JP5170018B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery separator - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解液二次電池セパレータ、その製造方法およびそれを用いた非水電解液二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery separator, a method for producing the same, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.

非水電解液二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いのでパーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末などに用いる電池として広く使用されている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries, particularly lithium ion secondary batteries, are widely used as batteries for personal computers, mobile phones, portable information terminals and the like because of their high energy density.

これらのリチウム二次電池に代表される非水電解液二次電池は、エネルギー密度が高く、電池の破損あるいは電池を用いている機器の破損等の事故により内部短絡・外部短絡が生じて発熱したときの発熱量が大きいので、非水電解液二次電池には一定以上の発熱を防止し、高い安全性確保することが求められている。事故の場合に一定以上の発熱を防止する方法として、正極と負極の間に配置され正極と負極が直接接触しないよう隔てているセパレータに、発熱した場合に電流を遮断してそれ以上の発熱を防止するシャットダウン機能を持たせる方法が一般的である。シャットダウン機能をセパレータに持たせる方法としては、発熱により溶融する材質の多孔質からなる膜をセパレータとして用いる方法が用いられている。すなわち、発熱前には多孔質の孔の中をイオンが通過するのでセパレータは電気を通すが、発熱時に多孔質が溶融して無孔化し、セパレータは電気を通さなくなる。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by these lithium secondary batteries have high energy density and generated heat due to internal or external short circuits caused by accidents such as damage to the batteries or equipment using the batteries. Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery is required to prevent heat generation beyond a certain level and ensure high safety. In the event of an accident, as a method of preventing a certain amount of heat generation, a separator placed between the positive electrode and the negative electrode and separated so that the positive electrode and the negative electrode are not in direct contact with each other is cut off when the heat is generated and further heat is generated. A method of providing a shutdown function to prevent is common. As a method for providing a separator with a shutdown function, a method using a porous film made of a material that melts by heat generation as a separator is used. That is, since ions pass through the porous holes before heat generation, the separator conducts electricity, but when the heat is generated, the porous melts and becomes non-porous, and the separator does not conduct electricity.

例えば、セパレータとしてはポリオレフィン製の多孔膜が用いられる。ポリオレフィン多孔膜からなるセパレータは、電池の発熱時には、約80〜180℃で溶融し無孔化することで電流を遮断し(シャットダウンし)、発熱を抑制する。しかしながら、発熱が激しい場合には、ポリオレフィンの多孔膜は寸法安定性が不十分であり、収縮を起こしたり穴が開いてしまうなどの変形を起こし、正極と負極が直接接触することがあり、発熱を抑制できなくなる可能性があった。   For example, a polyolefin porous film is used as the separator. When the battery is heated, the separator made of the polyolefin porous film melts at about 80 to 180 ° C. and becomes non-porous to cut off the current (shut down) and suppress the heat generation. However, if the heat generation is intense, the polyolefin porous film has insufficient dimensional stability and may cause deformation such as shrinkage or opening of holes, and the positive and negative electrodes may be in direct contact with each other. May not be able to be suppressed.

このため、ポリオレフィン多孔膜に耐熱性のある材質からなる多孔膜を積層することにより、セパレータに高温での寸法安定性を付与する方法が検討されており、例えば、再生セルロース膜をエタノールに浸漬させて多孔化した後、ポリオレフィン多孔膜と積層してなるセパレータが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、そのようなセパレータは、安全性の高い非水二次電池を与えるものの、正極と負極の間に、ポリオレフィン多孔膜に加えて耐熱性のある材質からなる多孔膜を設けることになるので、イオンの伝導が不十分となり、負荷特性が不十分な非水二次電池を与えるという問題があった。   For this reason, a method for imparting dimensional stability at high temperature to a separator by laminating a porous film made of a heat resistant material on a polyolefin porous film has been studied. For example, a regenerated cellulose film is immersed in ethanol. A separator formed by laminating with a polyolefin porous film after being made porous has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, although such a separator provides a highly safe non-aqueous secondary battery, a porous film made of a heat-resistant material is provided between the positive electrode and the negative electrode in addition to the polyolefin porous film. There is a problem in that a non-aqueous secondary battery having insufficient ion conduction and insufficient load characteristics is provided.

特開平10−3898号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-3898

本発明の目的は、負荷特性に優れた非水電解液二次電池を与え、高温での寸法安定性に優れた非水電解液二次電池用セパレータ、およびその製造方法およびそれを含み安全性と負荷特性に優れた非水電解液二次電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in load characteristics, and to provide a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in dimensional stability at a high temperature, a method for producing the same, and safety including the same And providing a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in load characteristics.

本発明者は、耐熱性のある材質からなる多孔膜とポリオレフィンの多孔膜が積層されてなる非水電解液二次電池用セパレータについて鋭意検討した結果、耐熱性のある材質からなる多孔膜として水溶性ポリマーの多孔膜を用いると、高温での寸法安定性に優れたセパレータとなるだけではなく、意外にも負荷特性に優れた非水電解液二次電池を与えることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies on a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a porous film made of a heat-resistant material and a polyolefin porous film are laminated, the present inventors have found that a porous film made of a heat-resistant material is water-soluble. The use of a porous polymer porous film not only provides a separator with excellent dimensional stability at high temperatures, but also surprisingly provides a non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent load characteristics, completing the present invention. I came to let you.

すなわち本発明は、水溶性ポリマーの多孔膜とポリオレフィンの多孔膜とが積層されてなる非水電解液二次電池用セパレータを提供する。また本発明は、前記の非水電解液二次電池セパレータを用いてなる非水電解液二次電池を提供する。また本発明は、ポリオレフィン多孔膜に水溶性ポリマーと微粒子と媒体とを含む液を塗布して媒体を除去する前記の非水電解液二次電池用セパレータの製造方法を提供する。さらに本発明は、水溶性ポリマーと微粒子と媒体とを含む液を支持体上に塗布した後、媒体を除去し、水溶性ポリマーと微粒子とを含む多孔膜を支持体から剥し、ポリオレフィン多孔膜と積層する前記記載の非水電解液二次電池用セパレータの製造方法を提供する。   That is, the present invention provides a separator for a nonaqueous electrolyte secondary battery in which a porous film of a water-soluble polymer and a porous film of polyolefin are laminated. The present invention also provides a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte secondary battery separator. The present invention also provides the method for producing a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery described above, wherein a liquid containing a water-soluble polymer, fine particles and a medium is applied to a polyolefin porous film to remove the medium. Furthermore, the present invention provides a liquid containing a water-soluble polymer, fine particles and a medium on a support, then removing the medium, peeling the porous film containing the water-soluble polymer and fine particles from the support, A method for producing a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery as described above is provided.

本発明の非水電解液二次電池用セパレータはイオンの透過性に優れているので、本発明の非水二次電池用セパレータを用いた非水電解液二次電池は、負荷特性に優れると共に、本発明の非水電解液二次電池用セパレータは高温での寸法安定性の優れているので、事故により電池が激しく発熱してもセパレータが正極と負極が直接接触することを防止し、安全性の高い非水電解液二次電池となるので、本発明は工業的に極めて有用である。   Since the separator for non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in ion permeability, the non-aqueous electrolyte secondary battery using the separator for non-aqueous secondary battery of the present invention has excellent load characteristics. The separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has excellent dimensional stability at high temperatures, so that the separator can be prevented from coming into direct contact with the positive electrode and the negative electrode even if the battery heats up due to an accident. The present invention is extremely useful industrially because it is a highly non-aqueous electrolyte secondary battery.

以下、本発明について詳しく説明する。
本発明の非水電解液二次電池用セパレータは、水溶性ポリマーの多孔膜(以下、A膜とすることがある。)とポリオレフィンの多孔膜(以下、B膜とすることがある。)とを含んでなる。B膜は、電池の事故発生時に溶融、無孔化し、セパレータにシャットダウンの機能を付与する。水溶性ポリマーは耐熱性が高いので、A膜は、シャットダウンが生じる高温における耐熱性を有しているおり、セパレータに寸法安定性の機能を付与する。そして、非水電解液二次電池を製造した場合、A膜とB膜とが積層されてなるセパレータを用いると、理由は明らかではないが、B膜を用いてなりA膜が積層されていないセパレータを用いた場合に比較して、負荷特性が実質的に低下することがなく、負荷特性の高い非水電解液二次電池を与えることを本発明者は見出したのである。
The present invention will be described in detail below.
The separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a water-soluble polymer porous film (hereinafter sometimes referred to as A film) and a polyolefin porous film (hereinafter sometimes referred to as B film). Comprising. The B film melts and becomes non-porous when a battery accident occurs, and gives the separator a shutdown function. Since the water-soluble polymer has high heat resistance, the A film has heat resistance at a high temperature at which shutdown occurs, and imparts a dimensional stability function to the separator. When a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured, if a separator in which an A film and a B film are laminated is used, the reason is not clear, but the B film is used and the A film is not laminated. The present inventor has found that a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high load characteristic is provided without substantially reducing the load characteristic as compared with the case of using a separator.

本発明のセパレータにおけるA膜について説明する。
本発明のA膜に含まれる水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セルロースエーテル、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸等が挙げられ、セルロースエーテル、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウムが好ましく、セルロースエーテルがさらに好ましい。セルロースエーテルとしては具体的には、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、カルボキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、シアンエチルセルロース、オキシエチルセルロース等が挙げられ、長時間にわたる使用における劣化が少ないのでCMCが最も好ましい。
The A film in the separator of the present invention will be described.
Examples of the water-soluble polymer contained in the A film of the present invention include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, cellulose ether, sodium alginate, polyacrylic acid, polyacrylamide, polymethacrylic acid, and the like. Cellulose ether, polyvinyl alcohol, sodium alginate Preferably, cellulose ether is more preferable. Specific examples of the cellulose ether include carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), carboxyethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, cyanethyl cellulose, oxyethyl cellulose, and the like. preferable.

本発明のA膜において、水溶性ポリマー以外の組成として、分散剤、可塑剤、微粒子等を本発明の目的を損なわない範囲で含むことができ、微粒子を含むものが、負荷特性がより優れた非水電解液二次電池を与えることがあるので、好ましい。なお、微粒子については本発明の製造方法の説明におけるものと同様である。微粒子は、必要に応じて、例えば、微粒子が可溶で水溶性ポリマーが不溶である液に浸漬するなどして除去することも可能である。   In the A film of the present invention, as a composition other than the water-soluble polymer, a dispersant, a plasticizer, fine particles, and the like can be included within a range that does not impair the object of the present invention. A nonaqueous electrolyte secondary battery may be provided, which is preferable. The fine particles are the same as those in the description of the production method of the present invention. The fine particles can be removed as necessary, for example, by immersing them in a solution in which the fine particles are soluble and the water-soluble polymer is insoluble.

本発明のA膜の厚みは0.1μm以上10μm以下の範囲が好ましく、0.5μm以上5μm以下の範囲がさらに好ましい。厚すぎると、非水電解液二次電池を製造した場合に、該電池の負荷特性が低下するおそれがあり、薄すぎると、事故等により該電池の発熱が生じたときにポリオレフィンの多孔膜の熱収縮に抗しきれずセパレータが収縮するおそれがある。   The thickness of the A film of the present invention is preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm, and more preferably in the range of 0.5 μm to 5 μm. If it is too thick, the load characteristics of the battery may be reduced when a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured. If it is too thin, the polyolefin porous membrane may be damaged when the battery generates heat due to an accident or the like. There is a risk that the separator may shrink without resisting heat shrinkage.

本発明におけるA膜の孔径は、孔を球形に近似したときの球の直径として3μm以下が好ましく、1μm以下がさらに好ましい。孔径の平均の大きさまたは孔径が3μmを超える場合には、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おそれがある。また、A膜の空隙率は30%〜70%が好ましく、より好ましくは40%〜60%である。   In the present invention, the pore diameter of the A film is preferably 3 μm or less, more preferably 1 μm or less, as the diameter of the sphere when the hole is approximated to a sphere. When the average pore size or the pore size exceeds 3 μm, there is a possibility that a problem such as short-circuiting easily occurs when the carbon powder or the small piece as the main component of the positive electrode or the negative electrode falls off. Further, the porosity of the A film is preferably 30% to 70%, more preferably 40% to 60%.

次に本発明のセパレータにおけるB膜について説明する。
B膜はポリオレフィンの多孔膜であり、重量平均分子量が5×105〜15×106の高分子量成分が含まれていることが好ましい。ポリオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセンなどを重合した高分子量の単独重合体または共重合体が挙げられる。これらのうちエチレンを主体とする高分子量ポリエチレンが好ましい。
Next, the B film in the separator of the present invention will be described.
The B film is a polyolefin porous film, and preferably contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 to 15 × 10 6 . Examples of the polyolefin include a high molecular weight homopolymer or copolymer obtained by polymerizing ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene and the like. Among these, high molecular weight polyethylene mainly composed of ethylene is preferable.

B膜の空隙率は、30〜80体積%が好ましく、さらに好ましくは40〜70体積%である。該空隙率が30体積%未満では電解液の保持量が少なくなる場合があり、80体積%を超えるとシャットダウンが生じる高温における無孔化が不十分となる、すなわち事故により電池が発熱したときに電流が遮断できなくなるおそれがある。   The porosity of the B film is preferably 30 to 80% by volume, more preferably 40 to 70% by volume. If the porosity is less than 30% by volume, the amount of electrolyte retained may be small. If it exceeds 80% by volume, non-porous formation at a high temperature that causes shutdown will be insufficient, that is, when the battery generates heat due to an accident. The current may not be cut off.

また、B膜の厚みは、5〜50μmが好ましく、さらに好ましくは5〜30μmである。厚みが5μm未満であると、シャットダウンが生じる高温における無孔化が不十分であるおそれがあり、50μmを超えると、水溶性ポリマー多孔質層も加えた非水電解質二次電池用セパレータの厚みが厚くなるため電池の電気容量が小さくなるおそれがある。B膜の孔径は3μm以下が好ましく、1μm以下がさらに好ましい。   Moreover, 5-50 micrometers is preferable and, as for the thickness of B film | membrane, More preferably, it is 5-30 micrometers. If the thickness is less than 5 μm, there is a risk that non-porous formation at a high temperature causing shutdown will be insufficient, and if it exceeds 50 μm, the thickness of the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery including a water-soluble polymer porous layer is increased. Since it becomes thick, there exists a possibility that the electrical capacity of a battery may become small. The pore size of the B film is preferably 3 μm or less, and more preferably 1 μm or less.

シャットダウンが生じる高温におけるB膜の寸法保持率としては70%以上、好ましくは75%以上、さらに好ましくは80%以上である。寸法保持率が70%未満であると、シャットダウンが生じる高温においてセパレータが変形し、シャットダウン機能が不十分となるおそれがある。なお、シャットダウンが生じる高温とは80〜180℃の温度であり、通常は130〜150℃程度である。   The dimension retention rate of the B film at a high temperature at which shutdown occurs is 70% or more, preferably 75% or more, and more preferably 80% or more. If the dimensional retention is less than 70%, the separator may be deformed at a high temperature at which shutdown occurs and the shutdown function may be insufficient. Note that the high temperature at which shutdown occurs is a temperature of 80 to 180 ° C., and usually about 130 to 150 ° C.

上記したA膜とB膜からなる本発明のセパレータにおいて、A膜とB膜は積層されてセパレータを構成する。A膜とB膜以外の、例えば、接着膜、保護膜等の多孔膜が本発明の目的を損なわない範囲で本発明のセパレータに含まれていてもよい。本発明のセパレータを用いて非水二次電池を製造した場合、高い負荷特性が得られるが、セパレータの透気度は50〜2000秒/100ccが好ましく、50〜1000秒/100ccがより好ましい。透気度が2000秒/100cc以上となると、負荷特性が低くなるおそれがある。   In the separator of the present invention composed of the A film and the B film described above, the A film and the B film are laminated to constitute the separator. Other than the A film and the B film, for example, a porous film such as an adhesive film and a protective film may be included in the separator of the present invention as long as the object of the present invention is not impaired. When a non-aqueous secondary battery is produced using the separator of the present invention, high load characteristics can be obtained, but the air permeability of the separator is preferably 50 to 2000 seconds / 100 cc, and more preferably 50 to 1000 seconds / 100 cc. When the air permeability is 2000 seconds / 100 cc or more, the load characteristics may be lowered.

次に、本発明のセパレータの製造方法について説明する。
本発明の非水電解液二次電池用セパレータは、水溶性ポリマーと微粒子と媒体とを含む液を適当な支持体上に塗布して乾燥等により媒体を除去し、得られた膜を支持体から剥がして水溶性ポリマーと微粒子とを含む多孔膜を作製し、ポリオレフィンの多孔膜と圧着させることにより製造することも、水溶性ポリマーと微粒子と媒体とを含む液をTダイにより押し出しで膜状に成形し、ポリオレフィンの多孔膜と圧着させることにより製造することも、水溶性ポリマーと微粒子と媒体とを含む液をポリオレフィンの多孔膜に塗布し、乾燥等により媒体を除去して製造することもできる。なお、ポリオレフィン多孔膜については上記記載の特性を有する市販品を用いることができる。または、炭酸カルシウムを無機フィラーとして含む多孔質ポリオレフィン原フィルムを、塩酸とメタノールとの等量の混合液に浸漬し、炭酸カルシウムを溶解・除去することによる製造方法など公知の製造方法により製造したものを用いることができる。
Next, the manufacturing method of the separator of this invention is demonstrated.
The separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is obtained by applying a liquid containing a water-soluble polymer, fine particles, and a medium onto a suitable support, removing the medium by drying or the like, and using the obtained membrane as a support. It is also possible to produce a porous film containing a water-soluble polymer and fine particles by peeling it off from the film, and press-bonding with a polyolefin porous film. It can be manufactured by molding into a porous film of polyolefin and press-bonding it with a porous film of polyolefin, or by applying a liquid containing a water-soluble polymer, fine particles and medium to the porous film of polyolefin and removing the medium by drying or the like. it can. In addition, about the polyolefin porous membrane, the commercial item which has the characteristic of the said description can be used. Alternatively, a porous polyolefin raw film containing calcium carbonate as an inorganic filler is immersed in an equal amount of a mixed solution of hydrochloric acid and methanol, and manufactured by a known manufacturing method such as a manufacturing method by dissolving and removing calcium carbonate Can be used.

本発明の製造方法における微粒子としては、充填剤と一般的に呼ばれる無機または有機の微粒子が用いられる。微粒子としてはスチレン、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;ポリエチレン;ポリプロピレン;ポリメタクリレート等の有機物からなる微粒子が挙げられる。また、炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、シリカ、ハイドロタルサイト、珪藻土、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ゼオライト、ガラス等の無機物からなる微粒子が挙げられる。2種類以上の微粒子や異なる粒度分布を持つ同種の微粒子を混合して用いてもよい。微粒子としては、これらの中でもアルミナが好ましい。微粒子の平均粒径は3μm以下が好ましく、1μm以下がさらに好ましい。なお、平均粒径は、SEM観察より求めた一次粒径の平均である。   As fine particles in the production method of the present invention, inorganic or organic fine particles generally called fillers are used. As fine particles, styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, methyl acrylate, or a copolymer of two or more kinds; polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-6 fluorine Fluorine resin such as propylene fluoride copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyethylene; polypropylene; fine particles made of organic matter such as polymethacrylate. Also, calcium carbonate, talc, clay, kaolin, silica, hydrotalcite, diatomaceous earth, magnesium carbonate, barium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, barium sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium oxide, magnesium oxide, titanium oxide , Fine particles composed of inorganic substances such as alumina, mica, zeolite, glass and the like. Two or more kinds of fine particles or the same kind of fine particles having different particle size distributions may be mixed and used. Among these, alumina is preferable as the fine particles. The average particle size of the fine particles is preferably 3 μm or less, and more preferably 1 μm or less. In addition, an average particle diameter is an average of the primary particle diameter calculated | required by SEM observation.

本発明の製造方法において、水溶性ポリマーと微粒子と媒体を含む液(以下、「塗布液」ということがある。)を支持体またはB膜に塗布して乾燥などにより媒体を除去すると、理由は明らかではないが、水溶性ポリマーと微粒子とを含む膜は多孔膜となる。塗布した塗布液が乾燥するときに微粒子の周囲に隙間が生じて多孔膜が生成するものと思われる。水溶性ポリマーを含む液に微粒子が含まれていなければ多孔膜とはならない。   In the production method of the present invention, when a liquid containing a water-soluble polymer, fine particles and a medium (hereinafter sometimes referred to as “coating liquid”) is applied to a support or a B film and the medium is removed by drying or the like, the reason is Although it is not clear, the film containing the water-soluble polymer and the fine particles becomes a porous film. It seems that when the applied coating solution dries, a gap is formed around the fine particles to form a porous film. If the liquid containing the water-soluble polymer does not contain fine particles, it does not become a porous film.

本発明の製造方法における塗布液としては、例えば、媒体中に水溶性ポリマーを溶解または膨潤させ(塗布する上で問題がなければ水溶性ポリマーが膨潤した液でもよい。)、水溶性ポリマー100重量部に対し微粒子を1〜2000重量部、好ましくは50〜1000重量部、より好ましくは100〜800重量部含ませた液が挙げられる。微粒子の量が少なすぎると、得られるセパレータの透気度が低下し、イオンの透過が低下して電池の負荷特性が低下するおそれがある。微粒子の量が多すぎると、得られるセパレータの寸法安定性が低下するおそれがある。なお、本発明の目的を損なわない範囲でこの液に界面活性剤、pH調整剤、無機塩等を添加することができる。また、水溶性ポリマーは塗布に適した粘度となるよう分子量等を適宜選択して用いればよい。該水溶性ポリマーの液中の濃度も同様に塗布に適した粘度となるよう調整すればよい。   As a coating solution in the production method of the present invention, for example, a water-soluble polymer is dissolved or swollen in a medium (a solution in which a water-soluble polymer swells may be used if there is no problem in coating), and the water-soluble polymer 100 weight. A liquid containing 1 to 2000 parts by weight, preferably 50 to 1000 parts by weight, and more preferably 100 to 800 parts by weight of fine particles with respect to parts. If the amount of the fine particles is too small, the air permeability of the separator obtained is lowered, the ion permeation is lowered, and the load characteristics of the battery may be lowered. If the amount of fine particles is too large, the dimensional stability of the resulting separator may be reduced. In addition, a surfactant, a pH adjuster, an inorganic salt, and the like can be added to this liquid as long as the object of the present invention is not impaired. The water-soluble polymer may be used by appropriately selecting the molecular weight or the like so that the viscosity is suitable for coating. Similarly, the concentration of the water-soluble polymer in the liquid may be adjusted so as to have a viscosity suitable for coating.

塗布液を支持体またはB膜に塗布する方法は、コーター(ドクターブレードともいう。)による塗布、刷け塗りによる塗布などの工業的に通常行われる方法により行うことができる。A膜の厚さは塗布膜の厚み、水溶性ポリマーの塗布液中の濃度、微粒子の水溶性ポリマーに対する比を調節することによって制御することができる。なお、支持体としては、樹脂製のフィルム、金属製のベルト、ドラム等を用いることができる。   The method of applying the coating solution to the support or the B film can be carried out by a method commonly used industrially, such as coating by a coater (also referred to as a doctor blade) or coating by brush coating. The thickness of the A film can be controlled by adjusting the thickness of the coating film, the concentration of the water-soluble polymer in the coating solution, and the ratio of the fine particles to the water-soluble polymer. As the support, a resin film, a metal belt, a drum, or the like can be used.

媒体の除去は、乾燥による方法が一般的である。該媒体に溶解し、しかも用いた水溶性ポリマーを溶かさない溶媒を準備し、塗布後で乾燥前の膜を該溶媒中に浸漬して該媒体を該溶媒に置換して水溶性ポリマーを析出させ、媒体を除去し、溶媒を乾燥により除去することもできる。なお、塗布液をB膜の上に塗布した場合、媒体または溶媒の乾燥温度は、B膜の透気度を低下させない温度が好ましい。   The medium is generally removed by drying. A solvent that dissolves in the medium and does not dissolve the water-soluble polymer used is prepared, and after coating, the film before drying is immersed in the solvent to replace the medium with the solvent to precipitate the water-soluble polymer. The medium can also be removed and the solvent can be removed by drying. When the coating solution is applied on the B film, the drying temperature of the medium or solvent is preferably a temperature that does not decrease the air permeability of the B film.

塗布液を支持体上に塗布した場合は、媒体を除去した後得られたA膜を支持体から剥がし、A膜と積層する。積層の方法は加熱ロールを用いて熱圧着する方法、多孔膜の接着膜を用いる方法を挙げることができる。   When the coating solution is applied onto the support, the A film obtained after removing the medium is peeled off from the support and laminated with the A film. Examples of the laminating method include a method of thermocompression bonding using a heating roll and a method of using a porous film adhesive film.

次に、本発明の非水電解液二次電池について説明する。
本発明の電池は、本発明の非水電解液二次電池用セパレータを含むことを特徴とする。以下に、本発明の電池がリチウム電池などの非水電解液二次電池の場合を例として、非水電解液二次電池用セパレータ以外の構成要素について説明するが、これらに限定されるものではない。
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.
The battery of the present invention includes the separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. Below, the case where the battery of the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium battery will be described as an example, but the components other than the separator for the non-aqueous electrolyte secondary battery will be described. However, the present invention is not limited thereto. Absent.

非水電解液としては、例えばリチウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、Li210Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などのうち1種または2種以上の混合物が挙げられる。リチウム塩として、これらの中でもフッ素を含むLiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、およびLiC(CF3SO23からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。 As the nonaqueous electrolytic solution, for example, a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent can be used. Examples of lithium salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , One or a mixture of two or more of lower aliphatic carboxylic acid lithium salts, LiAlCl 4 and the like can be mentioned. The lithium salt is selected from the group consisting of LiPF 6 containing fluorine, LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 among these. It is preferable to use those containing at least one selected from the above.

非水電解液としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、Y−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物または前記の物質にフッ素基を導入したものを用いることができるが、通常はこれらのうちの2種以上を混合して用いる。   Examples of the non-aqueous electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,2-di (methoxycarbonyloxy) Carbonates such as ethane; ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran Esters such as methyl formate, methyl acetate and Y-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide Carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, and 1,3-propane sultone, or those obtained by introducing a fluorine group into the above-mentioned substances can be used. Two or more of these are mixed and used.

これらの中でもカーボネート類を含むものが好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネート、または環状カーボネートとエーテル類の混合物がさらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートの混合物としては、作動温度範囲が広く、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合物が好ましい。   Among these, those containing carbonates are preferred, and cyclic carbonates and acyclic carbonates, or mixtures of cyclic carbonates and ethers are more preferred. As a mixture of cyclic carbonate and acyclic carbonate, ethylene carbonate and dimethyl have a wide operating temperature range and are hardly decomposable even when a graphite material such as natural graphite or artificial graphite is used as the negative electrode active material. A mixture comprising carbonate and ethyl methyl carbonate is preferred.

正極シートは、通常、正極活物質、導電材および結着剤を含む合剤を集電体上に担持したものを用いる。具体的には、該正極活物質として、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料を含み、導電材として炭素質材料を含み、結着剤として熱可塑性樹脂などを含むものを用いることができる。該リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料としては、V、Mn、Fe、Co、Niなどの遷移金属を少なくとも1種含むリチウム複合酸化物が挙げられる。中でも好ましくは、平均放電電位が高いという点で、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウムなどのα−NaFeO2型構造を有するリチウム複合酸化物、リチウムマンガンスピネルなどのスピネル型構造を有するリチウム複合酸化物が挙げられる。 As the positive electrode sheet, a sheet in which a mixture containing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder is supported on a current collector is usually used. Specifically, as the positive electrode active material, a material containing a material that can be doped / undoped with lithium ions, a carbonaceous material as a conductive material, and a thermoplastic resin as a binder can be used. Examples of the material that can be doped / undoped with lithium ions include lithium composite oxides containing at least one transition metal such as V, Mn, Fe, Co, and Ni. Among these, lithium composite oxides having an α-NaFeO 2 type structure such as lithium nickelate and lithium cobaltate, and lithium composite oxides having a spinel type structure such as lithium manganese spinel are preferable in that the average discharge potential is high. Can be mentioned.

該リチウム複合酸化物は、種々の金属元素を含んでもよく、特にTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ag、Mg、Al、Ga、InおよびSnからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素のモル数とニッケル酸リチウム中のNiのモル数との和に対して、前記の少なくとも1種の金属元素が0.1〜20モル%であるように該金属元素を含む複合ニッケル酸リチウムを用いると、高容量での使用におけるサイクル性が向上するので好ましい。   The lithium composite oxide may contain various metal elements, particularly at least selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Ag, Mg, Al, Ga, In, and Sn. The metal element is included so that the at least one metal element is 0.1 to 20 mol% with respect to the sum of the number of moles of one metal element and the number of moles of Ni in lithium nickelate. It is preferable to use composite lithium nickelate because the cycle performance in use at a high capacity is improved.

該結着剤としては、ポリビニリデンフロライド、ビニリデンフロライドの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフロロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレンの共重合体、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレンの共重合体、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。   As the binder, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride copolymer, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, Examples include ethylene-tetrafluoroethylene copolymers, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymers, thermoplastic resins such as thermoplastic polyimide, polyethylene, and polypropylene.

該導電剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックなどの炭素質材料が挙げられる。導電材として、それぞれ単独で用いてもよいし、例えば人造黒鉛とカーボンブラックとを混合して用いてもよい。   Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, and carbon black. As the conductive material, each may be used alone, for example, artificial graphite and carbon black may be mixed and used.

負極シートとしては、例えばリチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料、リチウム金属またはリチウム合金などを用いることができる。リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体などの炭素質材料、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物が挙げられる。炭素質材料として、電位平坦性が高く、また平均放電電位が低いため正極と組み合わせた場合大きなエネルギー密度が得られるという点で、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭素質材料が好ましい。   As the negative electrode sheet, for example, a material capable of doping and dedoping lithium ions, lithium metal, or a lithium alloy can be used. Materials that can be doped / undoped with lithium ions include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and fired organic polymer compounds, and lower potential than the positive electrode. And chalcogen compounds such as oxides and sulfides for doping and dedoping lithium ions. As a carbonaceous material, a carbonaceous material mainly composed of graphite materials such as natural graphite and artificial graphite, because it has a high potential flatness and a low average discharge potential, so that a large energy density can be obtained when combined with a positive electrode. Is preferred.

負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどを用いることができるが、特にリチウム二次電池においてはリチウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工しやすいという点でCuが好ましい。該負極集電体に負極活物質を含む合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法、または溶媒などを用いてペースト化し集電体上に塗布乾燥後プレスするなどして圧着する方法が挙げられる。   As the negative electrode current collector, Cu, Ni, stainless steel, or the like can be used. In particular, in a lithium secondary battery, Cu is preferable because it is difficult to form an alloy with lithium and it can be easily processed into a thin film. As a method of supporting the mixture containing the negative electrode active material on the negative electrode current collector, a method of pressure molding, or a method of pasting into a paste using a solvent or the like and applying pressure to the current collector by pressing after drying Is mentioned.

なお、本発明の電池の形状は、特に限定されるものではなく、ペーパー型、コイン型、円筒型、角形などのいずれであってもよい。   The shape of the battery of the present invention is not particularly limited, and may be any of a paper type, a coin type, a cylindrical type, a rectangular shape, and the like.

本発明の非水電解液二次電池用セパレータを用いて非水電解液二次電池を製造すると、高い負荷特性を有し、しかも事故により電池が激しく発熱した場合でもセパレータはシャットダウン機能を発揮し、セパレータの収縮による正極と負極の接触が避けられ、安全性の高い非水電解液二次電池となる。   When a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured using the non-aqueous electrolyte secondary battery separator of the present invention, the separator has a high load characteristic, and even if the battery generates heat severely due to an accident, the separator exhibits a shutdown function. Thus, contact between the positive electrode and the negative electrode due to shrinkage of the separator is avoided, and a highly safe non-aqueous electrolyte secondary battery is obtained.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例および参考例において多孔質フィルムの物性等は以下の方法で測定した。
(1)透気度:JIS P8117に準拠。
(2)平均孔径:ASTM F316−86に準拠。
(3)膜厚:JIS K7130に準拠。
(4)空隙率
フィルムを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、重量:W(g)と厚み:D(cm)を測定した。サンプル中の材質の重量を計算で割りだし、それぞれの材質の重量:Wi(g)を真比重で割り、それぞれの材質の体積を算出して、次式より空隙率(体積%)を求めた。
空隙率(%)=100−[{(W1/真比重1)+(W2/真比重2)+・・+(Wn/真比重n)}/(100×D)]×100
フィルムの目付けは、フィルムを10cm角の正方形に切り出し、その重量を測定して下式より求めた。
フィルムの目付け(g/m2)=フィルムを10cm角の正方形に切り出したサンプルの重量(g)/0.01(m2
各材料の目付けは製膜に使用した量、比率より算出した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
In Examples and Reference Examples, the physical properties and the like of porous films were measured by the following methods.
(1) Air permeability: compliant with JIS P8117.
(2) Average pore diameter: Conforms to ASTM F316-86.
(3) Film thickness: compliant with JIS K7130.
(4) Porosity The film was cut into a 10 cm long square, and the weight: W (g) and the thickness: D (cm) were measured. The weight of the material in the sample was divided by calculation, the weight of each material: Wi (g) was divided by the true specific gravity, the volume of each material was calculated, and the porosity (volume%) was obtained from the following formula. .
Porosity (%) = 100-[{(W1 / true specific gravity 1) + (W2 / true specific gravity 2) + .. + (Wn / true specific gravity n)} / (100 × D)] × 100
The basis weight of the film was obtained from the following equation by cutting the film into a 10 cm square and measuring its weight.
Film weight (g / m 2 ) = weight of sample cut out of 10 cm square square (g) /0.01 (m 2 )
The basis weight of each material was calculated from the amount and ratio used for film formation.

(5)寸法保持率
フィルムを15cm角の正方形に切り出し、中央に10cm角で正方形の罫書き線を書き、離型剤を塗布した厚み0.5mmのアルミ板2枚の間に挟み、60℃に加熱したオーブンに入れた。オーブンの温度を1℃/分の速度で150℃に昇温して10分間保持したのち、取り出して正方形の寸法を測定し、寸法保持率を計算した。寸法保持率の計算方法は次のとおりである。
MD方向の加熱前の罫書き線長さ:L1
TD方向の加熱前の罫書き線長さ:W1
加熱後のMD方向の罫書き線長さ:L2
加熱後のTD方向の罫書き線長さ:W2
寸法保持率(%)=((L2×W2)/(L1×W1))×100
(5) Dimension retention The film is cut into a 15 cm square, a 10 cm square square ruled line is written in the center, and sandwiched between two 0.5 mm thick aluminum plates coated with a release agent. In a heated oven. The temperature of the oven was raised to 150 ° C. at a rate of 1 ° C./minute and held for 10 minutes, then taken out, the square dimensions were measured, and the dimension retention rate was calculated. The calculation method of the dimensional retention rate is as follows.
Ruled line length before heating in MD direction: L1
Ruled line length before heating in TD direction: W1
Ruled line length in MD direction after heating: L2
Ruled line length in TD direction after heating: W2
Dimension retention (%) = ((L2 × W2) / (L1 × W1)) × 100

(6)非水電解質電池用セパレータとしての評価
コバルト酸リチウム粉末と黒鉛粉末、アセチレンブラックおよびポリフッ化ビニリデンを重量比87:9:1:3で混合したペースト(溶媒:N-メチルピロリドン(NMP))を、厚み20μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥、プレスして厚み85μmのシートを作製し正極とした。負極としてリチウム金属を用いた。電解液は、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートの混合溶媒に、6フッ化リン酸リチウムを溶解(濃度1モル/L)した液を用いた。セパレータは、本発明の実施例で述べる非水電解質電池用セパレータを用いた。
(6) Evaluation as a separator for non-aqueous electrolyte batteries Paste prepared by mixing lithium cobaltate powder, graphite powder, acetylene black and polyvinylidene fluoride in a weight ratio of 87: 9: 1: 3 (solvent: N-methylpyrrolidone (NMP) ) Was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed to produce a sheet having a thickness of 85 μm, which was used as a positive electrode. Lithium metal was used as the negative electrode. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (concentration 1 mol / L) in a mixed solvent of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate was used. As the separator, a separator for a nonaqueous electrolyte battery described in Examples of the present invention was used.

電池は、正極面積が3.0cm2の平板型構造とし、上記で準備したものをアルゴン雰囲気としたグローブボックス内で、負極シート、セパレータ、正極シートの順に重ねた後、セパレータに電解液を充分に含浸させた。作製した平板電池を充電電流1.5mAで4.2Vまで充電し、放電電流1.5mAで3.0Vまで放電したときの放電容量(放電電流1.5mA)を測定し、放電容量DAとする。上記の条件で充電し、放電容量(放電電流30.0mA)を測定したときにはこれを、放電容量DBとする。電池の負荷特性として下式で求めた。
負荷特性(%)=(DB/DA)×100
The battery has a flat-plate structure with a positive electrode area of 3.0 cm 2 , and after stacking the negative electrode sheet, the separator, and the positive electrode sheet in this order in a glove box in which the above-prepared one is an argon atmosphere, the separator is sufficiently filled with an electrolyte. Was impregnated. The produced flat battery is charged to 4.2 V at a charging current of 1.5 mA, and the discharge capacity (discharge current of 1.5 mA) is measured when discharged to 3.0 V at a discharge current of 1.5 mA to obtain a discharge capacity DA. . When the battery is charged under the above conditions and the discharge capacity (discharge current 30.0 mA) is measured, this is defined as the discharge capacity DB. It calculated | required by the following Formula as the load characteristic of a battery.
Load characteristics (%) = (DB / DA) × 100

実施例1
1−1.塗布用スラリー溶液の調製
1000mlのセパラブルフラスコに591gのイオン交換水を入れ、攪拌しながらCMC(第一工業製薬製、品番3H)9gを徐々に加えた後、120分間攪拌した。続いてアルミナ微細粒子(日本アエロジル社製、アルミナC(商品名)、粒径0.013μm)を45g混合し、240分間攪拌した。アルミナ微細粒子を十分分散させ、減圧下で脱泡して塗布用スラリー溶液とした。
Example 1
1-1. Preparation of slurry solution for coating 591 g of ion-exchanged water was placed in a 1000 ml separable flask, and 9 g of CMC (Daiichi Kogyo Seiyaku, product number 3H) was gradually added with stirring, followed by stirring for 120 minutes. Subsequently, 45 g of alumina fine particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., alumina C (trade name), particle size 0.013 μm) were mixed and stirred for 240 minutes. The fine alumina particles were sufficiently dispersed and defoamed under reduced pressure to obtain a slurry solution for coating.

1−2.非水電解質二次電池電池用セパレータの作製
直径550mmのドラム上に厚さが100μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを巻き、PETフィルムの上に多孔質フィルム(多孔質ポリエチレンフィルム:目付け15g/m2、厚み25μm)を巻いた。その多孔質フィルム上にスラリー溶液を塗布した。塗布速度870mm/分、クリアランスは0.1mmとした多孔質フィルム全体に塗布したら、多孔質フィルムの両端をドラムに固定し、50℃の温風を当てて60分間乾燥させて媒体(水)を除去し、複合多孔質フィルムとした。
1-2. Production of Separator for Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery Battery A PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 100 μm is wound on a drum having a diameter of 550 mm, and a porous film (porous polyethylene film: basis weight 15 g / m 2 ) is formed on the PET film. , 25 μm thick). A slurry solution was applied on the porous film. After coating the entire porous film with a coating speed of 870 mm / min and a clearance of 0.1 mm, both ends of the porous film are fixed to the drum, dried with hot air of 50 ° C. for 60 minutes to remove the medium (water) The composite porous film was removed.

1−3.複合多孔質フィルムの物性
上記の複合多孔質フィルムは、厚みが28μm、目付け18g/m2(多孔質ポリエチレンフィルム15g/m2、CMC0.5g/m2、アルミナ2.5g/m2)、空隙率53%であった。走査型電子顕微鏡でフィルムを観察したところ、CMC樹脂と粒径0.013μm程度のアルミナ微粒子が均一に分散した多孔質層であった。本フィルムの透気度は500秒/100cc、寸法保持率は86%であった。
1-3. Composite porous film properties above composite porous film had a thickness of 28 .mu.m, basis weight 18 g / m 2 (porous polyethylene film 15g / m 2, CMC0.5g / m 2, alumina 2.5 g / m 2), the gap The rate was 53%. When the film was observed with a scanning electron microscope, it was a porous layer in which CMC resin and alumina fine particles having a particle size of about 0.013 μm were uniformly dispersed. The air permeability of this film was 500 seconds / 100 cc, and the dimensional retention was 86%.

1−4.非水電解液電池用セパレータとしての評価
放電容量は、160mAH/g(放電電流1.5mA)であり、サイクル劣化もなく正常に動作した。負荷特性は41%であった。 以上の結果より本セパレータは、非水電解液電池用セパレータとしての性能を有することがわかった。
1-4. Evaluation as separator for non-aqueous electrolyte battery The discharge capacity was 160 mAH / g (discharge current 1.5 mA), and it operated normally without cycle deterioration. The load characteristic was 41%. From the above results, it was found that this separator has performance as a separator for nonaqueous electrolyte batteries.

1−5.円筒電池での安全性試験
(1)正極シート状電極の作製
カルボキシメチルセルロース1重量部を水に溶解し、それにポリテトラフルオロエチレンが4.5重量部となるような量のポリテトラフルオロエチレンの濃度60重量%水分散液とアセチレンブラック2.5重量部と正極活物質であるコバルト酸リチウム粉末92重量部とを加えて分散混練し正極合剤ペーストとした。該ペーストを集電体である厚さ20μmのAl箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレスを行い正極シート状電極を得た。
1-5. Safety test in cylindrical battery (1) Preparation of positive electrode sheet electrode Concentration of polytetrafluoroethylene in such an amount that 1 part by weight of carboxymethylcellulose is dissolved in water and 4.5 parts by weight of polytetrafluoroethylene is dissolved therein. A 60 wt% aqueous dispersion, 2.5 parts by weight of acetylene black, and 92 parts by weight of lithium cobaltate powder as a positive electrode active material were added and dispersed and kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The paste was applied to predetermined portions on both sides of a 20 μm thick Al foil as a current collector, dried and roll pressed to obtain a positive electrode sheet electrode.

(2)負極シート状電極の作製
カルボキシメチルセルロース2重量部を水に溶解し、それに天然黒鉛98重量部を加えて分散混練し、負極合剤ペーストとした。該ペーストを集電体である厚さ10μmのCu箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレスを行って負極シート状電極を得た。
上記のようにして作製した正極シート状電極、負極シート状電極を上記のセパレータを介して、負極、セパレータ、正極、セパレータの順に積層し、この積層体を一端より巻き取って渦巻形状の電極素子とした。
前記の電極素子を電池缶に挿入し、非水電解質溶液としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの体積比16:10:74混合液にLiPF6を1モル/リットルとなるように溶解したものを含浸し、正極端子を兼ねる電池蓋をガスケットを介してかしめて、18650サイズの円筒型電池を得た。
(2) Production of negative electrode sheet electrode 2 parts by weight of carboxymethyl cellulose was dissolved in water, and 98 parts by weight of natural graphite was added thereto and dispersed and kneaded to obtain a negative electrode mixture paste. The paste was applied to predetermined portions on both sides of a 10 μm-thick Cu foil as a current collector, dried and roll-pressed to obtain a negative electrode sheet electrode.
The positive electrode sheet electrode and the negative electrode sheet electrode manufactured as described above are laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, and the separator through the separator, and the laminate is wound from one end to form a spiral electrode element. It was.
The above electrode element is inserted into a battery can, and LiPF 6 is dissolved in a mixed solution of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 16:10:74 as a non-aqueous electrolyte solution so as to be 1 mol / liter. And a battery lid that also serves as a positive electrode terminal was caulked through a gasket to obtain a 18650 size cylindrical battery.

(3)円筒型電池の安全性評価
このようにして得た円筒型電池について、安全性試験として4.3Vの過充電状態で釘刺し試験を実施した。その結果、試験に供した電池は過充電という苛酷な状態にもかかわらず、緩やかな温度上昇しか認められなかった。
(3) Safety Evaluation of Cylindrical Battery The cylindrical battery thus obtained was subjected to a nail penetration test in an overcharged state of 4.3 V as a safety test. As a result, the battery used for the test showed only a gradual temperature rise despite the severe state of overcharging.

比較例1
アルミナ微細粒子を入れなかった以外は実施例1と同様にして塗工用ポリマー溶液を調製し、実施例1と同様にしてセパレータを作製した。
Comparative Example 1
A coating polymer solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that alumina fine particles were not added, and a separator was prepared in the same manner as in Example 1.

上記のセパレータは、厚みが28μm、目付け18g/m2(多孔質ポリエチレンフィルムが15g/m2、CMCが3g/m2)、空隙率50%であった。走査型電子顕微鏡でフィルムを観察したところ、倍率10000倍でCMC表面に空孔が観察されなかった。本フィルムの透気度は10000≦秒/100cc、平均孔径は測定不可、寸法保持率は86%であり、水溶性ポリマー多孔質層とはならなかった。電解液の含浸不良のため電池性能は測定不可であった。 The separator had a thickness of 28 μm, a basis weight of 18 g / m 2 (a porous polyethylene film was 15 g / m 2 , and CMC was 3 g / m 2 ), and a porosity was 50%. When the film was observed with a scanning electron microscope, no pores were observed on the CMC surface at a magnification of 10,000 times. The air permeability of this film was 10,000 ≦ sec / 100 cc, the average pore size was not measurable, and the dimensional retention was 86%, which did not form a water-soluble polymer porous layer. The battery performance was not measurable due to poor impregnation of the electrolyte.

比較例2
実施例1と同じ多孔質ポリエチレンフィルム(CMC層なし)をセパレータとして用いて実施例1と同様にして電池を作製した。この多孔質ポリエチレンフィルムは、厚みが25μm、目付け15g/m2、空隙率50%であった。走査型電子顕微鏡でフィルムを観察したところ、フィブリル状の空孔が観察された。本フィルムの透気度は150秒/100cc、平均孔径0.05μm、寸法保持率は30%であった。
Comparative Example 2
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 using the same porous polyethylene film (no CMC layer) as in Example 1 as the separator. This porous polyethylene film had a thickness of 25 μm, a basis weight of 15 g / m 2 , and a porosity of 50%. When the film was observed with a scanning electron microscope, fibrillated pores were observed. The air permeability of this film was 150 seconds / 100 cc, the average pore diameter was 0.05 μm, and the dimensional retention was 30%.

放電容量は、160mAH/g(放電電流1.5mA)であり、サイクル劣化もなく正常に動作した。負荷特性は41%であった。   The discharge capacity was 160 mAH / g (discharge current 1.5 mA), and it operated normally without cycle deterioration. The load characteristic was 41%.

2−2、円筒電池での安全性試験
この非水電解液二次電池用セパレータを用い、実施例1と同様にして円筒型電池を作製、実施例1と同様にして釘刺し試験を実施した。その結果、試験に供した電池は過充電状態での釘刺し試験において、釘刺し後に著しい温度上昇が認められた。
2-2, Safety Test with Cylindrical Battery Using this nonaqueous electrolyte secondary battery separator, a cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 1, and a nail penetration test was conducted in the same manner as in Example 1. . As a result, in the nail penetration test in the overcharged state, the battery used for the test showed a significant temperature increase after the nail penetration.

Figure 0005170018
Figure 0005170018

Claims (8)

水溶性ポリマーの多孔膜とポリオレフィンの多孔膜とが積層されてなることを特徴とする非水電解液二次電池用セパレータ。   A separator for a nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein a porous film of a water-soluble polymer and a porous film of polyolefin are laminated. 水溶性ポリマーの多孔膜が微粒子を含む多孔膜である請求項1記載の非水電解液二次電池用セパレータ。   The separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the porous film of the water-soluble polymer is a porous film containing fine particles. 水溶性ポリマーがセルロースエーテル、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウムからなる群より選ばれる1種以上である請求項1または2に記載の非水電解液二次電池用セパレータ。   The separator for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble polymer is at least one selected from the group consisting of cellulose ether, polyvinyl alcohol, and sodium alginate. 水溶性ポリマーがカルボキシルメチルセルロースである請求項1または2に記載の非水電解液二次電池用セパレータ。   The separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble polymer is carboxymethyl cellulose. ポリオレフィンがポリエチレンである請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液二次電池用セパレータ。   The non-aqueous electrolyte secondary battery separator according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyolefin is polyethylene. 透気度が50〜2000秒/100ccである請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解液二次電池用セパレータ。   The separator for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the air permeability is 50 to 2000 seconds / 100 cc. 寸法保持率が70%以上である請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解液二次電池セパレータ。   The nonaqueous electrolyte secondary battery separator according to any one of claims 1 to 6, having a dimensional retention of 70% or more. 請求項1〜7いずれかに記載の非水電解液二次電池セパレータを用いてなる非水電解液二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte secondary battery separator according to claim 1.
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