JP5274081B2 - Polyolefin microporous membrane - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microporous film made of a polyolefin which excels in the impreganability with a fluid having a high dielectric constant and a high viscosity and is suitably used as a battery separator excellent in the productivity of batteries. <P>SOLUTION: The microporous film made of a polyolefin has a maximum pore diameter of 0.11-0.3 &mu;m and a surface fibril ratio at 300 nm from the surface layer of not less than 70%. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、例えば、電池、コンデンサ、キャパシタ等の電子デバイス用セパレータに好適であり、特にリチウムイオン電池用セパレータとして好適なポリオレフィン製微多孔膜に関する。   The present invention is suitable for separators for electronic devices such as batteries, capacitors, capacitors and the like, and particularly relates to a microporous polyolefin membrane suitable as a separator for lithium ion batteries.

ポリオレフィン製微多孔膜は、精密濾過膜、電池・コンデンサ・キャパシタ等の電子デバイス用セパレータ、燃料電池用材料等に使用されている。また、リチウムイオン電池の製造工程には、電極活物質が塗工された正極と負極、および2枚のセパレータから成る渦巻状の捲回体を挿入し、捲回体上部から電解液を注入し、電極及びセパレータに電解液を含浸させる工程が含まれる。リチウムイオン電池の電解液は、一般的に、エチレンカーボネート(EC)やポロピレンカーボネート(PC)等の環状カーボネート類、エチルメチルカーボネート等の直鎖状カーボネート類をブレンドし、電解質としてリチウム塩を溶解したものが使用されている。   Polyolefin microporous membranes are used in microfiltration membranes, separators for electronic devices such as batteries, capacitors and capacitors, and materials for fuel cells. Also, in the manufacturing process of a lithium ion battery, a spiral wound body composed of a positive electrode and a negative electrode coated with an electrode active material and two separators is inserted, and an electrolyte is injected from the upper part of the wound body. The step of impregnating the electrode and the separator with the electrolytic solution is included. Lithium ion battery electrolytes are generally blended with cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), and linear carbonates such as ethyl methyl carbonate to dissolve lithium salts as electrolytes. Is used.

従来公知のポリオレフィン製微多孔膜や電池として、例えば、特許文献1には平均孔径が0.15μm以下であり、孔の最長径と最短径の比が特定範囲にある微多孔膜を含むことを特徴とした電池が開示されている。また、特許文献2には高分子量ポリオレフィンフィルムを液体中で熱処理して微多孔化する処理前微多孔膜の製造方法において、処理前微多孔膜を圧縮することを特徴とする製造方法が開示されている。   As a conventionally known polyolefin microporous membrane or battery, for example, Patent Document 1 includes that a microporous membrane having an average pore diameter of 0.15 μm or less and a ratio of the longest diameter to the shortest diameter in a specific range is included. A featured battery is disclosed. Patent Document 2 discloses a method for producing a pre-treatment microporous membrane in which a high-molecular-weight polyolefin film is heat-treated in a liquid to make it microporous, and the pre-treatment microporous membrane is compressed. ing.

特許第3765396号公報Japanese Patent No. 3765396 特許第3998860号公報Japanese Patent No. 3998860

ここで、近年の電池の高容量化に伴って、捲回体内に活物質を効率的に詰め込むことが必要となるため、捲回体内の電解液が浸透する空間が減少する傾向にある。さらに電池の高性能・高容量化を目的として、より高誘電率・高粘度の電解液を使用する、または高電解質濃度電解液を使用するという傾向がある。この場合、電池製造における注液工程のタクトタイムが長くなる、注液後もセパレータ全体に電解液が含浸するまでのエージング時間が長くなる等、生産性が低下するという問題が発生する場合があった。即ち、セパレータには、より効率的に電解液を含浸することが求められている。特許文献1には平均孔径、および孔の最長径と最短径の比が特定範囲である場合に電池特性が向上することの記載はなされているが、複雑な連通構造を有する表面から観察される平均孔径を規定しているに過ぎず、さらには測定方法に関する記載も無い。このため開示技術だけでは、高誘電率・高粘度液体に対する含浸性の観点からは、なお改善の余地があった。また、特許文献2において微多孔膜の物性から推測される最大孔径は0.1μ未満であるため、高誘電率・高粘度液体に対する含浸性の観点からは、なお改善の余地があった。   Here, with the recent increase in capacity of batteries, it is necessary to efficiently pack an active material in the wound body, so that the space in which the electrolyte in the wound body permeates tends to decrease. Furthermore, for the purpose of improving the performance and capacity of the battery, there is a tendency to use an electrolytic solution having a higher dielectric constant and higher viscosity, or an electrolytic solution having a higher electrolyte concentration. In this case, there may be a problem that productivity is lowered, such as a longer tact time in the liquid injection process in battery manufacturing, and a longer aging time until the separator is impregnated with the electrolyte even after the liquid injection. It was. That is, the separator is required to be more efficiently impregnated with the electrolytic solution. Patent Document 1 describes that the battery characteristics are improved when the average pore diameter and the ratio of the longest diameter to the shortest diameter of the holes are in a specific range, but are observed from the surface having a complicated communication structure. It merely defines the average pore diameter, and there is no description regarding the measurement method. For this reason, the disclosed technology alone still has room for improvement from the viewpoint of impregnation properties with respect to a high dielectric constant / high viscosity liquid. Moreover, since the maximum pore diameter estimated from the physical properties of the microporous film in Patent Document 2 is less than 0.1 μm, there is still room for improvement from the viewpoint of impregnation property with respect to a high dielectric constant / high viscosity liquid.

また、一般に、毛細管内を浸透する液体と毛細管直径の関係は、Lucas-Washburn式(数1)で表される(l:浸透深さ、d:毛細管直径、γ:表面張力、θ:接触角、η:液体粘度、t:時間)。当該数式によれば、浸透深さは毛細管直径の平方根および時間の平方根に比例し、液体粘度の平方根に反比例することとなる。従って、これを微多孔膜に当てはめた場合、大孔径である方が液体浸透に優れることが理論的には推測される。   In general, the relationship between the liquid penetrating the capillary and the capillary diameter is expressed by the Lucas-Washburn equation (Equation 1) (l: penetration depth, d: capillary diameter, γ: surface tension, θ: contact angle) , Η: liquid viscosity, t: time). According to the formula, the penetration depth is proportional to the square root of the capillary diameter and the square root of time, and inversely proportional to the square root of the liquid viscosity. Therefore, when this is applied to a microporous membrane, it is theoretically assumed that the larger pore diameter is superior in liquid permeation.

Figure 0005274081
Figure 0005274081

しかしながら、微多孔膜は屈曲した連通孔構造を有しているため、毛細管モデルに使用される貫通孔構造とは大きく異なる。実際、本願比較例1,2と3,4の比較からは、電解液含浸性に関しては大孔径膜よりも小孔径膜の方が良い傾向にあることが読み取れる。
つまり、微多孔膜の電解液含浸性を向上させるためには、毛細管モデルにおける毛細管直径のみに着目するのではなく、別の手段を講ずる必要のあることが考えられた。
However, since the microporous membrane has a bent communication hole structure, it is greatly different from the through-hole structure used in the capillary model. In fact, it can be seen from the comparison between the present comparative examples 1, 2 and 3 and 4 that the small pore diameter membrane tends to be better than the large pore diameter membrane in terms of the electrolyte impregnation property.
In other words, in order to improve the electrolyte impregnation property of the microporous membrane, it was considered that not only the capillary diameter in the capillary model but also another measure should be taken.

このような事情のもと、本発明は、例えば高誘電率・高粘度液体に対しても含浸性に優れ、電池の生産性に優れる電池セパレータとして好適なポリオレフィン製微多孔膜を提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention provides, for example, a polyolefin microporous membrane suitable as a battery separator that is excellent in impregnation even for a high dielectric constant / high viscosity liquid and excellent in battery productivity. It is the purpose.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、驚くべきことに特定の構造を有する微多孔膜が、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を成すに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it has been surprisingly found that a microporous membrane having a specific structure can solve the above-mentioned problems, and has led to the present invention.

すなわち本発明は、以下の通りである。
[1]
最大孔径が0.11〜0.3μm、表層から300nmにおける表面フィブリル率が70%以上であるポリオレフィン製微多孔膜。
[2]
ヒューズ温度が2℃/minの昇温条件下で150℃以下である[1]に記載のポリオレフィン製微多孔膜。
[3]
ポリオレフィンがポリエチレン又はポリエチレンとポリプロピレンの混合物である[1]又は[2]に記載のポリオレフィン製微多孔膜。

最大孔径と平均孔径の比(最大孔径/平均孔径)が1.4を超えて2.0以下である[1]〜[3]のいずれかに記載のポリオレフィン製微多孔膜。

平均孔径が0.06〜0.1μm未満である[1]〜[4]のいずれかに記載のポリオレフィン製微多孔膜。
That is, the present invention is as follows.
[1]
A polyolefin microporous membrane having a maximum pore size of 0.11 to 0.3 μm and a surface fibril ratio of 70% or more at 300 nm from the surface layer.
[2]
The polyolefin microporous film according to [1], wherein the fuse temperature is 150 ° C. or lower under a temperature rising condition of 2 ° C./min.
[3]
The polyolefin microporous membrane according to [1] or [2], wherein the polyolefin is polyethylene or a mixture of polyethylene and polypropylene.
[ 4 ]
The polyolefin microporous membrane according to any one of [1] to [3], wherein the ratio of the maximum pore size to the average pore size (maximum pore size / average pore size) is more than 1.4 and not more than 2.0.
[ 5 ]
The polyolefin microporous membrane according to any one of [1] to [4], which has an average pore diameter of 0.06 to less than 0.1 μm.

本発明によれば、含浸性に優れ、電池の生産性に優れる電池セパレータとして好適なポリオレフィン製微多孔膜が実現される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polyolefin microporous film | membrane suitable as a battery separator which is excellent in the impregnation property and is excellent in the productivity of a battery is implement | achieved.

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。   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.

[微多孔膜の構造]
本実施の形態のポリオレフィン製微多孔膜(以下、単に「微多孔膜」と略記することがある)の、表層から300nmにおける表面フィブリル率は(以下、単に「フィブリル率」と略記することがある)、70%以上であり、好ましくは75%、より好ましくは80%以上、上限として好ましくは100%以下、より好ましくは95%以下、更に好ましくは93%以下である。表面フィブリル率が70%以上であれば電解液含浸性が向上するため好ましい。
ここで、本実施の形態における「電解液含浸性」とは、電解液の浸透性と、電池製造工程における電解液注液性とで評価される指標である。また、当該指標は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、本実施の形態における電解液としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等に代表される環状カーボネート類を好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは50質量%以上含む溶媒に、LiPF、LiBF等のリチウム塩が好ましくは0.5mol/L以上溶解したものを挙げることができる。 また、本実施の形態における電解液の、回転式粘度計にて測定される粘度(測定温度30℃)は、好ましくは2.0mPa・s以上、より好ましくは2.5mPa・s以上、更に好ましくは3.0mPa・s以上である。
[Microporous membrane structure]
The surface fibril ratio at 300 nm from the surface layer of the polyolefin microporous film of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “microporous film”) may be simply abbreviated as “fibril ratio”. 70% or more, preferably 75%, more preferably 80% or more, and the upper limit is preferably 100% or less, more preferably 95% or less, and still more preferably 93% or less. A surface fibril ratio of 70% or more is preferable because the electrolyte solution impregnation property is improved.
Here, “electrolyte impregnation” in the present embodiment is an index evaluated by the permeability of the electrolytic solution and the electrolyte pouring property in the battery manufacturing process. In addition, the index is measured according to the measurement method in the examples described later.
In addition, as electrolyte solution in this Embodiment, For example, Preferably cyclic carbonates represented by ethylene carbonate, propylene carbonate, (gamma) -butyrolactone etc. are 20 mass% or more, More preferably, it is 30 mass% or more, More preferably A solvent containing 50% by mass or more of a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 is preferably dissolved in an amount of 0.5 mol / L or more. In addition, the viscosity (measurement temperature 30 ° C.) of the electrolytic solution in the present embodiment measured with a rotary viscometer is preferably 2.0 mPa · s or more, more preferably 2.5 mPa · s or more, and still more preferably. Is 3.0 mPa · s or more.

図1は、表面フィブリル率についての概略図である。「表層から300nmにおける表面フィブリル率」とは、微多孔膜を平面視した場合に、表面から300nmに亘る鉛直方向の微多孔膜を構成するフィブリルがどの程度観察されるかの割合を意味する。
微多孔膜の表層から300nmの深さのフィブリル率が高くなる場合には、
1)微多孔膜の孔径が小さく、最表層のフィブリルのフィブリル率が高くなる場合、
2)微多孔膜の孔径が大きく、最表層だけでなく、最表層から300nmまでに存在するフィブリルが断面方向に密に存在する結果、フィブリル率が高くなる場合、
の2つが挙げられる。中でも、高誘電率・高粘度液体に対する含浸性の観点から、2)の態様が好ましい。一般的には、最大孔径が0.1μ未満の微多孔膜のフィブリルは最表面から300nm以内にほぼ100%含まれることとなる。
FIG. 1 is a schematic diagram of the surface fibril ratio. “Surface fibril ratio at 300 nm from the surface layer” means a ratio of how much fibrils constituting the microporous film in the vertical direction extending from the surface to 300 nm are observed when the microporous film is viewed in plan.
When the fibril ratio at a depth of 300 nm is high from the surface layer of the microporous membrane,
1) When the pore diameter of the microporous membrane is small and the fibril ratio of the outermost fibril is high,
2) When the pore size of the microporous membrane is large and not only the outermost layer but also the fibrils existing from the outermost layer to 300 nm from the outermost layer are densely present in the cross-sectional direction, the fibril ratio becomes high.
There are two. Among these, the aspect 2) is preferable from the viewpoint of impregnation with a high dielectric constant / high viscosity liquid. In general, the fibrils of the microporous membrane having a maximum pore size of less than 0.1 μm are contained almost 100% within 300 nm from the outermost surface.

また、前記微多孔膜の最大孔径としては、0.11μm〜0.3μmである。好ましくは0.12μm〜0.25μm、より好ましくは0.13μm〜0.2μmである。最大孔径を0.11μm以上とすることは、透過性や電解液含浸性を向上させる観点から好ましい。0.3μm以下であれば十分な機械強度を有する傾向となり、また、電池用セパレータとしての耐短絡性に優れる傾向となるため好ましい。当該指標は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、前記フィブリル率や最大孔径は、微多孔膜の延伸温度、および後述する加圧工程により調整可能である。
The maximum pore size of the microporous membrane is 0.11 μm to 0.3 μm. Preferably they are 0.12 micrometer-0.25 micrometer, More preferably, they are 0.13 micrometer-0.2 micrometer. Setting the maximum pore size to 0.11 μm or more is preferable from the viewpoint of improving permeability and electrolyte impregnation. If it is 0.3 micrometer or less, it becomes the tendency which has sufficient mechanical strength, and since it becomes the tendency which is excellent in the short circuit resistance as a battery separator, it is preferable. The said index is measured according to the measuring method in the Example mentioned later.
The fibril ratio and the maximum pore diameter can be adjusted by the stretching temperature of the microporous membrane and the pressurizing step described later.

表面フィブリル率が高い場合に電解液含浸性が優れる理由は必ずしも明らかではないが次のように推測される。微多孔膜は屈曲した連通孔構造を有しているため、毛細管モデルに使用される貫通孔構造とは大きく異なる。電解液が微多孔膜表面から浸透する場合、電解液は微多孔膜を構成するフィブリル表面に接触し、細孔内のフィブリル表面に働く毛細管力により微多孔膜の深さ方向に浸透していくと考えられる。従来の最大孔径が0.11μm以上の微多孔膜は、大孔径であるために断面方向から観察されるフィブリル間距離も大きくなり、深さ方向への電解液の浸透に時間を要し、浸透が阻害されていたと推測される。本実施の形態の微多孔膜は表面フィブリル率が高いためにフィブリル間距離が小さく(すなわちフィブリル同士が密)、電解液の浸透が促進されるものと推測される。さらに孔径(毛細管直径にあたる)は大きいため、上述のLucas-Washburn式が示すように高極性・高粘度液体や電解液に対して浸透しやすくなっているものと考えられる。   The reason why the electrolyte solution impregnation is excellent when the surface fibril ratio is high is not necessarily clear, but is presumed as follows. Since the microporous membrane has a bent communication hole structure, it is greatly different from the through-hole structure used in the capillary model. When the electrolyte solution penetrates from the surface of the microporous membrane, the electrolyte solution contacts the fibril surface constituting the microporous membrane, and penetrates in the depth direction of the microporous membrane by the capillary force acting on the fibril surface in the pores. it is conceivable that. A conventional microporous membrane having a maximum pore size of 0.11 μm or more has a large pore size, so that the distance between the fibrils observed from the cross-sectional direction is large, and it takes time for the electrolyte to penetrate in the depth direction. Is presumed to have been inhibited. Since the microporous membrane of the present embodiment has a high surface fibril ratio, the distance between the fibrils is small (that is, the fibrils are close to each other), and it is assumed that the penetration of the electrolytic solution is promoted. Furthermore, since the pore diameter (corresponding to the capillary diameter) is large, it can be considered that it easily penetrates into high-polarity, high-viscosity liquids and electrolytes as indicated by the above-mentioned Lucas-Washburn equation.

前記微多孔膜の平均孔径は、0.06μm〜0.15μmであることが好ましく、より好ましくは0.07μm〜0.13μm、さらに好ましくは0.08μm〜0.1μm未満である。平均孔径が0.06μm以上であれば微多孔膜としての透過性が向上する傾向となるために好ましく、0.15μm以下であれば機械強度に優れる傾向となるために好ましい。
なお、当該指標は後述する実施例における測定法に準じて測定される。
The average pore size of the microporous membrane is preferably 0.06 μm to 0.15 μm, more preferably 0.07 μm to 0.13 μm, still more preferably 0.08 μm to less than 0.1 μm. If the average pore size is 0.06 μm or more, the permeability as a microporous membrane tends to be improved, and if it is 0.15 μm or less, it tends to be excellent in mechanical strength.
In addition, the said parameter | index is measured according to the measuring method in the Example mentioned later.

平均孔径に対する最大孔径の比(以下、「最大孔径/平均孔径」と略記する)は、0.14を超えて2未満であることが好ましく、より好ましくは1.41以上0.19以下、更に好ましくは1.5以上0.18以下である。最大孔径/平均孔径が0.14を超えれば透過性に優れる傾向となるために好ましく、0.2未満であれば不均一な孔径分布が原因で起きる電池特性低下を防ぐ観点から好ましい。
なお、当該指標は後述する実施例における測定法に準じて測定される。
The ratio of the maximum pore diameter to the average pore diameter (hereinafter abbreviated as “maximum pore diameter / average pore diameter”) is preferably more than 0.14 and less than 2, more preferably 1.41 or more and 0.19 or less. Preferably they are 1.5 or more and 0.18 or less. If the maximum pore diameter / average pore diameter exceeds 0.14, it tends to be excellent in permeability, and if it is less than 0.2, it is preferable from the viewpoint of preventing deterioration of battery characteristics caused by uneven pore diameter distribution.
In addition, the said parameter | index is measured according to the measuring method in the Example mentioned later.

微多孔膜の表面から観察されるフィブリル太さは0.2μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.3μm以上、更に好ましくは0.4μm以上である。フィブリル太さは、例えば、走査型電子顕微鏡による表面観察による測定可能である。
なお、前記平均孔径、最大孔径/平均孔径やフィブリル太さは、ポリオレフィンとポリオレフィンの融点以上で均一な溶液を形成する可塑剤との比、およびそれらと無機粒子との比を変えることにより調整可能である。
The fibril thickness observed from the surface of the microporous membrane is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and further preferably 0.4 μm or more. The fibril thickness can be measured, for example, by surface observation with a scanning electron microscope.
The average pore diameter, maximum pore diameter / average pore diameter, and fibril thickness can be adjusted by changing the ratio of the polyolefin and the plasticizer that forms a uniform solution above the melting point of the polyolefin, and the ratio of these to the inorganic particles. It is.

[微多孔膜の特性]
膜厚はセパレータとして使用した際の電気的絶縁性を保つ観点から3μm以上が好ましく、透過性を確保する観点から60μm以下が好ましい。より好ましくは5〜40μmであり、更に好ましくは10〜30μmである。
気孔率は気体及びイオン透過性を保つ観点から20%以上が好ましく、機械強度を確保する観点から80%以下が好ましい。より好ましくは30〜70%、更に好ましくは30〜60%である。
透気度は電気的絶縁性を保つ観点から膜厚20μm換算で3秒/20μm以上が好ましく、気体及びイオン透過性を保つ観点から500秒/20μm以下が好ましい。より好ましくは10〜300秒/20μm、より更に好ましくは50〜200秒/20μm以下である。
突刺強度は機械強度の観点から膜厚20μm換算で1N/20μm以上が好ましく、過度の延伸配向による熱収縮増加を防ぐ観点から10N/20μm以下が好ましい。より好ましくは2〜6N/20μm、より更に好ましくは3〜5.5N/20μmである。
ポリオレフィン製微多孔膜のヒューズ温度は、電池昇温時の安全性の観点から、2℃/minの昇温条件下で150℃以下が好ましい。より好ましくは145℃以下、更に好ましくは140℃以下である。電池の使用環境を想定して、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上である。
ポリオレフィン製微多孔膜のショート温度は、電池昇温時の安全性及び耐熱性の観点から、2℃/minの昇温条件下で160℃より高いことが好ましく、より好ましくは170℃より高く、更に好ましくは180℃より高いことが好ましい。
[Characteristics of microporous membrane]
The film thickness is preferably 3 μm or more from the viewpoint of maintaining electrical insulation when used as a separator, and preferably 60 μm or less from the viewpoint of ensuring transparency. More preferably, it is 5-40 micrometers, More preferably, it is 10-30 micrometers.
The porosity is preferably 20% or more from the viewpoint of maintaining gas and ion permeability, and preferably 80% or less from the viewpoint of ensuring mechanical strength. More preferably, it is 30-70%, More preferably, it is 30-60%.
The air permeability is preferably 3 seconds / 20 μm or more in terms of a film thickness of 20 μm from the viewpoint of maintaining electrical insulation, and preferably 500 seconds / 20 μm or less from the viewpoint of maintaining gas and ion permeability. More preferably, it is 10-300 seconds / 20 micrometers, More preferably, it is 50-200 seconds / 20 micrometers or less.
The puncture strength is preferably 1 N / 20 μm or more in terms of film thickness 20 μm from the viewpoint of mechanical strength, and preferably 10 N / 20 μm or less from the viewpoint of preventing an increase in thermal shrinkage due to excessive stretching orientation. More preferably, it is 2-6N / 20micrometer, More preferably, it is 3-5.5N / 20micrometer.
The fuse temperature of the polyolefin microporous film is preferably 150 ° C. or lower under a temperature rising condition of 2 ° C./min from the viewpoint of safety at the time of battery temperature rising. More preferably, it is 145 degrees C or less, More preferably, it is 140 degrees C or less. Assuming the usage environment of the battery, the temperature is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, and still more preferably 130 ° C. or higher.
The short-circuit temperature of the polyolefin microporous membrane is preferably higher than 160 ° C., more preferably higher than 170 ° C. under the temperature rising condition of 2 ° C./min, from the viewpoint of safety and heat resistance when the battery is heated. More preferably, it is higher than 180 degreeC.

前記微多孔膜の電解液含浸性は、電解液浸透性試験と電解液注液性試験で評価可能である。また前記微多孔膜は、電解液以外の液体浸透性にも優れる傾向にある。
微多孔膜の電解液浸透性試験における浸透時間は、電池特性向上の観点から60秒以下であることが好ましく、より好ましくは30秒以下、より更に好ましくは10秒以下である。電解液浸透時間が60秒以下であることは、高誘電率・高粘度な電解液との親和性に優れることに繋がるため好ましい。
また、電解液注液性試験において得られる電解液浸透面積比は、セパレータ全体に浸透した場合を100%として、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上、最も好ましくは70%以上である。浸透面積が30%以上であることは、電池製造における注液工程と、該工程後に電解液がセパレータ全体に浸透する時間の両方が短縮出来ることに繋がるため、電池生産性向上の観点から好ましい。
なお、上述した微多孔膜の特性に関する各パラメータについては、後述する実施例における測定法に準じて測定される値である。また、これら各パラメータについては、ポリオレフィンとポリオレフィンの融点以上で均一な溶液を形成する可塑剤との質量比、およびそれらと無機粒子との質量比を変えることや、延伸工程における延伸倍率や延伸温度を調整することにより調整可能である。
The electrolyte impregnation property of the microporous membrane can be evaluated by an electrolyte penetration test and an electrolyte injection test. Further, the microporous membrane tends to be excellent in liquid permeability other than the electrolytic solution.
The penetration time in the electrolyte permeability test of the microporous membrane is preferably 60 seconds or less, more preferably 30 seconds or less, and even more preferably 10 seconds or less from the viewpoint of improving battery characteristics. It is preferable that the electrolytic solution permeation time is 60 seconds or less because it leads to excellent affinity with a high dielectric constant / high viscosity electrolytic solution.
Further, the electrolytic solution penetration area ratio obtained in the electrolytic solution pouring test is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and most preferably 70% or more, with 100% being the case where it penetrates the entire separator. . The penetration area of 30% or more is preferable from the viewpoint of improving battery productivity because it leads to shortening both the liquid injection step in battery production and the time for the electrolytic solution to penetrate the entire separator after the step.
In addition, about each parameter regarding the characteristic of the microporous film mentioned above, it is a value measured according to the measuring method in the Example mentioned later. In addition, for each of these parameters, changing the mass ratio of the polyolefin and the plasticizer that forms a uniform solution above the melting point of the polyolefin, and the mass ratio of them to the inorganic particles, the stretching ratio and the stretching temperature in the stretching process It can be adjusted by adjusting.

なお、本実施の形態の微多孔膜を電池用セパレータとして用いる場合、例えば下記の方法で電池を作成すればよい。
まず、微多孔膜を幅10mm〜100mm、長さ200mm〜2000mmの縦長の形状にする。このセパレータを、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する。さらに、この巻回体を電池缶内に収納し、さらに電解液を注入する。
When the microporous membrane of the present embodiment is used as a battery separator, for example, a battery may be created by the following method.
First, the microporous membrane is formed into a vertically long shape having a width of 10 mm to 100 mm and a length of 200 mm to 2000 mm. The separator is stacked in the order of positive electrode-separator-negative electrode-separator, or negative electrode-separator-positive electrode-separator, and wound into a circular or flat spiral shape. Further, the wound body is housed in a battery can and an electrolyte is injected.

[微多孔膜の製造方法]
前記微多孔膜の製造方法は特に限定されないが、例えば、ポリオレフィンとポリオレフィンの融点以上で均一な溶液を形成する可塑剤とを混練する工程を含む方法(以下、相分離法とする)、ポリオレフィン製無孔シートを縦方向(以下、MDとする)に延伸することにより空孔部を形成する工程を含む方法(以下、延伸開孔法)、ポリオレフィン製無孔フィルムを前記可塑剤で膨潤する工程を含む方法などが挙げられる。この中で、大孔径であり、かつ機械強度に優れるという観点から相分離法が好ましく、無機微粉体を使用する方法がより好ましい。
[Production method of microporous membrane]
The method for producing the microporous membrane is not particularly limited. For example, a method including a step of kneading a polyolefin and a plasticizer that forms a uniform solution at a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin (hereinafter referred to as a phase separation method) A method (hereinafter referred to as “stretching and opening method”) including a step of forming pores by stretching a nonporous sheet in the longitudinal direction (hereinafter referred to as MD), and a step of swelling a polyolefin nonporous film with the plasticizer. And the like. Among these, a phase separation method is preferable from the viewpoint of having a large pore diameter and excellent mechanical strength, and a method using an inorganic fine powder is more preferable.

以下、相分離法の無機微粉体を用いる微多孔膜製造工程を詳細に説明する。無機微粉体を用いる相分離法によるポリオレフィン製微多孔膜の製造方法は、以下の(a)〜(e)の各工程、
(a)少なくともポリオレフィン樹脂と、該樹脂と融点以上で均一な溶液を形成する可塑剤と、無機微粉体を含む混合物を溶融混練した後、押出、冷却固化してシート化する工程(相分離製膜工程)、
(b)可塑剤と無機フィラーを抽出する工程(抽出工程)、
(c)少なくとも一軸に延伸する工程(延伸工程)、
(d)熱固定工程、
(e)膜厚方向に加圧する工程(加圧工程)
を含むことが好ましい。
Hereinafter, the microporous membrane manufacturing process using the inorganic fine powder of the phase separation method will be described in detail. The method for producing a polyolefin microporous membrane by a phase separation method using inorganic fine powder includes the following steps (a) to (e):
(A) Step of melt-kneading a mixture containing at least a polyolefin resin, a plasticizer that forms a homogeneous solution with the resin and a melting point or higher, and inorganic fine powder, and then extruding, cooling and solidifying into a sheet (made by phase separation) Membrane process),
(B) a step of extracting the plasticizer and the inorganic filler (extraction step),
(C) Step of stretching at least uniaxially (stretching step),
(D) heat setting step,
(E) Step of pressurizing in the film thickness direction (pressurizing step)
It is preferable to contain.

(a)〜(c)工程の順序は、(a)工程→(b)工程→(c)工程、(a)工程→(c)工程→(b)工程→(c)工程、(a)工程→(c)工程→(b)工程のいずれかが選択可能である。この中でも(a)工程→(b)工程→(c)工程がより好ましい。(c)工程は数段階に分けて実施しても良い。
また、(d)工程は(a)工程後であれば、熱収縮低減効果が得られ、回数に特に限定はないが、(d)工程は(b)及び(c)工程よりも後に少なくとも一回行うことが、より熱収縮を低減できるために好ましい。
更に、(e)工程は、(a)工程〜(d)工程の後に少なくとも一回行うことが、より電解液含浸性を高める観点から好ましい。
The order of the steps (a) to (c) is as follows: (a) step → (b) step → (c) step, (a) step → (c) step → (b) step → (c) step, (a) Any one of the process → (c) process → (b) process can be selected. Among these, the (a) step → (b) step → (c) step is more preferable. (C) The process may be carried out in several stages.
Further, if the step (d) is after the step (a), an effect of reducing thermal shrinkage is obtained, and the number of times is not particularly limited, but the step (d) is at least one after the steps (b) and (c). It is preferable to perform the rotation once because heat shrinkage can be further reduced.
Furthermore, the step (e) is preferably performed at least once after the steps (a) to (d) from the viewpoint of further improving the electrolyte solution impregnation property.

(a)相分離製膜工程
本工程で使用するポリオレフィンは、一種のポリオレフィンからなっても、ポリオレフィン組成物であってもよい。ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテンなどが挙げられ、これらを2種類以上ブレンドして用いても良い。透過性と機械強度と耐熱性を向上させる観点からポリエチレンとポリプロピレンの混合物を用いることが好ましい。
(A) Phase separation film-forming step The polyolefin used in this step may be a kind of polyolefin or a polyolefin composition. Examples of the polyolefin include polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene and the like, and two or more of these may be blended. From the viewpoint of improving the permeability, mechanical strength, and heat resistance, it is preferable to use a mixture of polyethylene and polypropylene.

ポリエチレンの種類としては、密度が0.94g/cmを越えるような高密度ポリエチレン、密度が0.93〜0.94g/cmの範囲の中密度ポリエチレン、密度が0.93g/cmより低い低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等が挙げられる。機械強度を向上させる観点から高密度ポリエチレン又は中密度ポリエチレンの使用が好ましく、それらを単独で使用しても、或いは混合物として使用してもよい。ポリエチレンは、超高分子量ポリエチレンと高分子量ポリエチレンを単独またはブレンドして使用することが可能である。超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量(Mv)は、ポリオレフィン製微多孔膜の機械強度をより向上させる観点から50万以上が好ましく、成形性が損なわれる可能性があるため300万以下が好ましい。より好ましくは60万〜250万である。高分子量ポリエチレンのMvは、機械強度を向上させるために3万以上であることが好ましく、良好なシャットダウン特性の観点から50万未満が好ましい。より好ましくは15万〜40万、更に好ましくは30万以下である。ポリエチレン全体に対する超高分子量ポリエチレンのブレンド比は、10〜90%であることが好ましく、より好ましくは20〜80%、更に好ましくは60%以下である。 The types of polyethylene, high density polyethylene such as density exceeding 0.94 g / cm 3, density polyethylene in the range density of 0.93~0.94g / cm 3, density of from 0.93 g / cm 3 Low low density polyethylene, linear low density polyethylene, etc. are mentioned. From the viewpoint of improving the mechanical strength, high-density polyethylene or medium-density polyethylene is preferably used, and these may be used alone or as a mixture. Polyethylene can be used alone or in a blend of ultra high molecular weight polyethylene and high molecular weight polyethylene. The viscosity average molecular weight (Mv) of the ultrahigh molecular weight polyethylene is preferably 500,000 or more from the viewpoint of further improving the mechanical strength of the polyolefin microporous film, and is preferably 3 million or less because the moldability may be impaired. More preferably, it is 600,000 to 2.5 million. The Mv of the high molecular weight polyethylene is preferably 30,000 or more in order to improve the mechanical strength, and is preferably less than 500,000 from the viewpoint of good shutdown characteristics. More preferably, it is 150,000-400,000, More preferably, it is 300,000 or less. The blend ratio of ultra high molecular weight polyethylene to the entire polyethylene is preferably 10 to 90%, more preferably 20 to 80%, and still more preferably 60% or less.

ポリプロピレンの種類としては、プロピレンホモポリマー、エチレンプロピレンランダムコポリマー、エチレンプロピレンブロックコポリマーを用いることができる。これらのうちホモポリプロピレンを用いることが好ましい。コポリマーの場合はポリプロピレンの結晶化度が低下して、微多孔膜の透過性低下を防ぐ観点からコポリマー中のエチレン含量は1モル%以下とすることが好ましい。使用するポリプロピレンのMvは得られる微多孔膜の耐熱性を向上させるために10万以上が好ましく、ブレンドした際の分散不良を防止する観点から100万未満であることが好ましい。より好ましくは20万〜80万、更に好ましくは40万〜80万である。   As a kind of polypropylene, a propylene homopolymer, an ethylene propylene random copolymer, or an ethylene propylene block copolymer can be used. Of these, homopolypropylene is preferably used. In the case of a copolymer, the ethylene content in the copolymer is preferably 1 mol% or less from the viewpoint of lowering the crystallinity of polypropylene and preventing the permeability of the microporous membrane from decreasing. The Mv of the polypropylene to be used is preferably 100,000 or more in order to improve the heat resistance of the resulting microporous membrane, and is preferably less than 1 million from the viewpoint of preventing poor dispersion when blended. More preferably, it is 200,000-800,000, More preferably, it is 400,000-800,000.

可塑剤とは、ポリオレフィンとポリオレフィンの融点以上で均一な溶液を形成しうる不揮発性溶媒を指す。例えば、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル(DOP)、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジブチルのようなフタル酸エステル類、アジピン酸エステルやグリセリン酸エステル等の有機酸エステル類、リン酸トリオクチル等のリン酸エステル類、流動パラフィン、固形ワックス、ミネラルオイル等が挙げられる。これらの中でもポリオレフィンとの相溶性を考慮するとフタル酸エステルが好ましい。また、これらを単独で使用しても混合物として使用してもよい。   A plasticizer refers to a non-volatile solvent that can form a uniform solution at or above the melting point of polyolefin and polyolefin. For example, di-2-ethylhexyl phthalate (DOP), di-n-octyl phthalate, diheptyl phthalate, diphthalic acid phthalates such as dibutyl, organic acid esters such as adipic acid esters and glyceric acid esters, Examples thereof include phosphate esters such as trioctyl phosphate, liquid paraffin, solid wax, mineral oil and the like. Of these, phthalates are preferred in view of compatibility with polyolefins. These may be used alone or as a mixture.

無機微粉体は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等が使用できる。これらのうち、溶融混練における均一性の観点からシリカが好ましい。ポリオレフィンと可塑剤と無機微粉体とをヘンシェルミキサー等で混合造粒することが、無機微粉体を均一に分散させる観点から好ましい。   Silica, alumina, titania, zirconia, calcium carbonate, barium carbonate, etc. can be used as the inorganic fine powder. Of these, silica is preferable from the viewpoint of uniformity in melt kneading. It is preferable to mix and granulate polyolefin, a plasticizer, and inorganic fine powder with a Henschel mixer or the like from the viewpoint of uniformly dispersing the inorganic fine powder.

ポリオレフィン樹脂と可塑剤と無機微粉体の合計量に対するポリオレフィン樹脂の割合は、成膜時の成形加工性の観点から10質量%以上が好ましく、微多孔膜の透過性の観点から60質量%であることが好ましい。より好ましくは20〜50質量%、さらに好ましくは40質量%以下である。また、可塑剤と無機微粉体の合計量に対する可塑剤の割合は無機微粉体の凝集による品位低下を防ぐ観点から50質量%以上が好ましく、適度な孔径と透過性を付与する観点から80%以下が好ましい。より好ましくは60〜75質量%である。
なお、ポリオレフィン、無機微粉体、可塑剤の他に本実施の形態の効果を阻害しない範囲で酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、アンチブロッキング剤等の各種添加剤を添加することができる。
The ratio of the polyolefin resin to the total amount of the polyolefin resin, the plasticizer, and the inorganic fine powder is preferably 10% by mass or more from the viewpoint of moldability during film formation, and 60% by mass from the viewpoint of the permeability of the microporous film. It is preferable. More preferably, it is 20-50 mass%, More preferably, it is 40 mass% or less. Further, the ratio of the plasticizer to the total amount of the plasticizer and the inorganic fine powder is preferably 50% by mass or more from the viewpoint of preventing the deterioration of the quality due to the aggregation of the inorganic fine powder, and 80% or less from the viewpoint of imparting an appropriate pore size and permeability. Is preferred. More preferably, it is 60-75 mass%.
In addition to polyolefins, inorganic fine powders, and plasticizers, various additives such as antioxidants, antistatic agents, ultraviolet absorbers, lubricants, and antiblocking agents should be added as long as the effects of the present embodiment are not impaired. Can do.

溶融混練で得られた混練物をシート状に成形する方法としては、溶融物を冷却により固化させる方法をあげることができる。冷却方法として、冷風や冷却水等の冷却媒体に直接接触させる方法、冷媒で冷却したロールやプレス機に接触させる方法等が挙げられる。冷媒で冷却したロールやプレス機に接触させる方法が、厚み制御が優れる点で好ましい。   Examples of a method for forming the kneaded material obtained by melt kneading into a sheet shape include a method of solidifying the melt by cooling. Examples of the cooling method include a method of directly contacting a cooling medium such as cold air or cooling water, a method of contacting a roll or press machine cooled by a refrigerant, and the like. A method of contacting with a roll cooled by a refrigerant or a press is preferable in terms of excellent thickness control.

(b)抽出工程
抽出工程では、可塑剤と無機微粉体を溶剤によって抽出除去する。可塑剤を抽出する溶剤としては、膜を構成するポリオレフィンに対して貧溶媒であり、且つ可塑剤に対しては良溶媒であり、沸点が膜を構成するポリオレフィンの融点よりも低いものが望ましい。このような抽出溶媒としては、例えば、n−ヘキサンやシクロヘキサン等の炭化水素類、塩化メチレンや1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ハイドロフロロエーテルやハイドロフロロカーボン等の非塩素系ハロゲン化溶剤、エタノールやイソプロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類が挙げられる。この中から適宜選択し、単独もしくは混合して用いる。中でも塩化メチレンやメチルエチルケトンが好ましい。
(B) Extraction step In the extraction step, the plasticizer and inorganic fine powder are extracted and removed with a solvent. The solvent for extracting the plasticizer is preferably a poor solvent for the polyolefin constituting the film, a good solvent for the plasticizer, and a boiling point lower than the melting point of the polyolefin constituting the film. Examples of such an extraction solvent include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and 1,1,1-trichloroethane, and non-chlorine-based solvents such as hydrofluoroether and hydrofluorocarbon. Examples thereof include halogenated solvents, alcohols such as ethanol and isopropanol, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. It selects from these suitably, and it uses individually or in mixture. Of these, methylene chloride and methyl ethyl ketone are preferred.

無機微粉体の抽出は、可塑剤抽出の後に行うが、抽出溶剤としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液を使用することができる。
抽出の方法としては、抽出溶剤に浸漬、或いはシャワーすることで抽出し、その後充分に乾燥すればよい。
The inorganic fine powder is extracted after the plasticizer extraction. As the extraction solvent, an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used.
As an extraction method, the extraction may be performed by dipping in an extraction solvent or showering, and then sufficiently drying.

(c)延伸工程
延伸工程は少なくとも一軸方向へ延伸する工程であり、ロール延伸機による一軸延伸、ロール延伸機とテンターの組み合わせによる逐次二軸延伸、同時二軸テンターによる同時二軸延伸などが挙げられる。中でも、孔径が大きくかつ高強度であるためにロール延伸機とテンターの組み合わせによる逐次二軸延伸であることが好ましい。
(C) Stretching step The stretching step is a step of stretching at least in a uniaxial direction, and includes uniaxial stretching by a roll stretching machine, sequential biaxial stretching by a combination of a roll stretching machine and a tenter, simultaneous biaxial stretching by a simultaneous biaxial tenter, and the like. It is done. Among these, sequential biaxial stretching by a combination of a roll stretching machine and a tenter is preferable because the pore size is large and the strength is high.

延伸倍率(面倍率)は、機械強度向上の観点から3倍以上が好ましく、過度の透過性向上を防ぐ観点から20倍以下が好ましい。より好ましくは6〜15倍である。延伸時には得られる微多孔膜が高強度であるために(b)工程で得られるシートを二枚重ねて延伸することが好ましい。   The draw ratio (surface ratio) is preferably 3 times or more from the viewpoint of improving the mechanical strength, and preferably 20 times or less from the viewpoint of preventing an excessive increase in permeability. More preferably, it is 6 to 15 times. Since the microporous film obtained at the time of stretching has high strength, it is preferable to stretch two sheets obtained in the step (b).

(d)熱固定工程
熱固定とはテンターやロール延伸機等にて、所定の温度雰囲気において、低倍率延伸及び/又は緩和操作を行い、処理前微多孔膜の熱収縮を低減させることである。低倍率延伸とは面積倍率で3.0倍以下のことである。
低倍率延伸における延伸倍率は、処理前微多孔膜のMD及び/或いはTDに対して、好ましくは1.0〜3.0倍、より好ましくは1.5〜2.0倍である。過度の延伸は膜破断の可能性が高くなるため好ましくない。
(D) Heat setting step Heat setting is to reduce the thermal shrinkage of the microporous membrane before treatment by performing low-magnification drawing and / or relaxation operation in a predetermined temperature atmosphere with a tenter, a roll drawing machine or the like. . Low magnification stretching is an area magnification of 3.0 times or less.
The stretch ratio in the low-stretch stretching is preferably 1.0 to 3.0 times, more preferably 1.5 to 2.0 times the MD and / or TD of the pre-treatment microporous film. Excessive stretching is not preferable because the possibility of film breakage increases.

延伸時の温度は、熱収縮防止の観点から100℃以上が好ましく、より好ましくは110℃以上、よりさらに好ましくは120℃以上である。また、加熱により処理前微多孔膜が溶けることを防ぐために135℃以下が好ましく、より好ましくは133℃以下、より更に好ましくは130℃以下である。   The temperature during stretching is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 110 ° C. or higher, and still more preferably 120 ° C. or higher from the viewpoint of preventing thermal shrinkage. In order to prevent the pre-treatment microporous membrane from being melted by heating, it is preferably 135 ° C. or lower, more preferably 133 ° C. or lower, and still more preferably 130 ° C. or lower.

緩和操作とは、処理前微多孔膜のMD及び/或いはTDの寸法を少し元に戻す操作のことである。延伸時のフィルム寸法に対する緩和倍率は、熱収縮を低減する観点から1.0倍以下が好ましく、より好ましくは0.95倍以下である。また、過度の緩和によるシワ発生を防ぐため、0.65倍以上が好ましく、より好ましくは0.7倍以上である。
緩和時の温度は、熱収縮を低減する観点から120℃以上であることが好ましく、より好ましくは125℃以上である。また、膜の透過性低下を防止するため140℃以下が好ましく、より好ましくは138℃以下である。
The relaxation operation is an operation for slightly returning the MD and / or TD dimensions of the pre-treatment microporous membrane. The relaxation ratio with respect to the film size at the time of stretching is preferably 1.0 times or less, more preferably 0.95 times or less from the viewpoint of reducing thermal shrinkage. Moreover, in order to prevent wrinkle generation | occurrence | production by excessive relaxation, 0.65 times or more are preferable, More preferably, it is 0.7 times or more.
The temperature during relaxation is preferably 120 ° C. or higher, more preferably 125 ° C. or higher, from the viewpoint of reducing thermal shrinkage. Moreover, in order to prevent the permeability | transmittance fall of a film | membrane, 140 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 138 degrees C or less.

(e)加圧工程
加圧工程は電解液含浸性を向上させるために、実質的に空孔部を有する処理前微多孔膜を膜厚方向に加圧する工程である。実質的に空孔部を有する処理前微多孔膜とは気孔率20%以上であることを意味し、曲路連通孔を有することが好ましい。本実施の形態における加圧とは圧縮または圧延などの圧力を加えることを意味する。
なお、本実施の形態において、処理前微多孔膜とは加圧処理を施す前の膜をいう。
(E) Pressurization step The pressurization step is a step of pressurizing the pre-treatment microporous membrane having pores in the film thickness direction in order to improve the electrolyte impregnation property. The pre-treatment microporous membrane having substantially void portions means that the porosity is 20% or more, and preferably has curved communication holes. Pressurization in the present embodiment means applying pressure such as compression or rolling.
In the present embodiment, the pre-treatment microporous membrane refers to a membrane before pressure treatment.

加圧方法は処理前微多孔膜処理前微多孔膜を膜厚方向に加圧できれば特に限定されないが、バッチ式の圧縮プレス機、1対のベルト間に試料を挟んで加圧可能なダブルベルトプレス機、一対のロール間に挟みながら少なくとも1回加圧可能なカレンダープレス機等が挙げられる。これらの中でも、装置の保守メンテナンスの観点からカレンダープレス機が好ましい。   The pressurization method is not particularly limited as long as the pre-treatment microporous membrane can be pressurized in the film thickness direction, but a batch type compression press machine and a double belt capable of pressurization with a sample sandwiched between a pair of belts Examples thereof include a press machine and a calendar press machine capable of pressing at least once while being sandwiched between a pair of rolls. Among these, a calendar press is preferable from the viewpoint of maintenance of the apparatus.

カレンダープレス機のロール材質は加圧する処理前微多孔膜処理前微多孔膜の材質によって、金属製、樹脂製等を選択可能であるが、ロール間で処理前微多孔膜処理前微多孔膜とロールがスリップし、処理前微多孔膜処理前微多孔膜の表面が損傷することを防止する観点から、少なくとも一つのロールは樹脂製ロールが好ましい。樹脂製ロールの硬度は、加圧力、加圧時間によるため適宜調整可能であるが、膜厚方向への加圧を高い生産性で行う観点から、JIS−K7215に準拠したタイプDデュロメータで測定される硬さが、好ましくは100以下、より好ましくは90以下、更に好ましくは80以下である。   The roll material of the calender press machine can be selected from metal, resin, etc., depending on the material of the microporous film before treatment to be pressurized. From the viewpoint of preventing the roll from slipping and damaging the surface of the pre-treatment microporous membrane, the at least one roll is preferably a resin roll. The hardness of the resin roll can be adjusted as appropriate depending on the applied pressure and pressurization time, but is measured with a type D durometer in accordance with JIS-K7215 from the viewpoint of performing pressurization in the film thickness direction with high productivity. The hardness is preferably 100 or less, more preferably 90 or less, and still more preferably 80 or less.

膜厚方向の加圧による変形率は、加圧する処理前微多孔膜の気孔率に依り適宜変更できるため特に限定は無いが、過度の変形による透過性低下を防ぐため好ましくは60%以下であり、より好ましくは40%以下、更に好ましくは30%以下、最も好ましくは20%以下である。電解液含浸性を向上させる観点から、好ましくは1%以上であり、より好ましくは3%以上、更に好ましくは5%以上である。膜厚方向の変形率とは、加圧により減少した膜厚を加圧前の膜厚で割った数値のことである。   The deformation rate due to pressurization in the film thickness direction is not particularly limited because it can be appropriately changed depending on the porosity of the pre-treatment microporous film to be pressurized, but is preferably 60% or less in order to prevent a decrease in permeability due to excessive deformation. More preferably, it is 40% or less, more preferably 30% or less, and most preferably 20% or less. From the viewpoint of improving the electrolytic solution impregnation property, it is preferably 1% or more, more preferably 3% or more, and further preferably 5% or more. The deformation rate in the film thickness direction is a numerical value obtained by dividing the film thickness reduced by pressurization by the film thickness before pressurization.

膜厚方向の加圧に伴う面積変化は、面積変化に伴う構造変化で電解液含浸性が低下したり熱収縮が増加したりすることを防ぐために、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下、より更に好ましくは5%以下、最も好ましくは3%以下である。面積変化は、加圧により増加した膜の面積を加圧前の膜面積で割った数値のことである。   The area change accompanying pressurization in the film thickness direction is preferably 15% or less, more preferably 10%, in order to prevent deterioration of the electrolyte solution impregnation property or increase in heat shrinkage due to the structural change accompanying the area change. Hereinafter, it is more preferably 5% or less, most preferably 3% or less. The area change is a numerical value obtained by dividing the film area increased by pressurization by the film area before pressurization.

処理前微多孔膜にかける加圧力は、所望の変形率を得られれば特に限定は無いが、適度な変形率を得ること、及び過度の変形による処理前微多孔膜の破断等を防ぐ観点から、線圧で1500N/cm以下であることが好ましく、より好ましくは1000〜50N/cm、更に好ましくは700〜100N/cm、最も好ましくは500〜200N/cmである。面圧では3000N/cm以下であることが好ましく、より好ましくは2000〜100N/cm以下、より更に好ましくは1500〜200N/cm、最も好ましくは1000〜300N/cmである。 The pressure applied to the pre-treatment microporous membrane is not particularly limited as long as a desired deformation rate can be obtained, but from the viewpoint of obtaining an appropriate deformation rate and preventing breakage of the pre-treatment microporous membrane due to excessive deformation. The linear pressure is preferably 1500 N / cm or less, more preferably 1000 to 50 N / cm, still more preferably 700 to 100 N / cm, and most preferably 500 to 200 N / cm. The surface pressure is preferably 3000 N / cm 2 or less, more preferably 2000 to 100 N / cm 2 , still more preferably 1500 to 200 N / cm 2 , and most preferably 1000 to 300 N / cm 2 .

加圧温度は、生産設備の観点から0℃以上が好ましく、処理前微多孔膜の構造が膜厚方向だけで無く、膜面方向にも変形し電解液含浸性が低下する可能性があるため100℃以下が好ましい。より好ましくは15〜80℃、更に好ましくは25〜60℃、最も好ましくは25〜50℃である。   The pressurization temperature is preferably 0 ° C. or more from the viewpoint of production equipment, and the structure of the microporous membrane before treatment may be deformed not only in the film thickness direction but also in the film surface direction, and the electrolyte impregnation property may be reduced. 100 degrees C or less is preferable. More preferably, it is 15-80 degreeC, More preferably, it is 25-60 degreeC, Most preferably, it is 25-50 degreeC.

加圧工程には、静電気除去装置や除塵装置を設置することも、加圧後の品位向上の観点から好ましい。静電気除去は加圧前後の処理前微多孔膜と微多孔膜両方に対して行うことが好ましく、加圧時に樹脂製ロールを使用する際にはロールに発生する静電気も除去することが好ましい。また、除塵装置は加圧する処理前微多孔膜及び/又は加圧ロールの塵を除去するために取り付けることが効果的な除塵対策として好ましい。これにより処理前微多孔膜及び/又はロール上に埃が付着し、加圧工程で処理前微多孔膜表面を損傷することを防ぐことが可能となる。   In the pressurizing step, it is also preferable to install a static eliminating device or a dust removing device from the viewpoint of improving the quality after pressurization. Static electricity removal is preferably performed on both the pre-treatment microporous membrane and the microporous membrane before and after pressurization, and when using a resin roll at the time of pressurization, static electricity generated on the roll is also preferably removed. Moreover, it is preferable as an effective dust removal measure that the dust removing apparatus is attached to remove dust from the pre-processing microporous film and / or the pressure roll. This makes it possible to prevent dust from adhering to the pre-treatment microporous membrane and / or roll and damaging the pre-treatment microporous membrane surface in the pressurizing step.

本実施の形態の微多孔膜は、大孔径であるため透過性に優れ、電池特性の向上が可能であり、かつ高誘電率・高粘度の電解液含浸性に優れる。従って本実施の形態の微多孔膜をリチウムイオン電池用セパレータとして使用した場合、電池の性能向上と生産性向上に寄与することが可能である。また、リチウムイオン電池以外の電子デバイスにおいても電解液含浸性に優れるために性能向上と生産性に寄与することが可能となる。また濾過膜用途としても高粘度液体や高表面張力液体に対して優れた浸透性を有するため性能向上に寄与することが可能となる。   Since the microporous membrane of the present embodiment has a large pore diameter, it has excellent permeability, can improve battery characteristics, and is excellent in impregnation with a high dielectric constant and high viscosity electrolyte. Therefore, when the microporous membrane of the present embodiment is used as a lithium ion battery separator, it is possible to contribute to improving battery performance and productivity. In addition, in electronic devices other than lithium ion batteries, it is possible to contribute to performance improvement and productivity because of excellent electrolyte impregnation properties. Moreover, since it has the outstanding permeability | transmittance with respect to a high-viscosity liquid and a high surface tension liquid also as a filtration membrane use, it becomes possible to contribute to a performance improvement.

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)表層フィブリル率(%)
Didital Instruments/Veeco Metrology Group,Inc.製の走査型プローブ顕微鏡(SPM)Dimension(商標)3000、測定解析ソフトとしてDiditalInstruments/Veeco Metrology Group,Inc.製NanoScope(登録商標)III version5.31R1を使用して、タッピングモードで凹凸像を観察した。測定試料は、測定装置付属の試料台上に市販の水溶性修正液を塗布し、その上に10mm四方に切り取ったポリオレフィン微多孔膜を静置することで試料台に対して水平に配置し、24時間放置したものを使用した。
測定はScan sizeが20μm、Scan rateが0.3Hz、Scan angleが90°、drive frequencyが305kHzの条件にて行った。またプローブは、タッピング・モード用単結晶Si探針(商品名NANOSENSORS)(カンチレバー長さが130μm、短針高さが10〜15μm、探針極率半径5〜10nm、探針1/2開き角が横18°、正面25°、背面10°)を使用した。
次に、測定で得られた凹凸像を解析ソフトに付属のBearing機能で解析を行った。ヒストグラム上でヒストグラム%(Hist%)が0を超える深さ(Hist depth)を最表面として、これを基準として300nmの深さまでのヒストグラム面積(Bearingarea%)を表面フィブリル率とした。また、必要に応じて、Grain Size機能で解析を行い、Bearing機能による解析で最表面と定義した深さから300nmの深さまでに存在するフィブリル像を得た(図2,3)。
(1) Surface fibril ratio (%)
Using Scand Probe Microscope (SPM) Dimension (trademark) 3000 manufactured by Didital Instruments / Veeco Metrology Group, Inc. and NanoScope (registered trademark) III version5.31R1 manufactured by DiditalInstruments / Veeco Metrology Group, Inc. as measurement analysis software The concavo-convex image was observed in the tapping mode. The measurement sample is placed horizontally with respect to the sample table by applying a commercially available water-soluble correction solution on the sample table attached to the measurement device, and then placing a polyolefin microporous film cut out in a 10 mm square on the sample table. What was left to stand for 24 hours was used.
The measurement was performed under the conditions of a scan size of 20 μm, a scan rate of 0.3 Hz, a scan angle of 90 °, and a drive frequency of 305 kHz. The probe is a single crystal Si probe for tapping mode (trade name NANOSENSORS) (cantilever length is 130 μm, short needle height is 10 to 15 μm, probe pole radius is 5 to 10 nm, probe 1/2 opening angle is 18 ° lateral, 25 ° front, 10 ° back).
Next, the concavo-convex image obtained by the measurement was analyzed by the Bearing function attached to the analysis software. On the histogram, the depth (Hist depth) at which the histogram% (Hist%) exceeds 0 was defined as the outermost surface, and the histogram area (Bearing area%) up to a depth of 300 nm was defined as the surface fibril ratio. In addition, analysis was performed using the grain size function as necessary, and fibril images existing from the depth defined as the outermost surface to a depth of 300 nm were obtained by the analysis using the bearing function (FIGS. 2 and 3).

(2)粘度平均分子量
ポリエチレンおよびポリオレフィン製微多孔膜の粘度平均分子量は、溶剤としてデカリンを用い、測定温度135℃で測定し、粘度[η]から次式により算出した。
[η]=6.77×10−4Mv0.67(Chiangの式)
また、ポリプロピレンについては、次式によりMvを算出した。
[η]=1.10×10−4Mv0.80
(2) Viscosity average molecular weight The viscosity average molecular weight of the polyethylene and polyolefin microporous membrane was measured at a measurement temperature of 135 ° C. using decalin as a solvent, and was calculated from the viscosity [η] by the following formula.
[Η] = 6.77 × 10 −4 Mv 0.67 (Chiang's formula)
For polypropylene, Mv was calculated by the following formula.
[Η] = 1.10 × 10 −4 Mv 0.80

(3)密度(g/cm
ASTM−D1505に準拠し、密度勾配管法(23℃)で測定した。
(3) Density (g / cm 3 )
Based on ASTM-D1505, it measured by the density gradient tube method (23 degreeC).

(4)膜厚(μm)
東洋精機製の微小測厚器、KBM(商標)を用いて室温23℃で測定した。
(4) Film thickness (μm)
The measurement was performed at a room temperature of 23 ° C. using a micro thickness measuring instrument manufactured by Toyo Seiki, KBM (trademark).

(5)気孔率(%)
10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm)と質量(g)を求め、それらと膜密度(g/cm)より、次式を用いて計算した。
気孔率=(体積−質量/膜密度)/体積×100
なお、膜密度は0.95(g/cm)として算出した。
(5) 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 / film density) / volume × 100
The film density was calculated as 0.95 (g / cm 3 ).

(6)透気度(sec)
JIS P−8117に準拠し、東洋精器(株)製のガーレー式透気度計、G−B2(商標)により測定した。
(6) Air permeability (sec)
Based on JIS P-8117, it measured with the Gurley type air permeability meter by the Toyo Seiki Co., Ltd. and G-B2 (trademark).

(7)突刺強度(N/20μm)
カトーテック製のハンディー圧縮試験器KES−G5(商標)を用いて、開口部の直径11.3mmの試料ホルダーで微多孔膜を固定した。次に固定された微多孔膜の中央部を、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secで、25℃雰囲気下にて突刺試験を行うことにより、最大突刺荷重として生の突刺強度(N)を得た。これに20(μm)/膜厚(μm)を乗じることにより20μm膜厚換算突刺強度(N/20μm)を算出した。
(7) Puncture strength (N / 20μm)
Using a handy compression tester KES-G5 (trademark) manufactured by Kato Tech, the microporous membrane was fixed with a sample holder having a diameter of 11.3 mm at the opening. Next, the center of the fixed microporous membrane is subjected to a piercing test in a 25 ° C. atmosphere at a needle radius of curvature of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec. (N) was obtained. By multiplying this by 20 (μm) / film thickness (μm), a 20 μm film thickness equivalent puncture strength (N / 20 μm) was calculated.

(8)最大孔径(μm)
ASTM E−128−61に準拠し、エタノール中でのバブルポイント(kPa)により算出した。なおエタノールの表面張力は24.5mN/mとして算出した。また、バブルポイントが980kPa以上の場合は0.07μm未満とした。
(8) Maximum pore size (μm)
It calculated based on the bubble point (kPa) in ethanol based on ASTM E-128-61. The surface tension of ethanol was calculated as 24.5 mN / m. Moreover, when the bubble point was 980 kPa or more, it was set to less than 0.07 μm.

(9)平均孔径(ハーフドライ法)(μm)
ASTM F−316−86に準拠し、エタノールを使用して測定した。
(9) Average pore size (half dry method) (μm)
Measurement was performed using ethanol in accordance with ASTM F-316-86.

(10)電解液浸透性
電解液としてエチレンカーボネートを20質量%、プロピレンカーボネートを80質量%の混合液体を用い、高さ30mmよりスポイトで一滴垂らし、混合液体が膜に浸透して透明になるときの時間を測定した。5秒以内で透明化した場合を◎、30秒以内を○、30〜180秒以内に若干の浸透がみられた場合を△、180秒以内に浸透しなかった場合を×とした。
(10) Electrolyte permeability When a mixed liquid of 20% by mass of ethylene carbonate and 80% by mass of propylene carbonate is used as the electrolytic solution, and a drop is dropped with a dropper from a height of 30 mm, the mixed liquid penetrates the membrane and becomes transparent Was measured. The case where it became transparent within 5 seconds was marked with ◎, the case within 30 seconds with ◯, the case where slight penetration was observed within 30 to 180 seconds, and the case where it did not penetrate within 180 seconds with x.

(11)液体浸透性
液体として、表面張力(以下、γとする)が42mN/mの濡指数標準液(ナカライテスク株式会社製)を使用した以外は、(10)と同様に行った。5分以内に浸透して透明になった場合を○、8分以内を△、8分以内に浸透しなかった場合を×とした。
(11) Liquid permeability It was carried out in the same manner as (10) except that a wet index standard solution (manufactured by Nacalai Tesque) having a surface tension (hereinafter referred to as γ) of 42 mN / m was used as the liquid. The case where it penetrated within 5 minutes and became transparent, the case where it penetrated within 8 minutes, Δ, and the case where it did not penetrate within 8 minutes were marked with ×.

(12)電解液注液性
a.正極の作製
活物質としてリチウムコバルト複合酸化物LiCoOを92.2質量%、導電剤としてリン片状グラファイトとアセチレンブラックをそれぞれ2.3質量%、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)3.2質量%をN−メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の両面にダイコーターで塗付し、130℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形した。このとき、正極の活物質塗付量は250g/m,活物質嵩密度は3.00g/cmになるようにした。
b.負極の作製
活物質として人造グラファイト96.9質量%、バインダーとしてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.4質量%とスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス1.7質量%を精製水中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを負極集電体となる厚さ12μmの銅箔の両面にダイコーターで塗付し、120℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形した。このとき、負極の活物質塗付量は106g/m,活物質嵩密度は1.35g/cmになるようにした。
c.非水電解液の調製
エチレンカーボネート:プロピレンカーボネート:γ−ブチロラクトン=1:1:2(体積比)の混合溶媒に、電解質としてLiBFを0.5mol/Lの濃度で溶解したものを調整した。
d.注液性評価
前項aで作成した正極を縦方向に96mm横方向に40mmで切断し、前項bで作成した負極を縦方向に98mm横方向に42mmで切断し、微多孔膜をMDに100mmTDに44mmのサイズに切断した。次に下側から負極、セパレータ、正極の順番に中心部が一致するように重ね合わせて積層体を作成した。この積層体全体に58.8N(6.0kg)の荷重を均一に掛けた状態で、5torrまで減圧した後、前記cで調整した電解液5mlを積層体周辺に注液した。この状態で10分間放置した後、常圧に戻し、余剰電解液を拭き取った後、積層体を解体した。セパレータの面積に対して電解液が浸透していた面積が90%以上の場合を○、70%以上の場合を△、70%未満の場合を×とした。
(12) Electrolyte injection property a. Production of positive electrode 92.2% by mass of lithium cobalt composite oxide LiCoO 2 as an active material, 2.3% by mass of flake graphite and acetylene black as a conductive agent, and 3.2% of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder % Was dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 20 μm serving as a positive electrode current collector with a die coater, dried at 130 ° C. for 3 minutes, and then compression molded with a roll press. At this time, the active material application amount of the positive electrode was 250 g / m 2 , and the active material bulk density was 3.00 g / cm 3 .
b. Production of Negative Electrode 96.9% by mass of artificial graphite as an active material, 1.4% by mass of ammonium salt of carboxymethyl cellulose and 1.7% by mass of styrene-butadiene copolymer latex as a binder were dispersed in purified water to prepare a slurry. . This slurry was applied to both surfaces of a 12 μm thick copper foil serving as a negative electrode current collector with a die coater, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and then compression molded with a roll press. At this time, the active material application amount of the negative electrode was set to 106 g / m 2 , and the active material bulk density was set to 1.35 g / cm 3 .
c. Preparation of Nonaqueous Electrolytic Solution A solution obtained by dissolving LiBF 4 as an electrolyte at a concentration of 0.5 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate: propylene carbonate: γ-butyrolactone = 1: 1: 2 (volume ratio) was prepared.
d. Evaluation of liquid injection property The positive electrode prepared in the previous item a was cut in the vertical direction by 96 mm and the horizontal direction by 40 mm, the negative electrode prepared in the previous item b was cut in the vertical direction by 98 mm and the horizontal direction by 42 mm, and the microporous film was cut in MD to 100 mm TD Cut to 44 mm size. Next, a laminated body was created by superimposing the negative electrode, the separator, and the positive electrode in this order from the lower side so that the central portions coincide. In a state where a load of 58.8 N (6.0 kg) was uniformly applied to the entire laminate, the pressure was reduced to 5 torr, and then 5 ml of the electrolytic solution prepared in c was poured around the laminate. After standing in this state for 10 minutes, the pressure was returned to normal pressure, the excess electrolyte solution was wiped off, and the laminate was disassembled. The case where the area where the electrolyte solution permeated the separator area was 90% or more was rated as “◯”, the case where it was 70% or more as Δ, and the case where it was less than 70% as “X”.

[実施例1]
Mv100万、融点134℃の超高分子量ポリエチレン19.2質量%、Mv25万、融点136℃の高密度ポリエチレン12.8質量%、フタル酸ジオクチル(DOP)48重量%、微粉シリカ20重量%を混合造粒した後、先端にTダイスを装着した2軸押出機にて溶融混練した後に押出し、両側から加熱したロールで圧延し、厚さ110μmのシート状に成形した。該成形物から塩化メチレンにてDOPを、水酸化ナトリウムにて微粉シリカを抽出除去し微多孔膜を作製した。該微多孔膜を2枚重ねて115℃で、縦方向に4.5倍延伸した後、120℃で横方向に2.1倍延伸し、最後に137℃にて熱処理することにより処理前のポリオレフィン微多孔膜を得た。
次に処理前のポリオレフィン微多孔膜をJIS−K7215に準拠して測定されるタイプDのデュロメータ硬さ70である直径100mmの樹脂ロールと、直径200mmの40℃に温調した金属ロールから構成されるロールプレス機を用いて、線圧327N/cm、ライン速度10m/minにて連続加圧することによりポリオレフィン製微多孔膜を得た。得られた微多孔膜の物性を表1に示し、最表面から300nmの深さに存在するフィブリル像を図2に示す。
[Example 1]
Mv 1 million, ultra high molecular weight polyethylene 19.2 mass% with melting point 134 ° C, Mv 250,000, high density polyethylene 12.8 mass% with melting point 136 ° C, dioctyl phthalate (DOP) 48 wt%, fine powder silica 20 wt% After granulation, the mixture was melt-kneaded with a twin screw extruder equipped with a T-die at the tip, extruded, rolled with rolls heated from both sides, and formed into a sheet having a thickness of 110 μm. From the molded product, DOP was extracted with methylene chloride and finely divided silica was extracted with sodium hydroxide to prepare a microporous membrane. Two microporous membranes were stacked and stretched 4.5 times in the longitudinal direction at 115 ° C., then stretched 2.1 times in the transverse direction at 120 ° C., and finally heat treated at 137 ° C. before treatment. A polyolefin microporous membrane was obtained.
Next, the polyolefin microporous membrane before treatment is composed of a resin roll having a diameter of 100 mm, which is a durometer hardness of type D measured in accordance with JIS-K7215, and a metal roll having a temperature of 200 mm and adjusted to 40 ° C. A microporous membrane made of polyolefin was obtained by continuous pressurization at a line pressure of 327 N / cm and a line speed of 10 m / min. The physical properties of the obtained microporous membrane are shown in Table 1, and a fibril image existing at a depth of 300 nm from the outermost surface is shown in FIG.

[実施例2]
乾式法で作成した平均分散粒子径0.25μm、95vol%累積粒径0.45μm、5vol%累積粒径0.15μm、分散粒径比3.0、吸油量240ml/100g、1次粒径12nmのシリカ微粉体を20質量%、Mv100万、融点134℃の超高分子量ポリエチレンを4質量%、Mv25万、融点136℃の高密度ポリエチレンを17質量%、Mv15万の直鎖状低密度ポリエチレンを11質量%フタル酸ジオクチル(DOP)を48質量%混合して造粒した後、Tダイスを装着した二軸押出機にて溶融混練した後に押出し、両側から加熱したロールで圧延し、厚さ90μmのシート状に成形した。該成形物から塩化メチレンにてDOPを、水酸化ナトリウムにて微粉シリカを抽出除去し微多孔膜を作製した。該微多孔膜を2枚重ねて110℃で、縦方向に4.5倍延伸した後、125℃で横方向に2.0倍延伸し、135℃で熱処理することにより処理前のポリオレフィン微多孔膜を得た。次に処理前のポリオレフィン微多孔膜をJIS−K7215に準拠して測定されるタイプDのデュロメータ硬さ70である直径100mmの樹脂ロールと、直径200mmの40℃に温調した金属ロールから構成されるロールプレス機を用いて、線圧245N/cm、ライン速度10m/minにて連続加圧することによりポリオレフィン製微多孔膜を得た。得られた微多孔膜の物性を表1に示す。得られた微多孔膜の物性を表1に示す。
[Example 2]
Average dispersion particle size prepared by dry method 0.25 μm, 95 vol% cumulative particle size 0.45 μm, 5 vol% cumulative particle size 0.15 μm, dispersed particle size ratio 3.0, oil absorption 240 ml / 100 g, primary particle size 12 nm 20% by mass of silica fine powder, Mv 1 million, ultra high molecular weight polyethylene having a melting point of 134 ° C. 4% by mass, Mv 250,000, high density polyethylene having a melting point of 136 ° C. 17% by mass, Mv 150,000 linear low density polyethylene After 11 mass% dioctyl phthalate (DOP) was mixed and granulated, it was melt kneaded in a twin screw extruder equipped with a T die, extruded, rolled with rolls heated from both sides, and a thickness of 90 μm It was molded into a sheet shape. From the molded product, DOP was extracted with methylene chloride and finely divided silica was extracted with sodium hydroxide to prepare a microporous membrane. Two microporous membranes are stacked and stretched 4.5 times in the longitudinal direction at 110 ° C., then stretched 2.0 times in the transverse direction at 125 ° C., and heat-treated at 135 ° C. to heat the polyolefin microporous before treatment. A membrane was obtained. Next, the polyolefin microporous membrane before treatment is composed of a resin roll having a diameter of 100 mm, which is a durometer hardness of type D measured in accordance with JIS-K7215, and a metal roll having a temperature of 200 mm and adjusted to 40 ° C. Using a roll press machine, a polyolefin microporous membrane was obtained by continuously pressurizing at a line pressure of 245 N / cm and a line speed of 10 m / min. Table 1 shows the physical properties of the obtained microporous membrane. Table 1 shows the physical properties of the obtained microporous membrane.

[比較例1〜2]
圧縮処理以外を実施例1と同様に実施した。得られた微多孔膜の物性を表1に示す。比較例1で得られた微多孔膜の、最表面から300nmの深さに存在するフィブリル像を図3に示す。
[Comparative Examples 1-2]
Except for the compression process, the same procedure as in Example 1 was performed. Table 1 shows the physical properties of the obtained microporous membrane. A fibril image of the microporous membrane obtained in Comparative Example 1 existing at a depth of 300 nm from the outermost surface is shown in FIG.

[比較例3]
Mv25万、融点136℃の高密度ポリエチレン40質量%、Mv70万、融点135℃の超高分子量ポリエチレン60質量%を、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリマー混合物99質量%に、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量%添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。フィーダーおよび二軸延伸機内の雰囲気を窒素で置換し、得られた混合物をフィーダーにより二軸押出機へ供給し、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
溶融混練で押し出される全混合物中に占める樹脂濃度が35質量%となるように、フィーダー及びポンプを調整した。
続いて、溶融混練物をT−ダイより押出し、冷却固化することで1800μmのシートを得た。
次に、このシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸を行った。延伸条件は、MD倍率7.0倍、TD倍率6.4倍、設定温度123℃とした。
その後、このシートを塩化メチレン槽に導き、塩化メチレン中に充分に浸漬させて流動パラフィンを抽出除去し、その後塩化メチレンを乾燥除去した。さらに、このシートをTDテンターに導き、温度120℃、倍率1.5倍にて低倍率延伸を実施し、温度127℃、緩和率0.85倍にて熱固定を行い、微多孔膜を得た。得られた微多孔膜の物性を表1に示す。
[Comparative Example 3]
40% by mass of a high-density polyethylene having an Mv of 250,000 and a melting point of 136 ° C., and 60% by mass of an ultrahigh molecular weight polyethylene having an Mv of 700,000 and a melting point of 135 ° C. were dry-blended using a tumbler blender. 1% by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant is added to 99% by mass of the obtained polymer mixture, and the tumbler is again added. The mixture was obtained by dry blending using a blender. The atmosphere in the feeder and the biaxial stretching machine was replaced with nitrogen, and the resulting mixture was fed to the biaxial extruder through the feeder and liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C. 7.59 × 10 −5 m 2 / s). ) Was injected into the extruder cylinder by a plunger pump.
The feeder and the pump were adjusted so that the resin concentration in the entire mixture extruded by melt kneading was 35% by mass.
Subsequently, the melt-kneaded product was extruded from a T-die and cooled and solidified to obtain a 1800 μm sheet.
Next, this sheet was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine, and biaxial stretching was performed. The stretching conditions were an MD magnification of 7.0 times, a TD magnification of 6.4 times, and a set temperature of 123 ° C.
Thereafter, the sheet was introduced into a methylene chloride bath and sufficiently immersed in methylene chloride to extract and remove liquid paraffin, and then methylene chloride was removed by drying. Further, this sheet was guided to a TD tenter, and stretched at a low magnification at a temperature of 120 ° C. and a magnification of 1.5 times, and heat fixed at a temperature of 127 ° C. and a relaxation rate of 0.85 times to obtain a microporous membrane. It was. Table 1 shows the physical properties of the obtained microporous membrane.

[比較例4]
Mv25万、融点136℃の高密度ポリエチレン40質量%、Mv70万、融点135℃の超高分子量ポリエチレン60質量%を、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリマー混合物99質量%に、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量%添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。フィーダーおよび二軸延伸機内の雰囲気を窒素で置換し、得られた混合物をフィーダーにより二軸押出機へ供給し、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
溶融混練で押し出される全混合物中に占める樹脂濃度が40質量%となるように、フィーダー及びポンプを調整した。
続いて、溶融混練物をT−ダイより押出し、冷却固化することで1800μmのシートを得た。
次に、このシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸を行った。延伸条件は、MD倍率7.0倍、TD倍率6.4倍、設定温度123℃とした。
その後、このシートを塩化メチレン槽に導き、塩化メチレン中に充分に浸漬させて流動パラフィンを抽出除去し、その後塩化メチレンを乾燥除去し、微多孔膜を得た。得られた微多孔膜の物性を表1に示す。
[Comparative Example 4]
40% by mass of a high-density polyethylene having an Mv of 250,000 and a melting point of 136 ° C., and 60% by mass of an ultrahigh molecular weight polyethylene having an Mv of 700,000 and a melting point of 135 ° C. were dry-blended using a tumbler blender. 1% by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant is added to 99% by mass of the obtained polymer mixture, and the tumbler is again added. The mixture was obtained by dry blending using a blender. The atmosphere in the feeder and the biaxial stretching machine was replaced with nitrogen, and the resulting mixture was fed to the biaxial extruder through the feeder and liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C. 7.59 × 10 −5 m 2 / s). ) Was injected into the extruder cylinder by a plunger pump.
The feeder and the pump were adjusted so that the resin concentration in the entire mixture extruded by melt kneading was 40% by mass.
Subsequently, the melt-kneaded product was extruded from a T-die and cooled and solidified to obtain a 1800 μm sheet.
Next, this sheet was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine, and biaxial stretching was performed. The stretching conditions were an MD magnification of 7.0 times, a TD magnification of 6.4 times, and a set temperature of 123 ° C.
Thereafter, this sheet was introduced into a methylene chloride bath and sufficiently immersed in methylene chloride to extract and remove liquid paraffin, and then methylene chloride was removed by drying to obtain a microporous membrane. Table 1 shows the physical properties of the obtained microporous membrane.

Figure 0005274081
Figure 0005274081

本発明のポリオレフィン製微多孔膜は、例えば、リチウムイオン電池用セパレータとして好適である。   The polyolefin microporous membrane of the present invention is suitable, for example, as a separator for a lithium ion battery.

表面フィブリル率についての概略図Schematic about surface fibril rate 実施例1における最表面から300nmの深さに存在するフィブリル像Fibril image present at a depth of 300 nm from the outermost surface in Example 1 比較例1における最表面から300nmの深さに存在するフィブリル像Fibril image present at a depth of 300 nm from the outermost surface in Comparative Example 1

Claims (5)

最大孔径が0.11〜0.3μm、表層から300nmにおける表面フィブリル率が70%以上であるポリオレフィン製微多孔膜。   A polyolefin microporous membrane having a maximum pore size of 0.11 to 0.3 μm and a surface fibril ratio of 70% or more at 300 nm from the surface layer. ヒューズ温度が2℃/minの昇温条件下で150℃以下である請求項1に記載のポリオレフィン製微多孔膜。The polyolefin microporous film according to claim 1, wherein the fuse temperature is 150 ° C. or lower under a temperature rising condition of 2 ° C./min. ポリオレフィンがポリエチレン又はポリエチレンとポリプロピレンの混合物である請求項1又は2に記載のポリオレフィン製微多孔膜。The polyolefin microporous membrane according to claim 1 or 2, wherein the polyolefin is polyethylene or a mixture of polyethylene and polypropylene. 最大孔径と平均孔径の比(最大孔径/平均孔径)が1.4を超えて2.0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製微多孔膜。 The polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of the maximum pore diameter to the average pore diameter (maximum pore diameter / average pore diameter) exceeds 1.4 and is 2.0 or less. 平均孔径が0.06〜0.1μm未満である請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリオレフィン製微多孔膜。 The polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 4 , having an average pore diameter of 0.06 to less than 0.1 µm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5511329B2 (en) * 2009-11-25 2014-06-04 旭化成イーマテリアルズ株式会社 Polyolefin microporous membrane
US8951456B2 (en) 2010-08-31 2015-02-10 National University Corporation Gunma University Method for producing ultra-high-molecular-weight polyethylene porous membrane, method for producing ultra-high-molecular-weight polytheylene film, and porous membrane and film obtained by these methods
CN103608389A (en) * 2011-06-16 2014-02-26 3M创新有限公司 Microporous materials with fibrillar mesh structure and methods of making and using the same
JP2013100458A (en) * 2011-10-14 2013-05-23 Toray Ind Inc Porous polyolefin film and electric storage system
JPWO2020195948A1 (en) * 2019-03-28 2020-10-01

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002072248A1 (en) * 2001-03-09 2002-09-19 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Microporous film and method for preparation thereof
JP3654634B2 (en) * 2001-09-28 2005-06-02 三洋電機株式会社 Alkaline secondary battery separator, alkaline secondary battery using the same, and method for producing the same
AU2003261597A1 (en) * 2002-09-13 2004-04-30 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Microporous film and method for production thereof
JP4234392B2 (en) * 2002-10-29 2009-03-04 東燃化学株式会社 Microporous membrane, production method and use thereof
JP2005255876A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Asahi Kasei Corp Microporous membrane and its manufacturing method

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