary molding tools, and once pelletized. The polyolefin resin composition may be used.

本発明の電池用セパレータは、ポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから該シートに含まれる無機充填剤を除去した後、延伸する方法により得ることができる。このような方法で得られる電池用セパレータは、膜厚の均一性に優れるものである。本発明で用いるポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートは、ポリオレフィン系樹脂100重量部と、カーボンの含有量が10ppm以下である無機充填剤を前記ポリオレフィン系樹脂100重量部に対し100〜400重量部含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートが2枚以上積層されてなる多層シートであってもよい。   The battery separator of the present invention can be obtained by a method of stretching after removing the inorganic filler contained in the sheet from the sheet made of the polyolefin resin composition. The battery separator obtained by such a method is excellent in film thickness uniformity. The sheet made of the polyolefin resin composition used in the present invention contains 100 parts by weight of polyolefin resin and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler having a carbon content of 10 ppm or less with respect to 100 parts by weight of the polyolefin resin. It may be a multilayer sheet in which two or more sheets made of a polyolefin resin composition are laminated.

ポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから無機充填剤を除去する際には、液体が用いられる。使用する液体は、シート中の無機充填剤の種類に応じて適宜選択されるが、無機充填剤が炭酸カルシウム等の本質的に酸に溶解するものである場合には、酸性水溶液を用いることができる。無機充填剤を除去する方法としては、液体をシートにシャワー状に浴びせる方法、液体を入れた槽にシートを浸漬する方法等が挙げられる。液体により無機充填剤を除去する方法は回分式でも連続式でもよいが、生産性の観点から連続式が好ましく、例えば、複数のロールを中に配置した槽に液体を入れ、回転する前記ロールによりシートを搬送し液体中を通過させる方法が挙げられる。液体が酸性またはアルカリ性水溶液である場合には、無機充填剤が除去されたシートをさらに水で洗浄することが好ましい。洗浄の程度としては、通常は溶解した塩等が析出してこない程度まで洗浄を行えばよい。無機充填剤を除去したシートは、通常該シートの物性が変化しない時間と温度の範囲内で乾燥される。無機充填剤が除去されたシートには、無機充填剤が100〜20000ppm程度残存していることが好ましい。無機充填剤が少量残存したシートは、後述する方法で延伸して多孔性フィルムとし、電池用セパレータとして用いた場合に、該多孔性フィルムを構成するポリオレフィン系樹脂が溶融しても電極間の短絡を防ぐ効果が期待される。また前記したように無機充填剤が少量残存したシートを延伸して得られる多孔性フィルムは、無機充填剤を完全に除去した場合よりも通気性に優れる。この理由は明らかではないが、微量の充填剤がフィルム中に残存することによりフィルムが膜厚方向に押し潰され難くなっているためではないかと考えている。   When removing the inorganic filler from the sheet made of the polyolefin resin composition, a liquid is used. The liquid to be used is appropriately selected according to the type of the inorganic filler in the sheet, but when the inorganic filler is essentially soluble in acid such as calcium carbonate, an acidic aqueous solution may be used. it can. Examples of the method for removing the inorganic filler include a method in which the liquid is showered on the sheet, a method in which the sheet is immersed in a tank containing the liquid, and the like. The method of removing the inorganic filler by the liquid may be batch type or continuous type, but from the viewpoint of productivity, the continuous type is preferable. The method of conveying a sheet | seat and making it pass in a liquid is mentioned. When the liquid is an acidic or alkaline aqueous solution, the sheet from which the inorganic filler has been removed is preferably further washed with water. As the degree of washing, it is usually sufficient to carry out washing to such an extent that dissolved salt or the like does not precipitate. The sheet from which the inorganic filler has been removed is usually dried within a time and temperature range in which the physical properties of the sheet do not change. It is preferable that about 100 to 20000 ppm of the inorganic filler remain in the sheet from which the inorganic filler has been removed. A sheet with a small amount of inorganic filler is stretched by a method described later to form a porous film, and when used as a battery separator, even if the polyolefin resin constituting the porous film melts, a short circuit between the electrodes Expected to prevent the effects. Moreover, as described above, the porous film obtained by stretching a sheet in which a small amount of the inorganic filler remains is superior in air permeability to the case where the inorganic filler is completely removed. The reason for this is not clear, but it is thought that the film is hardly crushed in the film thickness direction due to the trace amount of filler remaining in the film.

無機充填剤が炭酸カルシウムであり、シートから炭酸カルシウムを除去する際に酸性水溶液を用いる場合には、炭酸カルシウムの除去速度を早くするため、酸性水溶液に界面活性剤や、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、N−メチルピロリドン等の水溶性の有機溶剤を少量添加することが好ましいが、環境の点から有機溶剤を添加せず界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤としては公知の非イオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤などがあげられるが、好ましくは非イオン系界面活性剤がよい。非イオン系界面活性剤は、水系液体が強アルカリ性(pH11以上)や強酸性(pH3以下)の場合でも加水分解されにくいという利点がある。非イオン系界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン・脂肪酸アミド等が挙げられる。水系液体に添加する非イオン系界面活性剤量は、無機充填剤除去速度の上昇効果と、無機充填剤除去後にフィルムから界面活性剤を除去する際の効率とのバランスから、0.05〜10重量%とすることが好ましい。   In the case where the inorganic filler is calcium carbonate and an acidic aqueous solution is used when removing calcium carbonate from the sheet, a surfactant, methanol, ethanol, isopropanol, It is preferable to add a small amount of a water-soluble organic solvent such as acetone or N-methylpyrrolidone, but it is preferable to add a surfactant without adding an organic solvent from the viewpoint of the environment. Examples of the surfactant include known nonionic surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, and the like, but nonionic surfactants are preferable. Nonionic surfactants have the advantage that they are difficult to hydrolyze even when the aqueous liquid is strongly alkaline (pH 11 or higher) or strongly acidic (pH 3 or lower). Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene-polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine / fatty acid amide, and the like. . The amount of the nonionic surfactant added to the aqueous liquid is 0.05 to 10 from the balance between the effect of increasing the inorganic filler removal rate and the efficiency of removing the surfactant from the film after removing the inorganic filler. It is preferable to set it as weight%.

本発明で用いられる非イオン系界面活性剤の親水性親油性バランス(HLB)は、3〜18の範囲が好ましく、5〜15の範囲がより好ましい。HLBとは、親水性と疎水性の強さのバランスを示す値である。HLBが小さすぎると、水に対する溶解性が悪くなる傾向があり、逆にHLBが大き過ぎると水への溶解性は十分であるものの疎水性が低いためにシートへの浸透に時間がかかる傾向がある。   The hydrophilic / lipophilic balance (HLB) of the nonionic surfactant used in the present invention is preferably in the range of 3 to 18, more preferably in the range of 5 to 15. HLB is a value indicating a balance between hydrophilicity and hydrophobic strength. If the HLB is too small, the solubility in water tends to be poor. Conversely, if the HLB is too large, the solubility in water is sufficient, but the hydrophobicity is low, so it tends to take time to penetrate into the sheet. is there.

HLBは、以下に示すグリフィンの式により算出することができる。
HLB=((界面活性剤中の親水基部分の分子量)/(界面活性剤全体の分子量))×(100/5)
前記のグリフィン式でHLBを算出できない界面活性剤のHLBについては、HLBが未知の該界面活性剤で油を乳化させ、別にHLBが既知の複数の界面活性剤(HLBの値が異なるものを使用)で同じ油を乳化させて比較する試験を行うことにより決定する。油の乳化状態をHLB未知の界面活性剤と同一としたHLB既知の界面活性剤のHLBを、HLB未知の界面活性剤のHLBとする。
HLB can be calculated by the following Griffin equation.
HLB = ((molecular weight of hydrophilic group in surfactant) / (molecular weight of entire surfactant)) × (100/5)
For surfactant HLB whose HLB cannot be calculated using the Griffin equation, oil is emulsified with the surfactant whose HLB is unknown, and a plurality of surfactants whose HLB is known (those with different HLB values are used) ) By emulsifying the same oil and comparing them. The HLB of the surfactant with the known HLB in which the oil emulsification state is the same as the surfactant with the unknown HLB is defined as the HLB of the surfactant with the unknown HLB.

前記のような方法によりポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから無機充填剤を除去したシートを、テンター、ロール、オートグラフ等により延伸することにより、多孔性フィルムを製造することができる。得られる多孔性フィルムの通気性の観点から延伸倍率は2〜12倍であることが好ましく、4〜10倍であることがより好ましい。延伸温度は通常、ポリオレフィン系樹脂の軟化点以上融点以下の温度、好ましくは(融点−50)℃〜融点の範囲で行う。このような範囲の温度で延伸を行うことにより、通気性やイオン透過性に優れ、電池用セパレータとして好適な多孔性フィルムを得ることができる。例えば使用するポリオレフィン樹脂組成物がポリエチレンを主体とするポリオレフィン系樹脂から構成されている場合、延伸温度は80〜130℃であることが好ましく、90〜115℃であることがさらに好ましい。また延伸後はヒートセットを行うことが好ましい。ヒートセット温度はポリオレフィン系樹脂の融点未満の温度で行うことが好ましい。   A porous film can be produced by stretching a sheet obtained by removing the inorganic filler from the sheet made of the polyolefin resin composition by the method as described above, using a tenter, a roll, an autograph or the like. From the viewpoint of air permeability of the obtained porous film, the draw ratio is preferably 2 to 12 times, and more preferably 4 to 10 times. The stretching temperature is usually a temperature not lower than the softening point and not higher than the melting point of the polyolefin resin, preferably in the range of (melting point-50) ° C. By stretching at a temperature in such a range, a porous film excellent in air permeability and ion permeability and suitable as a battery separator can be obtained. For example, when the polyolefin resin composition to be used is composed of a polyolefin resin mainly composed of polyethylene, the stretching temperature is preferably 80 to 130 ° C, more preferably 90 to 115 ° C. Moreover, it is preferable to heat set after extending | stretching. The heat setting temperature is preferably performed at a temperature lower than the melting point of the polyolefin resin.

前記したような方法で得られる多孔性フィルムは、薄肉部がなく均質であり、電池用セパレータに好適である。   The porous film obtained by the method as described above has no thin part and is uniform, and is suitable for a battery separator.

前記したような方法で得られる多孔性フィルムの少なくとも片面に、耐熱層が積層されてなる積層多孔性フィルムもまた、電池用セパレータとして用いることができる。以下、前記した構成の積層多孔性フィルムを、電池用積層セパレータと称する。前記耐熱層は、熱分解開始温度が200℃以上である耐熱性重合体から構成される多孔質層である。   A laminated porous film in which a heat-resistant layer is laminated on at least one surface of the porous film obtained by the method as described above can also be used as a battery separator. Hereinafter, the laminated porous film having the above configuration is referred to as a battery laminated separator. The heat-resistant layer is a porous layer composed of a heat-resistant polymer having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher.

熱分解開始温度が200℃以上である重合体としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート等の含酸素芳香族重合体、後述の含窒素芳香族重合体等が挙げられる。ポリエチレンテレフタレートは、原料モノマーとしてエチレングリコールおよびテレフタル酸を用いこれらの縮合重合により得られ、ポリブチレンテレフタレートは、原料モノマーとしてブチレングリコールおよびテレフタル酸を用いこれらの縮合重合により得られ、ポリエチレンイソフタレートは、原料モノマーとしてエチレングリコールおよびイソフタル酸を用いこれらの縮合重合により得られる。また、原料モノマーとして、テレフタル酸の代わりにテレフタル酸ジクロライドを用いてもよいし、イソフタル酸の代わりにイソフタル酸ジクロライドを用いてもよい。   Examples of the polymer having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher include oxygen-containing aromatic polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene isophthalate, and nitrogen-containing aromatic polymers described later. Polyethylene terephthalate is obtained by condensation polymerization using ethylene glycol and terephthalic acid as raw materials monomers, polybutylene terephthalate is obtained by condensation polymerization using butylene glycol and terephthalic acid as raw material monomers, polyethylene isophthalate is It can be obtained by condensation polymerization using ethylene glycol and isophthalic acid as raw material monomers. Further, as a raw material monomer, terephthalic acid dichloride may be used instead of terephthalic acid, or isophthalic acid dichloride may be used instead of isophthalic acid.

これらの重合体の熱分解開始温度は220℃以上がより好ましく、300℃以上のものがさらに好ましい。耐熱層を構成する重合体としては、操作性の観点から、含窒素芳香族重合体が好ましい。   The thermal decomposition starting temperature of these polymers is more preferably 220 ° C. or higher, further preferably 300 ° C. or higher. As the polymer constituting the heat-resistant layer, a nitrogen-containing aromatic polymer is preferable from the viewpoint of operability.

前記の含窒素芳香族重合体としては、アミド基を含有する芳香族重合体、アミドイミド基を含有する芳香族重合体、イミド基を含有する芳香族重合体、エステル基およびイミド基を含有する芳香族重合体、エステル基およびアミド基を含有する芳香族重合体が好ましく、これらの中でも、芳香族ポリアミド(以下、「アラミド」ということがある)、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリイミド、芳香族ポリエステルアミドがより好ましい。   Examples of the nitrogen-containing aromatic polymer include an aromatic polymer containing an amide group, an aromatic polymer containing an amideimide group, an aromatic polymer containing an imide group, an aromatic group containing an ester group and an imide group. Aromatic polymers containing an aromatic polymer, an ester group and an amide group are preferred. Among these, aromatic polyamide (hereinafter sometimes referred to as “aramid”), aromatic polyamideimide, aromatic polyimide, aromatic polyester Amides are more preferred.

アラミドとしては、例えばメタ配向芳香族ポリアミドとパラ配向芳香族ポリアミド(以下、「パラアラミド」ということがある)があげられ、多孔質になりやすい点でパラアラミドが好ましい。   Examples of aramids include meta-oriented aromatic polyamides and para-oriented aromatic polyamides (hereinafter sometimes referred to as “para-aramid”), and para-aramid is preferred because it tends to be porous.

ここに、パラアラミドとは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位(例えば、4、4’−ビフェニレン、1、5−ナフタレン、2、6−ナフタレン等のような反対方向に同軸または平行に延びる配向位)で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。   Here, the para-aramid is obtained by condensation polymerization of a para-oriented aromatic diamine and a para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide, and the amide bond is in the para position of the aromatic ring or an oriented position equivalent thereto (for example, 4, 4′-biphenylene, 1,5-naphthalene, 2,6-naphthalene and the like, which are substantially composed of repeating units bonded in the opposite direction (orientated positions extending coaxially or in parallel).

具体的には、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド、ポリ(4、4’−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン−4、4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン−2、6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2−クロロ−パラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2、6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等のパラ配向型またはパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが例示される。   Specifically, poly (paraphenylene terephthalamide), poly (parabenzamide, poly (4,4′-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene-4,4′-biphenylenedicarboxylic amide), poly (para Para-oriented or para-oriented, such as phenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloro-paraphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer The para-aramid which has a structure according to is illustrated.

前記の含窒素芳香族重合体の数平均分子量は、耐熱層の強度の観点から2000以上であることが好ましく、5000以上であることがより好ましい。また、耐熱層を後述する方法により形成させる場合の操作性の観点から、含窒素芳香族重合体の数平均分子量は50000以下であることが好ましい。   The number average molecular weight of the nitrogen-containing aromatic polymer is preferably 2000 or more, more preferably 5000 or more, from the viewpoint of the strength of the heat-resistant layer. Moreover, it is preferable that the number average molecular weight of a nitrogen-containing aromatic polymer is 50000 or less from a viewpoint of operativity when forming a heat-resistant layer by the method mentioned later.

本発明の電池用積層セパレータにおける耐熱層は、さらに有機粉末および/または無機粉末を含有することが好ましい。この場合、有機粉末および/または無機粉末の添加量を変化させることにより、耐熱層の空孔率を制御することができる。該有機粉末および/または無機粉末の粒径は、耐熱層の強度特性および平滑性を維持する観点から、一次粒子の平均粒子径が1.0μm以下であることが好ましく、操作性の観点から、0.01μm以上であることが好ましい。該有機粉末および/または無機粉末の添加量は耐熱層の強度の観点から、耐熱層総重量を100重量%としたとき、20重量%以上95重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは30重量%以上91重量%以下である。該有機粉末および/または無機粉末の形状としては、例えば球状、棒状等が挙げられるが、球状であることが好ましい。   It is preferable that the heat-resistant layer in the battery laminated separator of the present invention further contains an organic powder and / or an inorganic powder. In this case, the porosity of the heat-resistant layer can be controlled by changing the addition amount of the organic powder and / or the inorganic powder. From the viewpoint of maintaining the strength characteristics and smoothness of the heat-resistant layer, the average particle diameter of the primary particles is preferably 1.0 μm or less, and from the viewpoint of operability, the particle diameter of the organic powder and / or inorganic powder is It is preferable that it is 0.01 micrometer or more. From the viewpoint of the strength of the heat-resistant layer, the addition amount of the organic powder and / or inorganic powder is preferably 20% by weight or more and 95% by weight or less, and more preferably 30%, when the total weight of the heat-resistant layer is 100% by weight. % By weight or more and 91% by weight or less. Examples of the shape of the organic powder and / or inorganic powder include a spherical shape and a rod shape, and a spherical shape is preferable.

上記の有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単独あるいは2種類以上の共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリオレフィン;ポリメタクリレート等の有機物からなる粉末が挙げられる。該有機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの有機粉末の中でも、化学的安定性の点で、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
上記の無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等の無機物からなる粉末が挙げられ、具体的に例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタン、または炭酸カルシウム等からなる粉末が挙げられる。該無機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの無機粉末の中でも、化学的安定性の点で、アルミナが好ましい。
Examples of the organic powder include, for example, styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, methyl acrylate, and the like, or two or more kinds of copolymers, polytetrafluoroethylene, 4 Fluorine-based resins such as fluorinated ethylene-6 fluorinated propylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyolefin; powder made of organic matter such as polymethacrylate It is done. The organic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these organic powders, polytetrafluoroethylene is preferable from the viewpoint of chemical stability.
Examples of the inorganic powder include powders made of inorganic materials such as metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides, carbonates, sulfates, and specific examples include alumina, silica, The powder which consists of titanium dioxide or calcium carbonate etc. is mentioned. The inorganic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these inorganic powders, alumina is preferable from the viewpoint of chemical stability.

ポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから、無機充填剤を除去した後、延伸して得られる多孔性フィルムに耐熱層を積層する方法としては、耐熱層を別に製造して後に多孔性フィルムと積層する方法、多孔性フィルムの少なくとも片面に、耐熱性重合体を含有する塗工液を塗布して耐熱層を形成する方法等が挙げられるが、生産性の面から後者の手法が好ましい。多孔性フィルムの少なくとも片面に、塗工液を塗布して耐熱層を形成する方法としては、具体的に以下のような工程を含む方法が挙げられる。
(a)耐熱性重合体を含む塗工液を調製する。
(b)該塗工液を多孔性フィルムの少なくとも片面に塗工し、塗工膜を形成する。
(c)加湿、溶媒除去あるいは耐熱性重合体を溶解しない溶媒への浸漬等の手段で、前記塗工膜から耐熱性重合体を析出させた後、必要に応じて乾燥する。
塗工液は、特開2001−316006号公報に記載の塗工装置および特開2001−23602号公報に記載の方法により連続的に塗工することが好ましい。
As a method of laminating a heat-resistant layer on a porous film obtained by removing an inorganic filler from a sheet made of a polyolefin-based resin composition and then stretching, the heat-resistant layer is produced separately and then laminated with the porous film. Examples thereof include a method of forming a heat-resistant layer by applying a coating solution containing a heat-resistant polymer on at least one surface of a porous film, and the latter method is preferable from the viewpoint of productivity. Specific examples of a method for forming a heat-resistant layer by applying a coating liquid on at least one surface of a porous film include the following steps.
(A) A coating solution containing a heat resistant polymer is prepared.
(B) The coating solution is applied to at least one surface of the porous film to form a coating film.
(C) The heat-resistant polymer is precipitated from the coating film by means of humidification, solvent removal, or immersion in a solvent that does not dissolve the heat-resistant polymer, and then dried as necessary.
The coating liquid is preferably applied continuously by a coating apparatus described in JP-A-2001-316006 and a method described in JP-A-2001-23602.

前記塗工液は、耐熱性重合体を極性有機溶媒に溶かした液である。前記極性有機溶媒としては、例えば極性アミド系溶媒または極性尿素系溶媒であり、具体的には、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラメチルウレア等があげられるが、これらに限定されるものではない。塗工性の観点から、塗工液中の耐熱性重合体濃度は0.5〜10重量%であることが好ましい。   The coating solution is a solution obtained by dissolving a heat resistant polymer in a polar organic solvent. The polar organic solvent is, for example, a polar amide solvent or a polar urea solvent, and specifically includes N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, tetramethylurea. However, it is not limited to these. From the viewpoint of coating properties, the concentration of the heat resistant polymer in the coating solution is preferably 0.5 to 10% by weight.

前記塗工液は、有機粉末および/または無機粉末を含有していてもよい。このような塗工液を用いて耐熱層を形成することにより、膜厚が均一で、かつ微細な多孔質である耐熱層を形成することができる。   The coating liquid may contain an organic powder and / or an inorganic powder. By forming the heat-resistant layer using such a coating solution, it is possible to form a heat-resistant layer having a uniform film thickness and a fine porosity.

耐熱層の水銀圧入法で測定した平均孔径は、3μm以下が好ましく、1μm以下がさらに好ましい。平均孔径が3μmを超える場合には、積層多孔性フィルムを電池用セパレータとして用いた場合、正極や負極の主成分である炭素粉やその小片が脱落したときに、短絡しやすいなどの問題が生じる可能性がある。該耐熱層の厚みは、1〜15μmが好ましく、さらに好ましくは1〜10μmである。該厚みが1μm未満では、耐熱性についての効果が不十分である場合があり、15μmを超えると、積層多孔性フィルムを電池用セパレータとして用いた場合には、厚みが厚すぎ、高電気容量化が達成しにくい場合がある。   The average pore diameter measured by the mercury intrusion method of the heat-resistant layer is preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less. When the average pore diameter exceeds 3 μm, when the laminated porous film is used as a battery separator, there is a problem that short-circuiting easily occurs when carbon powder or a small piece thereof, which is the main component of the positive electrode or negative electrode, falls off. there is a possibility. The heat-resistant layer has a thickness of preferably 1 to 15 μm, more preferably 1 to 10 μm. When the thickness is less than 1 μm, the effect on heat resistance may be insufficient. When the thickness exceeds 15 μm, when the laminated porous film is used as a battery separator, the thickness is too thick and the electric capacity is increased. May be difficult to achieve.

前記方法で得られる積層多孔性フィルムは、薄肉部がなく均質である。また、耐熱性、強度、通気性(イオン透過性)にも優れるため、電池用積層セパレータ、特にリチウムイオン2次電池用積層セパレータとして好適に使用することができる。
The laminated porous film obtained by the above method has no thin part and is uniform. Moreover, since it is excellent also in heat resistance, intensity | strength, and air permeability (ion permeability), it can be used conveniently as a laminated separator for batteries, especially a laminated separator for lithium ion secondary batteries.

(1)ガーレー値
フィルムのガーレー値(秒/100cc)は、JIS P8117に準じて、B型デンソメーター(東洋精機製)にて測定した。測定はフィルム1m2あたり10箇所について行った。
(2)膜厚
JISK7130に準拠してミツトヨ製VL-50Aにて測定を行った。測定はフィルム1m2あたり10箇所について行った。
(1) The Gurley value (second / 100 cc) of the Gurley value film was measured with a B-type densometer (manufactured by Toyo Seiki) according to JIS P8117. The measurement was performed at 10 locations per 1 m 2 of film.
(2) Film thickness Measured with Mitutoyo VL-50A according to JISK7130. The measurement was performed at 10 locations per 1 m 2 of film.

(3)GPCによる分子鎖長および分子量の測定
測定装置としてウォーターズ社製ゲルクロマトグラフAlliance GPC2000型を使用した。その他の条件を以下に示す。
カラム :東ソー社製TSKgel GMHHR−H(S)HT 30cm×2、TSKgel GMH6 −HTL 30cm×2
移動相 :o−ジクロロベンゼン
検出器 :示差屈折計
流 速 :1.0mL/分
カラム温度:140℃
注入量 :500μL
試料30mgをo−ジクロロベンゼン20mLに145℃で完全に溶解した後、その溶液を孔径が0.45μmの焼結フィルターでろ過し、そのろ液を供給液とした。なお、較正曲線は、分子量既知の16種の標準ポリスチレンを用いて作製した。
(3) Measurement of molecular chain length and molecular weight by GPC A gel chromatograph Alliance GPC2000 model manufactured by Waters was used. Other conditions are shown below.
Column: TSKgel GMHHR-H (S) HT 30 cm × 2 manufactured by Tosoh Corporation, TSKgel GMH 6 -HTL 30 cm × 2
Mobile phase: o-dichlorobenzene detector: Differential refractometer flow rate: 1.0 mL / min Column temperature: 140 ° C.
Injection volume: 500 μL
After completely dissolving 30 mg of the sample in 20 mL of o-dichlorobenzene at 145 ° C., the solution was filtered through a sintered filter having a pore size of 0.45 μm, and the filtrate was used as a feed solution. The calibration curve was prepared using 16 kinds of standard polystyrenes with known molecular weights.

(4)無機充填剤中のカーボンの含有量測定
無機充填剤100gを精秤後、メタノール300mlを加えて撹拌し、無機充填剤を分散させた。さらに攪拌しながら塩酸(和光純薬工業(株) 特級試薬)300mlをゆっくり投入し、無機充填剤を溶解させた。泡が発生しなくなったことを確認し、該溶液を親水性PTFEフィルター(孔径10μm;日本ミリポア社製JCW4700)を用いて真空ろ過した。真空ろ過しながらフィルター上に残った不溶部にメタノール50ml、塩酸50mlを加え未溶解の無機充填剤を溶解させた。この操作を3回繰り返した。続いて、フィルター上に残った不溶成分を、テトラヒドロフラン、メタノール、塩酸、超純水、メタノールの順で洗浄した。その後、PTFEフィルターごと80℃オーブンにて3〜4時間真空乾燥した後、デシケーター中で常温まで冷却した。乾燥した不溶成分から約5mgを分取して精秤し、元素分析により含有されるカーボン量を測定した。元素分析には、elemental社製のvario ELを用いた。
(5)無機充填剤の平均粒子径
走査電子顕微鏡SEM(日立製 S−4200)により30000倍で観測し、粒子100個について直径を測定し、その平均を平均粒子径(μm)とした。
(6)突刺強度
多孔性フィルムを12mmΦのワッシャで固定し、ピンを200mm/minで突き刺したときの最大応力(gf)を該フィルムの突刺強度とした。ピンは、ピン径1mmΦ、先端0.5Rのものを使用した。
(7)多孔性フィルムに存在するピンホールおよび薄肉部の評価
得られた多孔性フィルムについて、目視によりフィルム1m2あたりのピンホールおよび薄肉部の数を測定した。具体的には、多孔性フィルムの一面から蛍光灯の光をあて、他方の面からフィルムを観察し、貫通孔をピンホールとし、貫通はしていないものの、フィルムの他の部分に比べて透過光が多い部分を薄肉部と判断した。
(4) Measurement of carbon content in inorganic filler After precisely weighing 100 g of inorganic filler, 300 ml of methanol was added and stirred to disperse the inorganic filler. Further, 300 ml of hydrochloric acid (special grade reagent from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was slowly added while stirring to dissolve the inorganic filler. After confirming that bubbles were not generated, the solution was vacuum filtered using a hydrophilic PTFE filter (pore size: 10 μm; JCW4700, manufactured by Nihon Millipore). 50 ml of methanol and 50 ml of hydrochloric acid were added to the insoluble part remaining on the filter while vacuum filtration to dissolve the undissolved inorganic filler. This operation was repeated three times. Subsequently, the insoluble component remaining on the filter was washed with tetrahydrofuran, methanol, hydrochloric acid, ultrapure water, and methanol in this order. Thereafter, the PTFE filter was vacuum dried in an oven at 80 ° C. for 3 to 4 hours, and then cooled to room temperature in a desiccator. About 5 mg was taken from the dried insoluble component and precisely weighed, and the amount of carbon contained was measured by elemental analysis. For elemental analysis, vario EL manufactured by elemental was used.
(5) Average particle size of inorganic filler The particle size was measured with a scanning electron microscope SEM (S-4200 manufactured by Hitachi) at a magnification of 30000, the diameter of 100 particles was measured, and the average was defined as the average particle size (μm).
(6) Puncture strength The maximum stress (gf) when the porous film was fixed with a 12 mmφ washer and the pin was punctured at 200 mm / min was defined as the puncture strength of the film. A pin with a pin diameter of 1 mmΦ and a tip of 0.5R was used.
(7) Evaluation of pinholes and thin portions present in porous film About the obtained porous film, the number of pinholes and thin portions per 1 m 2 of the film was visually measured. Specifically, the light of the fluorescent lamp is applied from one surface of the porous film, the film is observed from the other surface, and the through hole is a pinhole. The part with much light was judged to be a thin part.

[実施例1]
市販の沈降炭酸カルシウム(白石カルシウム(株)製 Vigot−10)を、ホソカワミクロン(株)製ターボフレックス100ATPを用いて分級した。分級条件は、ローター回転数11000ppm、風量4m2/分(理論分級点2μm)、原料供給量15kg/hとした。分級した結果、得られた微粉の回収率は85重量%であり、回収された無機充填剤に含まれるカーボンの量は8ppm、平均粒子径は0.14μmであった。
ポリエチレン系樹脂100重量部(ハイゼックスミリオン340M、三井化学(株)製、重量平均分子鎖長17000nm、重量平均分子量300万、融点136℃)と、該ポリエチレン系樹脂100重量部に対し、分級して得られた微粉の炭酸カルシウム256重量部およびオレフィン系ワックス粉末 44重量部(ハイワックス110P、三井化学(株)製、重量平均分子量1000、融点110℃)をヘンシェルミキサーで混合し、その後2軸混練機にて230℃で混練してポリオレフィン系樹脂組成物を得た。該ポリオレフィン系樹脂組成物を、表面温度が150℃であり、同周速度で回転する一対のロールで圧延し、膜厚約40μmの単層シートを作製した。次に得られた前記単層シート同士を、表面温度が150℃の一対のロールで圧着して多層のポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートを作製した。該多層シートの厚みは71μmであった。
次に、図1に示す装置を用いて多層シート中の無機充填剤を除去した。多層シートをロールにより搬送し塩酸水溶液(塩酸2〜4mol/L、非イオン系界面活性剤0.1〜0.5重量%)の入ったaの浴槽に浸漬して無機充填剤を除去し、続いて該シートを水酸化ナトリウム水溶液(0.1〜2mol/L)の入ったbの浴槽に浸漬し、中和した。さらに該シートをcの浴槽で水洗浄し、最後に50℃に加熱したロールに接触させて乾燥して巻き取った。その後、該シートをテンターにて8倍に延伸した(延伸温度100℃)。得られた多孔性フィルムの物性を表1に示す。
[Example 1]
Commercially available precipitated calcium carbonate (Vigot-10 manufactured by Shiroishi Calcium Co., Ltd.) was classified using Turboflex 100ATP manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. The classification conditions were a rotor speed of 11000 ppm, an air volume of 4 m 2 / min (theoretical classification point 2 μm), and a raw material supply rate of 15 kg / h. As a result of classification, the recovery rate of the obtained fine powder was 85% by weight, the amount of carbon contained in the recovered inorganic filler was 8 ppm, and the average particle size was 0.14 μm.
100 parts by weight of a polyethylene resin (Hi-Zex Million 340M, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., weight average molecular chain length 17000 nm, weight average molecular weight 3 million, melting point 136 ° C.) and 100 parts by weight of the polyethylene resin are classified. The resulting fine powder of 256 parts by weight of calcium carbonate and 44 parts by weight of olefin wax powder (High Wax 110P, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., weight average molecular weight 1000, melting point 110 ° C.) were mixed with a Henschel mixer and then biaxially kneaded. A polyolefin resin composition was obtained by kneading at 230 ° C. in a machine. The polyolefin resin composition was rolled with a pair of rolls having a surface temperature of 150 ° C. and rotating at the same peripheral speed to produce a single layer sheet having a thickness of about 40 μm. Next, the obtained single-layer sheets were pressure-bonded with a pair of rolls having a surface temperature of 150 ° C. to prepare a sheet made of a multilayer polyolefin resin composition. The multilayer sheet had a thickness of 71 μm.
Next, the inorganic filler in the multilayer sheet was removed using the apparatus shown in FIG. The multilayer sheet is conveyed by a roll and immersed in a bath containing a hydrochloric acid aqueous solution (hydrochloric acid 2 to 4 mol / L, nonionic surfactant 0.1 to 0.5% by weight) to remove the inorganic filler, and then the sheet. Was immersed in a bath (b) containing an aqueous sodium hydroxide solution (0.1 to 2 mol / L) for neutralization. Further, the sheet was washed with water in the bath of c, and was finally brought into contact with a roll heated to 50 ° C., dried and wound up. Thereafter, the sheet was stretched 8 times with a tenter (stretching temperature 100 ° C.). Table 1 shows the physical properties of the obtained porous film.

[比較例1]
市販の沈降炭酸カルシウム(白石カルシウム(株)製 Vigot−10、カーボンの含有量:17ppm、平均粒子径:0.14μm)を分級せずに用いた以外は実施例1と同様にして、ポリオレフィン系樹脂組成物、該ポリオレフィン系樹脂組成物からなる多層シート(81μm)を得、さらに該シートから無機充填剤を除去した後延伸して多孔性フィルムを得た。得られた多孔性フィルムの物性を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Polyolefin-based in the same manner as in Example 1 except that commercially available precipitated calcium carbonate (Vigot-10 manufactured by Shiroishi Calcium Co., Ltd., carbon content: 17 ppm, average particle size: 0.14 μm) was used without classification. A multilayer sheet (81 μm) comprising the resin composition and the polyolefin resin composition was obtained, and the inorganic filler was removed from the sheet, followed by stretching to obtain a porous film. Table 1 shows the physical properties of the obtained porous film.

Figure 0005092253
Figure 0005092253

実施例において、ポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから無機充填剤を除去する際に用いた装置の模式図である。In an Example, it is a schematic diagram of the apparatus used when removing an inorganic filler from the sheet | seat which consists of polyolefin resin compositions.

符号の説明Explanation of symbols

a:酸水溶液槽
b:アルカリ水溶液槽
c:水槽
d:ガイドロール
e:乾燥ドラム(加熱ドラム)
f:巻取機
g:ポリオレフィン系樹脂組成物からなるシート
a: Acid solution tank
b: Alkaline aqueous solution tank
c: Aquarium
d: Guide roll
e: Drying drum (heating drum)
f: Winder
g: Sheet made of polyolefin resin composition

Claims (3)

ポリオレフィン系樹脂100重量部と、カーボンの含有量が10ppm以下である無機充填剤を前記ポリオレフィン系樹脂100重量部に対し100〜400重量部含有するポリオレフィン系樹脂組成物からなるシートから、前記無機充填剤を除去した後、延伸して得られる電池用セパレータに、耐熱層が積層されてなる電池用積層セパレータ。 From a sheet made of a polyolefin resin composition containing 100 to 400 parts by weight of a polyolefin resin and 100 to 400 parts by weight of an inorganic filler having a carbon content of 10 ppm or less with respect to 100 parts by weight of the polyolefin resin, the inorganic filling A laminated separator for batteries, in which a heat-resistant layer is laminated on a separator for batteries obtained by stretching after removing the agent . 前記無機充填剤の平均粒子径が0.02〜1μmである請求項1に記載の電池用積層セパレータ。 The laminated separator for a battery according to claim 1, wherein the inorganic filler has an average particle size of 0.02 to 1 μm . 前記無機充填剤が炭酸カルシウムである請求項1または2に記載の電池用積層セパレータ。 The laminated separator for a battery according to claim 1, wherein the inorganic filler is calcium carbonate .
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