JP5422373B2 - Battery separator and non-aqueous lithium secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、電池用セパレータおよび該電池用セパレータを組み込んだ非水系リチウム二次電池に関し、特に、電池用セパレータに適度な表面粗度を有し、非水系リチウム二次電池の電池用セパレータとして好適に利用できるものである。   The present invention relates to a battery separator and a non-aqueous lithium secondary battery incorporating the battery separator, and in particular, the battery separator has an appropriate surface roughness and is suitable as a battery separator for a non-aqueous lithium secondary battery. It can be used for.

二次電池はOA、FA、家電、通信機器等のポータブル電子機器用電源として幅広く使用されている。特に、機器に装備した場合に容積効率がよく機器の小型化および軽量化につながることから非水系リチウム二次電池を使用したポータブル機器が増加している。   Secondary batteries are widely used as power sources for portable electronic devices such as OA, FA, home appliances, and communication devices. In particular, portable devices using non-aqueous lithium secondary batteries are increasing because they have high volumetric efficiency when mounted on devices and lead to miniaturization and weight reduction of the devices.

一方、大型の二次電池はロードレベリング、UPS、電気自動車をはじめ環境問題に関連する多くの分野において研究開発が進められ、大容量、高出カ、高電圧および長期保存性に優れている点より、二次電池の一種である非水系リチウム二次電池の用途が広がっている。   On the other hand, large rechargeable batteries are being researched and developed in many fields related to environmental issues such as road leveling, UPS, and electric vehicles, and are excellent in large capacity, high output, high voltage, and long-term storage. Accordingly, the use of non-aqueous lithium secondary batteries, which are a type of secondary battery, is expanding.

非水系リチウム二次電池の使用電圧は、通常4.1から4.2Vを上限として設計されている。このような高電圧では水溶液は電気分解を起こすので電解質として使うことができない。そのため、高電圧でも耐えられる電解質として有機溶媒を使用したいわゆる非水系電解質が用いられている。   The working voltage of the non-aqueous lithium secondary battery is usually designed with an upper limit of 4.1 to 4.2V. At such a high voltage, the aqueous solution causes electrolysis and cannot be used as an electrolyte. Therefore, so-called non-aqueous electrolytes using organic solvents are used as electrolytes that can withstand high voltages.

非水系電解質用の溶媒としては、より多くのリチウムイオンを存在させることができる高誘電率有機溶媒が用いられ、該高誘電率有機溶媒としてポリプロピレンカーボネートやエチレンカーボネート等の有機炭酸エステルが使用されている。溶媒中でリチウムイオン源となる支持電解質として、6フッ化リン酸リチウム等の反応性の高い電解質を溶媒中に溶かして使用している。   As the solvent for the non-aqueous electrolyte, a high dielectric constant organic solvent capable of causing more lithium ions to be present is used, and organic carbonates such as polypropylene carbonate and ethylene carbonate are used as the high dielectric constant organic solvent. Yes. As a supporting electrolyte that becomes a lithium ion source in the solvent, a highly reactive electrolyte such as lithium hexafluorophosphate is dissolved in the solvent and used.

非水系リチウム二次電池のセパレータは正極と負極と直接接触させて両極の間に介在させることにより、内部短絡の防止の点から絶縁性が要求されている。また、リチウムイオンの通路となる透気性と電解質の拡散・保持機能を付与するために微細孔構造である必要がある。必然的に、セパレータとしては多孔性フィルムが使用される。   The separator of the non-aqueous lithium secondary battery is required to be insulative from the viewpoint of preventing an internal short circuit by directly contacting the positive electrode and the negative electrode and interposing between the two electrodes. Moreover, it is necessary to have a microporous structure in order to provide air permeability as a lithium ion passage and a function of diffusing and holding the electrolyte. Inevitably, a porous film is used as the separator.

最近は、携帯電話やPDA等のモバイルで使用される製品、或いは電動工具等での電気消費量の増加から、電池性能の向上が求められている。また、環境問題の観点などから、ハイブリッド電気自動車やプラグインハイブリッド自動車、電気自動車等への適用も検討され、より高い電池性能の向上が求められており、このような要望に対して、正極、負極、電解質、セパレータなどの各電池部材の特性向上がとり進められている。   Recently, improvement in battery performance has been demanded due to an increase in the amount of electricity consumed by products such as mobile phones and PDAs, or power tools. In addition, from the viewpoint of environmental problems, etc., application to hybrid electric vehicles, plug-in hybrid vehicles, electric vehicles, etc. has been studied, and higher battery performance is required. Improvement of characteristics of battery members such as a negative electrode, an electrolyte, and a separator is being promoted.

特開平11−060791号(特許文献1)には、セパレータの特性向上の一手法として、ポリエチレン製多孔性フィルムおよびそのフィルムのセパレータへの適用に関して提案がされている。また、特許4049416号(特許文献2)にも、セパレータの特性向上の一手法として、粗面化剤を使ったポリエチレン製多孔性フィルムおよびそのフィルムのセパレータへの適用に関して提案がされている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-060791 (Patent Document 1) proposes a porous film made of polyethylene and application of the film to a separator as a technique for improving the characteristics of the separator. Japanese Patent No. 4049416 (Patent Document 2) also proposes a polyethylene porous film using a roughening agent and application of the film to a separator as a technique for improving the characteristics of the separator.

また、ポリプロピレンとポリエチレンとを積層したセパレータが提案されている(特許2883726号:特許文献3)。   A separator in which polypropylene and polyethylene are laminated has been proposed (Japanese Patent No. 2883726: Patent Document 3).

特開平11−060791号公報JP-A-11-060791 特許4049416号公報Japanese Patent No. 4049416 特許2883726号公報Japanese Patent No. 2883726

しかしながら、前記特許文献1または2により得られるポリエチレン系樹脂のセパレータでは、近年の電池の高容量化に伴い、電池の安全性、特にセパレータの耐熱性については改善の余地があった。更に、粗面化剤として無機フィラーを用いた場合は、その添加により単位面積あたりの質量が増加し、電池の軽量化という観点からは、相反する方向であった。
また、前記特許文献3に記載のセパレータでは、電池の安全性は確保されているものの、電池性能を向上させるという観点からみると、その表面性状、特に算術平均粗さの点で改善の余地があった。
However, the polyethylene resin separator obtained by Patent Document 1 or 2 has room for improvement with respect to the safety of the battery, in particular, the heat resistance of the separator, with the recent increase in capacity of the battery. Furthermore, when an inorganic filler is used as a roughening agent, the mass per unit area is increased by the addition thereof, which is a contradictory direction from the viewpoint of reducing the weight of the battery.
In the separator described in Patent Document 3, although the safety of the battery is ensured, there is room for improvement in terms of surface properties, particularly arithmetic average roughness, from the viewpoint of improving battery performance. there were.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、ポリオレフィン系樹脂を主成分とした多孔膜を用いて、耐熱性があり、電池特性を向上させる電池用セパレータを得ることを課題としている。   This invention is made | formed in view of the said problem, and makes it a subject to obtain the battery separator which has heat resistance and improves a battery characteristic using the porous film which has polyolefin resin as a main component.

前記課題を解決するため、本発明は、β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物と他の樹脂組成物とを共押出法で積層した膜状物とし、該膜状物を二軸延伸して形成した積層多孔質フィルムからなり、
前記β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする多孔質層が少なくとも片面の表面に配置され、該表面の算術平均粗さRaが0.3μm以上であり、該セパレータ両面における該セパレータの長手方向の算術平均粗さRa1と、幅方向の算術平均粗さRa2からなる比Ra1/Ra2が、0.80〜1.20であることを特徴とする電池用セパレータを提供している。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a film-like product obtained by laminating a resin composition mainly composed of a polypropylene- based resin having β activity and another resin composition by a co-extrusion method. It consists of a laminated porous film formed by biaxial stretching,
Porous layer mainly composed of polypropylene resin having the β activity is arranged on at least one side surface, the arithmetic mean roughness Ra of the surface is not less 0.3μm or more, the longitudinal direction of the separator in the separator both surfaces The battery separator is characterized in that the ratio Ra1 / Ra2 comprising the arithmetic average roughness Ra1 and the arithmetic average roughness Ra2 in the width direction is 0.80 to 1.20.

本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討した結果、上記従来技術を解決しうる電池用セパレータを得ることに成功し、本発明を完成するに至った。
本発明者が鋭意検討した結果、電池用セパレータでは、表面の算術平均粗さRaが0.3μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.35μm以上であり、更に好ましくは0.50μm以上であることを知見した。
具体的には、本発明の電池用セパレータを使用して電池を作成した結果、該セパレータの算出平均粗さRaによって、電池のサイクル特性で差異が生じ、特にセパレータの算術平均粗さRaが0.30μm以上であることが好ましいことを知見した。詳細は未だ不明であるが、算術平均粗さRaが0.30μm以上であることによりセパレータ表面に電解質がたまる部分が増加し、つまり、セパレータの電解質の保液性が向上することにより、電池のサイクル特性の向上に大きく寄与したものと考えられる。
上限については特に限定しないが、10μm以下が好ましい。10μm以下であることによって、電解質の保液性を十分に保持し、かつ、厚さ精度が必要な薄いセパレータとして使用する場合、特に好ましい。
また、前記のように、本発明の電池用セパレータは、セパレータ両面における該セパレータの長手方向の算術平均粗さRaと、幅方向の算術平均粗さRaからなる比Ra/Raを0.80〜1.20としている。
前記したRa/Raが0.80〜1.20の範囲であると、電解質のたまっている部分に等方性があり、電解質の保液性にむらがなく、この点から電池のサイクル特性の向上に寄与することができる。比Ra/Raは、より好ましくは、0.85〜1.15である。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have succeeded in obtaining a battery separator capable of solving the above-described conventional techniques, and have completed the present invention.
As a result of intensive studies by the inventor, the battery separator preferably has a surface arithmetic average roughness Ra of 0.3 μm or more, more preferably 0.35 μm or more, and further preferably 0.50 μm or more. I found out that there was.
Specifically, as a result of producing a battery using the battery separator of the present invention, a difference occurs in battery cycle characteristics depending on the calculated average roughness Ra of the separator. In particular, the arithmetic average roughness Ra of the separator is 0. It was found that it is preferably 30 μm or more. Although details are still unclear, when the arithmetic average roughness Ra is 0.30 μm or more, the portion where the electrolyte accumulates on the separator surface increases, that is, by improving the liquid retention of the separator electrolyte, This is thought to have greatly contributed to the improvement of cycle characteristics.
The upper limit is not particularly limited, but is preferably 10 μm or less. When it is 10 μm or less, it is particularly preferable when it is used as a thin separator that sufficiently retains the liquid retention of the electrolyte and requires a thickness accuracy.
Further, as described above, the battery separator of the present invention has a ratio Ra 1 / Ra 2 composed of the arithmetic average roughness Ra 1 in the longitudinal direction of the separator on both sides of the separator and the arithmetic average roughness Ra 2 in the width direction. 0.80 to 1.20.
When Ra 1 / Ra 2 is in the range of 0.80 to 1.20, the portion where the electrolyte is accumulated is isotropic, there is no unevenness in the electrolyte retention, and the cycle characteristics of the battery from this point It can contribute to improvement. The ratio Ra 1 / Ra 2 is more preferably 0.85 to 1.15.

また、前記本発明の電池用セパレータは、二軸延伸されてなる。
これは、前記した表面粗さを付与するためには、延伸条件がポイントになり、延伸条件を選択することにより、前記Ra、Ra1/Ra2等を設定範囲とすることができる。
Further, the battery separator of the present invention, ing is biaxially oriented.
In order to give the above-mentioned surface roughness, the stretching condition is a point, and by selecting the stretching condition, Ra, Ra1 / Ra2, and the like can be set within a set range.

また、本発明の電池用セパレータは、前記電池用セパレータの少なくとも片面の外層が、ポリプロピレン系樹脂を主成分とする層と、他の樹脂組成物からなる層との積層構造である
前記ポリプロピレン系樹脂は耐熱性に優れているため、安全性に寄与でき、かつ、加工性も優れている。
In the battery separator of the present invention, at least one outer layer of the battery separator has a laminated structure of a layer mainly composed of a polypropylene resin and a layer composed of another resin composition .
Since the polypropylene resin is excellent in heat resistance, it can contribute to safety and is excellent in workability.

また、本発明の電池用セパレータは、β活性を有する。
具体的には、β晶核剤を用いてポリプロピレン樹脂がβ活性を有するものとして、表面を前記のように粗面化することができる。
The battery separator of the present invention, that having a β activity.
Specifically, the surface can be roughened as described above, assuming that the polypropylene resin has β activity using a β crystal nucleating agent.

また本発明は、前記電池用セパレータを用いた非水系リチウム二次電池を提供している。
さらに、前記電池用セパレータの製造方法を提供している
Further, the present invention provides a nonaqueous lithium secondary battery using the separator the cell.
Furthermore, the manufacturing method of the said battery separator is provided .

本発明の電池用セパレータは、電解質の保持力が優れることで電池のサイクル特性を向上させ、かつ、耐熱性としてブレイクダウン特性(以下、BD特性)を維持しつつ、電池特性を向上させる優れた電池用セパレータを提供することができる。
また、本発明の前記電池用セパレータを備えた非水系リチウム二次電池では、容量維持率、出力特性、特に低温出力などの電池特性が向上している。
The battery separator of the present invention is excellent in improving the battery characteristics while improving the cycle characteristics of the battery due to excellent electrolyte retention and maintaining the breakdown characteristics (hereinafter referred to as BD characteristics) as heat resistance. A battery separator can be provided.
Moreover, in the non-aqueous lithium secondary battery provided with the battery separator of the present invention, the battery retention characteristics, output characteristics, particularly battery characteristics such as low temperature output are improved.

(A)(B)はX線回折測定における電池用セパレータの固定方法を説明する図である。(A) (B) is a figure explaining the fixing method of the separator for batteries in X-ray diffraction measurement.

以下、本発明の電池用セパレータの実施形態について詳細に説明する。
なお、本発明において、「主成分」と表現した場合には、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容する意を包含し、特に当該主成分の含有割合を特定するものではないが、主成分は組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、特に好ましくは90質量%以上(100%含む)を占める意を包含するものである。
また、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」を意図し、「Xより大きくYよりも小さいことが好ましい」旨の意図も包含する。
Hereinafter, embodiments of the battery separator of the present invention will be described in detail.
In the present invention, the expression “main component” includes the intention to allow other components to be contained within a range that does not interfere with the function of the main component, unless otherwise specified. The content ratio of the components is not specified, but the main component includes 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more (including 100%) in the composition. It is.
Further, when “X to Y” (X and Y are arbitrary numbers) is described, “X to Y” is intended unless otherwise specified, and “it is preferably larger than X and smaller than Y”. Includes intentions.

本発明において、β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とした多孔質の層(A層)を有することが重要である In the present invention, it is important to have a porous layer (A layer) mainly composed of a polypropylene resin having β activity .

次に、ポリプロピレン系樹脂について説明する。本発明におけるポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレン(プロピレン単独重合体)、またはプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1―ヘプテン、1−オクテン、1−ノネンもしくは1−デセンなどαオレフィンとのランダム共重合体またはブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、電池用セパレータに用いる場合には機械的強度の観点からホモポリプロピレンがより好適に使用される。   Next, the polypropylene resin will be described. The polypropylene resin in the present invention is homopolypropylene (propylene homopolymer), or propylene and ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene or 1-decene. And a random copolymer or a block copolymer with an α-olefin. Among these, when used for a battery separator, homopolypropylene is more preferably used from the viewpoint of mechanical strength.

また、ポリプロピレン系樹脂としては、立体規則性を示すアイソタクチックペンタッド分率が80〜99%であることが好ましく、より好ましくは83〜98%、更に好ましくは85〜97%であるものを使用する。アイソタクチックペンタッド分率が低すぎると、電池用セパレータの機械的強度が低下する恐れがある。一方、アイソタクチックペンタッド分率の上限については現時点において工業的に得られる上限値で規定しているが、将来的に工業レベルで更に規則性の高い樹脂が開発された場合においてはこの限りではない。
アイソタクチックペンタッド分率とは、任意の連続する5つのプロピレン単位で構成される炭素―炭素結合による主鎖に対して側鎖である5つのメチル基がいずれも同方向に位置する立体構造あるいはその割合を意味する。メチル基領域のシグナルの帰属は、A.Zambelli et at al.(Macromol.8,687(1975)に準拠している。
The polypropylene resin preferably has an isotactic pentad fraction exhibiting stereoregularity of 80 to 99%, more preferably 83 to 98%, and still more preferably 85 to 97%. use. If the isotactic pentad fraction is too low, the mechanical strength of the battery separator may decrease. On the other hand, the upper limit of the isotactic pentad fraction is defined by the upper limit that can be obtained industrially at present, but this is not the case when a more regular resin is developed in the industrial level in the future. is not.
The isotactic pentad fraction is a three-dimensional structure in which five methyl groups that are side chains are located in the same direction with respect to the main chain of carbon-carbon bonds composed of arbitrary five consecutive propylene units. Or the ratio is meant. Signal assignment of the methyl group region is as follows. Zambelli et at al. (Macromol. 8, 687 (1975)).

また、ポリプロピレン系樹脂は、分子量分布を示すパラメータであるMw/Mnが1.5〜10.0であることが好ましい。より好ましくは2.0〜8.0、更に好ましくは2.0〜6.0であるものが使用される。Mw/Mnが小さいほど分子量分布が狭いことを意味するが、Mw/Mnが1.5未満であると押出成形性が低下する等の問題が生じるほか、工業的に生産することも困難である場合が多い。一方Mw/Mnが10.0を超えた場合は低分子量成分が多くなり、得られる電池用セパレータの機械強度が低下しやすい。Mw/MnはGPC(ゲルパーエミッションクロマトグラフィー)法によって得られる。   Moreover, it is preferable that Mw / Mn which is a parameter which shows molecular weight distribution of a polypropylene resin is 1.5-10.0. More preferably, 2.0 to 8.0, and still more preferably 2.0 to 6.0 is used. This means that the smaller the Mw / Mn, the narrower the molecular weight distribution. However, if the Mw / Mn is less than 1.5, problems such as a decrease in extrusion moldability occur, and it is difficult to produce industrially. There are many cases. On the other hand, when Mw / Mn exceeds 10.0, the low molecular weight component increases, and the mechanical strength of the obtained battery separator tends to decrease. Mw / Mn is obtained by GPC (gel per emission chromatography) method.

また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常、MFRは0.1〜15g/10分であることが好ましく、0.5〜10g/10分であることがより好ましい。MFRが0.1g/10分未満では、成形加工時の樹脂の溶融粘度が高く生産性が低下する。一方、15g/10分を超えると得られる電池用セパレータの強度が不足するなどの実用上の問題が生じやすい。なお、MFRはJIS K7210に準拠して温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定している。   Further, the melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.1 to 15 g / 10 minutes, and preferably 0.5 to 10 g / 10 minutes. It is more preferable. When the MFR is less than 0.1 g / 10 minutes, the melt viscosity of the resin during the molding process is high, and the productivity is lowered. On the other hand, when it exceeds 15 g / 10 minutes, practical problems such as insufficient strength of the obtained battery separator tend to occur. MFR is measured under the conditions of a temperature of 230 ° C. and a load of 2.16 kg in accordance with JIS K7210.

ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、商品名「ノバテックPP」「WINTEC」(日本ポリプロ社製)、「バーシファイ」「ノティオ」「タフマーXR」(三井化学社製)、「ゼラス」「サーモラン」(三菱化学社製)、「住友ノーブレン」「タフセレン」(住友化学社製)、「プライム TPO」(プライムポリマー社製)、「Adflex」「Adsyl」「HMS−PP(PF814)」(サンアロマー社製)、「インスパイア」(ダウケミカル社製)など市販されている商品を使用できる。   Examples of the polypropylene resin include trade names “Novatech PP” “WINTEC” (manufactured by Nippon Polypro), “Versify” “Notio” “Tafmer XR” (manufactured by Mitsui Chemicals), “Zeras” “Thermolan” (Mitsubishi Chemical) , “Sumitomo Noblen”, “Tough Selenium” (manufactured by Sumitomo Chemical), “Prime TPO” (manufactured by Prime Polymer), “Adflex”, “Adsyl”, “HMS-PP (PF814)” (manufactured by Sun Aroma), “ Commercially available products such as “Inspire” (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) can be used.

また、本発明の電池用セパレータにおいては、少なくとも片方の表面の算術平均粗さRaが0.3μm以上であることが重要である。表面粗度をもたらす手法としては、サンドブラストを用いる方法、粗面化剤を用いる方法などがあり、特に限定されるものではない。   In the battery separator of the present invention, it is important that the arithmetic average roughness Ra of at least one surface is 0.3 μm or more. Examples of the method for providing the surface roughness include a method using sandblasting and a method using a surface roughening agent, and are not particularly limited.

例えば、前記粗面化剤の一つとして微粒子粗面化剤を用いることができる。この微粒子粗面化剤としては、一般的に言われている無機フィラーや有機フィラーがあるが、ポリオレフィン系樹脂とともに押出成形して膜状物化できるものであれば特に制約されるものではない。   For example, a fine particle roughening agent can be used as one of the roughening agents. Examples of the fine particle roughening agent include inorganic fillers and organic fillers which are generally referred to, but are not particularly limited as long as they can be extruded together with a polyolefin resin to form a film.

無機フィラーの例としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムなどの炭酸塩;硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩;塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどの塩化物、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカなどの酸化物のほか、タルク、クレー、マイカなどのケイ酸塩等が挙げられる。これらの中でも、硫酸バリウム、酸化アルミニウムが好ましい。   Examples of inorganic fillers include carbonates such as calcium carbonate, magnesium carbonate and barium carbonate; sulfates such as calcium sulfate, magnesium sulfate and barium sulfate; chlorides such as sodium chloride, calcium chloride and magnesium chloride, aluminum oxide and oxidation In addition to oxides such as calcium, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, and silica, silicates such as talc, clay, and mica can be used. Among these, barium sulfate and aluminum oxide are preferable.

有機フィラーとしては、延伸温度においてフィラーが溶融しないように、延伸温度よりも高い結晶融解ピーク温度をもつ樹脂粒子が好ましく、ゲル分率が4〜10%程度の架橋した樹脂粒子がさらに好ましい。有機フィラーの例としては、超高分子量ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、メラミン、ベンゾグアナミンなどの熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの中でも、特に架橋させたポリスチレンなどが好ましい。   As the organic filler, resin particles having a crystal melting peak temperature higher than the stretching temperature are preferable so that the filler does not melt at the stretching temperature, and crosslinked resin particles having a gel fraction of about 4 to 10% are more preferable. Examples of organic fillers include ultra high molecular weight polyethylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene, polyimide, polyether. Examples thereof include thermoplastic resins such as imide, melamine, and benzoguanamine, and thermosetting resins. Among these, cross-linked polystyrene and the like are particularly preferable.

粗面化剤の平均粒径としては、0.1〜50μm程度が好ましく、より好ましくは0.3〜10μm、更に好ましくは0.5〜5μmである。平均粒径が0.1μm未満の場合には、粗面化剤同士の凝集により分散性が低下して延伸むらを引き起こすとともに、熱可塑性樹脂と粗面化剤との界面の接触面積が増大して、押出が難しく、多孔化への悪影響も及ぼし易い。一方、平均粒径が50μmを超えると、電池用セパレータを薄くすることが困難となるのに加え、電池用セパレータの機械的強度が著しく低下し好ましくない。   As an average particle diameter of a roughening agent, about 0.1-50 micrometers is preferable, More preferably, it is 0.3-10 micrometers, More preferably, it is 0.5-5 micrometers. When the average particle size is less than 0.1 μm, the dispersibility is reduced due to the aggregation of the surface roughening agents to cause uneven stretching, and the contact area of the interface between the thermoplastic resin and the surface roughening agent increases. Extrusion is difficult, and it tends to adversely affect the porosity. On the other hand, when the average particle size exceeds 50 μm, it is difficult to make the battery separator thin, and the mechanical strength of the battery separator is significantly lowered, which is not preferable.

粗面化剤の添加量は、最終的な電池用セパレータの物性を損なわない範囲で任意に設定すればよいが、押出機での成形性を考慮すると、電池用セパレータの通常1〜70質量%が好ましく、より好ましくは5〜50質量%程度が適当である。   The addition amount of the surface roughening agent may be arbitrarily set within a range that does not impair the physical properties of the final battery separator, but considering the moldability in an extruder, it is usually 1 to 70% by mass of the battery separator. Is more preferable, and about 5 to 50% by mass is more preferable.

本発明においては、ポリプロピレン系樹脂や粗面化剤の他に、更に必要に応じて、公知の各種添加剤、例えば、酸化防止剤などを、0.01〜5質量%程度の範囲で添加してもよい。以上のような原料成分を用いてなる本発明の電池用セパレータの製造方法の例としては、例えば、粗面化剤とポリプロピレン系樹脂を混練分散後、膜状に押出、二軸伸にて、粗面化させると同時に多孔化させることができ非常に効率的に電池特性に優れた電池用セパレータを得る方法がある。 In the present invention, in addition to the polypropylene resin and the surface roughening agent, various known additives such as an antioxidant are added in a range of about 0.01 to 5% by mass as necessary. May be. Examples of a method for manufacturing a battery separator of the present invention formed by using the raw material components described above, for example, a roughening agent and polypropylene resin kneaded dispersion, coextruded film form, the biaxial extension Shin Thus, there is a method of obtaining a battery separator having excellent battery characteristics, which can be roughened and made porous at the same time.

このように電池用セパレータ表面を粗面化する好ましい手法の1つとしては、粗面化剤を使用する方法もあるが、本発明では、ポリプロピレン系樹脂のβ晶を利用する方法を用いている。次に、ポリプロピレン系樹脂のβ晶を利用する方法について説明する。 Thus One preferred technique for roughening the battery separator surface, there is a method of using the roughening agent, in the present invention, using a method utilizing the β crystal of the polypropylene resin It is . Next, a method of using β crystals of polypropylene resin will be described.

ポリプロピレン系樹脂のβ晶を利用し、ポリプロピレン系樹脂がβ活性を有するものとしている。β活性が20%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、60%以上であることが更に好ましい。β活性が20%以上であることで、未延伸膜状物中のβ晶の比率を十分に増加させることができ、延伸した際に、微細かつ均一な孔が多く形成されると同時に表面を粗面化させ、結果として機械的強度の高く、透気性能に優れかつ電池特性を向上させる電池用セパレータとすることができる。 Utilizing the β crystal of the polypropylene resin, a polypropylene resin is a shall which have a β activity. The β activity is preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and further preferably 60% or more. When the β activity is 20% or more, the ratio of β crystals in the unstretched film can be sufficiently increased. When stretched, many fine and uniform pores are formed at the same time as the surface is formed. As a result, a battery separator having high mechanical strength, excellent air permeability, and improved battery characteristics can be obtained.

前記β活性の有無は、示差走査型熱量計を用いて、電池用セパレータの示差熱分析を行い、ポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度が検出されるか否かで判断している。
具体的には、示差走査型熱量計で電池用セパレータを25℃から240℃まで走査温度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃から25℃まで走査速度10℃/分で降温後1分間保持し、更に25℃から240℃まで走査速度10℃/分で再昇温させた際に、ポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)が検出された場合、β活性を有すると判断している。
The presence or absence of the β activity is determined by performing differential thermal analysis of the battery separator using a differential scanning calorimeter and determining whether or not the crystal melting peak temperature derived from the β crystal of the polypropylene resin is detected. Yes.
Specifically, the battery separator is heated at a scanning temperature of 10 ° C./min from 25 ° C. to 240 ° C. for 1 minute with a differential scanning calorimeter, and then the scanning speed is 10 ° C./min from 240 ° C. to 25 ° C. Was held for 1 minute after cooling down, and when the temperature was raised again from 25 ° C. to 240 ° C. at a scanning rate of 10 ° C./min, a crystal melting peak temperature (Tmβ) derived from β crystals of polypropylene resin was detected. In the case, it is determined to have β activity.

また、前記のβ活性の度合いの指標となるβ活性は、検出されるポリプロピレン系樹脂のα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)とβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)を用いて下記式で算出している。
β活性(%)=〔ΔHmβ/(ΔHmβ+ΔHmα)〕×100
例えば、ホモポリプロピレンの場合は、主に145以上160℃未満の範囲で検出されるβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に160℃以上175℃以下に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。また、例えばエチレンが1〜4モル%共重合されているランダムポリプロピレンの場合には、主に120℃以上140℃未満で検出されているβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に140℃以上165℃以下の範囲に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。
The β activity, which is an index of the degree of β activity, is expressed by the following formula using the crystal heat of fusion (ΔHmα) derived from the α crystal of the polypropylene resin and the crystal heat of heat (ΔHmβ) derived from the β crystal. Calculated.
β activity (%) = [ΔHmβ / (ΔHmβ + ΔHmα)] × 100
For example, in the case of homopolypropylene, the heat of crystal melting derived from β crystal (ΔHmβ) mainly detected in the range of 145 to 160 ° C., and the crystal derived from α crystal mainly detected at 160 ° C. to 175 ° C. It can be calculated from the heat of fusion (ΔHmα). Further, for example, in the case of random polypropylene copolymerized with 1 to 4 mol% of ethylene, the amount of heat of crystal melting (ΔHmβ) derived from the β crystal detected mainly at 120 ° C. or more and less than 140 ° C. is mainly 140. It can be calculated from the crystal melting calorie (ΔHmα) derived from the α crystal detected in the range of from 0 ° C. to 165 ° C.

前記のβ活性は大きい方が好ましく、具体的にはβ活性は20%以上であることが好ましく、40%以上であることが更に好ましく、特に好ましいのは60%以上である。β活性が20%以上であれば、延伸前の膜状物中においてもポリプロピレン系樹脂組成物のβ晶が多く生成させることができることを示し、延伸により微細且つ均一な孔が多く形成され、結果として機械的強度が高く、透気性能に優れた電池用セパレータとすることができる。
β活性の上限値は特に限定されないが、β活性が高いほど前記効果より有効に得られるので100%に近いほど好ましい。
The β activity is preferably larger. Specifically, the β activity is preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and particularly preferably 60% or more. If the β activity is 20% or more, it indicates that a large amount of β crystals of the polypropylene resin composition can be formed even in the film-like material before stretching, and a lot of fine and uniform holes are formed by stretching. As a battery separator having high mechanical strength and excellent air permeability.
The upper limit of β activity is not particularly limited, but the higher the β activity, the more effectively it is obtained, so the closer it is to 100%, the better.

前記β活性の有無は、特定の熱処理を施した電池用セパレータの広角X線回折測定により得られる回折プロファイルでも判断することができる。
詳細には、ポリプロピレン系樹脂の融点を超える温度である170〜190℃の熱処理を施し、徐冷してβ晶を生成・成長させた電池用セパレータについて広角X線回折測定を行い、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の(300)面に由来する回折ピークが2θ=16.0〜16.5°の範囲に検出された場合、β活性があると判断している。
ポリプロピレン系樹脂のβ晶構造と広角X線回折測定に関する詳細は、Macromol.Chem.187,643−652(1986)、Prog.Polym.Sci.Vol.16,361−404(1991)、Macromol.Symp.89,499−511(1995)、Macromol.Chem.75,134(1964)、及びこれらの文献中に挙げられた参考文献を参照することができる。β活性の詳細な評価方法については、後述の実施例にて示す。
The presence or absence of the β activity can also be determined by a diffraction profile obtained by wide-angle X-ray diffraction measurement of a battery separator subjected to a specific heat treatment.
Specifically, wide-angle X-ray diffraction measurement was performed on a battery separator that had been subjected to heat treatment at 170 to 190 ° C., which is a temperature exceeding the melting point of the polypropylene resin, and was slowly cooled to produce and grow β crystals. When a diffraction peak derived from the (300) plane of β crystal is detected in the range of 2θ = 16.0 to 16.5 °, it is determined that there is β activity.
For details on the β crystal structure and wide-angle X-ray diffraction measurement of polypropylene resins, see Macromol. Chem. 187, 643-652 (1986), Prog. Polym. Sci. Vol. 16, 361-404 (1991), Macromol. Symp. 89, 499-511 (1995), Macromol. Chem. 75, 134 (1964), and references cited therein. A detailed evaluation method of β activity will be described in Examples described later.

前述のβ活性を得る方法としては、溶融状態のポリプロピレン系樹脂を高ドラフトで成形する方法や、ポリプロピレン系樹脂のα晶の生成を促進される物質を添加しない方法や、特許3739481号公報に記載されているように過酸化ラジカルを発生させる処理を施したポリプロピレン系樹脂を添加する方法、及び樹脂組成物中にβ晶核剤を添加する方法などが挙げられる。中でも、前記樹脂組成物中にβ晶核剤を添加してβ活性を得ることが好ましい。β晶核剤を添加することで、より均質に効率的にポリプロピレン系樹脂のβ晶の生成を促進することができ、β活性を有する層を備えた電池用セパレータを得ることができる。   As a method for obtaining the above β activity, a method of molding a molten polypropylene resin with a high draft, a method of not adding a substance that promotes the formation of α crystals of the polypropylene resin, and a method described in Japanese Patent No. 3739481 Examples thereof include a method of adding a polypropylene-based resin that has been subjected to a treatment for generating peroxide radicals, and a method of adding a β crystal nucleating agent to the resin composition. Among them, it is preferable to obtain a β activity by adding a β crystal nucleating agent to the resin composition. By adding a β crystal nucleating agent, it is possible to promote the generation of β crystals of the polypropylene resin more uniformly and efficiently, and a battery separator having a layer having β activity can be obtained.

<β晶核剤>
本発明における、β晶核剤としては、以下に示すものが挙げられるが、ポリプロピレンのβ活性を増加させるもので有れば特に限定される訳ではなく、また2種類以上を混合して用いても良い。β晶核剤としては、例えば、ナノスケールのサイズを有する酸化鉄;1,2−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウム、コハク酸マグネシウム、フタル酸マグネシウムなどに代表されるカルボン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩;ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウムなどに代表される芳香族スルホン酸化合物;二または三塩基カルボン酸のジもしくはトリエステル類;フタロシアニンブルーなどに代表されるフタロシアニン系顔料;有機二塩基酸である成分Aと周期律表第IIA族金属の酸化物、水酸化物または塩である成分Bとからなる二成分系化合物などが挙げられる。そのほか核剤の具体的な種類については、特開2003−306585号公報、特開平06−289566号公報、特開平09−194650号公報に記載されている。中でも、N,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミドなどに代表されるアミド系化合物が好ましい。
<Β crystal nucleating agent>
Examples of the β crystal nucleating agent in the present invention include those shown below, but the β crystal nucleating agent is not particularly limited as long as it increases the β activity of polypropylene, and a mixture of two or more types is used. Also good. Examples of the β crystal nucleating agent include, for example, iron oxide having a nanoscale size; alkali or alkaline earth of carboxylic acid represented by potassium 1,2-hydroxystearate, magnesium benzoate, magnesium succinate, magnesium phthalate and the like. Metal salts; aromatic sulfonic acid compounds represented by sodium benzenesulfonate, sodium naphthalenesulfonate, etc .; di- or triesters of dibasic or tribasic carboxylic acids; phthalocyanine pigments represented by phthalocyanine blue; Examples thereof include a two-component compound composed of component A which is a basic acid and component B which is an oxide, hydroxide or salt of a Group IIA metal of the periodic table. In addition, specific types of nucleating agents are described in JP-A No. 2003-306585, JP-A Nos. 06-228966, and JP-A Nos. 09-194650. Of these, amide compounds represented by N, N′-dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide are preferred.

これら特に好ましいβ晶核剤の具体例としては新日本理化社製β核剤『エヌジェスターNU−100』、β晶核剤の添加されたポリプロピレン系樹脂の具体例としては、Aristech社製ポリプロピレン『Bepol B−022SP』、Brealis社製ポリプロピレン『Beta(β)−PP BE60−7032』、mayzo社製ポリプロピレン『BNX BETAPP−LN』などが挙げられる。   Specific examples of these particularly preferred β-crystal nucleating agents include β-nucleating agent “NJESTER NU-100” manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., and specific examples of polypropylene resins to which β-crystal nucleating agents are added include polypropylene “ Bepol B-022SP ”, Brealis polypropylene“ Beta (β) -PP BE60-7032 ”, Mayzo polypropylene“ BNX BETAPP-LN ”and the like.

本発明において、前記ポリプロピレン系樹脂に添加するβ晶核剤の割合は、β晶核剤、ポリプロピレン系樹脂の組成などにより適宜調整することが必要であるが、概ねポリプロピレン系樹脂100質量部に対しβ晶核剤0.0001〜5.0質量部が好ましく、0.001〜3.0質量部がより好ましく、0.01〜1.0質量部が更に好ましい。0.0001質量部以上とすることで、十分なβ活性が確保でき、電池用セパレータとした際に、所望の透気性能や機械的強度を発現しやすくなる。一方、5.0質量部以下の添加とすることで、電池用セパレータ表面へのβ晶核剤のブリ−ドが十分に抑制できるため、好ましい。   In the present invention, the ratio of the β crystal nucleating agent to be added to the polypropylene resin needs to be appropriately adjusted depending on the composition of the β crystal nucleating agent and the polypropylene resin. The β crystal nucleating agent is preferably 0.0001 to 5.0 parts by mass, more preferably 0.001 to 3.0 parts by mass, and still more preferably 0.01 to 1.0 parts by mass. By setting it to 0.0001 parts by mass or more, sufficient β activity can be ensured, and when a battery separator is obtained, desired air permeability and mechanical strength are easily exhibited. On the other hand, addition of 5.0 parts by mass or less is preferable because the β crystal nucleating agent can be sufficiently inhibited from being spread on the surface of the battery separator.

また、電池の安全性を確保する上で、シャットダウン機能(SD機能)を有する多孔質の層(以下B層)を前記A層に加えて積層している。 In order to ensure the safety of the battery, a porous layer (hereinafter referred to as B layer) having a shutdown function (SD function) is added to the A layer and laminated .

(B層)
本発明のB層に用いられる熱可塑性樹脂について、具体的には、結晶融解ピーク温度が100〜150℃に存在することが好ましい。この結晶融解ピーク温度は、JIS K7121に準拠して、パ−キンエルマー社製の示差走査型熱量計(DSC−7)を用いて、昇温速度10℃/分で採取したDSC結晶融解温度のピーク値である。この結晶融解ピーク温度の条件を満たすものであれば特に樹脂は限定されるものではないが、中でも、電池用セパレータとしての使用を考えた場合は、その耐薬品性等の観点から、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどポリオレフィン系樹脂、特にポリエチレン系樹脂が好ましい。
(B layer)
Specifically, the thermoplastic resin used for the B layer of the present invention preferably has a crystal melting peak temperature of 100 to 150 ° C. This crystal melting peak temperature is the DSC crystal melting temperature collected at a heating rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC-7) manufactured by PerkinElmer in accordance with JIS K7121. It is a peak value. The resin is not particularly limited as long as the crystal melting peak temperature condition is satisfied. Among them, when considering use as a battery separator, low-density polyethylene is used from the viewpoint of its chemical resistance. Polyolefin resins such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer, polypropylene and polymethylpentene, particularly polyethylene resins are preferred.

本発明におけるポリエチレン系樹脂は、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、線状超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及びエチレンを主成分とする共重合体、すなわち、エチレンとプロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1などの炭素数3〜10のα−オレフィン;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの不飽和カルボン酸エステル、共役ジエンや非共役ジエンのような不飽和化合物の中から選ばれる1種または2種以上のコモノマーとの共重合体または多元共重合体あるいはその混合組成物が挙げられる。エチレン系重合体のエチレン単位の含有量は、通常50質量%を超えるものである。   The polyethylene-based resin in the present invention is a low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, linear ultra-low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and a copolymer mainly composed of ethylene, that is, ethylene and propylene, butene. -1, pentene-1, hexene-1, heptene-1, octene-1, etc., α-olefins having 3 to 10 carbon atoms; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; methyl acrylate, ethyl acrylate, methacryl A copolymer or multi-component copolymer with one or two or more comonomers selected from unsaturated carboxylic acid esters such as methyl acrylate and ethyl methacrylate, and unsaturated compounds such as conjugated and non-conjugated dienes, or The mixed composition is mentioned. The ethylene unit content of the ethylene polymer is usually more than 50% by mass.

これらのポリエチレン系樹脂の中では、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンの中から選ばれる少なくとも1種のポリエチレン系樹脂が好ましく、高密度ポリエチレンが最も好ましい。   Among these polyethylene resins, at least one polyethylene resin selected from low density polyethylene, linear low density polyethylene, and high density polyethylene is preferable, and high density polyethylene is most preferable.

前記ポリエチレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常MFRは0.03〜15g/10分であることが好ましく、0.3〜10g/10分であることが好ましい。MFRが上記範囲であれば成形加工時に押出機の背圧が高くなりすぎることが無く生産性に優れる。尚本発明におけるMFRはJIS K7210に準拠し、温度190℃、荷重2.16kgの条件下での測定値をさす。   The melt flow rate (MFR) of the polyethylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.03 to 15 g / 10 min, and preferably 0.3 to 10 g / 10 min. preferable. If the MFR is in the above range, the back pressure of the extruder does not become too high during the molding process and the productivity is excellent. The MFR in the present invention is a value measured under conditions of a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kg in accordance with JIS K7210.

ポリエチレン系樹脂の製造方法は特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えば、チーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた重合方法が挙げられる。   The production method of the polyethylene resin is not particularly limited, and is a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst, for example, a multisite catalyst represented by a Ziegler-Natta type catalyst or a metallocene catalyst. A polymerization method using a single site catalyst may be mentioned.

またB層においては、電池用セパレータの特性を損なわない範囲で他の樹脂、他の添加剤、または他の成分を含んでいてもよい。前記添加剤としては、特に制限を受けないが、耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂やシリカ、タルク、カオリン、炭化カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、帯電防止剤、架橋剤、滑剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロック剤、スリップ剤、結晶核剤、ワックス、又は着色剤などの添加剤が挙げられる。   Further, the B layer may contain other resins, other additives, or other components as long as the characteristics of the battery separator are not impaired. The additive is not particularly limited, but recycled resin generated from trimming loss such as ears, inorganic particles such as silica, talc, kaolin and calcium carbide, pigments such as titanium oxide and carbon black, flame retardants, Weather resistance stabilizer, antistatic agent, crosslinking agent, lubricant, plasticizer, anti-aging agent, antioxidant, light stabilizer, UV absorber, neutralizer, antifogging agent, antiblocking agent, slip agent, crystal nucleus Additives such as agents, waxes, or colorants.

<層構成>
本発明の電池用セパレータの構成について説明する。
電池性能向上の観点から、ポリオレフィン系樹脂のポリプロピレン系樹脂を主成分とすると共に粗面化された多孔質の層(以後、A層と省略する)と、前記のように、電池の安全性からB層とからなる積層構造としている
積層数については、最も単純な構成がA層とB層の2層構造である。次に単純な構造が両外層と中層の2種3層構造であり、これらは好ましい構成である。2種3層の形態の場合、A層/B層/A層であってもB層/A層/B層であっても構わない。また、必要に応じて他の機能を持つ層と組み合わせて3種3層の様な形態も可能である。更に機能付与を行う場合は、その層数としては4層、5層、6層、7層と必要に応じて増やしても良い。中でも、層構成としてはA層/B層であるが電池用セパレータの性状等から考えると、対称性がある層構成が好ましく、その観点から考えるとA層/B層/A層の形態である。
<Layer structure>
The configuration of the battery separator of the present invention will be described.
From the viewpoint of improving battery performance, a porous layer (hereinafter abbreviated as “A layer”) having a polyolefin resin as a main component and a roughened polypropylene resin , as mentioned above, from the safety of the battery. A laminated structure composed of the B layer is employed .
Regarding the number of stacked layers, the simplest structure is a two-layer structure of A layer and B layer. Next, a simple structure is a two-layer / three-layer structure of both outer layers and middle layers, which are preferable configurations. In the case of two types and three layers, it may be A layer / B layer / A layer or B layer / A layer / B layer. In addition, it is possible to adopt a form of three types and three layers in combination with layers having other functions as required. Further, when function is added, the number of layers may be increased as necessary, such as 4, 5, 6, and 7. Among them, the layer configuration is A layer / B layer, but considering the properties of the battery separator, etc., a symmetrical layer configuration is preferable, and from this point of view, it is the form of A layer / B layer / A layer. .

<製造方法>
次に本発明の電池用セパレータの製造方法について一例を説明するが、本発明はかかる例のみに限定されるものではない。電池用セパレータの形態としては平面状、チューブ状の何れであってもよいが、生産性(電池用セパレータの幅方向に製品として数丁取りが可能)や内面にコートなどの処理が可能という点等から、平面状がより好ましい。
<Manufacturing method>
Next, although an example is demonstrated about the manufacturing method of the battery separator of this invention, this invention is not limited only to this example. The shape of the battery separator may be either a flat shape or a tube shape. However, productivity (a few products can be taken in the width direction of the battery separator) and the inner surface can be coated. From the above, a planar shape is more preferable.

平面状の場合の製造方法としては、例えば、押出機を用いて樹脂を溶融し、Tダイから押出し、キャストロールで冷却固化し、縦方向にロール延伸、横方向にテンター延伸をし、その後、アニール、冷却等の工程を経て二軸方向に延伸された電池用セパレータの製造方法が例示できる。また、チューブラー法により製造した電池用セパレータを切り開いて平面状とする方法も適用できる。   As a production method in the case of a flat shape, for example, the resin is melted using an extruder, extruded from a T-die, cooled and solidified with a cast roll, roll-stretched in the vertical direction, tenter-stretched in the horizontal direction, and then A method for producing a battery separator stretched in the biaxial direction through steps such as annealing and cooling can be exemplified. Moreover, the method of cutting open the battery separator manufactured by the tubular method and making it planar can also be applied.

例として、単純である2種3層の場合を説明する。製法としては、前もって多孔化したフィルムをラミネートする方法や接着剤等で積層化する方法や、無孔膜状物を積層後に多孔化する方法、共押出で直接積層無孔膜状物を作製後に多孔化する方法などがあるが、その工程の簡略さ、生産性の観点から本発明では共押出を行っているAs an example, a simple case of two types and three layers will be described. As a manufacturing method, a method of laminating a previously porous film, a method of laminating with an adhesive or the like, a method of laminating a nonporous film-like material after laminating, or after directly producing a laminated nonporous film-like material by coextrusion Although there is a method of making it porous, in the present invention, co-extrusion is performed from the viewpoint of simplicity of the process and productivity.

また、多孔化の手法にも、環境的な観点から延伸法が用いられ、場合により、溶媒抽出法と組み合わせても構わない。溶媒抽出法としては特許3050021号が例示できる。延伸方法については、多孔構造制御の観点及び算術平均粗さRa、Ra1/Ra2の観点から、二軸延伸を行っているIn addition, a stretching method is also used as a porosity forming method from an environmental viewpoint, and in some cases, it may be combined with a solvent extraction method. Japanese Patent No. 3050021 can be exemplified as the solvent extraction method. For stretching method, in view of the multi-hole viewpoint of structure control and arithmetic mean roughness Ra, Ra1 / Ra2, and biaxially stretched.

ここでは、β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物でA層を形成し、またB層としては、ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物で形成し、A層が外層となるように2種3層構成でTダイ共押出法で積層した膜状物を、二軸延伸法を使って多孔化しており、以下に説明する。 Here, to form the A layer with a resin composition composed mainly of a reportage polypropylene-based resin having a β activity, and as the B layer, and formed of a resin composition composed mainly of a polyethylene resin, A film-like material laminated by a T-die coextrusion method in a two-type three-layer structure so that the A layer becomes an outer layer is made porous by using a biaxial stretching method, and will be described below.

(A層の樹脂組成物の作製)
A層の樹脂組成物を作製する場合、前述のポリプロピレン系樹脂およびβ晶核剤を使用する。前記樹脂および前記β晶核剤を、好ましくは、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、タンブラー型ミキサー等を用いて或いは袋の中に全組成物を入れてハンドブレンドにて混合した後、二軸押出機を用いて溶融混練後、ペレット化する。
(Preparation of resin composition for layer A)
Case of preparing the resin composition of the layer A, that use a polypropylene resin and β-crystal nucleating agent mentioned above. The resin and the β crystal nucleating agent are preferably mixed using a Henschel mixer, a super mixer, a tumbler mixer, or the like, or the whole composition is put into a bag and mixed by hand blending , and then a twin screw extruder is used. Use and melt-knead, then pelletize.

(B層の樹脂組成物の作製)
B層の樹脂組成物を作製する場合、熱可塑性樹脂として例えばポリエチレン系樹脂、および必要に応じて添加剤等を、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、タンブラー型ミキサー等を用いて混合した後、二軸押出機で溶融混練後、ペレット化する
(Preparation of B layer resin composition)
When preparing the resin composition of the B layer, for example, a polyethylene resin as a thermoplastic resin and, if necessary, additives and the like are mixed using a Henschel mixer, a super mixer, a tumbler mixer, etc. , and then twin screw extrusion after melting the kneading in the machine and pelletized.

(積層化共押出および延伸について)
A層、B層の各種樹脂組成物のペレットを各押出機に投入し、Tダイ共押出用口金から押出す。Tダイの種類としては、マルチマニホールドタイプでも構わないし、フィードブロックタイプでも構わない。
(About laminated coextrusion and stretching)
The pellets of various resin compositions of the A layer and the B layer are put into each extruder and extruded from a die for T-die coextrusion. The type of the T die may be a multi-manifold type or a feed block type.

使用するTダイのギャップは、最終的に必要なセパレータの厚さ、延伸条件、ドラフト率、各種条件等から決定されるが、一般的には0.1〜3.0mm程度が好ましく、より好ましくは0.5〜1.0mmである。0.1mm未満では生産速度という観点から好ましくなく、また3.0mmより大きければ、ドラフト率が大きくなるので生産安定性の観点から好ましくない。   The gap of the T die to be used is finally determined from the required separator thickness, stretching conditions, draft rate, various conditions, etc., but generally about 0.1 to 3.0 mm is preferable and more preferable. Is 0.5 to 1.0 mm. If it is less than 0.1 mm, it is not preferable from the viewpoint of production speed, and if it is more than 3.0 mm, it is not preferable from the viewpoint of production stability because the draft rate increases.

押出成形において、押出加工温度は樹脂組成物の流動特性や成形性等によって適宜調整されるが、概ね150〜300℃が好ましく、より好ましくは180〜280℃であり、更に好ましくは200〜280℃である。150℃以上の場合、溶融樹脂の粘度が十分に低く、成形性に優れて好ましい。一方、300℃以下では樹脂組成物の劣化を抑制できる。キャストロールによる冷却固化温度は、本発明において非常に重要であり、膜状物中のβ晶の比率を調整することができる。キャストロールの冷却固化温度は、好ましくは80℃以上が好ましく、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上、特に好ましくは120℃以上である。一方、下限については150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましく、130℃以下が更に好ましい。冷却固化温度を80℃以上とすることで、冷却固化させた膜状物中のβ晶の比率を十分に増加させることができる。一方、冷却固化温度を150℃未満とすることで、押出された溶融樹脂がキャストロールへ粘着し、巻き付いてしまうなどのトラブルが起こりにくく、効率よく膜状物化することが可能であるので好ましい。   In extrusion molding, the extrusion temperature is appropriately adjusted depending on the flow characteristics and moldability of the resin composition, but is generally preferably 150 to 300 ° C, more preferably 180 to 280 ° C, and still more preferably 200 to 280 ° C. It is. When the temperature is 150 ° C. or higher, the viscosity of the molten resin is sufficiently low, and is excellent in moldability. On the other hand, at 300 ° C. or lower, the deterioration of the resin composition can be suppressed. The cooling and solidification temperature by the cast roll is very important in the present invention, and the ratio of β crystals in the film can be adjusted. The cooling and solidifying temperature of the cast roll is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, still more preferably 100 ° C. or higher, and particularly preferably 120 ° C. or higher. On the other hand, the lower limit is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or lower, and further preferably 130 ° C. or lower. By setting the cooling and solidification temperature to 80 ° C. or higher, the ratio of β crystals in the film-like material that has been cooled and solidified can be sufficiently increased. On the other hand, it is preferable to set the cooling and solidification temperature to less than 150 ° C. because troubles such as the extruded molten resin sticking to the cast roll and wrapping are unlikely to occur, and the film can be efficiently formed into a film.

延伸工程においては、二軸延伸としている。また、二軸延伸は同時二軸延伸であってもよいし、逐次二軸延伸であってもよい。本発明の目的であるSD特性とBD特性に優れたセパレータを作製する場合には、各延伸工程で延伸条件を選択でき、かつ多孔構造を制御し易い逐次二軸延伸がより好ましい。 In the stretching step, it is a biaxially oriented. Further, the biaxial extension Shin may be a simultaneous biaxial stretching may be sequential biaxial stretching. In the case of producing a separator excellent in SD characteristics and BD characteristics, which is the object of the present invention, sequential biaxial stretching is more preferable because stretching conditions can be selected in each stretching step and the porous structure can be easily controlled.

逐次二軸延伸を用いる場合、延伸温度は用いる樹脂組成物の組成、結晶融解ピーク温度、結晶化度等によって適時変える必要があるが、縦延伸での延伸温度は概ね20〜130℃が好ましく、より好ましくは40〜120℃、更に好ましくは60〜110℃の範囲で制御される。また、縦延伸倍率は2〜10倍が好ましく、より好ましくは3〜8倍、更に好ましくは4〜7倍である。前記範囲内で縦延伸を行うことで、延伸時の破断を抑制しつつ、適度な空孔起点を発現させることができる。なお縦延伸を実施する際、一定の温度にて一段階で延伸しても、多段階に分けて異なる温度で延伸しても構わない。
一方、横延伸での延伸温度は概ね80〜160℃、好ましくは90〜150℃、更に好ましくは100〜140℃である。また、横延伸倍率は1.1倍以上が好ましく、より好ましくは1.2倍以上、更に好ましくは1.5倍以上である。一方、上限については10倍以下が好ましく、より好ましくは8倍以下、更に好ましくは7倍以下である。前記範囲内で横延伸することで、縦延伸により形成された空孔起点を適度に拡大させ、微細な多孔構造を発現させることができる。
前記延伸工程の延伸速度としては、500〜12000%/分が好ましく、1500〜10000%/分がさらに好ましく、2500〜8000%/分であることが更に好ましい。
When using sequential biaxial stretching, the stretching temperature needs to be changed as appropriate depending on the composition of the resin composition to be used, the crystal melting peak temperature, the crystallinity, etc., but the stretching temperature in the longitudinal stretching is preferably about 20 to 130 ° C. More preferably, it is controlled in the range of 40 to 120 ° C, and more preferably 60 to 110 ° C. The longitudinal draw ratio is preferably 2 to 10 times, more preferably 3 to 8 times, still more preferably 4 to 7 times. By performing longitudinal stretching within the above range, it is possible to develop an appropriate pore starting point while suppressing breakage during stretching. When carrying out the longitudinal stretching, it may be stretched in a single stage at a constant temperature or may be stretched at different temperatures in multiple stages.
On the other hand, the stretching temperature in transverse stretching is generally 80 to 160 ° C, preferably 90 to 150 ° C, and more preferably 100 to 140 ° C. Further, the transverse draw ratio is preferably 1.1 times or more, more preferably 1.2 times or more, and still more preferably 1.5 times or more. On the other hand, the upper limit is preferably 10 times or less, more preferably 8 times or less, and still more preferably 7 times or less. By transversely stretching within the above range, the pore starting point formed by longitudinal stretching can be appropriately expanded, and a fine porous structure can be expressed.
The stretching speed in the stretching step is preferably 500 to 12000% / min, more preferably 1500 to 10,000% / min, and further preferably 2500 to 8000% / min.

このようにして得られた二軸延伸フィルムは、寸法安定性の改良等を目的として、130〜170℃程度の温度で熱処理を行い、その後均一に冷却して巻き取ることにより、本発明の電池用セパレータとなる。この際、熱処理工程中には、必要に応じて3〜20%の弛緩処理を施しても良い。熱処理により、電池用セパレータの熱寸法安定性が一層良好になる。   The biaxially stretched film thus obtained is subjected to a heat treatment at a temperature of about 130 to 170 ° C. for the purpose of improving dimensional stability, etc., and then cooled uniformly and wound up, whereby the battery of the present invention. Separator. At this time, a relaxation treatment of 3 to 20% may be performed as necessary during the heat treatment step. The thermal dimensional stability of the battery separator is further improved by the heat treatment.

本発明の電池用セパレータの物性は、樹脂の種類、選択されるフィラーの種類、可塑剤の種類、量や組成比、延伸条件(延伸倍率、延伸温度等)によって自由に調整できる。特に、外層のポリプロピレン系樹脂層の表面粗さについては、粗面化剤を使用する場合は、その量や種類、可塑剤の種類やその延伸条件によって、またβ晶を利用する場合は、β晶核剤の量や種類、可塑剤の種類やその延伸条件によって自由に調整することが出来る。   The physical properties of the battery separator of the present invention can be freely adjusted by the type of resin, the type of filler selected, the type of plasticizer, the amount and composition ratio, and stretching conditions (stretching ratio, stretching temperature, etc.). In particular, regarding the surface roughness of the polypropylene resin layer of the outer layer, when using a roughening agent, depending on the amount and type thereof, the type of plasticizer and its stretching conditions, and when using β crystals, β It can be freely adjusted depending on the amount and type of the nucleating agent, the type of plasticizer and the stretching conditions.

(厚さと層比)
本発明の電池用セパレータの厚さは5〜50μmが好ましい。より好ましくは8〜40μm、更に好ましくは10〜30μmである。電池用セパレータとして使用する場合、5μm未満では、電極の突起部分に大きな力がかかり、電池用セパレータを突き破り短絡する可能性がある。また、厚さが50μmより厚くなると電気抵抗が大きくなるので、電池の性能が不十分になってしまうために好ましくない。
(Thickness and layer ratio)
The thickness of the battery separator of the present invention is preferably 5 to 50 μm. More preferably, it is 8-40 micrometers, More preferably, it is 10-30 micrometers. When used as a battery separator, if it is less than 5 μm, a large force is applied to the protruding portion of the electrode, which may break through the battery separator and cause a short circuit. Moreover, since electrical resistance will become large when thickness becomes thicker than 50 micrometers, since the performance of a battery will become inadequate, it is unpreferable.

A層とB層の積層比については、全積層厚さに対するA層の割合が10〜90%が好ましく、より好ましくは15〜85%、更に好ましくは20〜80%である。A層の割合が10%以上とすることで、A層のBD特性および強度を十分に発揮することができる。一方で、A層の割合が90%以下とすることで、シャットダウン機能を十分に発現することができ、安全性を確保することができる。
また、A層およびB層以外の他の層が存在する場合、他の層の厚さの合計は全体の厚さ1に対して0.05〜0.5が好ましく、0.1〜0.3がより好ましい。
About the lamination | stacking ratio of A layer and B layer, 10 to 90% of the ratio of A layer with respect to the total lamination thickness is preferable, More preferably, it is 15 to 85%, More preferably, it is 20 to 80%. When the ratio of the A layer is 10% or more, the BD characteristics and strength of the A layer can be sufficiently exhibited. On the other hand, when the ratio of the A layer is 90% or less, the shutdown function can be sufficiently exhibited, and safety can be ensured.
Moreover, when other layers other than A layer and B layer exist, 0.05-0.5 are preferable with respect to the total thickness 1 of the other layers, and 0.1-0. 3 is more preferable.

(ガーレ値)
ガーレ値はフィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを表し、100mlの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表現するため、数値が小さい方が通り抜け易く、数値が大きい方が通り抜け難いことを意味する。すなわち、その数値が小さい方がフィルムの厚さ方向の連通性が良いことを意味し、その数値が大きい方がフィルムの厚さ方向の連通性が悪いことを意味する。連通性とは、フィルム厚さ方向の孔のつながり度合いである。本発明の電池用セパレータのガーレ値が低ければ、様々な用途に使用することが出来る。例えば非水系リチウム二次電池の電池用セパレータとして使用した場合、ガーレ値が低いということは、リチウムイオンの移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。本発明の電池用セパレータのガーレ値は10〜1000秒/100mlが好ましい。より好ましくは15〜800秒/100mlであり、更に好ましくは20〜500秒/100mlである。ガーレ値が1000秒/100ml以下であれば、実質的には電気抵抗が低く、電池用セパレータとしては好ましい。一方で、ガーレ値が10秒/100ml以上であれば、電池用セパレータとして使用時において、内部短絡等のトラブルを回避することができるために好ましい。
(Gurre value)
The Gurley value represents the difficulty in passing through the air in the film thickness direction, and is expressed as the number of seconds required for 100 ml of air to pass through the film. Means difficult. That is, a smaller value means better communication in the thickness direction of the film, and a larger value means lower communication in the thickness direction of the film. Communication is the degree of connection of holes in the film thickness direction. If the Gurley value of the battery separator of the present invention is low, it can be used for various applications. For example, when used as a battery separator for a non-aqueous lithium secondary battery, a low Gurley value means that lithium ions can be easily transferred and is preferable because of excellent battery performance. The Gurley value of the battery separator of the present invention is preferably 10 to 1000 seconds / 100 ml. More preferably, it is 15-800 seconds / 100 ml, More preferably, it is 20-500 seconds / 100 ml. If the Gurley value is 1000 seconds / 100 ml or less, the electrical resistance is substantially low, which is preferable as a battery separator. On the other hand, a Gurley value of 10 seconds / 100 ml or more is preferable because troubles such as an internal short circuit can be avoided when used as a battery separator.

(突き刺し強度)
電池用セパレータについて、突き刺し強度は電池作製時の短絡、生産性に大きく寄与する。突き刺し強度の測定方法については後述するが、その値としては、厚さにかかわらず、1.5N以上が好ましく、より好ましくは2.0N以上、更に好ましくは3.0N以上である。突き刺し強度が1.5Nより低いと、電池作製時の異物等での電池用セパレータの破れによる短絡の発生確率が高くなるために好ましくない。
(Puncture strength)
For battery separators, the piercing strength greatly contributes to short-circuiting and productivity during battery production. A method for measuring the piercing strength will be described later, but the value is preferably 1.5 N or more, more preferably 2.0 N or more, and further preferably 3.0 N or more, regardless of the thickness. If the puncture strength is lower than 1.5N, the probability of occurrence of a short circuit due to the breakage of the battery separator due to foreign matter or the like during battery production is increased, which is not preferable.

(算術平均粗さRa)
本発明の電池用セパレータは、その算術平均粗さRaが0.3μm以上であることが重要であり、好ましくは0.35μm以上である。
本発明の電池用セパレータを使用して電池を作成した結果、電池用セパレータの算出平均粗さRaによって、電池のサイクル特性で差異が生じており、特に算術平均粗さRaが0.3μm以上であることが重要であることを発見した。詳細は未だ不明であるが、そのRaが0.3μm以上であることにより電池用セパレータ表面に電解質がたまる部分が増加し、つまり電池用セパレータの電解質の保液性が向上することにより、電池のサイクル特性の向上に大きく寄与したものと考えられる。
一方、上限については特に限定しないが、0.8μm以下が好ましい。Raが0.8μm以下であることによって、電解質の保液性を十分に保持し、かつ、厚さ精度が必要な薄い電池用セパレータとして使用する場合、特に好ましい。
(Arithmetic mean roughness Ra)
It is important that the battery separator of the present invention has an arithmetic average roughness Ra of 0.3 μm or more, preferably 0.35 μm or more.
As a result of producing a battery using the battery separator of the present invention, there is a difference in the cycle characteristics of the battery due to the calculated average roughness Ra of the battery separator, especially when the arithmetic average roughness Ra is 0.3 μm or more. I discovered that it was important. Although details are still unclear, when the Ra is 0.3 μm or more, the portion where the electrolyte accumulates on the surface of the battery separator increases, that is, the liquid retention of the electrolyte of the battery separator is improved. This is thought to have greatly contributed to the improvement of cycle characteristics.
On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 0.8 μm or less. When Ra is 0.8 μm or less, it is particularly preferable when it is used as a thin battery separator that sufficiently retains the liquid retaining property of the electrolyte and requires thickness accuracy.

前記Raを0.3μm以上にするための手段の一例として、その原料配合、製造方法の両面から挙げることができる。
原料配合では、この表面粗度を発現させる方法によってもその手段が異なる。粗面化剤を使用する場合は、その粗面化剤の粒径、添加量がその粗さを発現する主なポイントとなる。粗面化剤の粒径が小さすぎるとその粗面化の効果が薄くなり、また大きすぎると不必要なボイドが多発してしまうため好ましくない。粗面化剤の粒径は、例えば0.1〜50μm程度が好ましく、より好ましくは0.3〜10μm、更に好ましくは0.5〜5μmである。粗面化剤の添加量については、添加量が少なすぎるとその粗面化の効果が薄くなり、また多すぎると電池用セパレータの成形性が損なわれる。電池用セパレータの通常1〜70質量%が好ましく、より好ましくは5〜50質量%程度が適当である。
また、β晶を使用する場合は、結晶核剤の種類や量が関係する。表面粗度はそのβ晶の発現量に関係することから、そのβ活性に寄与する。このβ活性が高ければ高いほど表面粗度が高くなる。更に具体的には、膜状物内にβ晶の部分が存在するとβ晶部が陥没し、延伸を行うことにより、この陥没した部分がお互いに干渉したり、結合したりしながら、略楕円形状にそれらが複雑に絡み合ったフィブリル様の凹凸が発生するためである。これにより、本発明の電池用セパレータ表面の粗度を確保することができる。
一方、製造方法では、キャストロールの冷却固化温度を80℃以上であることが好ましく、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上、特に好ましくは120℃以上である。冷却固化温度を80℃以上とすることによって、冷却固化させた膜状物中のβ晶の比率を十分に増加させることができ、延伸を行うことによって表面に凹凸が発生するために好ましい。
また延伸について、二軸延伸を行っている。中でも横延伸倍率を1.1倍以上にすることが好ましく、より好ましくは1.2倍以上、更に好ましくは1.5倍以上である。一方、上限については10倍以下が好ましく、より好ましくは8倍以下、更に好ましくは7倍以下である。横延伸を施すことによって、より粗面化が進行して算術平均粗さRaが0.3μm以上に容易に満たすことができる。
As an example of means for making the Ra 0.3 μm or more, it can be mentioned from both the raw material formulation and the production method.
In the raw material blending, the means varies depending on the method of expressing the surface roughness. When a roughening agent is used, the particle size and amount of the roughening agent are the main points that express the roughness. If the particle size of the surface roughening agent is too small, the effect of the surface roughening becomes thin, and if it is too large, unnecessary voids frequently occur. The grain size of the roughening agent is preferably, for example, about 0.1 to 50 μm, more preferably 0.3 to 10 μm, still more preferably 0.5 to 5 μm. Regarding the addition amount of the roughening agent, if the addition amount is too small, the effect of the roughening becomes thin, and if it is too large, the moldability of the battery separator is impaired. Usually, 1 to 70% by mass of the battery separator is preferable, and about 5 to 50% by mass is more preferable.
When β crystals are used, the type and amount of the crystal nucleating agent are related. Since the surface roughness is related to the expression level of the β crystal, it contributes to the β activity. The higher the β activity, the higher the surface roughness. More specifically, if there is a β crystal part in the film-like material, the β crystal part is depressed, and by performing stretching, the depressed parts interfere with each other and are bonded to each other. This is because fibril-like irregularities in which the shapes are intertwined in a complicated manner are generated. Thereby, the roughness of the battery separator surface of this invention is securable.
On the other hand, in the production method, the cooling and solidification temperature of the cast roll is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, still more preferably 100 ° C. or higher, and particularly preferably 120 ° C. or higher. By setting the cooling and solidification temperature to 80 ° C. or higher, the ratio of β crystals in the cooled and solidified film can be sufficiently increased, and it is preferable because unevenness is generated on the surface by stretching.
Moreover , biaxial stretching is performed about extending | stretching . In particular, the transverse draw ratio is preferably 1.1 times or more, more preferably 1.2 times or more, and still more preferably 1.5 times or more. On the other hand, the upper limit is preferably 10 times or less, more preferably 8 times or less, and still more preferably 7 times or less. By subjecting to lateral stretching, the surface becomes more rough and the arithmetic average roughness Ra can be easily satisfied to 0.3 μm or more.

(Ra/Ra
本発明の電池用セパレータの算術平均粗さRaについて、算術平均粗さRaが0.3μm以上であること、かつ電池用セパレータ両面における電池用セパレータの長手方向の算術平均粗さRaと、当該幅方向の算術平均粗さRaからなる比Ra/Raが、0.80〜1.20であることが重要である。好ましくは0.85〜1.20であり、より好ましくは0.85〜1.15である。算術平均粗さの比Ra/Raは、その粗さがどのように方向性があるかという指標になると考えられる。
本発明の電池用セパレータを使用して電池を作成した結果、電池用セパレータの算出平均粗さRaが0.3μm以上、かつRa/Raが規定した範囲内であることで、電池のサイクル特性で差異が出ることを発見し、特にRa/Raが0.80〜1.2であることが重要であることを発見した。詳細は未だ不明であるが、そのRaが0.3μm以上であることにより電池用セパレータ表面に電解質がたまる部分が増加し、かつ、Ra/Raが規定した範囲内であれば粗さの方向性が小さい、つまり電解質のたまっている部分に等方性がある、つまり電池用セパレータ表面内での電解質の保液性にムラが少なく、この点が電池のサイクル特性の向上に大きく寄与したものと考えられる。
(Ra 1 / Ra 2)
Regarding the arithmetic average roughness Ra of the battery separator of the present invention, the arithmetic average roughness Ra is 0.3 μm or more, and the arithmetic average roughness Ra 1 in the longitudinal direction of the battery separator on both surfaces of the battery separator, It is important that the ratio Ra 1 / Ra 2 composed of the arithmetic average roughness Ra 2 in the width direction is 0.80 to 1.20. Preferably it is 0.85-1.20, More preferably, it is 0.85-1.15. The arithmetic average roughness ratio Ra 1 / Ra 2 is considered to be an index of how the roughness is directional.
As a result of producing a battery using the battery separator of the present invention, the calculated average roughness Ra of the battery separator is 0.3 μm or more and Ra 1 / Ra 2 is within the specified range. It was discovered that there was a difference in characteristics, and in particular, it was discovered that Ra 1 / Ra 2 was 0.80 to 1.2. Although details are still unclear, when the Ra is 0.3 μm or more, the portion where the electrolyte accumulates on the surface of the battery separator increases, and if the Ra 1 / Ra 2 is within the specified range, the roughness is reduced. The directionality is small, that is, the part where the electrolyte is accumulated is isotropic, that is, there is little unevenness in the electrolyte retention within the battery separator surface, which greatly contributed to the improvement of the cycle characteristics of the battery it is conceivable that.

(BD特性)
本発明の電池用セパレータの最大の特徴は、A層で用いるポリプロピレン系樹脂が高い耐熱性を有することであり、安全に寄与する特性である。前記耐熱性は、より高温(160℃以上)の状態まで電池用セパレータが正負極の直接接触を防止するように正負極をセパレートするという機能(ブレイクダウン特性)であり、より高い温度であることが好ましい。電池用セパレータとして使用する場合は、この耐熱性も具備した電池用セパレータが必要である。
(BD characteristics)
The greatest feature of the battery separator of the present invention is that the polypropylene resin used in the A layer has high heat resistance, which is a characteristic that contributes to safety. The heat resistance is a function (breakdown characteristic) that separates the positive and negative electrodes so that the battery separator prevents direct contact between the positive and negative electrodes up to a higher temperature (160 ° C. or higher), and is a higher temperature. Is preferred. When used as a battery separator, a battery separator having this heat resistance is required.

(非水系リチウム二次電池)
本発明の電池用セパレータを用いた非水系リチウム二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極と、非水系溶媒及びリチウム塩を含有する非水系電解質と、上述の本発明の電池用セパレータとを備える非水系リチウム二次電池とすることができる。非水系電解質の性状としては、液体、固体電解質、ゲル電解質のようなものでも構わない。以下、電池用セパレータ以外の非水系電解質、正極、負極について説明する。
(Non-aqueous lithium secondary battery)
A non-aqueous lithium secondary battery using the battery separator of the present invention includes a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, a non-aqueous solvent and a lithium salt containing a lithium salt It can be set as a non-aqueous lithium secondary battery provided with electrolyte and the battery separator of the above-mentioned this invention. The non-aqueous electrolyte may be a liquid, a solid electrolyte, or a gel electrolyte. Hereinafter, the nonaqueous electrolyte other than the battery separator, the positive electrode, and the negative electrode will be described.

{非水系電解質}
<非水系溶媒>
本発明の非水系リチウム二次電池に使用される電解質の非水系溶媒としては、非水系リチウム二次電池の溶媒として公知の任意のものを用いることができる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート等の環状カーボネート(好ましくは炭素数3〜5のアルキレンカーボネート);ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート等のジアルキルカーボネート(好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有するジアルキルカーボネート)等の鎖状カーボネート;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル;ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エーテル;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステル;酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステルなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用しても良い。
{Nonaqueous electrolyte}
<Non-aqueous solvent>
As the nonaqueous solvent for the electrolyte used in the nonaqueous lithium secondary battery of the present invention, any known solvent can be used as the solvent for the nonaqueous lithium secondary battery. For example, cyclic carbonates such as alkylene carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate (preferably alkylene carbonates having 3 to 5 carbon atoms); dialkyls such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propylene carbonate and ethyl methyl carbonate Chain carbonates such as carbonates (preferably dialkyl carbonates having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms); cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; chain ethers such as dimethoxyethane and dimethoxymethane; γ-butyrolactone, γ -Cyclic carboxylic acid esters such as valerolactone; and chain carboxylic acid esters such as methyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate. These may be used alone or in combination of two or more.

上記例示溶媒の中でも、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを混合した混合非水系溶媒が、充放電特性、電池寿命等の電池性能全般を高める観点から好ましい。また、上記混合非水系溶媒は、環状カーボネート及び鎖状カーボネートをそれぞれ非水系溶媒全体の15体積%以上含み、且つ、それらの体積の合計が非水系溶媒全体の70体積%以上となるように混合することが好ましい。
上記の環状カーボネート及び鎖状カーボネートを混合した混合非水系溶媒に用いられる環状カーボネートとしては、アルキレン基の炭素数が2以上4以下のアルキレンカーボネートが好ましい。その具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートが好ましい。
Among the above exemplified solvents, a mixed non-aqueous solvent in which a cyclic carbonate and a chain carbonate are mixed is preferable from the viewpoint of improving overall battery performance such as charge / discharge characteristics and battery life. The mixed non-aqueous solvent contains cyclic carbonate and chain carbonate in an amount of 15% by volume or more of the whole non-aqueous solvent, and the total of these volumes is 70% by volume or more of the whole non-aqueous solvent. It is preferable to do.
As the cyclic carbonate used in the mixed non-aqueous solvent in which the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed, an alkylene carbonate having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene group is preferable. Specific examples thereof include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable.

また、上記の環状カーボネート及び鎖状カーボネートを混合した混合非水系溶媒に用いられる鎖状カーボネートとしては、炭素数が1以上4以下のアルキル基を有するジアルキルカーボネートが好ましい。その具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネートなどが挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートが好ましい。
これらの環状カーボネート及び鎖状カーボネートは各々独立に、1種のみを単独で使用しても良く、複数種を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
Moreover, as a chain carbonate used for the mixed non-aqueous solvent which mixed said cyclic carbonate and chain carbonate, the dialkyl carbonate which has a C1-C4 alkyl group is preferable. Specific examples thereof include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate and the like. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable.
Each of these cyclic carbonates and chain carbonates may be used independently, or a plurality of types may be used in any combination and ratio.

混合非水系溶媒の環状カーボネートの割合は15体積%以上、特に20〜50体積%で、鎖状カーボネートの割合は30体積%以上、特に、40〜80体積%で、環状カーボネート:鎖状カーボネート=1:1〜4(体積比)であることが好ましい。
さらに、上記の混合非水系溶媒は、製造される非水系リチウム二次電池の電池性能を低下させない範囲であれば、環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外の溶媒を含んでいても良い。混合非水系溶媒における環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外の溶媒の割合は、通常30体積%以下、好ましくは10体積%以下である。
The ratio of the cyclic carbonate in the mixed non-aqueous solvent is 15% by volume or more, particularly 20 to 50% by volume, and the ratio of the chain carbonate is 30% by volume or more, particularly 40 to 80% by volume. It is preferably 1: 1 to 4 (volume ratio).
Furthermore, the mixed non-aqueous solvent may contain a solvent other than the cyclic carbonate and the chain carbonate as long as the battery performance of the produced non-aqueous lithium secondary battery is not deteriorated. The ratio of the solvent other than the cyclic carbonate and the chain carbonate in the mixed non-aqueous solvent is usually 30% by volume or less, preferably 10% by volume or less.

<リチウム塩>
非水系電解質の溶質であるリチウム塩としては、任意のものを用いることができる。例えば、LiClO、LiPF、LiBF等の無機リチウム塩;LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSO、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO等の含フッ素有機リチウム塩などが挙げられる。これらのうち、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO等の含フッ素有機リチウム塩、特にLiPF、LiBFが好ましい。なお、リチウム塩についても1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
<Lithium salt>
Any lithium salt that is a solute of the non-aqueous electrolyte can be used. For example, inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2), LiC (CF 3 SO 2) 3, LiPF 4 (CF 3) 2, LiPF 4 (C 2 F 5) 2, LiPF 4 (CF 3 SO 2) 2, LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2, etc. Examples include lithium salts. Of these, fluorine-containing organic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , particularly LiPF 6 and LiBF 4 are preferable. . In addition, about lithium salt, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.

これらのリチウム塩の非水系電解質中の濃度の下限値としては、通常0.5mol/dm以上、中でも0.75mol/dm以上、上限値としては、通常2mol/dm以下、中でも1.5mol/dm以下である。リチウム塩の濃度がこの上限値を超えると非水系電解質の粘度が高くなり、電気伝導率も低下する。また、下限値を下回ると電気伝導率が低くなるので、上記濃度範囲で非水系電解質を調製することが好ましい。 The lower limit of the concentration of the non-aqueous electrolyte of the lithium salt, usually 0.5 mol / dm 3 or more and preferably 0.75 mol / dm 3 or more, the upper limit value, typically 2 mol / dm 3 or less, preferably 1. 5 mol / dm 3 or less. When the concentration of the lithium salt exceeds this upper limit value, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases and the electrical conductivity also decreases. Moreover, since electrical conductivity will become low if less than a lower limit, it is preferable to prepare a non-aqueous electrolyte in the said density | concentration range.

<その他の添加剤>
本発明に係わる非水系電解質は、負極表面に抵抗性被膜を形成しうる被膜形成剤を含有してもよい。本発明で用いる被膜形成剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、エリスリタンカーボネート等のエチレン性不飽和結合を有するカーボネート化合物や、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物等が挙げられる。特に、良好なサイクル特性向上効果と、被膜抵抗の温度依存性の観点から、被膜形成剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、無水コハク酸が好ましく、特に良質な被膜を形成しうることから、ビニレンカーボネートを用いることが更に好ましい。なお、これらの被膜形成剤は1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
<Other additives>
The non-aqueous electrolyte according to the present invention may contain a film forming agent capable of forming a resistive film on the negative electrode surface. As the film forming agent used in the present invention, carbonate compounds having ethylenically unsaturated bonds such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, phenylethylene carbonate, erythritan carbonate, succinic anhydride, Carboxylic anhydride such as glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, phenylsuccinic anhydride Thing etc. are mentioned. In particular, from the viewpoint of good cycle characteristics improvement effect and temperature dependency of film resistance, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and succinic anhydride are preferable as the film forming agent, and a particularly good film can be formed. More preferably, vinylene carbonate is used. In addition, these film formation agents may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.

本発明において、非水系電解質中の被膜形成剤の含有量は、0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であり、10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは7質量%以下である。被膜形成剤の含有量が上記範囲の下限を下回ると電池のサイクル特性向上効果が得られ難い一方で、上限を超えると低温におけるレート特性の低下を招くおそれがある。   In the present invention, the content of the film forming agent in the non-aqueous electrolyte is 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and 10% by mass or less. Preferably it is 8 mass% or less, More preferably, it is 7 mass% or less. If the content of the film forming agent is below the lower limit of the above range, it is difficult to obtain the effect of improving the cycle characteristics of the battery. On the other hand, if the content exceeds the upper limit, the rate characteristics at low temperatures may be lowered.

なお、本発明に係わる非水系電解質には、非水系溶媒、リチウム塩及び被膜形成剤以外に、必要に応じて他の有用な成分、例えば従来公知の亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、ビタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド等の正極保護剤、過充電防止剤、脱水剤、脱酸剤等の各種の添加剤を含有させても良い。   In addition to the non-aqueous solvent, the lithium salt and the film forming agent, the non-aqueous electrolyte according to the present invention includes other useful components as necessary, for example, conventionally known ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propane sultone. , Vitan sultone, methyl methanesulfonate, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, ethylene sulfate, sulfolane, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide, diphenyl sulfide, thioanisole, diphenyl disulfide, dipyridinium disulfide, etc. Various additives such as a positive electrode protective agent, an overcharge preventing agent, a dehydrating agent, and a deoxidizing agent may be contained.

{正極}
正極としては、通常、正極活物質とバインダーを含有する活物質層を集電体上に形成させたものが用いられる。
正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に制限はない。好ましい例としては、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、LiCoOなどのリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiOなどのリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO、LiMnなどのリチウム・マンガン複合酸化物等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属複合酸化物は、主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置き換えると、安定化させることができるので好ましい。これらの正極活物質は、何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
{Positive electrode}
As the positive electrode, a material in which an active material layer containing a positive electrode active material and a binder is usually formed on a current collector is used.
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Preferable examples include lithium transition metal composite oxides. Specific examples of lithium transition metal composite oxides include lithium / cobalt composite oxides such as LiCoO 2 , lithium / nickel composite oxides such as LiNiO 2, and lithium / manganese composite oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4. Is mentioned. In these lithium transition metal composite oxides, some of the main transition metal atoms are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, etc. Replacing with other metals is preferable because it can be stabilized. Any one of these positive electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

バインダーとしては、電極製造時に使用する溶媒や電解質、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としてはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), Examples thereof include fluororubber, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyethylene, and nitrocellulose. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極活物質中のバインダーの割合は、下限値が通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上であり、上限値が通常80質量%以下、好ましくは60質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。バインダーの割合が少ないと、活物質を十分に保持できないので、正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させることがあり、逆に多すぎると電池容量や導電性を下げることになる。   As for the ratio of the binder in the positive electrode active material, the lower limit is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and the upper limit is usually 80% by mass or less, preferably 60%. It is at most 10% by mass, more preferably at most 40% by mass, even more preferably at most 10% by mass. If the proportion of the binder is small, the active material cannot be sufficiently retained, so that the mechanical strength of the positive electrode is insufficient, and the battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. On the contrary, if the amount is too large, the battery capacity and conductivity are lowered. It will be.

正極活物質層は、通常、導電性を高めるため導電剤を含有する。導電剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛の微粒子や、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素微粒子、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素質材料を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive agent in order to increase conductivity. Examples of the conductive agent include graphite fine particles such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, amorphous carbon fine particles such as needle coke, and carbonaceous materials such as carbon fiber, carbon nanotube, and fullerene. . These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極活物質中の導電剤の割合は、下限値が通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは1質量%以上であり、上限値が通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。導電剤の割合が少ないと導電性が不十分になることがあり、逆に多すぎると電池容量が低下することがある。   As for the ratio of the conductive agent in the positive electrode active material, the lower limit is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and the upper limit is usually 50% by mass or less. Preferably it is 30 mass% or less, More preferably, it is 15 mass% or less. If the proportion of the conductive agent is small, the conductivity may be insufficient, and conversely if too large, the battery capacity may be reduced.

正極活物質層には、その他、増粘剤等の通常の活物質層の添加剤を含有させることができる。増粘剤は電極製造時に使用する溶媒や電解質、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   In addition, the positive electrode active material layer can contain additives for a normal active material layer such as a thickener. The thickener is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

正極集電体には、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。
正極は、前述の正極活物質とバインダーと導電剤、必要に応じて添加されるその他の添加剤とを溶媒でスラリー化したものを集電体に塗布して乾燥することにより形成することができる。スラリー化のために用いる溶媒としては、通常、バインダーを溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシオド、テトラヒドロフラン等が用いられるがこれらに限定されない。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。また、水に分散剤、増粘剤等を加えてSBR等のラテックスで活物質をスラリー化することもできる。
Aluminum, stainless steel, nickel-plated steel or the like is used for the positive electrode current collector.
The positive electrode can be formed by applying a slurry obtained by slurrying the above-described positive electrode active material, a binder, a conductive agent, and other additives added as necessary with a solvent onto a current collector, and drying the positive electrode active material. . As the solvent used for slurrying, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like are used, but not limited thereto. . These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. can be added to water, and an active material can also be slurried with latex, such as SBR.

このようにして形成される正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。なお、塗布・乾燥によって得られた活物質層は、活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化するのが好ましい。   Thus, the thickness of the positive electrode active material layer formed is about 10-200 micrometers normally. The active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the active material.

{負極}
負極は、通常、負極活物質とバインダーを含有する活物質層を集電体上に形成させたものが用いられる。
負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に制限はない。好ましい例としては、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物や人造黒鉛、天然黒鉛等のリチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料;酸化スズ、酸化ケイ素等のリチウムを吸蔵・放出可能な金属酸化物材料;リチウム金属;種々のリチウム合金などを用いることができる。これらの負極活物質は、1種を単独で用いても良く、2種類以上を混合して用いても良い。特に、上記の中で、本発明のセパレータと組み合わせて用いる負極活物質としては、人造黒鉛、天然黒鉛等の炭素質材料や金属酸化物材料及びリチウム合金がサイクル特性などの電池特性が向上するので好ましい。
{Negative electrode}
As the negative electrode, a material in which an active material layer containing a negative electrode active material and a binder is usually formed on a current collector is used.
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Preferable examples include carbonaceous materials capable of occluding and releasing lithium, such as organic pyrolysis products and artificial graphite and natural graphite under various pyrolysis conditions; capable of occluding and releasing lithium such as tin oxide and silicon oxide. Metal oxide material; lithium metal; various lithium alloys can be used. These negative electrode active materials may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types. In particular, among the above, as the negative electrode active material used in combination with the separator of the present invention, carbonaceous materials such as artificial graphite and natural graphite, metal oxide materials, and lithium alloys improve battery characteristics such as cycle characteristics. preferable.

バインダーとしては、電極製造時に使用する溶媒や電解質、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としてはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等を挙げることができる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber and the like. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

負極活物質中のバインダーの割合は、下限値が通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上であり、上限値が通常80質量%以下、好ましくは60質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。バインダーの割合が少ないと、活物質を十分に保持できないので、負極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させることがあり、逆に多すぎると電池容量や導電性を下げることになる。   As for the ratio of the binder in the negative electrode active material, the lower limit is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and the upper limit is usually 80% by mass or less, preferably 60%. It is at most 10% by mass, more preferably at most 40% by mass, even more preferably at most 10% by mass. If the ratio of the binder is small, the active material cannot be sufficiently retained, so that the negative electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate the battery performance such as cycle characteristics. It will be.

負極活物質層には、その他、増粘剤等の通常の活物質層の添加剤を含有させることができる。増粘剤は電極製造時に使用する溶媒や電解質、電池使用時に用いる他の材料に対して安定な材料であれば、特に限定されない。その具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。   In addition, the negative electrode active material layer may contain additives for a normal active material layer such as a thickener. The thickener is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolyte used during electrode production and other materials used during battery use. Specific examples thereof include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together.

負極の集電体には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。
負極は、前述の負極活物質とバインダー、必要に応じて添加されるその他の添加剤とを溶媒でスラリー化したものを集電体に塗布して乾燥することにより形成することができる。スラリー化のために用いる溶媒としては、通常、バインダーを溶解する有機溶剤が使用される。例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシオド、テトラヒドロフラン等が用いられるがこれらに限定されない。これらは1種を単独で用いても、複数種を併用しても良い。また、水に分散剤、増粘剤等を加えてSBR等のラテックスで活物質をスラリー化することもできる。
Copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or the like is used for the negative electrode current collector.
The negative electrode can be formed by applying a slurry obtained by slurrying the above-described negative electrode active material, a binder, and other additives added as necessary with a solvent, and then drying the current collector. As the solvent used for slurrying, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like are used, but not limited thereto. . These may be used individually by 1 type, or may use multiple types together. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. can be added to water, and an active material can also be slurried with latex, such as SBR.

このようにして形成される負極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。なお、塗布・乾燥によって得られた活物質層は、活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化するのが好ましい。   Thus, the thickness of the negative electrode active material layer formed is about 10-200 micrometers normally. The active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the active material.

{電池構成}
本発明の非水系リチウム二次電池は、上述した正極と、負極と、非水系電解質と、電池用セパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。
その電池形状は特に限定されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。一般的に採用されている形状の例としては、シート電極及び電池用セパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及び電池用セパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及び電池用セパレータを積層したコインタイプ、シート電極及び電池用セパレータを積層したラミネートタイプなどが挙げられる。また、電池を組み立てる方法も特に限定されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。
{Battery configuration}
The non-aqueous lithium secondary battery of the present invention is manufactured by assembling the positive electrode, negative electrode, non-aqueous electrolyte, and battery separator described above into appropriate shapes. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary.
The shape of the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used shapes according to the application. Examples of commonly adopted shapes include a cylinder type with a sheet electrode and battery separator spiral, an inside-out cylinder type with a combination of pellet electrode and battery separator, pellet electrode and battery separator. Examples thereof include a laminated coin type, a laminated type in which a sheet electrode and a battery separator are laminated. Further, the method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.

以上、本発明の非水系リチウム二次電池の一般的な実施形態について説明したが、本発明の非水系リチウム二次電池は上記実施形態に制限されるものではなく、その要旨を超えない限りにおいて、各種の変形を加えて実施することが可能である。   The general embodiment of the non-aqueous lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the non-aqueous lithium secondary battery of the present invention is not limited to the above-described embodiment, as long as it does not exceed the gist thereof. It is possible to implement various modifications.

次に実施例及び比較例を示し、本発明の電池用セパレータおよび非水系リチウム二次電池について更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例に示す測定値および評価は次のように行った。なお、電池用セパレータの引き取り(流れ)方向を「縦」方向、その直角方向を「横」方向と記載する。
Next, examples and comparative examples will be shown, and the battery separator and non-aqueous lithium secondary battery of the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited to these.
In addition, the measured value and evaluation which are shown to an Example and a comparative example were performed as follows. The take-up (flow) direction of the battery separator is referred to as the “vertical” direction, and the direction perpendicular thereto is referred to as the “lateral” direction.

(1)厚さ
1/1000mmのダイアルゲージにて、面内を不特定に30箇所測定しその平均を厚さとする。
(2)層比
層比は、セパレータの断面を切り出し、走査電子顕微鏡にて観察し、その層比を測定した。
(3)ガーレ値
JIS P8117に準拠してガーレ値(秒/100ml)を測定した。
(4)突き刺し強度
日本農林規格告示1019号に準じて測定した。(ピン径:1.0mm、先端部:0.5R、突き刺し速度:300mm/min)
(1) Thickness With a dial gauge of 1/1000 mm, 30 in-plane measurements are made unspecified, and the average is taken as the thickness.
(2) Layer ratio The layer ratio was measured by cutting out the cross section of the separator and observing with a scanning electron microscope.
(3) Gurley value The Gurley value (second / 100 ml) was measured according to JIS P8117.
(4) Puncture strength Measured according to Japanese Agricultural Standards Notification No. 1019. (Pin diameter: 1.0 mm, tip: 0.5 R, piercing speed: 300 mm / min)

(5)算術平均粗さRa
JIS B0601−1994に準拠して測定した。
電池用セパレータを10mm幅×50mm長さで切り出す。切り出した電池用セパレータを、ガラス板(松浪硝子工業社製、マイクロスライドガラス S1225、76mm×26mm)に15mm以上離して平行に張った両面テープ(日東電工社製 両面接着テープ、No.501F、5mm幅×20m)に貼り付ける。この時、両面テープの高さにより、電池用セパレータ中央部は、ガラス板に直接つかずに浮いた状態で固定されている。
上記方法で作製したサンプルは、レーザー顕微鏡(キーエンス社製、VK−8500)を用いて算術平均粗さRaを測定した。この時、算術平均粗さを測定した範囲は110μm×150μmで、場所を変えて上記測定を5回行い、算出した算術平均粗さRaの平均値を、電池用セパレータの算術平均粗さRaとした。
(5) Arithmetic mean roughness Ra
It measured based on JIS B0601-1994.
A battery separator is cut out with a width of 10 mm × 50 mm. A double-sided tape (Nitto Denko's double-sided adhesive tape, No. 501F, 5 mm) in which the cut battery separator was stretched 15 mm apart and parallel to a glass plate (Matsunami Glass Industrial Co., Ltd., Microslide Glass S1225, 76 mm × 26 mm). Paste to width x 20m). At this time, due to the height of the double-sided tape, the central portion of the battery separator is fixed in a floating state without being directly attached to the glass plate.
The sample produced by the above method was measured for arithmetic average roughness Ra using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, VK-8500). At this time, the range in which the arithmetic average roughness was measured was 110 μm × 150 μm, the above measurement was performed five times at different locations, and the average value of the calculated arithmetic average roughness Ra was calculated as the arithmetic average roughness Ra of the battery separator. did.

(6)Ra/Ra
前記算術平均粗さRaの時と同様の方法でサンプルを作製する。この状態のサンプルを、レーザー顕微鏡(キーエンス社製;VK−8500)を用いて、算術平均粗さを測定する際に、画面上に表示された任意の5箇所について、電池用セパレータの長手方向と幅方向それぞれに直線的にレーザーを走査させ、測定時のRaの5回の平均値をそれぞれRa、Raとし、その比をRa/Raとした。
(6) Ra 1 / Ra 2
A sample is produced by the same method as that for the arithmetic average roughness Ra. When the arithmetic average roughness of the sample in this state is measured using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation; VK-8500), the longitudinal direction of the battery separator is measured at any five locations displayed on the screen. The laser was scanned linearly in each width direction, and the average value of Ra at the time of measurement was Ra 1 and Ra 2 , respectively, and the ratio was Ra 1 / Ra 2 .

(7)BD特性
電池用セパレータを80mm角に切り出す。切り出した電池用セパレータを中央部に穴が空いたテフロン(登録商標)膜とアルミ板にはさみ、周囲をクリップで固定する。180℃に設定した温度オ−ブンに電池用セパレータを入れ、設定温度に再び、達してから2分後に取り出し、電池用セパレータの状態を確認して形状維持性能を判断する。電池用セパレータが破膜した場合は「×」、形状が維持されている場合は「○」とした。オーブンは、タバイエスペック社製、タバイギヤオ−ブンGPH200 を使用した。
(7) BD characteristics A battery separator is cut into 80 mm square. The cut-out battery separator is sandwiched between a Teflon (registered trademark) film having a hole in the center and an aluminum plate, and the periphery is fixed with a clip. The battery separator is put in a temperature oven set at 180 ° C., taken out 2 minutes after reaching the set temperature again, and the state of the battery separator is checked to determine the shape maintenance performance. When the battery separator was broken, “X” was indicated, and when the shape was maintained, “◯” was indicated. As the oven, Tabai Gear Oven GPH200 manufactured by Tabai Espec was used.

更に、得られた電池用セパレータについて、次のようにしてβ活性の評価を行った。
(8)示差走査型熱量測定(DSC)
得られた電池用セパレータをパーキンエルマー社製の示差走査型熱量計(DSC−7)をもちいて、25℃から240℃まで走査速度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃〜25℃まで走査速度10℃/分で降温後1分間保持し、次に25℃から240℃まで走査速度10℃/分で再昇温させた。この再昇温時にポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)である145〜160℃にピークが検出されるか否かによりβ活性の有無をいかの基準にて評価した。
○:Tmβが145℃〜160℃の範囲内に検出された場合(β活性あり)
×:Tmβが145℃〜160℃の範囲内に検出されなかった場合(β活性なし)
なお、β活性の測定は、試料量10mgで、窒素雰囲気下にて行った。
Further, the obtained battery separator was evaluated for β activity as follows.
(8) Differential scanning calorimetry (DSC)
The obtained battery separator was heated from 25 ° C. to 240 ° C. at a scanning speed of 10 ° C./min for 1 minute using a differential scanning calorimeter (DSC-7) manufactured by Perkin Elmer, and then held for 240 minutes. The temperature was lowered from 10 ° C. to 25 ° C. at a scanning speed of 10 ° C./min and held for 1 minute, and then heated again from 25 ° C. to 240 ° C. at a scanning speed of 10 ° C./min. The presence or absence of β activity was evaluated according to whether or not a peak was detected at 145 to 160 ° C., which is a crystal melting peak temperature (Tmβ) derived from the β crystal of the polypropylene resin at the time of reheating.
○: When Tmβ is detected within the range of 145 ° C to 160 ° C (with β activity)
X: When Tmβ is not detected within the range of 145 ° C to 160 ° C (no β activity)
The β activity was measured with a sample amount of 10 mg under a nitrogen atmosphere.

(9)広角X線回折測定(XRD)
電池用セパレータを縦60mm×横60mm角に切り出し、図1(A)(B)に示すように固定した。
電池用セパレータをアルミ板2枚に拘束した状態のサンプルを設定温度180℃、表示温度180℃である送風定温恒温器(ヤマト科学株式会社製、型式:DKN602)に入れ3分間保持した後、設定温度を100℃に変更し、10分以上の時間をかけて100℃まで徐冷を行った。表示温度が100℃になった時点でサンプルを取り出し、アルミ板2枚に拘束した状態のまま25℃の雰囲気下で5分間冷却して得られた電池用セパレータについて、以下の測定条件で、中央部の40mmφの円状の部分について広角X線回折測定を行った。
・広角X線回折測定装置:マックサイエンス社製、型番:XMP18A
・X線源:CuKα線、出力:40kV、200mA
・走査方法:2θ/θスキャン、2θ範囲:5°〜25°、走査間隔:0.05°、走査速度:5°/min
得られた回折プロファイルについて、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の(300)面に由来するピークより、β活性の有無を以下のように評価した。
○:ピークが2θ=16.0〜16.5°の範囲に検出された場合(β活性あり)
×:ピークが2θ=16.0〜16.5°の範囲に検出されなかった場合(β活性なし)
なお、電池用セパレータ片が60mm×60mm角に切り出せない場合は、中央部に40mmφの円状の穴に電池用セパレータが設置されるように調整し、サンプルを作成しても構わない。
(9) Wide angle X-ray diffraction measurement (XRD)
A battery separator was cut into a 60 mm long × 60 mm wide square and fixed as shown in FIGS.
A sample in which the battery separator is constrained by two aluminum plates is placed in an air-cooled thermostat (Yamato Scientific Co., Ltd., model: DKN602) with a set temperature of 180 ° C and a display temperature of 180 ° C, and then set for 3 minutes The temperature was changed to 100 ° C., and the mixture was gradually cooled to 100 ° C. over 10 minutes or more. A sample was taken out when the display temperature reached 100 ° C, and the battery separator obtained by cooling for 5 minutes in an atmosphere of 25 ° C while being restrained by two aluminum plates was measured under the following measurement conditions. Wide-angle X-ray diffraction measurement was performed on a circular part of 40 mmφ of the part.
-Wide-angle X-ray diffraction measurement device: manufactured by Mac Science, model number: XMP18A
X-ray source: CuKα ray, output: 40 kV, 200 mA
Scanning method: 2θ / θ scan, 2θ range: 5 ° to 25 °, scanning interval: 0.05 °, scanning speed: 5 ° / min
About the obtained diffraction profile, the presence or absence of β activity was evaluated as follows from the peak derived from the (300) plane of β crystal of the polypropylene resin.
○: When a peak is detected in the range of 2θ = 16.0 to 16.5 ° (with β activity)
X: When no peak was detected in the range of 2θ = 16.0 to 16.5 ° (no β activity)
When the battery separator piece cannot be cut into a 60 mm × 60 mm square, a sample may be prepared by adjusting the battery separator to be installed in a circular hole of 40 mmφ in the center.

(実施例1)
A層として、ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、300SV、密度:0.90g/cm、MFR:3.0g/10分、Tm:167℃)と、β晶核剤として、N,N’−ジシクロヘキシル−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミドを準備した。このポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、β晶核剤を0.2質量部の割合で各原材料をブレンドし、東芝機械株式会社製の2軸押出機(口径:40mmφ、L/D:32)に投入し、設定温度300℃で溶融混合後、水槽にてストランドを冷却固化し、ペレタイザーにてストランドをカットし、ポリプロピレン系樹脂のペレットを作製した。ポリプロピレン系樹脂組成物のβ活性は80%であった。
Example 1
As the A layer, polypropylene resin (manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., 300 SV, density: 0.90 g / cm 3 , MFR: 3.0 g / 10 min, Tm: 167 ° C.) and β crystal nucleating agent, N, N ′ -Dicyclohexyl-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide was prepared. Each raw material is blended at a ratio of 0.2 parts by mass of β-crystal nucleating agent with respect to 100 parts by mass of this polypropylene resin, and a twin-screw extruder manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd. (caliber: 40 mmφ, L / D: 32). ), Melted and mixed at a preset temperature of 300 ° C., cooled and solidified the strands in a water tank, cut the strands with a pelletizer, and produced polypropylene resin pellets. The β activity of the polypropylene resin composition was 80%.

次にB層を構成する混合樹脂組成物として、高密度ポリエチレン(日本ポリエチ社製、ノバテックHD HF560、密度:0.963g/cm、MFR:7.0g/10分)100質量部に、グリセリンモノエステルを0.04質量部、及びマイクロクリスタリンワックス(日本精蝋社製、Hi−Mic1080)10質量部を加え、同型の同方向二軸押出機を用いて220℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物を得た。 Next, as a mixed resin composition constituting the B layer, glycerin is added to 100 parts by mass of high-density polyethylene (manufactured by Nippon Polytechnic Co., Ltd., Novatec HD HF560, density: 0.963 g / cm 3 , MFR: 7.0 g / 10 min). Add 0.04 parts by mass of monoester and 10 parts by mass of microcrystalline wax (Hi-Mic 1080, manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.), melt and knead at 220 ° C. using the same type twin screw extruder, and pellets A resin composition processed into a shape was obtained.

上記2種類の原料を用いて、外層がA層、中間層がB層となるように別々の押出機を用いて、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用の口金より押出し、127℃のキャスティングロールで冷却固化させて、積層膜状物を作製した。
前記積層膜状物を、縦延伸機を用いて縦方向に4.4倍延伸し、その後、横延伸機にて105℃で横方向に2.0倍延伸後、熱固定/弛緩処理を行い、電池用セパレータを得た。得られた電池用セパレータの物性を表1に示す。
Using the above-mentioned two kinds of raw materials, using a separate extruder so that the outer layer is the A layer and the intermediate layer is the B layer, it is extruded from a die for multilayer molding through a feed block of two types and three layers, at 127 ° C. The film was cooled and solidified with a casting roll to produce a laminated film.
The laminated film is stretched 4.4 times in the longitudinal direction using a longitudinal stretching machine, and then stretched 2.0 times in the lateral direction at 105 ° C. with a transverse stretching machine, followed by heat setting / relaxation treatment. A battery separator was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained battery separator.

(実施例2)
B層の高密度ポリエチレン系樹脂を高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi−ZEX3300F、密度:0.950g/cm、MFR:1.1g/10分)とした以外は実施例1と同様の条件で積層膜状物を作製した。
前記積層膜状物を、縦延伸機を用いて縦方向に4.8倍延伸し、その後、横延伸機にて105℃で横方向に2.1倍延伸後、熱固定/弛緩処理を行い、電池用セパレータを得た。得られた電池用セパレータの物性を表1に示す。
(Example 2)
The same as Example 1 except that the high-density polyethylene resin of layer B was high-density polyethylene (manufactured by Prime Polymer, Hi-ZEX3300F, density: 0.950 g / cm 3 , MFR: 1.1 g / 10 min). A laminated film was produced under the conditions.
The laminated film is stretched 4.8 times in the longitudinal direction using a longitudinal stretching machine, and then stretched 2.1 times in the lateral direction at 105 ° C. with a transverse stretching machine, followed by heat setting / relaxation treatment. A battery separator was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained battery separator.

(実施例3)
実施例1と同様の条件で積層膜状物を作製した。当該積層膜状物を、縦延伸機を用いて縦方向に3.9倍延伸し、その後、横延伸機にて105℃で横方向に1.8倍延伸後、熱固定および弛緩処理を行い、電池用セパレータを得た。得られた電池用セパレータの物性を表1に示す。
(Example 3)
A laminated film material was produced under the same conditions as in Example 1. The laminated film-like product is stretched 3.9 times in the longitudinal direction using a longitudinal stretching machine, and then stretched 1.8 times in the lateral direction at 105 ° C. with a transverse stretching machine, followed by heat setting and relaxation treatment. A battery separator was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained battery separator.

(比較例1)
A層として、ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、300SV、密度:0.90g/cm、MFR:3.0g/10分、Tm:167℃)を、B層として、ポリエチレン系樹脂(プライムポリマー社製、2208J、密度:0.964g/cm、MFR:5.2g/10分、Tm:135℃)を準備した。次に、多層成型用の口金を用いて外層をA層、中間層をB層となるように2種3層の層構成でドラフト率が200となるように共押出して得た積層膜状物を、115℃のオーブンでアニーリングを行った。
アニーリング後に、延伸前の長さの1.5倍になるように25℃で延伸を行った。次に25℃で延伸後の長さが3.2倍になるように120℃で延伸を行ったのち、10%の弛緩を掛けるように熱処理を実施した。得られた電池用セパレータの物性値を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Polypropylene resin (Prime Polymer Co., Ltd., 300 SV, density: 0.90 g / cm 3 , MFR: 3.0 g / 10 min, Tm: 167 ° C.) as layer A, and polyethylene resin (prime polymer) as layer B 2208J, density: 0.964 g / cm 3 , MFR: 5.2 g / 10 min, Tm: 135 ° C.). Next, a laminated film obtained by co-extrusion using a die for multilayer molding so that the outer layer is an A layer and the intermediate layer is a B layer with a two-layer / three-layer structure having a draft rate of 200 Was annealed in an oven at 115 ° C.
After annealing, the film was stretched at 25 ° C. so as to be 1.5 times the length before stretching. Next, after extending | stretching at 120 degreeC so that the length after extending | stretching at 25 degreeC may be 3.2 time, heat processing was implemented so that 10% relaxation might be applied. The physical property values of the obtained battery separator are shown in Table 1.

Figure 0005422373
Figure 0005422373

<非水系電解質の調製>
乾燥アルゴン雰囲気下、精製したエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比3:7で混合し、混合溶媒を作製した。前記溶媒に対し、十分に乾燥したLiPFを1mol/dmの割合となるように溶解して非水系電解質とした。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
Purified ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 in a dry argon atmosphere to prepare a mixed solvent. In the solvent, LiPF 6 that was sufficiently dried was dissolved to a ratio of 1 mol / dm 3 to obtain a non-aqueous electrolyte.

<正極の作製>
正極活物質としてLiCoOを用い、LiCoO85質量部にカーボンブラック6質量部及びポリフッ化ビニリデン(呉羽化学社製商品名「KF−1000」)9質量部を加えて混合し、N−メチル−2−ピロリドンで分散し、スラリー状とした。これを、正極集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、プレス機により正極活物質層の密度が3.0g/cmになるようにプレスして正極とした。
<Preparation of positive electrode>
LiCoO 2 is used as the positive electrode active material, and 6 parts by mass of carbon black and 9 parts by mass of polyvinylidene fluoride (trade name “KF-1000” manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) are added to 85 parts by mass of LiCoO 2 , and N-methyl- Disperse with 2-pyrrolidone to form a slurry. This was uniformly applied to both surfaces of a 20 μm-thick aluminum foil as a positive electrode current collector, dried, and then pressed by a press machine so that the density of the positive electrode active material layer was 3.0 g / cm 3. It was.

<負極の作製>
負極活物質として天然黒鉛粉末を用い、天然黒鉛粉末94質量部にポリフッ化ビニリデン6質量部を混合し、N−メチル−2−ピロリドンで分散させてスラリー状とした。これを、負極集電体である厚さ18μmの銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、プレス機により負極活物質層の密度が1.5g/cmになるようにプレスして負極とした。
<Production of negative electrode>
Natural graphite powder was used as the negative electrode active material, and 94 parts by mass of natural graphite powder was mixed with 6 parts by mass of polyvinylidene fluoride, and dispersed with N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry. This was uniformly applied to both sides of a 18 μm thick copper foil as a negative electrode current collector, dried, and then pressed by a press machine so that the density of the negative electrode active material layer was 1.5 g / cm 3. It was.

<電池の組み立て>
前記のように作製した負極板と正極板を、各電池用セパレータとともに重ねて巻き取り、最外周をテープで止めて渦巻き状電極体とした。この電極体を円筒状に成形したステンレス製の電池ケースに、開口部から挿入した。その後、電極体の負極と接続されている負極リードを電池ケースの内底部に溶接するとともに、電極体の正極と接続されている正極リードを、電池内部のガス圧が上昇して所定以上になると作動する電流遮断装置の底部と溶接した。また、封口板の底部には、防爆弁、電流遮断装置を取り付けた。そして、上記電解質を5ml注入した後、電池ケースを開口部で、封口板とポリプロピレン製の絶縁ガスケットにより密封し、実施例1の非水系リチウム二次電池とした。
<Battery assembly>
The negative electrode plate and the positive electrode plate produced as described above were rolled up together with each battery separator, and the outermost periphery was stopped with a tape to obtain a spiral electrode body. The electrode body was inserted into the stainless steel battery case formed into a cylindrical shape from the opening. After that, the negative electrode lead connected to the negative electrode of the electrode body is welded to the inner bottom portion of the battery case, and the positive electrode lead connected to the positive electrode of the electrode body is increased to a predetermined level or more when the gas pressure inside the battery rises. Welded with the bottom of the working current interrupter. In addition, an explosion-proof valve and a current interrupt device were attached to the bottom of the sealing plate. And after inject | pouring 5 ml of said electrolytes, the battery case was sealed by the sealing plate and the polypropylene-made insulating gasket at the opening part, and it was set as the non-aqueous lithium secondary battery of Example 1.

<電池の評価>
(1)初期充放電
25℃において、0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)に相当する定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3Vで充放電を3サイクル行って安定させ、4サイクル目を0.5Cに相当する電流で充電終止電圧4.2Vまで充電し、充電電流値が0.05Cに相当する電流値になるまで充電を行う4.2V−定電流定電圧充電(CCCV充電)(0.05Cカット)後、0.2Cに相当する定電流値で3V放電を行った。このときの放電容量を初期容量とした。このようにして作製された電池の初期放電容量は、約2000mAhである。
<Battery evaluation>
(1) Initial charge / discharge At 25 ° C., the charge end voltage is a constant current equivalent to 0.2 C (the rated capacity with a discharge rate of 1 hour is 1 C, the current value for discharging in 1 hour is the same), and so on. Charge and discharge for 3 cycles at 2V and end-of-discharge voltage of 3V, stabilize in the 4th cycle with a current corresponding to 0.5C to the end-of-charge voltage of 4.2V, and a current corresponding to a charge current value of 0.05C The battery was charged until the value reached 4.2 V-constant current constant voltage charge (CCCV charge) (0.05 C cut), and then 3 V discharge was performed at a constant current value corresponding to 0.2 C. The discharge capacity at this time was defined as the initial capacity. The battery thus manufactured has an initial discharge capacity of about 2000 mAh.

(2)サイクル試験
サイクル試験は、前記(1)初期充放電を行った電池に対して、充電上限電圧4.2Vまで0.5Cの定電流定電圧法で充電した後、放電終止電圧3Vまで0.5Cの定電流で放電する充放電サイクルを1サイクルとし、このサイクルを1000サイクル繰り返した。サイクル試験は25℃において行った。このサイクル試験の後、前記(1)初期充放電と同様の充放電を行い、この時の最後の放電容量の初期容量に対する割合をサイクル維持率(%)として表2に示した。
(2) Cycle test The cycle test was performed by charging the battery that had been subjected to the initial charge / discharge (1) up to a charge upper limit voltage of 4.2V by a constant current / constant voltage method of 0.5C, and then to a discharge end voltage of 3V. A charge / discharge cycle for discharging at a constant current of 0.5 C was defined as one cycle, and this cycle was repeated 1000 cycles. The cycle test was conducted at 25 ° C. After this cycle test, the same charge / discharge as (1) initial charge / discharge was performed, and the ratio of the final discharge capacity to the initial capacity at this time is shown in Table 2 as the cycle maintenance ratio (%).

(3)高温保存試験
前記(1)初期充放電を行った電池を25℃にて0.5Cに相当する定電流で充電終止電圧4.2Vまで充電した後、2.5時間の定電圧充電を行い、満充電とした。前記電池を60℃の環境下にて30日間保存した。保存後の電池を25℃にて0.2Cに相当する電流値で3Vまで放電した後、初期と同様の4.2V−CCCV充電をし、0.2Cに相当する定電流で3V放電を行った。このときの放電容量を保存後容量とし、初期容量に対する割合を容量回復率(%)として表2に示した。
(3) High temperature storage test (1) After charging the battery that had been initially charged and discharged at 25 ° C. with a constant current corresponding to 0.5 C to a charge end voltage of 4.2 V, the battery was charged at a constant voltage for 2.5 hours. The battery was fully charged. The battery was stored at 60 ° C. for 30 days. The battery after storage was discharged to 3 V at 25 ° C. with a current value corresponding to 0.2 C, and then charged with 4.2 V-CCCV as in the initial stage, and 3 V was discharged with a constant current corresponding to 0.2 C. It was. Table 2 shows the discharge capacity at this time as the post-storage capacity and the ratio to the initial capacity as the capacity recovery rate (%).

それぞれの電池用セパレータを用いて、BD特性及び電池評価を行った結果を表2に示す。

Figure 0005422373
Table 2 shows the results of BD characteristics and battery evaluation using each battery separator.
Figure 0005422373

表2より、本発明で規定する範囲内で構成された実施例の電池用セパレータは、本発明で規定した範囲以外で構成された比較例の電池用セパレータと比べて、サイクル特性、高温保存特性をはじめとした電池特性が優れていることが分かる。   From Table 2, the battery separators of the examples configured within the range defined by the present invention have cycle characteristics and high-temperature storage characteristics as compared with the battery separators of comparative examples configured outside the range defined by the present invention. It can be seen that the battery characteristics such as are excellent.

本発明の電池用セパレータは、特にサイクル特性や高温保存特性をはじめとした電池特性に優れていることから、特に非水系リチウム二次電池の電池用セパレータとして用いることができる。   The battery separator of the present invention is particularly excellent in battery characteristics such as cycle characteristics and high-temperature storage characteristics, and therefore can be used as a battery separator for non-aqueous lithium secondary batteries.

31 アルミ板
32 電池用セパレータ
33 クリップ
34 電池用セパレータ長手方向
35 電池用セパレータ幅方向
31 Aluminum plate 32 Battery separator 33 Clip 34 Battery separator longitudinal direction 35 Battery separator width direction

Claims (4)

β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物と他の樹脂組成物とを共押出法で積層した膜状物とし、該膜状物を二軸延伸して形成した積層多孔質フィルムからなり、
前記β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする多孔質層が少なくとも片面の表面に配置され、該表面の算術平均粗さRaが0.3μm以上であり、該セパレータ両面における該セパレータの長手方向の算術平均粗さRa1と、幅方向の算術平均粗さRa2からなる比Ra1/Ra2が、0.80〜1.20であることを特徴とする電池用セパレータ。
A laminated porous film formed by biaxially stretching a film-like product obtained by laminating a resin composition mainly composed of a polypropylene resin having β activity and another resin composition by a co-extrusion method Consists of
Porous layer mainly composed of polypropylene resin having the β activity is arranged on at least one side surface, the arithmetic mean roughness Ra of the surface is not less 0.3μm or more, the longitudinal direction of the separator in the separator both surfaces A battery separator, wherein a ratio Ra1 / Ra2 comprising the arithmetic average roughness Ra1 and the arithmetic average roughness Ra2 in the width direction is 0.80 to 1.20.
前記他の樹脂組成物からなる多孔質層(B層)は結晶融解ピーク温度が100〜150℃でシャットダウン層を形成する層であり、前記β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする多孔質層(A層)で前記B層を挟んで両側表面を前記A層とし、該両側表面の前記Raが0.3μm以上10μm以下とし、
厚さは5〜50μm、ガーレ値は10〜1000秒/100ml、突き刺し強度が1.5N以上である請求項1に記載の電池用セパレータ。
The porous layer (B layer) made of the other resin composition is a layer that forms a shutdown layer at a crystal melting peak temperature of 100 to 150 ° C., and is composed mainly of the polypropylene-based resin having the β activity. Both surfaces on both sides of the B layer with a layer (A layer) is the A layer, and Ra on the both surface is 0.3 μm or more and 10 μm or less,
The battery separator according to claim 1, wherein the battery has a thickness of 5 to 50 μm, a Gurley value of 10 to 1000 seconds / 100 ml, and a puncture strength of 1.5 N or more .
請求項1または請求項2に記載の電池用セパレータが組み込まれていることを特徴とする非水系リチウム二次電池。A nonaqueous lithium secondary battery in which the battery separator according to claim 1 or 2 is incorporated. 請求項1または請求項2に記載の電池用セパレータの製造方法であって
β活性を有するポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物と他の樹脂組成物とを150℃〜300℃で加熱しながら共押出して積層した膜状物を形成し、
前記膜状物を縦延伸倍率は2倍〜10倍、横延伸倍率は1.1倍〜10倍として二軸延伸を行う電池用セパレータの製造方法。
It is a manufacturing method of the battery separator according to claim 1 or 2 ,
A film composition is formed by coextruding a resin composition mainly composed of a polypropylene resin having β activity and another resin composition while heating at 150 ° C. to 300 ° C.
A method for producing a battery separator, wherein the film-like product is biaxially stretched with a longitudinal stretching ratio of 2 to 10 times and a lateral stretching ratio of 1.1 to 10 times.
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