JP5213768B2 - Polyolefin microporous membrane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリオレフィン微多孔膜、及び蓄電デバイス用セパレータに関する。 The present invention relates to a polyolefin microporous membrane and an electricity storage device separator.
近年、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイス(リチウムイオンキャパシタ、非水系リチウム蓄電素子などと呼ばれるものも含む)の開発が活発に行われている。蓄電デバイスには通常、微多孔膜(セパレータ)が正負極間に設けられている。このようなセパレータは、正負極間の接触を防ぎ、イオンを透過させる機能を有する。
ここで、セパレータには、蓄電デバイスの安全性をより向上させる観点から、繰り返しの充放電の間に破膜しない一定以上の機械的特性以外に、異常加熱した場合には速やかに電池反応が停止される特性(シャットダウン特性)や高温になっても形状を維持して正極物質と負極物質が直接反応する危険な事態を防止する性能(耐熱破膜性)等も要求される。
In recent years, power storage devices such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors (including those called lithium ion capacitors and non-aqueous lithium power storage elements) have been actively developed. In a power storage device, a microporous membrane (separator) is usually provided between the positive and negative electrodes. Such a separator has a function of preventing contact between positive and negative electrodes and transmitting ions.
Here, from the viewpoint of further improving the safety of the electricity storage device, the battery reaction is quickly stopped in the case of abnormal heating in addition to a certain mechanical property that does not break during repeated charging and discharging. Characteristics (shutdown characteristics), performance that maintains the shape even at high temperatures and prevents a dangerous situation in which the positive electrode material and the negative electrode material react directly are required (heat-resistant film-breaking property).
このような事情のもと、例えば特許文献1には、約80℃乃至150℃の温度において寸法を実質的に保ちつつ、実質的に無孔性の膜状シートに変形する第1種層と、常温乃至上記第1種層の変成温度より少なくとも約10℃高い温度において微細孔構造ならび寸法を実質的に保つ第2種層とからなる積層シートが開示されている。 Under such circumstances, for example, Patent Document 1 discloses a first type layer that is deformed into a substantially non-porous film-like sheet while maintaining dimensions substantially at a temperature of about 80 ° C. to 150 ° C. Further, there is disclosed a laminated sheet comprising a microporous structure and a second type layer that substantially maintains the dimensions at room temperature to a temperature at least about 10 ° C. higher than the transformation temperature of the first type layer.
しかしながら、特許文献1に記載された積層シートにおいては、繰り返しの充放電を経た後に良好に電池容量を保つ特性(サイクル特性)の点で、なお改善の余地を有するものであった。本発明は、蓄電デバイスのサイクル特性を向上させ得るセパレータとして好適なポリオレフィン微多孔膜を提供することを課題とする。 However, the laminated sheet described in Patent Document 1 still has room for improvement in terms of characteristics (cycle characteristics) for maintaining good battery capacity after repeated charging and discharging. An object of the present invention is to provide a polyolefin microporous membrane suitable as a separator capable of improving the cycle characteristics of an electricity storage device.
本発明者らは上記事情に鑑み鋭意検討の結果、ポリプロピレン及びポリエチレンを含む第一の微多孔層と、当該第一の微多孔層に積層された第二の微多孔層とを含み、前記第一の微多孔層が表面層を形成すると共に、前記ポリプロピレンの融解熱が90J/g以上であることを特徴とするポリオレフィン微多孔膜が、蓄電デバイスのサイクル特性を向上させ得るセパレータとして好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors include a first microporous layer containing polypropylene and polyethylene, and a second microporous layer laminated on the first microporous layer, A polyolefin microporous membrane characterized in that one microporous layer forms a surface layer and the heat of fusion of the polypropylene is 90 J / g or more is suitable as a separator that can improve the cycle characteristics of an electricity storage device. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]
ポリプロピレン及びポリエチレンを含む第一の微多孔層と、当該第一の微多孔層に積層され、当該第一の微多孔層とは異なる第二の微多孔層とを含み、
前記第一の微多孔層が表面層を形成すると共に、
前記微多孔層中のポリプロピレンの融解熱が90J/g以上であることを特徴とするポリオレフィン微多孔膜
[2]
前記ポリプロピレンが前記第一の微多孔層に用いられるポリオレフィン樹脂の総量中に占める割合が、40〜95質量%である請求項1に記載のポリオレフィン微多孔膜。
[3]
前記第一の微多孔層が更に無機粒子を含むと共に、当該無機粒子が前記第一の微多孔層に用いられるポリオレフィン樹脂と無機粒子との総量中に占める割合が5〜60質量%である請求項1に記載のポリオレフィン微多孔膜。
[4]
前記第一の微多孔層の層厚が、0.2μm以上5μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリオレフィン微多孔膜。
[5]
前記第二の微多孔層が、ポリエチレンを主成分として含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリオレフィン微多孔膜。
[6]
請求項1〜5のいずれかに記載のポリオレフィン微多孔膜を用いてなる蓄電デバイス用セパレータ。
That is, the present invention is as follows.
[1]
A first microporous layer comprising polypropylene and polyethylene, and a second microporous layer that is laminated to the first microporous layer and is different from the first microporous layer,
The first microporous layer forms a surface layer;
Polyolefin microporous membrane [2], wherein the heat of fusion of polypropylene in the microporous layer is 90 J / g or more
2. The polyolefin microporous membrane according to claim 1, wherein the proportion of the polypropylene in the total amount of the polyolefin resin used in the first microporous layer is 40 to 95% by mass.
[3]
The first microporous layer further contains inorganic particles, and the proportion of the inorganic particles in the total amount of the polyolefin resin and inorganic particles used in the first microporous layer is 5 to 60% by mass. Item 2. The polyolefin microporous membrane according to Item 1.
[4]
4. The polyolefin microporous membrane according to claim 1, wherein the first microporous layer has a thickness of 0.2 μm or more and 5 μm or less.
[5]
The polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the second microporous layer contains polyethylene as a main component.
[6]
The separator for electrical storage devices formed using the polyolefin microporous film in any one of Claims 1-5.
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、蓄電デバイスのサイクル特性を向上させ得るセパレータとして好適である。 The polyolefin microporous membrane of the present invention is suitable as a separator that can improve the cycle characteristics of an electricity storage device.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施の形態のポリオレフィン微多孔膜は、ポリプロピレンおよびポリエチレンを含む第一の微多孔層と、当該第一の微多孔層に積層され、当該第一の微多孔層とは異なる第二の微多孔層とを含んで形成される。前記第一の微多孔層、及び第二の微多孔層はいずれも、ポリオレフィン樹脂を含むポリオレフィン樹脂組成物にて形成されることが好ましい。なお、上記「異なる」とは、原料の相違であっても良いし、気孔率など、構造の相違であっても良い。
The best mode for carrying out the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiment”) will be described in detail below. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.
The polyolefin microporous membrane of the present embodiment includes a first microporous layer containing polypropylene and polyethylene, and a second microporous layer laminated on the first microporous layer, which is different from the first microporous layer. And a layer. Both the first microporous layer and the second microporous layer are preferably formed of a polyolefin resin composition containing a polyolefin resin. The “different” may be a difference in raw materials or a difference in structure such as porosity.
本実施の形態において使用するポリオレフィン樹脂としては、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、及び1−オクテン等のモノマーを重合して得られる重合体(ホモ重合体や共重合体、多段重合体等)が挙げられる。これら重合体は1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
また、前記ポリオレフィン樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、ポリブテン、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。なお、前記ポリオレフィン樹脂組成物は、前記ポリオレフィン樹脂を主成分として含むことが好ましい。本実施の形態において「主成分」とは、特定成分が、当該特定成分を含むマトリックス成分中にもある割合が好ましくは5質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよいことを意味する。
また、前記第二の微多孔層としては、ポリエチレンを主成分として含むことが好ましい。
Examples of the polyolefin resin used in the present embodiment include polymers obtained by polymerizing monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene ( Homopolymers, copolymers, multistage polymers, etc.). These polymers can be used alone or in combination of two or more.
Examples of the polyolefin resin include low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultrahigh molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, polybutene, and ethylene propylene rubber. It is done. In addition, it is preferable that the said polyolefin resin composition contains the said polyolefin resin as a main component. In the present embodiment, the “main component” is preferably a proportion in which the specific component is also in the matrix component containing the specific component, preferably 5% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and still more preferably 90% by mass. That is the above, meaning that it may be 100% by mass.
The second microporous layer preferably contains polyethylene as a main component.
ポリオレフィン微多孔膜の融点を低下させる観点、又は突刺し強度を向上させる観点から、前記ポリオレフィン樹脂は高密度ポリエチレンを含むことが好ましい。
高密度ポリエチレンが、前記ポリオレフィン樹脂中に占める割合としては、好ましくは10質量%以上、更により好ましくは30質量%以上である。
ここで、ポリオレフィン微多孔膜の耐熱性を向上させる観点から、前記第一微多孔層を形成する前記ポリオレフィン樹脂としては、ポリプロピレンを含むことが好ましい。
ポリプロピレンが、前記ポリオレフィン樹脂中に占める割合としては、好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、上限として好ましくは95質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。当該割合を40質量%以上とすることは、ポリオレフィン微多孔膜の耐熱性(又は寸法安定性)を向上させる観点から好ましい。一方、当該割合を95質量%以下とすることは、延伸性が良好であり、高突刺強度な微多孔膜を実現する観点から好ましい。
From the viewpoint of reducing the melting point of the polyolefin microporous membrane or improving the piercing strength, the polyolefin resin preferably contains high-density polyethylene.
The proportion of the high-density polyethylene in the polyolefin resin is preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more.
Here, from the viewpoint of improving the heat resistance of the polyolefin microporous membrane, the polyolefin resin forming the first microporous layer preferably includes polypropylene.
The proportion of polypropylene in the polyolefin resin is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and the upper limit is preferably 95% by mass or less, more preferably 80% by mass or less. Setting the ratio to 40% by mass or more is preferable from the viewpoint of improving the heat resistance (or dimensional stability) of the polyolefin microporous membrane. On the other hand, setting the ratio to 95% by mass or less is preferable from the viewpoint of realizing a microporous film having good stretchability and high piercing strength.
前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量(後述する実施例における測定法に準じて測定される。なお、複数のポリオレフィン樹脂が用いられる場合には、各々のポリオレフィン樹脂について測定される値を意味する。)としては、好ましくは5万以上、より好ましくは10万以上であり、上限として好ましくは1000万以下、より好ましくは300万以下である。当該粘度平均分子量を5万以上とすることは、溶融成形の際のメルトテンションを高く維持し良好な成形性を確保する観点、又は、十分な絡み合いを付与し微多孔膜の強度を高める観点から好ましい。一方、粘度平均分子量を1000万以下とすることは、均一な溶融混練を実現し、シートの成形性、特に厚み安定性を向上させる観点から好ましい。粘度平均分子量を300万以下とすることは、より成形性を向上させる観点から好ましい。 Viscosity average molecular weight of the polyolefin resin (measured according to the measurement method in Examples described later. When a plurality of polyolefin resins are used, it means a value measured for each polyolefin resin). Is preferably 50,000 or more, more preferably 100,000 or more, and the upper limit is preferably 10 million or less, more preferably 3 million or less. Setting the viscosity average molecular weight to 50,000 or more is from the viewpoint of maintaining high melt tension during melt molding and ensuring good moldability, or from the viewpoint of increasing the strength of the microporous film by imparting sufficient entanglement. preferable. On the other hand, setting the viscosity average molecular weight to 10 million or less is preferable from the viewpoint of achieving uniform melt-kneading and improving sheet formability, particularly thickness stability. A viscosity average molecular weight of 3 million or less is preferable from the viewpoint of improving moldability.
特に、ポリプロピレン樹脂の分子量は、良好な成形性の確保、シートの成形性、透過性の確保の観点から10万以上、60万以下がより好ましく、10万以上、50万以下がさらに好ましい。
また、ポリプロピレン樹脂の融解熱ΔHは、微多孔膜の結晶化度を高くし、孔径を均一にする観点から、70J/g以上であることが好ましく、80J/g以上がより好ましく、90J/g以上がさらに好ましい。
In particular, the molecular weight of the polypropylene resin is preferably 100,000 or more and 600,000 or less, and more preferably 100,000 or more and 500,000 or less from the viewpoints of ensuring good moldability, sheet formability, and permeability.
In addition, the heat of fusion ΔH of the polypropylene resin is preferably 70 J / g or more, more preferably 80 J / g or more, and 90 J / g from the viewpoint of increasing the crystallinity of the microporous film and making the pore diameter uniform. The above is more preferable.
前記第一の微多孔層又は第二の微多孔層に用いられる前記ポリオレフィン樹脂組成物には必要に応じて、フェノール系やリン系やイオウ系等の酸化防止剤;ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類;紫外線吸収剤、光安定剤、結晶核剤、帯電防止剤、防曇剤、着色顔料等の各種添加剤、並びに無機充填材を混合して使用できる。
前記無機充填材としては、例えば、アルミナ、シリカ(珪素酸化物)、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス、ガラス繊維などが挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用することができる。中でも、電気化学的安定性の観点から、シリカ、アルミナ、チタニウムがより好ましい。特にシリカが好ましい。
If necessary, the polyolefin resin composition used for the first microporous layer or the second microporous layer may be phenol-based, phosphorus-based, sulfur-based antioxidants; calcium stearate, zinc stearate, etc. Metal soaps; UV absorbers, light stabilizers, crystal nucleating agents, antistatic agents, antifogging agents, various additives such as color pigments, and inorganic fillers can be mixed and used.
Examples of the inorganic filler include alumina, silica (silicon oxide), titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, iron oxide, and other oxide ceramics, silicon nitride, titanium nitride, boron nitride, and the like. Nitride ceramics, silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amicite, bentonite, asbestos, Examples include zeolite, calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, ceramics such as silica sand, and glass fiber. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, silica, alumina, and titanium are more preferable from the viewpoint of electrochemical stability. Silica is particularly preferable.
前記無機充填材としては、分散性の観点から無機粒子が好ましく用いられる。ここで、前記無機粒子の平均粒径としては、好ましくは1nm以上、より好ましくは6nm以上、更に好ましくは10nm以上であり、上限として好ましくは100nm以下、好ましくは80nm以下、更に好ましくは60nm以下である。
平均粒径を100nm以下とすることは、延伸等を施した場合でもポリオレフィン樹脂と無機粒子間での剥離が生じにくい傾向となり、マクロボイドの発生を抑制する観点から好ましい。ここで、ポリオレフィン樹脂と無機粒子間での剥離が生じにくいことは、微多孔膜を構成するフィブリル自身の高硬度化の観点から好ましく、ポリオレフィン微多孔膜の局所領域での耐圧縮性能に優れる傾向、又は耐熱性に優れる傾向が観察されるため好ましい。また、ポリオレフィン樹脂と無機粒子間とが密着していることは、蓄電デバイス用セパレータの非水電解液との親和性を向上させ、出力保持性能、サイクル保持性能等に優れたセパレータを実現する観点から好ましい。
As the inorganic filler, inorganic particles are preferably used from the viewpoint of dispersibility. Here, the average particle size of the inorganic particles is preferably 1 nm or more, more preferably 6 nm or more, still more preferably 10 nm or more, and the upper limit is preferably 100 nm or less, preferably 80 nm or less, more preferably 60 nm or less. is there.
When the average particle size is 100 nm or less, even when stretching or the like is performed, peeling between the polyolefin resin and the inorganic particles tends not to occur, which is preferable from the viewpoint of suppressing the generation of macrovoids. Here, it is preferable that peeling between the polyolefin resin and the inorganic particles hardly occurs from the viewpoint of increasing the hardness of the fibril itself constituting the microporous membrane, and tends to be excellent in compression resistance in a local region of the polyolefin microporous membrane. Or a tendency to be excellent in heat resistance is observed, which is preferable. In addition, the close contact between the polyolefin resin and the inorganic particles improves the affinity of the electricity storage device separator with the non-aqueous electrolyte, and realizes a separator excellent in output retention performance, cycle retention performance, etc. To preferred.
一方、平均粒径を1nm以上とすることは、無機粒子の分散性を確保し、局所領域における耐圧縮性を向上させる観点から好ましい。
なお、本実施の形態における平均粒径は、コールター方法により測定される値である。
また、前記無機粒子の可塑剤(後述)の吸油量としては、好ましくは150ml/100g以上であり、上限として好ましくは1000ml/100g以下、より好ましくは500ml/100g以下である。当該吸油量を150ml/100g以上とすることは、ポリオレフィン樹脂、無機粒子、可塑剤を含む混練物中に凝集物が生じることを抑制し、良好な成形性を確保する観点から好ましい。また、ポリオレフィン微多孔膜を蓄電デバイス用セパレータとして使用した場合の、非水電解液の含浸性、保液性に優れ、蓄電デバイス生産性や長期使用における性能維持を確保する観点から好ましい。一方、当該吸油量を1000ml/100g以下とすることは、ポリオレフィン微多孔膜を生産する際の、無機粒子の取り扱い性の観点から好ましい。
On the other hand, setting the average particle size to 1 nm or more is preferable from the viewpoint of securing the dispersibility of the inorganic particles and improving the compression resistance in the local region.
In addition, the average particle diameter in this Embodiment is a value measured by the Coulter method.
Further, the oil absorption amount of the plasticizer (described later) of the inorganic particles is preferably 150 ml / 100 g or more, and the upper limit is preferably 1000 ml / 100 g or less, more preferably 500 ml / 100 g or less. Setting the oil absorption to 150 ml / 100 g or more is preferable from the viewpoint of suppressing formation of aggregates in a kneaded product containing a polyolefin resin, inorganic particles, and a plasticizer, and ensuring good moldability. Further, when a polyolefin microporous membrane is used as a separator for an electricity storage device, it is excellent from the viewpoint of ensuring the impregnation property and liquid retention property of the nonaqueous electrolytic solution, and maintaining the electricity storage device productivity and performance maintenance in long-term use. On the other hand, setting the oil absorption to 1000 ml / 100 g or less is preferable from the viewpoint of handleability of inorganic particles when producing a polyolefin microporous membrane.
なお、本実施の形態における吸油量は、FRONTEX S410可塑剤吸油量測定器により測定される値である。無機粒子5gを投入し、混練しながら可塑剤を滴下した。混練時のトルクが上昇し、最大トルクの70%に減少するときの可塑剤添加量(ml)を求め、それと無機粒子重量(g)より、次式を用いて計算した。
可塑剤吸油量(ml/100g)=可塑剤添加量/無機粒子重量×100
The oil absorption amount in the present embodiment is a value measured by a FRONTEX S410 plasticizer oil absorption amount measuring device. 5 g of inorganic particles were added, and a plasticizer was added dropwise while kneading. The amount of plasticizer added (ml) when the torque at the time of kneading increased and decreased to 70% of the maximum torque was determined, and was calculated from the weight of the inorganic particles (g) using the following formula.
Plasticizer oil absorption (ml / 100 g) = Plasticizer addition / Inorganic particle weight × 100
前記無機粒子が、前記ポリオレフィン樹脂と当該無機粒子との総量中に占める割合としては、好ましくは5質量%以上、より好ましくは20質量%以上であり、上限として通常60質量%以下、好ましくは40質量%以下である。当該割合を5質量%以上とすることは、ポリオレフィン微多孔膜を高気孔率に成膜する観点や非水電解液の含浸性の観点から好ましい。一方、当該割合を60質量%以下とすることは、高延伸倍率での成膜性を向上させ、また、ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度を向上させる観点から好ましい。 The proportion of the inorganic particles in the total amount of the polyolefin resin and the inorganic particles is preferably 5% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and the upper limit is usually 60% by mass or less, preferably 40%. It is below mass%. Setting the ratio to 5% by mass or more is preferable from the viewpoint of forming a polyolefin microporous film with a high porosity and the impregnation property of a nonaqueous electrolytic solution. On the other hand, it is preferable that the ratio is 60% by mass or less from the viewpoint of improving the film formability at a high draw ratio and improving the puncture strength of the polyolefin microporous film.
本実施の形態のポリオレフィン微多孔膜の製造方法としては、例えば、下記(1)〜(5)の各工程を含む製造方法を用いることができる。
(1)所望の構成に応じて、各層の原料となるポリオレフィン樹脂、無機粒子、及び可塑剤を混練して混練物を形成する混練工程。
(2)前記混練工程の後、2種類以上の前記混練物を積層して、冷却固化させ、シート状積層成形体に加工する成形工程。
(3)前記成形工程の後、前記シート状成形体を面倍率が20倍以上200倍以下で二軸延伸し、延伸物を形成する延伸工程。
(4)前記延伸工程の後、前記延伸物から可塑剤を抽出して多孔体を形成する多孔体形成工程。
(5)前記多孔体形成工程の後、前記多孔体に対し、前記ポリオレフィン樹脂の融点以下にて熱処理を行い、幅方向に延伸を行う熱処理工程。
As a manufacturing method of the polyolefin microporous film of this Embodiment, the manufacturing method including each process of following (1)-(5) can be used, for example.
(1) A kneading step in which a kneaded product is formed by kneading a polyolefin resin, inorganic particles, and a plasticizer as raw materials for each layer according to a desired configuration.
(2) A molding step in which two or more types of the kneaded material are laminated, cooled and solidified, and processed into a sheet-like laminated molded body after the kneading step.
(3) A stretching process in which, after the molding process, the sheet-shaped molded body is biaxially stretched at a surface magnification of 20 to 200 times to form a stretched product.
(4) A porous body forming step of forming a porous body by extracting a plasticizer from the stretched product after the stretching step.
(5) A heat treatment step in which, after the porous body forming step, the porous body is heat-treated at a melting point or less of the polyolefin resin and stretched in the width direction.
前記(1)の工程で用いられる可塑剤としては、ポリオレフィン樹脂と混合した際にポリオレフィン樹脂の融点以上において均一溶液を形成しうる不揮発性溶媒であることが好ましい。また、常温において液体であることが好ましい。
前記可塑剤としては、例えば、流動パラフィンやパラフィンワックス等の炭化水素類;フタル酸ジエチルヘキシルやフタル酸ジブチル等のエステル類;オレイルアルコールやステアリルアルコール等の高級アルコール類;等が挙げられる。
特にポリオレフィン樹脂にポリエチレンが含まれる場合、可塑剤として流動パラフィンを用いることは、ポリオレフィン樹脂と可塑剤との界面剥離を抑制し、均一な延伸を実施する観点、又は高突刺強度を実現する観点から好ましい。また、フタル酸ジエチルヘキシルを用いることは、混練物を溶融押出しする際の負荷を上昇させ、無機粒子の分散性を向上させる(品位の良い膜を実現する)観点から好ましい。
The plasticizer used in the step (1) is preferably a non-volatile solvent capable of forming a uniform solution at a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin resin when mixed with the polyolefin resin. Moreover, it is preferable that it is a liquid at normal temperature.
Examples of the plasticizer include hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax; esters such as diethylhexyl phthalate and dibutyl phthalate; higher alcohols such as oleyl alcohol and stearyl alcohol; and the like.
In particular, when polyethylene is contained in the polyolefin resin, the use of liquid paraffin as a plasticizer suppresses interfacial peeling between the polyolefin resin and the plasticizer, and from the viewpoint of implementing uniform stretching, or from the viewpoint of realizing high piercing strength. preferable. In addition, it is preferable to use diethylhexyl phthalate from the viewpoint of increasing the load when melt-extruding the kneaded product and improving the dispersibility of the inorganic particles (realizing a high-quality film).
前記可塑剤が、前記混練物中に占める割合としては、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上であり、上限として好ましくは80質量%以下、好ましくは70質量%以下である。当該割合を80質量%以下とすることは、溶融成形時のメルトテンションを高く維持し、成形性を確保する観点から好ましい。一方、当該割合を30質量%以上とすることは、成形性を確保する観点、及び、ポリオレフィンの結晶領域におけるラメラ晶を効率よく引き伸ばす観点から好ましい。ここで、ラメラ晶が効率よく引き伸ばされることは、ポリオレフィン鎖の切断が生じずにポリオレフィン鎖が効率よく引き伸ばされることを意味し、均一かつ微細な孔構造の形成や、ポリオレフィン微多孔膜の強度乃至結晶化度の向上に寄与し得る。 The proportion of the plasticizer in the kneaded product is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and the upper limit is preferably 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less. Setting the ratio to 80% by mass or less is preferable from the viewpoint of maintaining high melt tension during melt molding and ensuring moldability. On the other hand, setting the ratio to 30% by mass or more is preferable from the viewpoint of securing moldability and efficiently extending the lamellar crystal in the polyolefin crystal region. Here, the fact that the lamellar crystal is efficiently stretched means that the polyolefin chain is efficiently stretched without causing the polyolefin chain to be broken, and the formation of a uniform and fine pore structure, the strength of the polyolefin microporous film, It can contribute to improvement of crystallinity.
ポリオレフィン樹脂と無機粒子と可塑剤とを混練する方法としては、例えば、以下の(a),(b)の方法が挙げられる。
(a)ポリオレフィン樹脂と無機粒子とを押出機、ニーダー等の樹脂混練装置に投入し、樹脂を加熱溶融混練させながら更に可塑剤を導入し混練する方法。
(b)予めポリオレフィン樹脂と無機粒子と可塑剤を、ヘンシェルミキサー等を用い所定の割合で事前混練する工程を経て、該混練物を押出機に投入し、加熱溶融させながら更に可塑剤を導入し混練する方法。
Examples of the method for kneading the polyolefin resin, the inorganic particles, and the plasticizer include the following methods (a) and (b).
(A) A method in which a polyolefin resin and inorganic particles are put into a resin kneading apparatus such as an extruder or a kneader, and a plasticizer is further introduced and kneaded while the resin is heated and melt-kneaded.
(B) A step of pre-kneading a polyolefin resin, inorganic particles and a plasticizer in advance at a predetermined ratio using a Henschel mixer or the like, and then introducing the kneaded product into an extruder and introducing a plasticizer while heating and melting. Kneading method.
前記(b)の方法における事前混練に際しては、無機粒子の分散性を向上させ、高倍率の延伸を破膜することなく実施する観点から、ポリオレフィン樹脂と無機粒子に対し、下式(1)の範囲で設定される量の可塑剤を配合して事前混練することが好ましい。
0.6≦可塑剤重量/(可塑剤吸油量×無機粒子重量×可塑剤密度)×100≦1.2 (1)
In the preliminary kneading in the method (b), from the viewpoint of improving the dispersibility of the inorganic particles and carrying out stretching at a high magnification without breaking the film, the following formula (1) is applied to the polyolefin resin and the inorganic particles. It is preferable to pre-knead by blending an amount of plasticizer set in the range.
0.6 ≦ plasticizer weight / (plasticizer oil absorption amount × inorganic particle weight × plasticizer density) × 100 ≦ 1.2 (1)
前記(2)の工程は、例えば、前記混練物をTダイ等を介してシート状に押し出し、熱伝導体に接触させて冷却固化させ、ゲルシートを得る工程である。当該ゲルシートは、それぞれの押出機から各層を構成するゲルシートを一体化させて一つのダイで共押出する方法、各層を構成するゲルシートを重ね合わせて熱融着する方法のいずれでも作製できる。共押出の方が、高い層間接着強度を得やすく、層間に連通孔を形成しやすいために高透過性を維持しやすく、生産性にも優れるためにより好ましい。当該熱伝導体としては、金属、水、空気、あるいは可塑剤自身等が使用できる。また、冷却固化をロール間で挟み込むことにより行なうことは、シート状成形体の膜強度を増加させる観点や、シート状成形体の表面平滑性を向上させる観点から好ましい。 The step (2) is, for example, a step of obtaining a gel sheet by extruding the kneaded material into a sheet shape through a T-die or the like and bringing it into contact with a heat conductor to cool and solidify. The gel sheet can be produced by either a method in which the gel sheets constituting each layer are integrated from each extruder and co-extruding with a single die, or a method in which the gel sheets constituting each layer are stacked and heat-sealed. Co-extrusion is more preferred because it is easy to obtain high interlayer adhesive strength, and it is easy to form communication holes between layers, so that high permeability can be easily maintained and productivity is excellent. As the heat conductor, metal, water, air, plasticizer itself, or the like can be used. Moreover, it is preferable to cool and solidify by sandwiching between rolls from the viewpoint of increasing the film strength of the sheet-like molded body and improving the surface smoothness of the sheet-like molded body.
前記(3)の工程における延伸方法としては、例えば、同時二軸延伸、逐次二軸延、多段延伸、多数回延伸等の方法が挙げられる。中でも、同時二軸延伸方法を採用することは、ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度増加や膜厚均一化の観点から好ましい。
また、前記(3)の工程における面倍率としては、好ましくは20倍以上、好ましくは25倍以上であり、上限として好ましくは200倍以下、より好ましくは100倍以下である。当該面倍率を20倍以上とすることは、セパレータとして十分な強度を確保する観点から好ましい。
Examples of the stretching method in the step (3) include methods such as simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, multistage stretching, and multiple stretching. Among these, it is preferable to employ the simultaneous biaxial stretching method from the viewpoint of increasing the puncture strength of the polyolefin microporous film and making the film thickness uniform.
Further, the surface magnification in the step (3) is preferably 20 times or more, preferably 25 times or more, and the upper limit is preferably 200 times or less, more preferably 100 times or less. Setting the surface magnification to 20 times or more is preferable from the viewpoint of securing sufficient strength as a separator.
前記(3)の工程における延伸温度としては、ポリオレフィン樹脂の融点温度を基準温度として、好ましくは融点温度−50℃以上、より好ましくは融点温度−30℃以上、更に好ましくは融点温度−20℃以上であり、上限として好ましくは融点温度−2℃以下、より好ましくは融点温度−3℃以下である。延伸温度を融点温度−50℃以上とすることは、ポリオレフィン樹脂と無機粒子との界面、もしくはポリオレフィン樹脂と可塑剤との界面を良好に密着させ、ポリオレフィン微多孔膜の局所的かつ微小領域での耐圧縮性能を向上させる観点から好ましい。例えば、ポリオレフィン樹脂として高密度ポリエチレンを用いた場合、延伸温度としては115℃以上132℃以下が好適である。複数のポリエチレンを混合し用いた場合は、その融解熱量が大きい方のポリエチレンの融点を基準とすることができる。 The stretching temperature in the step (3) is preferably a melting point temperature of −50 ° C. or higher, more preferably a melting point temperature of −30 ° C. or higher, more preferably a melting point temperature of −20 ° C. or higher, with the melting point temperature of the polyolefin resin as a reference temperature. The upper limit is preferably a melting point temperature of −2 ° C. or lower, more preferably a melting point temperature of −3 ° C. or lower. Setting the stretching temperature to -50 ° C. or higher allows the interface between the polyolefin resin and the inorganic particles or the interface between the polyolefin resin and the plasticizer to adhere well, in a local and micro region of the polyolefin microporous membrane. It is preferable from the viewpoint of improving compression resistance. For example, when high density polyethylene is used as the polyolefin resin, the stretching temperature is preferably 115 ° C. or higher and 132 ° C. or lower. When a plurality of polyethylenes are mixed and used, the melting point of the polyethylene having the larger heat of fusion can be used as a reference.
前記(4)の工程は、ポリオレフィン微多孔膜の突刺強度を向上させる観点から、前記(3)の工程の後に行うことが好ましい。抽出方法としては、前記可塑剤の溶剤に対して前記延伸物を浸漬する方法が挙げられる。なお、抽出後の微多孔膜中の可塑剤残存量としては1質量%未満にすることが好ましい。
前記(5)の工程は、熱固定、及び/又は熱緩和をおこなう工程であることが好ましい。
The step (4) is preferably performed after the step (3) from the viewpoint of improving the puncture strength of the polyolefin microporous membrane. Examples of the extraction method include a method of immersing the stretched product in the plasticizer solvent. The residual amount of plasticizer in the microporous membrane after extraction is preferably less than 1% by mass.
The step (5) is preferably a step of performing heat fixation and / or heat relaxation.
ここで、(5)の工程における延伸倍率としては、面倍率として好ましくは4倍未満、より好ましくは3倍未満である。面倍率を4倍未満とすることは、マクロボイドの発生や突刺強度低下を抑制する観点から好ましい。
また、熱処理温度としては、ポリオレフィン樹脂の融点温度を基準として、好ましくは100℃以上であり、上限として好ましくはポリエチレンの融点温度以下である。熱処理温度を100℃以上とすることは、膜の破れ等の発生を抑制する。一方、ポリエチレンの融点温度℃以下とすることは、ポリオレフィン樹脂の収縮を抑制し、ポリオレフィン微多孔膜の熱収縮率を低減する観点から好適である。
なお、前記(5)の工程の後、得られたポリオレフィン微多孔膜に対して後処理を施しても良い。このような後処理としては、例えば、界面活性剤等による親水化処理や、電離性放射線等による架橋処理、等が挙げられる。
Here, the draw ratio in the step (5) is preferably less than 4 times, more preferably less than 3 times as the surface magnification. Setting the surface magnification to less than 4 times is preferable from the viewpoint of suppressing the generation of macrovoids and a decrease in puncture strength.
The heat treatment temperature is preferably 100 ° C. or higher based on the melting point temperature of the polyolefin resin, and the upper limit is preferably lower than the melting point temperature of polyethylene. Setting the heat treatment temperature to 100 ° C. or higher suppresses the occurrence of film breakage and the like. On the other hand, setting the melting point of polyethylene at or below ° C is suitable from the viewpoint of suppressing the shrinkage of the polyolefin resin and reducing the thermal shrinkage rate of the polyolefin microporous membrane.
In addition, you may post-process with respect to the obtained polyolefin microporous film after the process of said (5). Examples of such post-treatment include hydrophilization treatment with a surfactant and the like, and crosslinking treatment with ionizing radiation and the like.
本実施の形態のポリオレフィン微多孔膜について、その突刺し強度(後述する実施例における測定法に準じて測定される)は、240g/20μm以上、好ましくは400g/20μm以上であり、上限として好ましくは2000g/20μm以下、より好ましくは1000g/20μm以下である。突刺し強度を240g/20μm以上とすることは、電池捲回時における脱落した活物質等による破膜を抑制する観点から好ましい。また、充放電に伴う電極の膨張収縮によって短絡する懸念を抑制し得る。一方、2000g/20μm以下とすることは、加熱時の配向緩和による幅収縮を低減できる観点から好ましい。
なお、上記突刺し強度は、延伸倍率、延伸温度を調整する等により調節可能である。
The polyolefin microporous membrane of the present embodiment has a puncture strength (measured according to the measurement method in Examples described later) of 240 g / 20 μm or more, preferably 400 g / 20 μm or more, preferably as an upper limit. It is 2000 g / 20 μm or less, more preferably 1000 g / 20 μm or less. Setting the puncture strength to 240 g / 20 μm or more is preferable from the viewpoint of suppressing film breakage due to the dropped active material or the like during battery winding. Moreover, the concern that a short circuit may occur due to the expansion and contraction of the electrode accompanying charging and discharging can be suppressed. On the other hand, setting it to 2000 g / 20 μm or less is preferable from the viewpoint of reducing width shrinkage due to orientation relaxation during heating.
The puncture strength can be adjusted by adjusting the draw ratio and the draw temperature.
前記微多孔膜の気孔率(後述する実施例における測定法に準じて測定される。)は、20%以上、好ましくは35%以上であり、上限として好ましくは90%以下、好ましくは80%以下である。気孔率を20%以上とすることは、セパレータの透過性を確保する観点から好適である。一方、90%以下とすることは、突刺し強さを確保する観点から好ましい。
なお、気孔率は、延伸倍率の変更等により調節可能である。
The porosity of the microporous membrane (measured according to the measurement method in Examples described later) is 20% or more, preferably 35% or more, and the upper limit is preferably 90% or less, preferably 80% or less. It is. Setting the porosity to 20% or more is preferable from the viewpoint of ensuring the permeability of the separator. On the other hand, it is preferable to set it as 90% or less from a viewpoint of ensuring piercing strength.
The porosity can be adjusted by changing the draw ratio.
前記微多孔膜の、最終的な膜厚さ(後述する実施例における測定法に準じて測定される。)は、好ましくは2μm以上、より好ましくは5μm以上であり、上限として好ましくは100μm以下、より好ましくは60μm以下、更に好ましくは50μm以下である。膜厚さを2μm以上とすることは、機械強度を向上させる観点から好適である。一方、100μm以下とすることは、セパレータの占有体積が減るため、電池の高容量化の点において有利となる傾向があるので好ましい。 The final film thickness of the microporous membrane (measured according to the measurement method in Examples described later) is preferably 2 μm or more, more preferably 5 μm or more, and the upper limit is preferably 100 μm or less. More preferably, it is 60 micrometers or less, More preferably, it is 50 micrometers or less. Setting the film thickness to 2 μm or more is preferable from the viewpoint of improving the mechanical strength. On the other hand, a thickness of 100 μm or less is preferable because the occupied volume of the separator is reduced, which tends to be advantageous in terms of increasing the capacity of the battery.
前記微多孔膜のポリプロピレン及びポリエチレンを含む第一の微多孔層の膜厚さは、好ましくは0.2μm以上、より好ましくは0.5μm以上、更に好ましくは2.0μm以上であり、上限として好ましくは5μm以下、より好ましくは4μm以下である。膜厚さを0.5μm以上とすることは、耐熱性の観点から好適である。一方、5μm以下とすることは、突刺し強さを確保する観点から好ましい。
なお、第一の微多孔層の膜厚さは、共押出し法を用いて微多孔膜を作製する場合には、押出し量を変更する等により調節可能である。また、第二の微多孔層が第一の微多孔層に狭持される2種3層構成の場合、第一の微多孔層の膜厚さとは、片面に位置する微多孔層の膜厚さを意味する。
The thickness of the first microporous layer containing polypropylene and polyethylene of the microporous membrane is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferably 2.0 μm or more, preferably as an upper limit. Is 5 μm or less, more preferably 4 μm or less. A film thickness of 0.5 μm or more is preferable from the viewpoint of heat resistance. On the other hand, it is preferable to set it as 5 micrometers or less from a viewpoint of ensuring piercing strength.
The film thickness of the first microporous layer can be adjusted by changing the extrusion amount or the like when the microporous film is produced using the coextrusion method. In the case of a two-type three-layer configuration in which the second microporous layer is held between the first microporous layers, the film thickness of the first microporous layer is the film thickness of the microporous layer located on one side. Means.
前記微多孔膜の透気度(後述する実施例における測定法に準じて測定される。)は、好ましくは10秒以上、より好ましくは50秒以上であり、上限として好ましくは1000秒以下、さらに好ましくは500秒以下である。透気度を10秒以上とすることは、蓄電デバイスの自己放電を抑制する観点から好適である。一方、1000秒以下とすることは、良好な充放電特性を得る観点から好ましい。
なお、上記透気度は、延伸温度、延伸倍率の変更等により調節可能である。
The air permeability of the microporous membrane (measured according to the measurement method in Examples described later) is preferably 10 seconds or more, more preferably 50 seconds or more, and the upper limit is preferably 1000 seconds or less. Preferably it is 500 seconds or less. Setting the air permeability to 10 seconds or more is preferable from the viewpoint of suppressing self-discharge of the electricity storage device. On the other hand, setting it to 1000 seconds or less is preferable from the viewpoint of obtaining good charge / discharge characteristics.
The air permeability can be adjusted by changing the stretching temperature and the stretching ratio.
前記微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱(後述する実施例における測定法に準じて測定される)は、好ましくは90J/g以上、より好ましくは95J/g以上であり、さらに好ましくは100J/g以上であり、上限として好ましくは165J/g以下、さらに好ましくは150J/g以下である。本実施の形態においては微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱を規定しているが、押出後の冷却条件を調整し、当該微多孔膜中のプロピレンの融解熱を特定値以上に規定することにより、ラメラ層が適度に厚くなるものと考えられる。そして、適度な厚さのラメラ層が多数生じると、延伸工程、抽出工程、熱処理工程にて孔構造骨格を維持し、膜厚方向への不均一な潰れを抑制するため、微多孔膜を形成する際に均一な大きさを有する孔部が多数生じることになるものと考えられる。そのため、微多孔膜を形成する際に均一な大きさを有する孔部が多数生じることになるものと考えられる。そのような均一な大きさの孔部を多数有する微多孔膜を電池内部に配置した場合、イオンの透過流路が粗密無く均質に存在することとなり、繰り返し充放電の際に目詰まりが生じ難く、電池としてのサイクル特性が向上するものと推察される。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱を90J/g以上とすることは、サイクル特性、耐熱性の向上の観点から好適である。一方、165J/g以下とすることは、突刺し強度を確保する観点から好ましい。
なお、上記微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱は、混練条件を調整する方法、混練後の冷却条件を調整する方法等により調節可能である。
The heat of fusion of the polypropylene in the microporous membrane (measured according to the measurement method in Examples described later) is preferably 90 J / g or more, more preferably 95 J / g or more, and even more preferably 100 J / g. The upper limit is preferably 165 J / g or less, and more preferably 150 J / g or less. In this embodiment, the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane is specified, but by adjusting the cooling conditions after extrusion, the heat of fusion of propylene in the microporous membrane is specified above a specific value. It is considered that the lamellar layer becomes moderately thick. When a large number of lamellar layers with an appropriate thickness are generated, a microporous film is formed to maintain the pore structure skeleton in the stretching process, extraction process, and heat treatment process, and to prevent uneven crushing in the film thickness direction. In this case, it is considered that a large number of holes having a uniform size are generated. Therefore, it is considered that a large number of pores having a uniform size are generated when the microporous film is formed. When such a microporous membrane having a large number of uniformly sized pores is arranged inside the battery, the ion permeation flow path will be present in a uniform and uniform manner, and clogging is unlikely to occur during repeated charge and discharge. It is presumed that the cycle characteristics as a battery are improved. Setting the heat of fusion of the polypropylene in the microporous film to 90 J / g or more is preferable from the viewpoint of improving cycle characteristics and heat resistance. On the other hand, it is preferable to set it as 165 J / g or less from a viewpoint of ensuring piercing strength.
The heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane can be adjusted by a method of adjusting kneading conditions, a method of adjusting cooling conditions after kneading, or the like.
前記微多孔膜は、特に非水電解液を用いるような蓄電デバイス用セパレータとして有用である。また、本実施の形態の蓄電デバイスは、上述したポリオレフィン微多孔膜をセパレータに用い、正極と、負極と、電解液とを含む。
前記蓄電デバイスは、例えば、前記微多孔膜を幅10〜500mm(好ましくは80〜500mm)、長さ200〜4000m(好ましくは1000〜4000m)の縦長形状のセパレータとして調製し、当該セパレータを、正極―セパレータ―負極―セパレータ、または負極―セパレータ―正極―セパレータの順で重ね、円または扁平な渦巻状に巻回して巻回体を得、当該巻回体を電池缶内に収納し、更に電解液を注入することにより製造することができる。
なお、前記蓄電デバイスは、正極―セパレータ―負極―セパレータ、または負極―セパレータ―正極―セパレータの順に平板状に積層し、袋状のフィルムでラミネートし、電解液を注入する工程を経て製造することもできる。
The microporous membrane is particularly useful as a power storage device separator using a non-aqueous electrolyte. In addition, the electricity storage device of the present embodiment uses the polyolefin microporous film described above as a separator, and includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution.
In the electricity storage device, for example, the microporous membrane is prepared as a vertically long separator having a width of 10 to 500 mm (preferably 80 to 500 mm) and a length of 200 to 4000 m (preferably 1000 to 4000 m). -Separator-negative electrode-separator or negative electrode-separator-positive electrode-separator are stacked in this order and wound into a circular or flat spiral shape to obtain a wound body, which is then housed in a battery can and further electrolyzed. It can be manufactured by injecting a liquid.
The electric storage device is manufactured through a process of laminating a flat plate in the order of positive electrode-separator-negative electrode-separator or negative electrode-separator-positive electrode-separator, laminating with a bag-like film, and injecting an electrolyte solution. You can also.
本実施の形態のポリオレフィン微多孔膜をセパレータとして用いた蓄電デバイスは、セパレータの表面層に特定の融解熱量のポリプロピレンを含有するため、サイクル特性を向上させることができる。 Since the electricity storage device using the polyolefin microporous membrane of the present embodiment as a separator contains polypropylene having a specific heat of fusion in the surface layer of the separator, cycle characteristics can be improved.
次に、実施例及び比較例を挙げて本実施の形態をより具体的に説明するが、本実施の形態はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の物性は以下の方法により測定した。 Next, the present embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present embodiment is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. In addition, the physical property in an Example was measured with the following method.
(1)粘度平均分子量(Mv)
ASRM−D4020「に基づき、デカリン溶剤における135℃での極限粘度[η]を求め、ポリエチレンのMvは次式により算出した。
[η]=0.00068×Mv0.67
ポリプロピレンのMvは次式より算出した。
[η]=1.10×Mv0.80
層のMvはポリエチレンの式を用いて算出した。
(1) Viscosity average molecular weight (Mv)
Based on ASRM-D4020, the intrinsic viscosity [η] at 135 ° C. in a decalin solvent was determined, and Mv of polyethylene was calculated by the following equation.
[Η] = 0.00068 × Mv 0.67
Mv of polypropylene was calculated from the following formula.
[Η] = 1.10 × Mv 0.80
The Mv of the layer was calculated using the polyethylene equation.
(2)膜厚(μm)
微小測厚器(東洋精機製 タイプKBM)を用いて室温23℃で測定した。
(2) Film thickness (μm)
The measurement was performed at a room temperature of 23 ° C. using a microthickness measuring instrument (type KBM manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.).
(3)気孔率(%)
10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)を求め、それらと膜密度(g/cm3)より、次式を用いて計算した。
気孔率(%)=(体積−質量/混合組成物の密度)/体積×100
なお、混合組成物の密度は、用いたポリオレフィン樹脂と無機粒子の各々の密度と混合比より計算で求められる値を用いた。
(3) Porosity (%)
A sample of 10 cm × 10 cm square was cut out from the microporous membrane, its volume (cm 3 ) and mass (g) were determined, and calculated from these and the film density (g / cm 3 ) using the following formula.
Porosity (%) = (volume-mass / density of mixed composition) / volume × 100
In addition, the value calculated | required by calculation from the density and mixing ratio of each used polyolefin resin and an inorganic particle was used for the density of a mixed composition.
(4)透気度(sec/100cc)
JIS P−8117準拠のガーレー式透気度計(東洋精機製)にて測定した。
(4) Air permeability (sec / 100cc)
It measured with the Gurley type air permeability meter (made by Toyo Seiki) based on JIS P-8117.
(5)突刺強度(g)
カトーテック製、商標、KES−G5ハンディー圧縮試験器を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secの条件で突刺試験を行い、最大突刺荷重を突刺強度(N)とした。
(5) Puncture strength (g)
A piercing test was conducted under the conditions of a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec using a trademark, KES-G5 handy compression tester manufactured by Kato Tech, and the maximum piercing load was defined as the piercing strength (N). .
(6)ポリプロピレン融解熱(J/g)
島津製作所社製DSC60を使用し測定した。ポリオレフィン微多孔膜から表層を剥離し、直径5mmの円形に打ち抜き、数枚重ね合わせて3mgとしたのを測定サンプルとして用いた。これを直径5mmのアルミ製オープンサンプルパンに敷き詰め、クランピングカバーを乗せサンプルシーラーでアルミパン内に固定した。窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minで30℃から200℃までを測定し、融解吸熱曲線を得た。得られた融解吸熱曲線について、85℃〜175℃の範囲に直線ベースラインを設定し、係る直線ベースラインと吸熱融解曲線とで囲まれる部分の面積から熱量を算出し、これを試料質量当たりに換算して、さらに微多孔膜中のポリプロピレンの含有率から微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱を算出した。また、同様にしてポリプロピレン樹脂の融解熱ΔHと吸熱融解曲線における極小値の温度を融点としてポリプロピレンの融点を測定した。
微多孔膜中に複数のポリオレフィン樹脂が存在し、ピークが一部重なる場合には、島津製作所製解析ソフトTA−60を用いて、85℃〜175℃の範囲における吸熱融解曲線の極大値と極大値、または極大値と吸熱融解曲線とベースラインが接する点を直線で結び、その直線と吸熱融解曲線で囲まれる部分の面積から熱量を算出し、同様に微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱を算出した。このとき、微多孔膜の吸熱融解曲線にて、極小値における温度がポリプロピレン樹脂の融点により近い値を持つもので、上記解析方法から求められる面積から算出された融解熱を微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱とした。
(6) Heat of melting of polypropylene (J / g)
Measurement was performed using DSC60 manufactured by Shimadzu Corporation. The surface layer was peeled off from the microporous polyolefin membrane, punched into a circle with a diameter of 5 mm, and several sheets were stacked to give 3 mg as a measurement sample. This was spread on an aluminum open sample pan having a diameter of 5 mm, and a clamping cover was placed thereon and fixed in the aluminum pan with a sample sealer. Under a nitrogen atmosphere, the temperature was increased from 30 ° C. to 200 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min to obtain a melting endothermic curve. About the obtained melting endothermic curve, a linear baseline is set in the range of 85 ° C. to 175 ° C., and the amount of heat is calculated from the area of the portion surrounded by the linear baseline and the endothermic melting curve. In conversion, the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane was further calculated from the content of polypropylene in the microporous membrane. Similarly, the melting point of polypropylene was measured using the melting heat ΔH of the polypropylene resin and the minimum temperature in the endothermic melting curve as the melting point.
When a plurality of polyolefin resins are present in the microporous membrane and the peaks partially overlap, the maximum value and the maximum of the endothermic melting curve in the range of 85 ° C. to 175 ° C. are analyzed using the analysis software TA-60 manufactured by Shimadzu Corporation. Connect the value or maximum value, the endothermic melting curve and the point where the baseline is in contact with a straight line, calculate the amount of heat from the area surrounded by the straight line and the endothermic melting curve, and similarly calculate the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane. Calculated. At this time, in the endothermic melting curve of the microporous membrane, the temperature at the minimum value has a value closer to the melting point of the polypropylene resin, and the heat of fusion calculated from the area obtained from the above analysis method is the polypropylene in the microporous membrane. Of heat of fusion.
(7)表面層膜厚(μm)
全層の膜厚に表面層の全層に対する押出量の割合を掛けて算出した。
(7) Surface layer thickness (μm)
Calculation was carried out by multiplying the film thickness of all layers by the ratio of the extrusion amount to the total surface layer.
(8)サイクル特性(%/100回)
エチレンカーボネート(EC):メチレンカーボネート(MEC)=1:2(重量比)からなる溶媒にLiPF61Mを添加した電解液を調整し、負極に炭素電極及び正極にLiCoO2を用いたリチウムイオン電池を作製した。この電池を4.2Vに充電し、その後放電させる操作を25℃で100回繰り返すサイクル試験を行い、サイクル試験後の電池容量変化を調べた。
(8) Cycle characteristics (% / 100 times)
A lithium ion battery using an electrolyte prepared by adding LiPF 6 1M to a solvent composed of ethylene carbonate (EC): methylene carbonate (MEC) = 1: 2 (weight ratio), using a carbon electrode as a negative electrode and LiCoO 2 as a positive electrode. Was made. A cycle test in which this battery was charged to 4.2 V and then discharged was repeated 100 times at 25 ° C., and the change in battery capacity after the cycle test was examined.
(9)熱破膜温度(℃)、耐熱破膜性
厚さ10μmのニッケル箔を2枚(A、B)用意し、一方のニッケル箔Aをスライドガラス上に、縦10mm、横10mmの正方形部分を残してテフロン(登録商標)テープでマスキングすると共に固定する。
熱電対を繋いだセラミックスプレート上に、別のニッケル箔Bを載せ、この上に規定の電解液で3時間浸漬させた、測定試料の微多孔膜を置き、その上からニッケル箔を貼りつけたスライドガラスを載せ、更にシリコンゴムを載せる。
これをホットプレート上にセットした後、油圧プレス機にて1.5MPaの圧力をかけた状態で、2℃/minの速度で昇温した。この際のインピーダンス変化を交流1V、1kHzの条件下で測定した。この測定において、インピーダンスが1000Ωに達した時点の温度を孔閉塞温度とし、孔閉塞状態に達した後、再びインピーダンスが1000Ωを下回った時点の温度を熱破膜温度とした。
(9) Thermal film breaking temperature (° C.), heat-resistant film breaking property Two nickel foils (A, B) having a thickness of 10 μm are prepared, and one nickel foil A is a square of 10 mm length and 10 mm width on a slide glass. Mask and fix with Teflon (registered trademark) tape leaving the part.
Another nickel foil B was placed on a ceramic plate connected with a thermocouple, a microporous film of a measurement sample immersed in a specified electrolyte solution for 3 hours was placed thereon, and a nickel foil was attached thereon. Place a slide glass and then put silicon rubber.
After this was set on a hot plate, the temperature was raised at a rate of 2 ° C./min with a pressure of 1.5 MPa applied by a hydraulic press. The change in impedance at this time was measured under conditions of AC 1 V and 1 kHz. In this measurement, the temperature when the impedance reached 1000Ω was defined as the hole closing temperature, and the temperature at which the impedance again decreased below 1000Ω after reaching the hole closed state was defined as the thermal film breaking temperature.
なお、規定の電解液の組成比は以下の通りである。
溶媒の組成比(体積比):炭酸プロピレン/炭酸エチレン/δ−ブチルラクトン=1/1/2
溶質の組成比:上記溶媒にてLiBF4を1mol/リットルの濃度になるように溶解させる。
熱破膜温度が200℃以上のものを耐熱破膜性○、170℃以上200℃未満のものを△、170℃未満のものを×とした。
The composition ratio of the prescribed electrolyte is as follows.
Composition ratio (volume ratio) of solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / δ-butyllactone = 1/1/2
Solute composition ratio: LiBF 4 is dissolved in the above solvent to a concentration of 1 mol / liter.
A film having a thermal film breaking temperature of 200 ° C. or higher was rated as heat-resistant film breaking property, a film having a thermal film breaking temperature of 170 ° C. or higher and lower than 200 ° C.
(10)製膜性
製膜中に膜250mを目視で観察し、無機粒子の凝集物やゲル状物がなく、延伸時に破断が起きないものを○、無機粒子の凝集物やゲル状物は見られるが延伸時に破断が起きないものを△、無機粒子の凝集物やゲル状物が見られ、延伸時に破断が起きるものを×とした。
(10) Film-forming property The film 250 m was visually observed during film formation, and there were no inorganic particle aggregates or gels, and no breakage occurred during stretching. A sample that was observed but not broken during stretching was shown as Δ, and an aggregate of inorganic particles or a gel-like material was seen, and a sample that fractured during stretching was shown as x.
[実施例1]
表面層の原料として、ポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)25.6質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)6.4質量部、シリカ(吸油量200mL/100g、平均粒径15nm)8質量部、核剤としてビス(p−エチルベンジリデン)ソルビトールを0.3質量部、酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’、5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.2質量部、可塑剤として、流動パラフィン(37.78℃における動粘度75.90cSt、密度0.868)9.6質量部をミキサーで攪拌し原料を調整した。中間層の原料として、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)42質量部、酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’、5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.2質量部配合し原料を調整した。各配合物は2台の口径25mm、L/D=48の二軸押出機フィーダーを介して投入した。
さらに、表面層には、表面層に用いられる前記ポリプロピレン25.6質量部に対して流動パラフィン45質量部、中間層には、中間層に用いられる前記高密度ポリエチレン42質量部に対して流動パラフィン58質量部を、サイドフィードでそれぞれの押出機に注入し、両表面層、中間層の押出量がそれぞれ、1時間当たり4kg、16kgとなるように調整し、200℃、200rpmの条件で混練した後、押出機先端に取り付けた共押出(二種三層)が可能なTダイから240℃の条件で押出した。ただちに、70℃に調温したキャストロールで冷却固化させ、厚さ1.4mmのシートを成形した。このシートを同時二軸延伸機で126℃の条件で7×7倍に延伸した後、塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去後乾燥し、テンター延伸機により125℃の条件で横方向に1.7倍延伸した。その後、この延伸シートを127℃で23%幅方向に緩和して熱処理を行い、表面層の二層が同一の組成で、中間層が異なる組成の二種三層構造を有する微多孔膜を得た。得られた微多孔膜は膜厚23.5μm、気孔率47.4%、透気度256sec/100cc、突刺強度450gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 1]
As raw materials for the surface layer, 25.6 parts by mass of polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g), high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 25) 6.4) parts by mass, silica (oil absorption 200 mL / 100 g, average particle size 15 nm) 8 parts by mass, bis (p-ethylbenzylidene) sorbitol as the nucleating agent 0.3 parts by mass, tetrakis- [ Methylene- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] 0.2 parts by mass of methane, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C., 75.90 cSt, density) 0.868) 9.6 parts by mass were stirred with a mixer to prepare a raw material. As a raw material for the intermediate layer, 42 parts by mass of high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000), tetrakis- [methylene- (3 ′, 5′-di-t-butyl-) as an antioxidant 4′-Hydroxyphenyl) propionate] methane was mixed in an amount of 0.2 parts by mass to prepare a raw material. Each compound was charged through two twin screw extruder feeders having a diameter of 25 mm and L / D = 48.
Further, the surface layer has 45 parts by mass of liquid paraffin with respect to 25.6 parts by mass of the polypropylene used for the surface layer, and the intermediate layer has liquid paraffin with respect to 42 parts by mass of the high-density polyethylene used for the intermediate layer. 58 parts by mass were injected into each extruder by side feed, and the extrusion amounts of both surface layers and intermediate layers were adjusted to 4 kg and 16 kg per hour, respectively, and kneaded at 200 ° C. and 200 rpm. Then, it extruded on the conditions of 240 degreeC from T die which can be co-extruded (2 types and 3 layers) attached to the front-end | tip of an extruder. Immediately, the sheet was cooled and solidified with a cast roll adjusted to 70 ° C. to form a sheet having a thickness of 1.4 mm. This sheet was stretched 7 × 7 times at 126 ° C. with a simultaneous biaxial stretching machine, then dipped in methylene chloride, extracted after removing liquid paraffin, and dried in a transverse direction at 125 ° C. with a tenter stretching machine. The film was stretched 1.7 times. Thereafter, this stretched sheet is heat-treated at 127 ° C. in the 23% width direction to obtain a microporous membrane having a two-layer three-layer structure in which the two layers of the surface layer have the same composition and the intermediate layer has a different composition. It was. The obtained microporous film had a film thickness of 23.5 μm, a porosity of 47.4%, an air permeability of 256 sec / 100 cc, and a puncture strength of 450 g. Table 1 shows the heat of fusion, cycle characteristics, heat-resistant film breaking property, and film forming property of polypropylene in the microporous film.
[実施例2]
表面層の原料のポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)を19.2質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)を12.8質量部とした以外は実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚17.6μm、気孔率44.0%、透気度257sec/100cc、突刺強度432gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 2]
19.2 parts by mass of raw material polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g), high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 25) A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 12.8 parts by mass was selected. The obtained microporous film had a thickness of 17.6 μm, a porosity of 44.0%, an air permeability of 257 sec / 100 cc, and a puncture strength of 432 g. Table 1 shows the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane, cycle characteristics, heat-resistant film-breaking properties, and film-forming properties.
[実施例3]
表面層の原料のポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)を9.6質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)を22.4質量部とした以外は実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚16.8μm、気孔率43.1%、透気度240sec/100cc、突刺強度487gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 3]
9.6 parts by mass of raw material polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g), high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 25) A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 22.4 parts by mass was selected. The resulting microporous film had a thickness of 16.8 μm, a porosity of 43.1%, an air permeability of 240 sec / 100 cc, and a puncture strength of 487 g. Table 1 shows the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane, cycle characteristics, heat-resistant film-breaking properties, and film-forming properties.
[実施例4]
表面層の原料のポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)を11.2質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)を2.8質量部、シリカ(吸油量200mL/100g、平均粒径15nm)を26質量部とした以外は実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚16.5μm、気孔率48.0%、透気度205sec/100cc、突刺強度462gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 4]
11.2 parts by mass of raw material polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g), high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 25) A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2.8 parts by mass and silica (oil absorption 200 mL / 100 g, average particle size 15 nm) were 26 parts by mass. The resulting microporous film had a thickness of 16.5 μm, a porosity of 48.0%, an air permeability of 205 sec / 100 cc, and a puncture strength of 462 g. Table 1 shows the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane, cycle characteristics, heat-resistant film-breaking properties, and film-forming properties.
[実施例5]
ポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)25.6質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)6.4質量部、シリカ(吸油量200mL/100g、平均粒径15nm)8質量部、核剤としてビス(p−エチルベンジリデン)ソルビトールを0.3質量部、酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’、5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.2質量部、可塑剤として、流動パラフィン(37.78℃における動粘度75.90cSt、密度0.868)54.6質量部をミキサーで攪拌し原料を調整した。配合物をバッチ式溶融混練機(東洋精機社製:ラボプラストミル)を用いて200℃・50rpmで10分間混練した。得られた混練物を200℃、5MPaの過熱プレスで成形し3分間そのまま熱処理をした後、水冷プレスで5Mpaにて冷却・プレスし、厚さ150μmのシート(A)を作製した。
同様に、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)42質量部、酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’、5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.2質量部、流動パラフィン58質量部を配合し原料を調整した。配合物をバッチ式溶融混練機(東洋精機社製:ラボプラストミル)を用いて200℃・50rpmで10分間混練した。得られた混練物を200℃、5MPaの過熱プレスで成形し3分間そのまま熱処理をした後、水冷プレスで5Mpaにて冷却・プレスし、厚さ1100μmのシート(B)を作製した。
シートAおよびBをA/B/Aとなるように積層し、ヒートシール温度130℃、ヒートシール圧力5MPaの条件にて圧力接合した。得られた積層膜を同時2軸延伸機(東洋精機社製)を用いて7×7倍に126℃で延伸し、その後塩化メチレンでパラフィン油を抽出除去し、乾燥させた後、同時2軸延伸機により125℃の条件で横方向に1.7倍延伸した。その後、この延伸シートを127℃で23%幅方向に緩和して熱処理を行い、表面層の二層が同一の組成で、中間層が異なる組成の二種三層構造を有する微多孔膜を得た。得られた微多孔膜は膜厚23.1μm、気孔率46.8%、透気度266sec/100cc、突刺強度470gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 5]
25.6 parts by mass of polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g), high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000) 6.4 mass Parts, silica (oil absorption 200 mL / 100 g, average particle size 15 nm) 8 parts by mass, bis (p-ethylbenzylidene) sorbitol as a nucleating agent 0.3 parts by mass, tetrakis- [methylene- (3 ′, 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate] 0.2 parts by weight of methane, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C., 75.90 cSt, density 0.868) as plasticizer 54. Six parts by mass were stirred with a mixer to adjust the raw materials. The blend was kneaded for 10 minutes at 200 ° C. and 50 rpm using a batch melt kneader (Toyo Seiki Co., Ltd .: Labo Plast Mill). The obtained kneaded product was molded with a 200 ° C., 5 MPa superheated press and heat-treated for 3 minutes as it was, and then cooled and pressed at 5 Mpa with a water-cooled press to prepare a sheet (A) having a thickness of 150 μm.
Similarly, 42 parts by mass of high-density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000), tetrakis- [methylene- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-) as an antioxidant Hydroxyphenyl) propionate] 0.2 parts by mass of methane and 58 parts by mass of liquid paraffin were blended to prepare raw materials. The blend was kneaded for 10 minutes at 200 ° C. and 50 rpm using a batch melt kneader (Toyo Seiki Co., Ltd .: Labo Plast Mill). The obtained kneaded material was molded with a 200 ° C., 5 MPa superheated press and heat treated for 3 minutes, and then cooled and pressed at 5 Mpa with a water-cooled press to prepare a sheet (B) having a thickness of 1100 μm.
Sheets A and B were laminated so as to be A / B / A, and pressure bonded under conditions of a heat seal temperature of 130 ° C. and a heat seal pressure of 5 MPa. The obtained laminated film was stretched 7 × 7 times at 126 ° C. using a simultaneous biaxial stretching machine (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.), and then paraffin oil was extracted and removed with methylene chloride, dried, and then simultaneously biaxial. The film was stretched 1.7 times in the transverse direction under the condition of 125 ° C. by a stretching machine. Thereafter, this stretched sheet is heat-treated at 127 ° C. in the 23% width direction to obtain a microporous membrane having a two-layer three-layer structure in which the two layers of the surface layer have the same composition and the intermediate layer has a different composition. It was. The obtained microporous film had a film thickness of 23.1 μm, a porosity of 46.8%, an air permeability of 266 sec / 100 cc, and a puncture strength of 470 g. Table 1 shows the heat of fusion, cycle characteristics, heat-resistant film breaking property, and film forming property of polypropylene in the microporous film.
[実施例6]
表層原料を、ポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)を32.0質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)を8.0質量部、核剤としてビス(p−エチルベンジリデン)ソルビトールを0.3質量部、酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’、5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.2質量部、可塑剤として、流動パラフィン(37.78℃における動粘度75.90cSt、密度0.868)9.6質量部をミキサーで攪拌し原料を調整した以外は実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚21.1μm、気孔率45.4%、透気度302sec/100cc、突刺強度460gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 6]
The surface layer material is 32.0 parts by mass of polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g), high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000). ) Is 8.0 parts by mass, bis (p-ethylbenzylidene) sorbitol is 0.3 parts by mass as a nucleating agent, and tetrakis- [methylene- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4 ′] is an antioxidant. -Hydroxyphenyl) propionate] 0.2 parts by mass of methane, plasticizer, liquid paraffin (dynamic viscosity at 37.78 ° C., 75.90 cSt, density 0.868) 9.6 parts by mass was stirred with a mixer to prepare the raw materials A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that. The obtained microporous film had a film thickness of 21.1 μm, a porosity of 45.4%, an air permeability of 302 sec / 100 cc, and a puncture strength of 460 g. Table 1 shows the heat of fusion, cycle characteristics, heat-resistant film breaking property, and film forming property of polypropylene in the microporous film.
[実施例7]
表層原料をポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量30万、ΔH:80J/g)25.6質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)6.4質量部、(吸油量200mL/100g、平均粒径15nm)8質量部、中間層原料を、高密度ポリエチレン(密度:0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)19.0質量部、高密度ポリエチレン(密度:0.95g/cm3、粘度平均分子量70万)19.0質量部、ポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)2.0質量部として調整し、押出時のサイドフィードからの流動パラフィン注入量を中間層に65質量部とした以外は、実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚23.6μm、気孔率48.4%、透気度255sec/100cc、突刺強度490gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 7]
Surface material is polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 300,000, ΔH: 80 J / g) 25.6 parts by mass, high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000) 6 4 parts by mass, (oil absorption 200 mL / 100 g, average particle size 15 nm) 8 parts by mass, intermediate layer raw material is high density polyethylene (density: 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000) 19.0 parts by mass 1. High-density polyethylene (density: 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 700,000) 19.0 parts by mass, polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g) A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount was adjusted to 0 part by mass and the amount of liquid paraffin injected from the side feed during extrusion was 65 parts by mass in the intermediate layer. The resulting microporous film had a thickness of 23.6 μm, a porosity of 48.4%, an air permeability of 255 sec / 100 cc, and a puncture strength of 490 g. Table 1 shows the heat of fusion, cycle characteristics, heat-resistant film breaking property, and film forming property of polypropylene in the microporous film.
[実施例8]
表層原料を高密度ポリエチレン(密度:0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)19質量部、高密度ポリエチレン(密度:0.95g/cm3、粘度平均分子量70万)19質量部、ポリプロピレン(密度:0.95g/cm3、粘度平均分子量40万)2質量部、中間層原料をポリプロピレン(密度0.90g/cm3、粘度平均分子量40万、ΔH:92J/g)9.6質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量25万)2.6質量部、高密度ポリエチレン(密度0.95g/cm3、粘度平均分子量200万)3.8質量部、シリカ(吸油量200mL/100g、平均粒径15nm)24質量部、可塑剤として、流動パラフィン(37.78℃における動粘度75.90cSt、密度0.868)9.6質量部をミキサーで攪拌し原料を調整し、さらに、押出時のサイドフィードからの流動パラフィン注入量を表面層に75質量部、中間層に40質量部として、両表面層、中間層の押出量がそれぞれ、1時間当たり6kg、8kgとなるように調整した以外は、実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚18.0μm、気孔率68.0%、透気度230sec/100cc、突刺強度320gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 8]
High-density polyethylene (density: 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000) 19 parts by mass, high-density polyethylene (density: 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 700,000) 19 parts by mass, polypropylene (Density: 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000) 2 parts by mass, intermediate layer raw material is polypropylene (density 0.90 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 400,000, ΔH: 92 J / g) 9.6 mass Parts, high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 250,000) 2.6 parts by mass, high density polyethylene (density 0.95 g / cm 3 , viscosity average molecular weight 2 million) 3.8 parts by mass, Silica (oil absorption 200 mL / 100 g, average particle size 15 nm) 24 parts by mass, as a plasticizer, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C. 75.90 cSt, density 0 868) 9.6 parts by mass with a mixer to adjust the raw materials, and the liquid paraffin injection amount from the side feed at the time of extrusion is 75 parts by mass for the surface layer and 40 parts by mass for the intermediate layer. A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of extrusion of the intermediate layer was adjusted to 6 kg and 8 kg per hour, respectively. The resulting microporous film had a thickness of 18.0 μm, a porosity of 68.0%, an air permeability of 230 sec / 100 cc, and a puncture strength of 320 g. Table 1 shows the heat of fusion, cycle characteristics, heat-resistant film breaking property, and film forming property of polypropylene in the microporous film.
[実施例9]
80℃に調温したキャストロールで冷却固化させ、シートを作製する以外は、実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚23.0μm、気孔率48.5%、透気度236sec/100cc、突刺強度420gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Example 9]
A microporous film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sheet was prepared by cooling and solidifying with a cast roll adjusted to 80 ° C. The obtained microporous film had a film thickness of 23.0 μm, a porosity of 48.5%, an air permeability of 236 sec / 100 cc, and a puncture strength of 420 g. Table 1 shows the heat of fusion, cycle characteristics, heat-resistant film breaking property, and film forming property of polypropylene in the microporous film.
[比較例1]
Tダイから押出す条件を220℃、キャストロールの温度を30℃とした以外は実施例1と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚17.6μm、気孔率44.4%、透気度321sec/100cc、突刺強度477gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Comparative Example 1]
A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the conditions for extruding from the T-die were 220 ° C and the temperature of the cast roll was 30 ° C. The obtained microporous film had a thickness of 17.6 μm, a porosity of 44.4%, an air permeability of 321 sec / 100 cc, and a puncture strength of 477 g. Table 1 shows the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane, cycle characteristics, heat-resistant film-breaking properties, and film-forming properties.
[比較例2]
Tダイから押出す条件を220℃、キャストロールの温度を30℃とした以外は実施例2と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚17.0μm、気孔率44.4%、透気度279sec/100cc、突刺強度479gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Comparative Example 2]
A microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 2 except that the conditions for extruding from the T-die were 220 ° C and the temperature of the cast roll was 30 ° C. The obtained microporous film had a thickness of 17.0 μm, a porosity of 44.4%, an air permeability of 279 sec / 100 cc, and a puncture strength of 479 g. Table 1 shows the heat of fusion of polypropylene in the microporous membrane, cycle characteristics, heat-resistant film-breaking properties, and film-forming properties.
[比較例3]
Tダイから押出す条件を220℃、キャストロールの温度を30℃とした以外は実施例6と同様に微多孔膜を作製した。得られた微多孔膜は膜厚20.3μm、気孔率42.4%、透気度402sec/100cc、突刺強度430gであった。微多孔膜中のポリプロピレンの融解熱、サイクル特性、耐熱破膜性、製膜性については、表1に示す。
[Comparative Example 3]
A microporous film was prepared in the same manner as in Example 6 except that the conditions for extruding from the T die were 220 ° C. and the temperature of the cast roll was 30 ° C. The obtained microporous film had a thickness of 20.3 μm, a porosity of 42.4%, an air permeability of 402 sec / 100 cc, and a puncture strength of 430 g. Table 1 shows the heat of fusion, cycle characteristics, heat-resistant film breaking property, and film forming property of polypropylene in the microporous film.
表1の結果から、本実施の形態のポリオレフィン微多孔膜は、表層に含まれるポリプロピレンの融解熱が特定範囲であるため、当該微多孔膜を用いた電池のサイクル特性は良好であり、実用性に富むものであった。 From the results shown in Table 1, the polyolefin microporous membrane of the present embodiment has a specific heat range for the melting heat of polypropylene contained in the surface layer, and therefore the cycle characteristics of the battery using the microporous membrane are good and practical. It was rich.
Claims (6)
前記第一の微多孔層が表面層を形成すると共に、
前記微多孔層中のポリプロピレンの融解熱が90J/g以上であることを特徴とするポリオレフィン微多孔膜。 A first microporous layer comprising polypropylene and polyethylene, and a second microporous layer that is laminated to the first microporous layer and is different from the first microporous layer,
The first microporous layer forms a surface layer;
The polyolefin microporous film, wherein the heat of fusion of the polypropylene in the microporous layer is 90 J / g or more.
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