JP5453272B2 - Microporous membranes and methods of making and using such membranes - Google Patents

Microporous membranes and methods of making and using such membranes Download PDF

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Description

本発明は、適度な浸透性、機械的強度、耐熱収縮性、および、優れた電解液吸収特性、耐圧縮性を有する微多孔膜、並びに、そのような微多孔膜を製造し使用する方法に関する。また、そのような微多孔膜を備える電池のセパレータ、および、そのような電池のセパレータを利用する電池に関する。   The present invention relates to a microporous membrane having moderate permeability, mechanical strength, heat shrinkage resistance, excellent electrolytic solution absorption characteristics, and compression resistance, and a method for producing and using such a microporous membrane. . The present invention also relates to a battery separator provided with such a microporous membrane and a battery using such a battery separator.

微多孔膜は、一次電池用、および、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池、ニッケル亜鉛二次電池、銀亜鉛二次電池などの二次電池用のセパレータとして有用である。微多孔膜を電池の、特にリチウムイオン電池のセパレータとして用いると、膜の性能が電池の特性、生産性および安全性に大きく影響する。したがって、微多孔膜は、適度な透過性、機械的特性、耐熱性、寸法安定性、シャットダウン特性、メルトダウン特性、等を有するのがよい。そのような電池では、電池の安全特性の改良、特に運転状態で高温に曝される電池用に、比較的低いシャットダウン温度と比較的高いメルトダウン温度とを有することが好ましい。セパレータの高い透過性は、高容量電池にとって好ましい。高い機械的強度のセパレータは、改良された電池の組立ておよび製造にとって好ましい。   Microporous membranes are used for primary batteries and secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, lithium polymer secondary batteries, nickel metal hydride secondary batteries, nickel cadmium secondary batteries, nickel zinc secondary batteries, silver zinc secondary batteries, etc. It is useful as a battery separator. When a microporous membrane is used as a separator for a battery, particularly a lithium ion battery, the performance of the membrane greatly affects the characteristics, productivity and safety of the battery. Therefore, the microporous membrane should have appropriate permeability, mechanical properties, heat resistance, dimensional stability, shutdown properties, meltdown properties, and the like. Such a battery preferably has a relatively low shutdown temperature and a relatively high meltdown temperature for improving the safety characteristics of the battery, particularly for batteries that are exposed to high temperatures in operating conditions. The high permeability of the separator is preferred for high capacity batteries. A high mechanical strength separator is preferred for improved battery assembly and manufacture.

材料組成、延伸条件、熱処理条件等の最適化が提案され、電池のセパレータに用いられる微多孔膜の特性を向上してきた。たとえば、特開平6−240036号公報では、改良された孔径とシャープな孔径分布を有するポリオレフィン微多孔膜を開示する。該ポリオレフィン微多孔膜は、7×10以上の重量平均分子量(Mw)を有する超高分子量ポリエチレンを1質量%以上含有し、10〜300の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)を有するポリエチレン樹脂から作られ、35〜95%の空孔率、0.05〜0.2μmの平均貫通孔径、0.2kg以上の破断強度(15mm幅)、1.5以下の孔径分布 (最大孔径/平均貫通孔径)を有する。この微多孔膜は、上記のポリエチレン樹脂と膜形成溶媒の溶融ブレンドをダイ押出しして、冷却して得られるゲル状シートを上記ポリエチレン樹脂の結晶分散温度(Tcd)から融点+10℃までの温度で延伸し、ゲル状シートから膜形成溶媒を除去し、得られた膜を上記ポリエチレン樹脂の融点−10℃以下の温度で1.5〜3倍の面倍率で再延伸し、上記ポリエチレン樹脂の結晶分散温度から融点までの温度で熱固定することにより製造される。 Optimization of material composition, stretching conditions, heat treatment conditions, etc. has been proposed, and the characteristics of microporous membranes used for battery separators have been improved. For example, JP-A-6-240036 discloses a polyolefin microporous membrane having an improved pore size and a sharp pore size distribution. The polyolefin microporous membrane contains 1% by mass or more of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 7 × 10 5 or more, and has a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of 10 to 300. Made from polyethylene resin, porosity of 35 to 95%, average through hole diameter of 0.05 to 0.2 μm, breaking strength of 0.2 kg or more (15 mm width), pore diameter distribution of 1.5 or less (maximum pore diameter / Average through-hole diameter). This microporous membrane is obtained by die-extruding a melt blend of the above polyethylene resin and a film-forming solvent and cooling the gel sheet obtained at a temperature from the polyethylene resin crystal dispersion temperature (Tcd) to the melting point + 10 ° C. The film-forming solvent is removed from the gel-like sheet, and the obtained film is re-stretched at a surface magnification of 1.5 to 3 times at a melting point of the polyethylene resin of −10 ° C. or lower to obtain crystals of the polyethylene resin. It is manufactured by heat-setting at a temperature from the dispersion temperature to the melting point.

国際公開第1999/48959号には、適度な強度や透過性に加え、透過性の局部的なムラのない均一な表面多孔構造を有するポリオレフィン微多孔膜が開示される。この膜は、50,000以上で5,000,000未満のMwと1以上30未満の分子量分布を有する、例えば、高密度ポリエチレンのようなポリオレフィン樹脂で形成され、均一に分散したミクロフィブリルにより形成された微細な空隙を有する網目構造を有しており、20〜100nmの平均ミクロフィブリルサイズと40〜400nmの平均ミクロフィブリル間隔を有する。この微多孔膜は、上記のポリオレフィン樹脂と膜形成溶媒の溶融ブレンドをダイ押出しし、冷却して得られるゲル状シートを上記ポリオレフィン樹脂の融点−50℃以上で融点未満の温度で延伸し、ゲル状シートから膜形成溶媒を除去し、上記ポリオレフィン樹脂の融点−50℃以上で融点未満の温度で1.1〜5倍に再延伸し、上記ポリオレフィン樹脂の結晶分散温度から融点までの温度で熱固定することにより製造される。   International Publication No. 1999/48959 discloses a polyolefin microporous membrane having a uniform surface porous structure without local unevenness of permeability in addition to moderate strength and permeability. This membrane is made of a polyolefin resin such as high-density polyethylene having a Mw of 50,000 or more and less than 5,000,000 and a molecular weight distribution of 1 or more and less than 30, and formed by uniformly dispersed microfibrils. And has a network structure with fine voids, and has an average microfibril size of 20 to 100 nm and an average microfibril spacing of 40 to 400 nm. This microporous membrane is obtained by subjecting a gel-like sheet obtained by die-extruding a melt blend of the polyolefin resin and the film-forming solvent and cooling to a temperature above the melting point of the polyolefin resin to -50 ° C. or lower and below the melting point. The film-forming solvent is removed from the sheet, and the film is re-stretched 1.1 to 5 times at a temperature lower than the melting point above the melting point of the polyolefin resin −50 ° C. and heated at a temperature from the crystal dispersion temperature to the melting point of the polyolefin resin Manufactured by fixing.

国際公開第2000/20492号には、組成としてポリエチレンを備え、ポリエチレン微細フィブリルが5×10以上のMwを有することを特徴とする透過性を改良したポリオレフィン微多孔膜が開示される。ポリオレフィン微多孔膜は0.05〜5μmの平均孔径を有し、膜表面に対し角度θが80〜100°となるラメラの割合は長手および横断断面で40%以上である。このポリエチレン組成は、7×10以上の重量平均分子量を有する超高分子量ポリエチレンを1〜69重量%、高密度ポリエチレンを98〜1重量%、低密度ポリエチレンを1〜30重量%含む。この微多孔膜は、上記のポリエチレン組成と膜形成溶媒の溶融ブレンドをダイ押出しし、冷却して得られたゲル状シートを延伸し、上記ポリエチレンまたはその組成の結晶分散温度から融点+30℃までの温度で熱固定し、膜形成溶媒を除去することにより製造される。 International Publication No. 2000/20492 discloses a polyolefin microporous membrane with improved permeability, characterized by comprising polyethylene as a composition and polyethylene fine fibrils having a Mw of 5 × 10 5 or more. The polyolefin microporous membrane has an average pore diameter of 0.05 to 5 μm, and the ratio of lamellae having an angle θ of 80 to 100 ° with respect to the membrane surface is 40% or more in the longitudinal and transverse cross sections. This polyethylene composition contains 1 to 69% by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more, 98 to 1% by weight of high density polyethylene, and 1 to 30% by weight of low density polyethylene. This microporous membrane is obtained by die-extruding a melt blend of the above polyethylene composition and a film-forming solvent, stretching a gel-like sheet obtained by cooling, and from the crystal dispersion temperature of the polyethylene or its composition to the melting point + 30 ° C. It is manufactured by heat setting at a temperature and removing the film-forming solvent.

国際公開第2002/072248号には、透過性、微粒子阻止性能および強度を改良した微多孔膜が開示される。この微多孔膜は、380,000未満のMwを有するポリエチレン樹脂を用いて作られる。微多孔膜は、50〜95%の空孔率と0.01〜1μmの平均孔径を有する。この微多孔膜は、微多孔膜全体にわたって互いに接続された0.2〜1μmの平均直径のミクロフィブリルにより形成された三次元網目状の骨格と、該骨格により画定された、0.1μm以上で3μm未満の平均径の開口部を有する。この微多孔膜は、上記のポリエチレン樹脂と膜形成溶媒の溶融ブレンドをダイ押出しし、冷却して得られたゲル状シートから膜形成溶媒を除去し、20〜140℃の温度で2〜4倍に延伸し、80〜140℃の温度で延伸した膜を熱固定することにより製造される。   WO2002 / 072248 discloses a microporous membrane with improved permeability, particulate blocking performance and strength. This microporous membrane is made using a polyethylene resin having a Mw of less than 380,000. The microporous membrane has a porosity of 50 to 95% and an average pore diameter of 0.01 to 1 μm. This microporous membrane is composed of a three-dimensional network skeleton formed by microfibrils having an average diameter of 0.2 to 1 μm connected to each other throughout the microporous membrane, and a size of 0.1 μm or more defined by the skeleton. It has openings with an average diameter of less than 3 μm. This microporous membrane is obtained by die extrusion of a melt blend of the above-mentioned polyethylene resin and a film-forming solvent, and removing the film-forming solvent from the gel-like sheet obtained by cooling. And a film stretched at a temperature of 80 to 140 ° C. is thermally fixed.

国際公開第2005/113657号には、適度なシャットダウン特性、メルトダウン特性、寸法安定性および高温強度を有するポリオレフィン微多孔膜が開示される。この微多孔膜は、(a)10,000以下の分子量を有し、Mw/Mn比が11〜100である成分を8〜60質量%含むポリエチレン樹脂であって、ここでMnはポリエチレン樹脂の数平均分子量であり、粘度平均分子量(Mv)が100,000〜1,000,000であるポリエチレン樹脂と、(b)ポリプロピレンを含むポリオレフィン組成を用いて作られる。この微多孔膜は、20〜95%の空孔率と、100℃で10%以下の熱収縮率を有する。このポリオレフィン微多孔膜は、上記のポリオレフィンと膜形成溶媒の溶融ブレンドをダイ押出しし、冷却して得られたゲル状シートを延伸し、膜形成溶媒を除去し、シートを焼きなましすることにより製造される。   WO 2005/113657 discloses a polyolefin microporous membrane having moderate shutdown properties, meltdown properties, dimensional stability and high temperature strength. This microporous membrane is (a) a polyethylene resin having a molecular weight of 10,000 or less and containing 8 to 60% by mass of a component having an Mw / Mn ratio of 11 to 100, where Mn is a polyethylene resin It is made using a polyolefin resin containing a polyethylene resin having a number average molecular weight and a viscosity average molecular weight (Mv) of 100,000 to 1,000,000, and (b) polypropylene. This microporous membrane has a porosity of 20 to 95% and a heat shrinkage rate of 10% or less at 100 ° C. This polyolefin microporous membrane is manufactured by die-extruding a melt blend of the above polyolefin and film-forming solvent, stretching the gel-like sheet obtained by cooling, removing the film-forming solvent, and annealing the sheet. The

セパレータの特性に関して、透過性、機械的強度、寸法安定性、シャットダウン特性、および、メルトダウン特性のみならず、電解液吸収性などの電池生産性や電解液保持特性などの電池サイクル特性に関する特性も、近年重要度が増してきている。特に、リチウムイオン電池用電極はリチウムの取り込みや離脱に従って膨張および収縮し、電池容量の上昇はより大きな膨張比となる。電極が膨張するとセパレータは圧縮されるので、圧縮されたときにセパレータが、電解液保持についてできるだけ少ししか影響されないことが好ましい。   Regarding separator characteristics, not only permeability, mechanical strength, dimensional stability, shutdown characteristics, and meltdown characteristics, but also battery cycle characteristics such as battery productivity and electrolyte retention characteristics such as electrolyte absorption In recent years, the importance has increased. In particular, the lithium ion battery electrode expands and contracts as lithium is taken in and out, and an increase in battery capacity results in a larger expansion ratio. Since the separator is compressed when the electrode expands, it is preferred that the separator be affected as little as possible in terms of electrolyte retention when compressed.

さらに、改良された微多孔膜が、特開平6−240036号公報、国際公開第1999/48959号、国際公開第2000/20492号、国際公開第2002/072248号および国際公開第2005/113657号に開示されていても、さらなる改良、特に膜透過性、機械的強度、耐熱収縮性、耐圧縮性および電解液吸収特性で改良が必要である。このように、改良した透過性、機械的強度、耐熱収縮性、耐圧縮性および電解液吸収特性を有する微多孔膜から電池のセパレータを形成することが好ましい。   Further, improved microporous membranes are disclosed in JP-A-6-240036, International Publication No. 1999/48959, International Publication No. 2000/20492, International Publication No. 2002/072248, and International Publication No. 2005/113657. Even if disclosed, further improvements are needed, particularly in membrane permeability, mechanical strength, heat shrinkage resistance, compression resistance and electrolyte absorption properties. Thus, it is preferable to form a battery separator from a microporous film having improved permeability, mechanical strength, heat shrinkage resistance, compression resistance and electrolyte absorption characteristics.

本発明は、良好な透過性、機械的強度、耐熱収縮特性、および、改良した電解液吸収性、耐圧縮性を有する微多孔膜の発見に関する。本発明の実施の形態は、少なくとも2つのピークを有する水銀圧入ポロシメトリ(mercury intrusion porosimetry)によって得られる孔サイズ(あるいは、孔がほぼ円筒形のときには、孔径)分布曲線に特徴のある孔を備える微多孔膜に関する。そのような膜は良好な透過性、機械的強度、耐熱収縮性、改良された耐圧縮性および電解液吸収特性を有することが分かった。微多孔膜は、(1)ポリオレフィン組成と少なくとも1種の希釈剤、例えば、膜形成溶媒を混合する工程で、ここでポリオレフィン組成は、(a)例えば約2.5×10から約5×10の範囲のような、5×10以下の重量平均分子量と約5から約100までの分子量分布を有する約74重量%から約99重量%の第1のポリエチレン樹脂と、(b)5×10より大きな、たとえば約5.1×10から約1×10の重量平均分子量と約5から約100までの分子量分布を有する約1重量%から約5重量%の第2のポリエチレン樹脂と、(c)約3×10から約1.5×10の重量平均分子量と約1から約100までの分子量分布と80J/g以上の融解熱を有する約0重量%から約25重量%のポリプロピレンとを備え、ここで%はポリオレフィン組成の重量に基く、工程、(2)混合したポリオレフィン組成と希釈剤とをダイ押出しして押出し成形品を形成する工程、(3)押出し成形品を冷却して冷却押出し成形品を形成する工程、(4)冷却押出し成形品を、冷却押出し成形品の混合したポリオレフィンの約TcdからTcd+約30℃の高延伸温度で少なくとも一方向にたとえば約9から約400倍の倍率に延伸する工程、(5)延伸したシートから、たとえば膜形成溶媒である希釈剤の少なくとも一部を除去して膜を形成する工程、(6)膜を少なくとも一方向に約1.1から約1.8倍の範囲の倍率に延伸し、延伸膜を形成する工程、(7)延伸膜を熱固定し、最終的な微多孔膜を形成する工程を備える方法により製造できる。 The present invention relates to the discovery of a microporous membrane having good permeability, mechanical strength, heat shrinkage resistance, and improved electrolyte absorption and compression resistance. Embodiments of the present invention include micropores characterized by pore size distribution curves obtained by mercury intrusion porosimetry having at least two peaks (or pore diameters when the pores are substantially cylindrical). It relates to a porous membrane. Such membranes have been found to have good permeability, mechanical strength, heat shrink resistance, improved compression resistance and electrolyte absorption properties. A microporous membrane is a step of (1) mixing a polyolefin composition and at least one diluent, eg, a film-forming solvent, wherein the polyolefin composition is (a) eg about 2.5 × 10 5 to about 5 × From about 74% to about 99% by weight of a first polyethylene resin having a weight average molecular weight of 5 × 10 5 or less and a molecular weight distribution from about 5 to about 100, such as in the range of 10 5 ; From about 1% to about 5% by weight of a second polyethylene having a weight average molecular weight greater than × 10 5 , for example from about 5.1 × 10 5 to about 1 × 10 6 and a molecular weight distribution from about 5 to about 100; A resin, and (c) from about 0% to about 25 having a weight average molecular weight of about 3 × 10 5 to about 1.5 × 10 6 , a molecular weight distribution of about 1 to about 100, and a heat of fusion of 80 J / g or more. With weight percent polypropylene and this % Based on the weight of the polyolefin composition, (2) a step of die-extruding the mixed polyolefin composition and diluent to form an extruded product, and (3) a cooled extruded product by cooling the extruded product. (4) Stretching the cold-extruded product in at least one direction, for example about 9 to about 400 times, at a high stretch temperature of about Tcd to Tcd + about 30 ° C. of the mixed polyolefin of the cold-extruded product (5) forming a film from the stretched sheet by removing, for example, at least part of a diluent that is a film-forming solvent, and (6) forming the film in at least one direction from about 1.1 to about 1. It can be produced by a method comprising a step of stretching to a magnification in the range of 8 times to form a stretched membrane, and (7) heat-fixing the stretched membrane to form a final microporous membrane.

実施の形態では、微多孔膜は、孔サイズ(あるいは、孔がほぼ円筒形のときには、孔径)分布曲線で0.01〜0.08μmの範囲に主たるピークに相当する緻密領域と、孔サイズ(あるいは、孔がほぼ円筒形のときには、孔径)分布曲線で0.08〜1.5μmの範囲に少なくとも1つのサブピークに相当する粗大領域と、を有する。実施の形態では、緻密領域と粗大領域の孔体積比は、0.5〜49である。実施の形態では、微多孔膜は、3×10nm以上の膜表面の任意の2点間の高さの差の最大値としての表面粗さを有する。実施の形態では、微多孔膜の表面粗さの上限は3×10nmである。この範囲内の表面粗さでは、微多孔膜は、電池のセパレータとして用いられるときに電解液との大きな接触面積を有し、適度な電解液吸収特性を示す。 In the embodiment, the microporous membrane includes a dense region corresponding to a main peak in a range of 0.01 to 0.08 μm in a pore size (or pore size when the pore is substantially cylindrical), and a pore size ( Alternatively, when the hole is substantially cylindrical, it has a coarse area corresponding to at least one sub-peak in the range of 0.08 to 1.5 μm in the hole diameter distribution curve. In the embodiment, the pore volume ratio between the dense region and the coarse region is 0.5 to 49. In the embodiment, the microporous film has a surface roughness as the maximum value of the height difference between any two points on the film surface of 3 × 10 2 nm or more. In the embodiment, the upper limit of the surface roughness of the microporous film is 3 × 10 3 nm. When the surface roughness is within this range, the microporous membrane has a large contact area with the electrolytic solution when used as a battery separator, and exhibits appropriate electrolytic solution absorption characteristics.

ポリオレフィン組成を形成するのに用いられる樹脂は、(a)5×10以下、たとえば約2.5×10から約5×10、たとえば約2.5×10から約4×10の重量平均分子量と、約5から約100まで、たとえば約7から約50までの分子量分布を有する第1のポリエチレン樹脂と、(b)5×10より大きな、たとえば約5.1×10から約1×10の重量平均分子量と、約5から約100まで、たとえば約5から約50までの分子量分布を有する第2のポリエチレン樹脂と、(c)オプションとして、約3×10から約1.5×10、たとえば約6×10から約1.5×10の重量平均分子量と、約1から約100まで、たとえば約1.1から約50までの分子量分布と、80J/g以上、たとえば80から約200J/gの融解熱を有するポリプロピレン樹脂とを備える。微多孔膜は、ポリオレフィン微多孔膜の重量に基づき、ポリプロピレン樹脂から得られる25重量%のポリプロピレンとポリエチレン樹脂から得られる75重量%以上のポリエチレンを適度に備える。 The resin used to form the polyolefin composition is (a) 5 × 10 5 or less, such as from about 2.5 × 10 5 to about 5 × 10 5 , such as from about 2.5 × 10 5 to about 4 × 10 5. A first polyethylene resin having a weight average molecular weight of about 5 to about 100, such as about 7 to about 50, and (b) greater than 5 × 10 5 , for example about 5.1 × 10 5 and weight average molecular weight of about 1 × 10 6 from about 5 to about 100, for example, a second polyethylene resin having a molecular weight distribution of from about 5 to about 50, as (c) optionally from about 3 × 10 5 A weight average molecular weight of about 1.5 × 10 6 , such as about 6 × 10 5 to about 1.5 × 10 6 , a molecular weight distribution of about 1 to about 100, such as about 1.1 to about 50, and 80 J / G or more, for example 80 And a polypropylene resin having a heat of fusion et about 200 J / g. The microporous membrane suitably comprises 25% by weight polypropylene obtained from polypropylene resin and 75% by weight polyethylene obtained from polyethylene resin based on the weight of the polyolefin microporous membrane.

実施の形態では、微多孔膜は、
(1)ポリオレフィン組成と少なくとも1つの膜形成溶媒を混合してポリオレフィン溶液を形成する工程で、ここでポリオレフィン組成は、(a)約2.5×10から約5×10の重量平均分子量と約5から約100までの分子量分布を有する約74重量%から約99重量%の第1のポリエチレン樹脂と、(b)5.1×10から1.25×10の重量平均分子量と約5から約100までの分子量分布を有する約1重量%から約5重量%の第2のポリエチレン樹脂と、(c)約3×10から1.5×10の重量平均分子量と約1から約100までの分子量分布と80J/g以上の融解熱を有する約0重量%から約25重量%のポリプロピレン樹脂とを備え、ここで%はポリオレフィン組成の重量に基き、ポリオレフィン溶液は、ポリオレフィン溶液の重量に基いて約25重量%から約50重量%、たとえば約30重量%から約50重量%の溶液濃度であるのが好ましい、工程と、(2)ポリオレフィン溶液をダイ押出しして押出し成形品を形成する工程と、(3)押出し成形品を冷却して高ポリオレフィン含有量を有する冷却押出し成形品を形成する工程と、(4)冷却押出し成形品を、冷却押出し成形品の混合したポリエチレンの約Tcdから約Tcd+30℃までの高延伸温度で少なくとも1方向に、たとえば約9から約400倍の倍率で延伸して、延伸シートを形成する工程と、(5)延伸シートから膜形成溶媒の少なくとも一部を除去して膜を形成する工程と、(6)膜を少なくとも1方向に約1.1から約1.8倍、例えば約1.2から約1.6倍の高倍率に延伸して、延伸膜を形成する工程と、(7)延伸膜を熱固定して微多孔膜を形成する工程とを備える方法により製造される。
In an embodiment, the microporous membrane is
(1) A step of mixing a polyolefin composition and at least one film-forming solvent to form a polyolefin solution, wherein the polyolefin composition comprises (a) a weight average molecular weight of about 2.5 × 10 5 to about 5 × 10 5 And about 74% to about 99% by weight of a first polyethylene resin having a molecular weight distribution from about 5 to about 100, and (b) a weight average molecular weight of 5.1 × 10 5 to 1.25 × 10 6 From about 1% to about 5% by weight of a second polyethylene resin having a molecular weight distribution from about 5 to about 100; and (c) a weight average molecular weight of about 3 × 10 5 to 1.5 × 10 6 and about 1 From about 0% to about 25% polypropylene resin having a molecular weight distribution from about 100 to about 100 J / g and a heat of fusion of 80 J / g or more, wherein% is based on the weight of the polyolefin composition, Preferably a solution concentration of about 25% to about 50% by weight, for example about 30% to about 50% by weight, based on the weight of the reolefin solution, and (2) die extrusion of the polyolefin solution. A step of forming an extruded molded product, (3) a step of cooling the extruded molded product to form a cooled extruded molded product having a high polyolefin content, and (4) a mixing of the cooled extruded molded product with the cooled extruded molded product. Forming a stretched sheet by stretching in at least one direction at a high stretching temperature from about Tcd to about Tcd + 30 ° C., for example, at a magnification of about 9 to about 400 times, and (5) forming a film from the stretched sheet. Removing at least a portion of the solvent to form a film; and (6) a high magnification of about 1.1 to about 1.8 times, for example about 1.2 to about 1.6 times, in at least one direction. Stretching to and forming a stretched film is produced by a method comprising a step of forming a microporous film by heat (7) stretched film.

上記の方法において、工程(6)の微多孔膜の延伸は、工程(4)の冷却押出し成形品の延伸の後に行われるので、「再延伸」と呼ばれる。   In the above method, the stretching of the microporous membrane in the step (6) is performed after the stretching of the cooled extrusion-molded product in the step (4), and therefore is called “re-stretching”.

さらに他の実施の形態では、本発明は、ポリエチレンを含むポリオレフィン微多孔膜を含み、4以上の電解液吸収速度を有する微多孔膜に関する。   In still another embodiment, the present invention relates to a microporous membrane including a polyolefin microporous membrane containing polyethylene and having an electrolyte solution absorption rate of 4 or more.

本発明は、改良した特性、特に、電解液注入および圧縮特性を改良した微多孔膜(またはフィルム)に関する。そのような膜を製造する方法での最初のステップとして、ある特定のポリエチレン樹脂と、オプションとしてある特定のポリプロピレン樹脂とを、たとえば溶融ブレンドで混合し、ポリオレフィン組成を形成する。   The present invention relates to a microporous membrane (or film) having improved properties, particularly improved electrolyte injection and compression properties. As a first step in the method of making such a membrane, a particular polyethylene resin and optionally a particular polypropylene resin are mixed, for example, by melt blending, to form a polyolefin composition.

[1]微多孔膜を製造するために用いられる材料
(1) ポリオレフィン組成
ポリオレフィン組成は、(a)5×10以下、たとえば約2.5×10から約5×10の範囲の重量平均分子量と約5から約100の分子量分布を有する約74重量%から約99重量%、たとえば約75重量%から約98重量%の第1のポリエチレン樹脂と、(b)5×10より大きな、たとえば5.1×10から約1×10の範囲の重量平均分子量を有する約1重量%から約5重量%、たとえば約2重量%から約5重量%の第2のポリエチレン樹脂と、(c)約3×10から約1.5×10の重量平均分子量と約1から約100の分子量分布と80J/g以上の融解熱とを有する0重量%から約25重量%のポリプロピレン樹脂と、ここで重量パーセントはポリオレフィン組成の重量に基づくが、を備える。
[1] Materials used to produce microporous membrane (1) Polyolefin composition Polyolefin composition is (a) 5 × 10 5 or less, eg, weight in the range of about 2.5 × 10 5 to about 5 × 10 5 From about 74% to about 99% by weight of a first polyethylene resin having an average molecular weight and a molecular weight distribution of from about 5 to about 100, such as from about 75% to about 98% by weight, and (b) greater than 5 × 10 5 From about 1% to about 5%, such as from about 2% to about 5% by weight of a second polyethylene resin having a weight average molecular weight in the range of, for example, 5.1 × 10 5 to about 1 × 10 6 ; (C) 0% to about 25% by weight polypropylene having a weight average molecular weight of about 3 × 10 5 to about 1.5 × 10 6 , a molecular weight distribution of about 1 to about 100, and a heat of fusion of 80 J / g or more. Resin and weight here Sento is based on the weight of the polyolefin composition, comprising a.

他の実施の形態では、ポリオレフィン組成は、ポリオレフィン組成の重量に基づいて、90重量%から97重量%の第1のポリエチレン樹脂と、2重量%から5重量%の第2のポリエチレン樹脂と、5重量%から10重量%のポリプロピレン樹脂とを備える。   In other embodiments, the polyolefin composition comprises 90% to 97% by weight of the first polyethylene resin, 2% to 5% by weight of the second polyethylene resin, and 5% based on the weight of the polyolefin composition. And 10% by weight polypropylene resin.

(a)ポリエチレン樹脂
(i)組成
第1のポリエチレン樹脂、たとえば高密度ポリエチレン(HDPE)樹脂は、約2.5×10から7×10の、または3×10から6×10の重量平均分子量(Mw)と、約5から約100の分子量分布(MWD)を有する。ここで用いる第1のポリエチレン樹脂の非限定的な例としては、約2.5×10から約4×10のMwと、約7から約50のMWDを有するものである。第1のポリエチレン樹脂は、エチレン・ホモポリマー、あるいは、たとえば約5モル%のような少量の第3のαオレフィンを含有するものなどのエチレン−αオレフィン・コポリマーなどでよい。第3のαオレフィンはエチレンではないが、それは、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン−1、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、またはスチレン、あるいはこれらの合成であるのが好ましい。そのようなコポリマーはシングルサイト触媒を用いて製造されるのが好ましい。
(A) Polyethylene resin (i) composition The first polyethylene resin, for example high density polyethylene (HDPE) resin, is about 2.5 × 10 5 to 7 × 10 5 , or 3 × 10 5 to 6 × 10 5 . It has a weight average molecular weight (Mw) and a molecular weight distribution (MWD) of about 5 to about 100. Non-limiting examples of the first polyethylene resin used herein are those having a Mw of about 2.5 × 10 5 to about 4 × 10 5 and a MWD of about 7 to about 50. The first polyethylene resin may be an ethylene homopolymer, or an ethylene-alpha olefin copolymer, such as one containing a small amount of a third alpha olefin, such as about 5 mole percent. The third alpha olefin is not ethylene, but it is propylene, butene-1, pentene-1, hexene-1, 4-methylpentene-1, octene-1, vinyl acetate, methyl methacrylate, or styrene, or these The synthesis of Such copolymers are preferably produced using a single site catalyst.

第2のポリエチレン樹脂、たとえば超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)は、第1のポリエチレン樹脂より大きな、たとえば5.1×10から1×10の範囲のMwと、約5から約100のMWDを有する。ここで用いる第2のポリエチレン樹脂の非限定的な例としては、約5から約50のMWDを有するものである。第2のポリエチレンは、エチレン・ホモポリマー、あるいは、たとえば約5モル%のような少量の第3のαオレフィンを含有するものなどのエチレン−αオレフィン・コポリマーなどでよい。第3のαオレフィンはエチレンではないが、それは、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン−1、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、またはスチレン、あるいはこれらの合成でよい。そのようなコポリマーはシングルサイト触媒を用いて製造されるのが好ましい。 The second polyethylene resin, eg ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), has a larger Mw than the first polyethylene resin, for example in the range of 5.1 × 10 5 to 1 × 10 6 and an MWD of about 5 to about 100. Have. Non-limiting examples of the second polyethylene resin used herein are those having an MWD of about 5 to about 50. The second polyethylene may be an ethylene homopolymer or an ethylene-alpha olefin copolymer, such as one containing a small amount of a third alpha olefin, such as about 5 mol%. The third alpha olefin is not ethylene, but it is propylene, butene-1, pentene-1, hexene-1, 4-methylpentene-1, octene-1, vinyl acetate, methyl methacrylate, or styrene, or these The synthesis of Such copolymers are preferably produced using a single site catalyst.

(ii)MwとMWDの決定
MWDは、Mwの数平均分子量(Mn)に対する比に等しい。微多孔膜を製造するのに用いられるポリマーのMWDは、例えば、多段重合により、コントロールできる。ポリエチレン組成のMWDは、分子量とポリエチレン成分の混合比によりコントロールできる。
(Ii) Determination of Mw and MWD MWD is equal to the ratio of Mw to number average molecular weight (Mn). The MWD of the polymer used to produce the microporous membrane can be controlled by, for example, multistage polymerization. The MWD of the polyethylene composition can be controlled by the molecular weight and the mixing ratio of the polyethylene component.

ポリエチレンのMwとMnとは、示差屈折率検出器(DRI)を備える、高温サイズ排除クロマトグラフィー、あるいは、「SEC」(GPC PL220、Polymer Laboratories社)を用いて決定される。Polymer Laboratories社から市販のPLgel Mixed-B カラム3本を用いる。公称流速は0.5cm/分で、公称射出量は300μlであった。トランスファーライン、カラムおよびDRI検出器は、145℃に保たれたオーブン中に入れられた。測定は、「Macromolecules」34巻19号(2001)6812−6820頁に開示された手順に従って行われた。 The Mw and Mn of polyethylene are determined using high temperature size exclusion chromatography equipped with a differential refractive index detector (DRI) or “SEC” (GPC PL220, Polymer Laboratories). Use three commercially available PLgel Mixed-B columns from Polymer Laboratories. The nominal flow rate was 0.5 cm 3 / min and the nominal injection volume was 300 μl. The transfer line, column and DRI detector were placed in an oven maintained at 145 ° C. The measurement was performed according to the procedure disclosed in “Macromolecules”, Vol. 34, No. 19, (2001), pages 6812-6820.

使用されるGPC溶媒は、約1000ppmのブチル化ハイドロキシトルエン(BHT)を含むフィルタしたアルドリッチ試薬グレード1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)である。TCBは、SECに導入される前にオンラインの脱気装置で脱気される。ポリマー溶液は、ガラス容器に乾燥ポリマーを置いて、所定量の上記TCB溶媒を加え、約2時間連続撹拌しながら混合物を160℃で加熱することにより準備した。UHMWPE溶液の濃度は0.25〜0.75mg/mlであった。サンプル溶液を、GPCに注入する前にオフラインで、Polymer Laboratories社から市販のSP260 Sample Prep Stationモデルを用いて2μmフィルタでろ過した。   The GPC solvent used is filtered Aldrich reagent grade 1,2,4-trichlorobenzene (TCB) containing about 1000 ppm butylated hydroxytoluene (BHT). The TCB is degassed with an online degasser before being introduced into the SEC. A polymer solution was prepared by placing a dry polymer in a glass container, adding a predetermined amount of the above TCB solvent, and heating the mixture at 160 ° C. with continuous stirring for about 2 hours. The concentration of the UHMWPE solution was 0.25 to 0.75 mg / ml. The sample solution was filtered off-line using a SP260 Sample Prep Station model, commercially available from Polymer Laboratories, offline prior to injection into GPC.

カラムセットの分離効率は、キャリブレーション曲線を生成するのに用いられる、約580から約10,000,000のMpの範囲の17の個々のポリスチレン標準を用いて生成したキャリブレーション曲線でキャリブレーションした。ポリスチレン標準はPolymer Laboratories社(米国マサチューセッツ州アマースト)から市販されている。キャリブレーション曲線(log MPと保持容量)は、各PS標準用のDRI信号でのピークの保持容量を記録し、そのデータを2次式に当てはめることにより生成される。サンプルは、Wave Metrics社から入手可能なIGOR Proを用いて分析される。   The separation efficiency of the column set was calibrated with a calibration curve generated using 17 individual polystyrene standards ranging from about 580 to about 10,000,000 Mp used to generate a calibration curve. . Polystyrene standards are commercially available from Polymer Laboratories (Amherst, Mass., USA). The calibration curve (log MP and holding capacity) is generated by recording the holding capacity of the peak in the DRI signal for each PS standard and applying the data to a quadratic equation. Samples are analyzed using IGOR Pro available from Wave Metrics.

(b)ポリプロピレン樹脂
ここで用いるポリプロピレンは、約3×10から約1.5×10、例えば約6×10から約1.5×10のMwと、80J/g以上の、非限定的な例として約80から約200J/gの融解熱(ΔHm)と、約1.0から約100の、例えば約1.1から約50のMWDを有し、プロピレン・ホモポリマーまたはプロピレンと他のもの、すなわち、第4のオレフィンとのコポリマーでもよく、ただし、ホモポリマーが好ましい。コポリマーは、ランダムコポリマーでもブロックコポリマーでもよい。プロピレン以外のオレフィンである第4のオレフィンは、エチレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン−1、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、スチレン等のαオレフィン、およびブタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン等のようなジオレフィンを含む。プロピレン・コポリマー中の第4のオレフィンのパーセントは、耐熱性、耐圧縮性、耐熱収縮性等のようなポリオレフィン微多孔膜の特性を低下させない範囲であることが好ましく、約10モル%未満、例えば約0から約10モル%未満までが好ましい。
(B) Polypropylene resin The polypropylene used here has a Mw of about 3 × 10 5 to about 1.5 × 10 6 , for example, about 6 × 10 5 to about 1.5 × 10 6 , and a non- As a limiting example, it has a heat of fusion (ΔHm) of about 80 to about 200 J / g, an MWD of about 1.0 to about 100, such as about 1.1 to about 50, and a propylene homopolymer or propylene Others, i.e. copolymers with a fourth olefin, may be used, although homopolymers are preferred. The copolymer may be a random copolymer or a block copolymer. The fourth olefin, which is an olefin other than propylene, is an alpha olefin such as ethylene, butene-1, pentene-1, hexene-1, 4-methylpentene-1, octene-1, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene, And diolefins such as butadiene, 1,5-hexadiene, 1,7-octadiene, 1,9-decadiene and the like. The percentage of the fourth olefin in the propylene copolymer is preferably in a range that does not degrade the properties of the microporous polyolefin membrane such as heat resistance, compression resistance, heat shrinkage resistance, etc., and is less than about 10 mol%, for example, From about 0 to less than about 10 mole percent is preferred.

実施の形態では、ポリプロピレンのMWDは約1.0から約100で、例えば、約2から約50あるいは約2.5から6である。   In embodiments, the MWD of polypropylene is from about 1.0 to about 100, for example from about 2 to about 50, or from about 2.5 to 6.

ポリプロピレンのMw、MWDおよびΔHmは、米国特許出願公開US2008/0057389号に開示された方法に従って計測され、米国特許出願公開US2008/0057389号の全文が本書に参照して組み込まれる。   The Mw, MWD and ΔHm of polypropylene are measured according to the method disclosed in US Patent Application Publication No. US 2008/0057389, the entire text of US Patent Application Publication No. US 2008/0057389 is incorporated herein by reference.

ポリオレフィン組成中のポリプロピレン樹脂の量は、ポリオレフィン組成の重量に基づいて25重量%以下である。ポリプロピレンのパーセントが25重量%より高いと、得られる微多孔膜は相対的に低強度となり、二峰性構造に形成するのが難しくなる。ポリプロピレン樹脂のパーセントはポリオレフィン組成の重量に基づいて、例えば、約5重量%から約20重量%で、別の例では約7重量%から約15重量%でよい。実施の形態では、プロピレンは約110J/gから120J/gの範囲のΔHmを有する。   The amount of polypropylene resin in the polyolefin composition is 25% by weight or less based on the weight of the polyolefin composition. If the percentage of polypropylene is higher than 25% by weight, the resulting microporous membrane will be relatively low in strength and difficult to form into a bimodal structure. The percentage of polypropylene resin can be, for example, from about 5% to about 20% by weight, and in another example from about 7% to about 15% by weight, based on the weight of the polyolefin composition. In embodiments, the propylene has a ΔHm in the range of about 110 J / g to 120 J / g.

(2) 他の成分
上記の成分に加え、ポリオレフィン組成は、(a)追加のポリオレフィン、および/または、(b)約170℃以上の融点またはガラス転移温度(Tg)を有する耐熱ポリマー樹脂を、微多孔膜の特性を低下させない量で、例えばポリオレフィン組成の重量に基づいて10重量%以下、含んでもよい。
(2) Other components In addition to the above components, the polyolefin composition comprises (a) an additional polyolefin and / or (b) a heat resistant polymer resin having a melting point or glass transition temperature (Tg) of about 170 ° C. or higher, It may be contained in an amount that does not deteriorate the properties of the microporous membrane, for example, 10% by weight or less based on the weight of the polyolefin composition.

(a)追加のポリオレフィン
追加のポリオレフィンは、(a)各々が1×10から4×10のMwを有する、ポリブテン−1、ポリペンテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリヘキセン−1、ポリオクテン−1、ポリ酢酸ビニル、ポリメチル・メタクリレート、ポリスチレンおよびエチレン/αオレフィンのコポリマーと、(b)1×10から1×10のMwを有するポリエチレン・ワックスの少なくとも1種でよい。ポリブテン−1、ポリペンテン−1、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリヘキセン−1、ポリオクテン−1、ポリ酢酸ビニル、ポリメチル・メタクリレートおよびポリスチレンはホモポリマーに限定されず、さらに他のαオレフィンを含むコポリマーであってもよい。
(A) Additional polyolefins Additional polyolefins are: (a) polybutene-1, polypentene-1, poly-4-methylpentene-1, polyhexene-1, each having a Mw of 1 × 10 4 to 4 × 10 6 , Polyoctene-1, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polystyrene and ethylene / alpha olefin copolymer, and (b) at least one polyethylene wax having a Mw of 1 × 10 3 to 1 × 10 4 . Polybutene-1, polypentene-1, poly-4-methylpentene-1, polyhexene-1, polyoctene-1, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate and polystyrene are not limited to homopolymers, but also copolymers containing other α-olefins It may be.

(b)耐熱性樹脂
耐熱性樹脂は、(i)約170℃以上の融点を有し、部分的に結晶構造のアモルファス樹脂、および、(ii)約170℃以上のTgを有する完全にアモルファスな樹脂とそれらの混合物であることが好ましい。融点とTgはJIS K7121の方法に準拠した示差走査熱量測定法(DSC)により決められる。耐熱性樹脂の具体例には、ポリブチレン・テレフタレート(融点:約160〜230℃)、ポリエチレン・テレフタレート(融点:約250〜270℃)等のポリエステル、フッ素樹脂、ポリアミド(融点:215〜265℃)、ポリアリーレンスルフィド、ポリイミド(Tg:280℃以上)、ポリアミドイミド(Tg:280℃)、ポリエーテルスルホン(Tg:223℃)、ポリエーテルエーテルケトン(融点:334℃)、ポリカーボネート(融点:220〜240℃)、酢酸セルロース(融点:220℃)、三酢酸セルロース(融点:300℃)、ポリスルホン(Tg:190℃)、ポリエーテルイミド(融点:216℃)等が含まれる。
(B) Heat-resistant resin The heat-resistant resin is (i) an amorphous resin having a melting point of about 170 ° C. or higher and partially having a crystal structure, and (ii) a completely amorphous resin having a Tg of about 170 ° C. or higher. A resin and a mixture thereof are preferable. The melting point and Tg are determined by differential scanning calorimetry (DSC) in accordance with the method of JIS K7121. Specific examples of the heat-resistant resin include polyesters such as polybutylene terephthalate (melting point: about 160 to 230 ° C.), polyethylene terephthalate (melting point: about 250 to 270 ° C.), fluororesin, and polyamide (melting point: 215 to 265 ° C.). , Polyarylene sulfide, polyimide (Tg: 280 ° C or higher), polyamideimide (Tg: 280 ° C), polyethersulfone (Tg: 223 ° C), polyetheretherketone (melting point: 334 ° C), polycarbonate (melting point: 220- 240 ° C.), cellulose acetate (melting point: 220 ° C.), cellulose triacetate (melting point: 300 ° C.), polysulfone (Tg: 190 ° C.), polyetherimide (melting point: 216 ° C.) and the like.

(c)含有量
追加のポリオレフィンおよび耐熱性樹脂の合計量は、混合した希釈剤とポリオレフィン組成の重量に基づいて、20%以下が好ましく、例えば約0重量%から約20重量%である。
(C) Content The total amount of additional polyolefin and heat resistant resin is preferably 20% or less, for example from about 0% to about 20% by weight, based on the weight of the mixed diluent and polyolefin composition.

[2]微多孔膜の製造方法
本発明は、微多孔膜の製造方法に関し、その製造方法は、(1)ある特定のポリオレフィン(一般的にポリオレフィン樹脂の形)と少なくとも1種の溶媒または希釈剤を混合してポリオレフィン溶液を形成する工程と、(2)ポリオレフィン溶液をダイ押出しして押出し成形品を形成する工程と、(3)押出し成形品を冷却して冷却押出し成形品を形成する工程と、(4)冷却押出し成形品をある特定温度で延伸して延伸シートを形成する工程と、(5)延伸シートから溶媒または希釈剤を除去して溶媒/希釈剤除去膜を形成する工程と、(6)溶媒/希釈剤除去膜をある特定温度である特定倍率まで延伸して延伸膜を形成する工程と、(7)延伸膜を熱固定して微多孔膜を形成する工程とを備える。必要なら、工程(4)と工程(5)との間で、(4i)熱固定処理工程、(4ii)加熱ロール処理工程、および/または、(4iii)高温溶媒処理工程を実行してもよい。工程(5)と工程(6)との間で、(5i)熱固定処理工程を実行してもよい。必要なら、工程(6)の前に工程(5i)に続けて(5ii)電離放射による架橋結合の工程、および、工程(7)の後で(7i)親水化処理工程および(7ii)表面コーティング処理工程を実行してもよい。
[2] Method for Producing Microporous Membrane The present invention relates to a method for producing a microporous membrane, which comprises (1) a specific polyolefin (generally in the form of a polyolefin resin) and at least one solvent or dilution. A step of mixing the agent to form a polyolefin solution, (2) a step of die-extrusion of the polyolefin solution to form an extrusion molded product, and (3) a step of cooling the extrusion molded product to form a cooled extrusion molded product. And (4) a step of stretching the cooled extruded product at a specific temperature to form a stretched sheet, and (5) a step of removing the solvent or diluent from the stretched sheet to form a solvent / diluent removal film. (6) A step of stretching the solvent / diluent removal film to a specific temperature, which is a specific temperature, to form a stretched film, and (7) a step of thermally fixing the stretched film to form a microporous film. . If necessary, (4i) heat setting treatment step, (4ii) heating roll treatment step, and / or (4iii) high temperature solvent treatment step may be performed between step (4) and step (5). . Between the step (5) and the step (6), the (5i) heat setting treatment step may be executed. If necessary, before step (6), following step (5i), (5ii) step of cross-linking by ionizing radiation, and after step (7) (7i) hydrophilization step and (7ii) surface coating Processing steps may be performed.

(1)ポリマーと希釈剤の混合
ポリエチレンとポリプロピレンとを備えるポリオレフィン組成は、少なくとも1種の希釈剤と混ぜ合わせられ、混合物を形成する。混合物は、必要なら、本発明の効果を低下させない範囲で、抗酸化剤、ケイ酸塩微粒子(孔形成材料)、等の種々の添加剤を含んでもよい。
(1) Mixing of polymer and diluent A polyolefin composition comprising polyethylene and polypropylene is mixed with at least one diluent to form a mixture. If necessary, the mixture may contain various additives such as an antioxidant and fine particles of silicate (pore forming material) as long as the effects of the present invention are not reduced.

比較的高倍率のよりよい延伸を可能にするために、希釈剤は室温で液体であることが好ましい。希釈剤が混合物中のポリマーの1種以上に対して溶媒であると、「溶媒」または「膜形成溶媒」と呼ばれる。希釈剤が溶媒(または膜形成溶媒)であると、混合物は「ポリオレフィン溶液」と呼ばれる。希釈剤は、例えば、ノナン、デカン、デカリン、p−キシレン、ウンデカン、ドデカン、液体パラフィン、上記の炭化水素の沸点と同等の沸点を有する鉱油の蒸留物、および、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチルなどの室温で液体のフタル酸エステル等の、脂肪族、脂環式または芳香族炭化水素でよい。安定した溶媒含有量を有するゲル状シートとして押出し成形品を最も効率的に得るために、液体パラフィンのような不揮発性液体溶媒を用いるのが好ましい。実施の形態では、溶融ブレンドする間にポリオレフィン組成と混和性であるが室温では固体である1種以上の固体溶媒を液体溶媒に加えてもよい。そのような固体溶媒は、ステアリルアルコール、セリルアルコール、パラフィン・ワックスなどであるのが好ましい。別の実施の形態では、固体溶媒は、液体溶媒なしで用いられる。しかし、固体溶媒だけを用いるときは、不均一な延伸等が生じ得る。   The diluent is preferably a liquid at room temperature to allow for better stretching at relatively high magnification. If the diluent is a solvent for one or more of the polymers in the mixture, it is called a “solvent” or “film-forming solvent”. If the diluent is a solvent (or film-forming solvent), the mixture is called a “polyolefin solution”. Diluents include, for example, nonane, decane, decalin, p-xylene, undecane, dodecane, liquid paraffin, distillate of mineral oil having a boiling point equivalent to the boiling point of the above hydrocarbons, and dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, etc. It may be an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbon such as a phthalate which is liquid at room temperature. In order to most efficiently obtain an extruded product as a gel-like sheet having a stable solvent content, it is preferable to use a non-volatile liquid solvent such as liquid paraffin. In embodiments, one or more solid solvents that are miscible with the polyolefin composition but are solid at room temperature during melt blending may be added to the liquid solvent. Such a solid solvent is preferably stearyl alcohol, seryl alcohol, paraffin or wax. In another embodiment, the solid solvent is used without a liquid solvent. However, when only a solid solvent is used, non-uniform stretching or the like can occur.

液体溶媒の粘性は、25℃の温度で測定して約30から約500cStであるのが好ましく、より好ましくは約30から約200cStである。25℃での粘性が30cStより小さいと、ポリオレフィン溶液が泡立ち、混ぜるのが難しくなる。一方、粘性が500cStより大きいと、液体溶媒の除去が難しくなる。   The viscosity of the liquid solvent is preferably from about 30 to about 500 cSt, more preferably from about 30 to about 200 cSt, measured at a temperature of 25 ° C. If the viscosity at 25 ° C. is less than 30 cSt, the polyolefin solution is foamed and difficult to mix. On the other hand, if the viscosity is greater than 500 cSt, it is difficult to remove the liquid solvent.

特に制約はないが、ポリオレフィン溶液は二軸押出機で溶融ブレンドされ、高樹脂濃度ポリオレフィン溶液を準備するのが好ましい。膜形成溶媒を溶融ブレンドを始める前に加えてもよく、あるいはブレンドする間に中間部で二軸押出機に供給してもよいが、後者の方が好ましい。   Although there is no particular limitation, it is preferable to prepare a high resin concentration polyolefin solution by melt blending the polyolefin solution with a twin screw extruder. The film-forming solvent may be added prior to initiating melt blending, or it may be fed to the twin screw extruder at the middle during blending, the latter being preferred.

ポリオレフィン溶液の溶融ブレンド温度は、ポリエチレン樹脂の融点(Tm)+10℃からTm+120℃の範囲であるのが好ましい。融点は、JIS K7121に準拠した示差走査熱量測定法(DSC)により測定される。実施の形態では、特にポリエチレン樹脂が約130から約140℃の融点を有する場合に、溶融ブレンド温度は約140から約250℃で、好ましくは約170から約240℃である。   The melt blending temperature of the polyolefin solution is preferably in the range of the melting point (Tm) of the polyethylene resin + 10 ° C. to Tm + 120 ° C. The melting point is measured by differential scanning calorimetry (DSC) based on JIS K7121. In embodiments, the melt blending temperature is from about 140 to about 250 ° C, preferably from about 170 to about 240 ° C, particularly when the polyethylene resin has a melting point of from about 130 to about 140 ° C.

ハイブリッド構造を得るために、ポリオレフィン溶液中のポリオレフィン組成濃度は、ポリオレフィン溶液の重量に基づいて、約25重量%から約50重量%が好ましく、例えば、約25重量%から約45重量%である。   In order to obtain a hybrid structure, the polyolefin composition concentration in the polyolefin solution is preferably about 25 wt% to about 50 wt%, for example, about 25 wt% to about 45 wt%, based on the weight of the polyolefin solution.

二軸押出機のスクリュー長さLのスクリュー径Dに対する比L/Dは、好ましくは約20から約100の範囲であり、より好ましくは、約35から約70の範囲である。L/Dが20より小さいと、溶融ブレンドが不十分になる。L/Dが100より大きいと、二軸押出機中のポリオレフィン溶液の滞留時間が長くなりすぎる。後者の場合、過度の剪断と加熱の結果として膜のMwが低下し、このことは好ましくはない。二軸押出機のシリンダーは、好ましくは約40から約100mmの内径を有する。   The ratio L / D of the screw length L to the screw diameter D of the twin screw extruder is preferably in the range of about 20 to about 100, and more preferably in the range of about 35 to about 70. When L / D is less than 20, melt blending becomes insufficient. When L / D is larger than 100, the residence time of the polyolefin solution in the twin screw extruder becomes too long. In the latter case, the Mw of the membrane decreases as a result of excessive shearing and heating, which is not preferred. The cylinder of the twin screw extruder preferably has an inner diameter of about 40 to about 100 mm.

二軸押出機では、充填したポリオレフィン溶液の量Q(kg/h)のスクリュー回転数Ns(rpm)に対する比Q/Nsは好ましくは約0.1から約0.55kg/h/rpmである。Q/Nsが0.1kg/h/rpmより小さいと、ポリオレフィンが剪断により損傷され、強度とメルトダウン温度の低下という結果を生ずる。Q/Nsが0.55kg/h/rpmより大きいと、均一なブレンドが行えない。Q/Nsは、より好ましくは約0.2から約0.5kg/h/rpmである。スクリュー回転数Nsは好ましくは180rpm以上である。特に制約はないが、スクリュー回転数Nsの上限は、好ましくは約500rpmである。   In the twin screw extruder, the ratio Q / Ns of the amount Q (kg / h) of the filled polyolefin solution to the screw rotation speed Ns (rpm) is preferably about 0.1 to about 0.55 kg / h / rpm. If Q / Ns is less than 0.1 kg / h / rpm, the polyolefin is damaged by shear, resulting in a decrease in strength and meltdown temperature. When Q / Ns is larger than 0.55 kg / h / rpm, uniform blending cannot be performed. Q / Ns is more preferably about 0.2 to about 0.5 kg / h / rpm. The screw rotation speed Ns is preferably 180 rpm or more. Although there is no particular limitation, the upper limit of the screw rotation speed Ns is preferably about 500 rpm.

(2)押出し
ポリオレフィン溶液は押出機で溶融ブレンドされ、ダイ押出しされる。別の実施の形態では、ポリオレフィンは押出され、ペレット化される。この後者の実施の形態では、ペレットは第2の押出しにて溶融ブレンドされ押出されてゲル状の成形品またはシートを作る。いずれの実施の形態においても、ダイは矩形開口部を有するシート形成ダイ、二重円筒形の中空ダイ、インフレーションダイ、等でよい。シート形成ダイの場合には、ダイの隙間は、好ましくは約0.1から約5mmである。押出し温度は好ましくは約140から約250℃であり、押出し速さは好ましくは約0.2から約15m/分である。押出し方向(すなわち、押出しと押出しの下流側工程の間の押出し成形品の移動方向)は縦方向(machine direction)または「MD」と呼ばれる。膜厚とMDの両方に直交する方向は横断方向(transverse direction)または「TD」と呼ばれる。
(2) Extrusion The polyolefin solution is melt blended in an extruder and die extruded. In another embodiment, the polyolefin is extruded and pelletized. In this latter embodiment, the pellets are melt blended and extruded in a second extrusion to produce a gel shaped article or sheet. In any of the embodiments, the die may be a sheet forming die having a rectangular opening, a double cylindrical hollow die, an inflation die, or the like. In the case of a sheet forming die, the die gap is preferably about 0.1 to about 5 mm. The extrusion temperature is preferably from about 140 to about 250 ° C., and the extrusion speed is preferably from about 0.2 to about 15 m / min. The direction of extrusion (i.e., the direction of movement of the extruded product between extrusion and downstream processes of extrusion) is referred to as the machine direction or "MD". The direction orthogonal to both film thickness and MD is called the transverse direction or “TD”.

(3)押出し成形品の冷却
ダイから製造された押出し成形品は冷却され、冷却押出し成形品、たとえば、高樹脂含有量ゲル状成形品またはシートを形成する。冷却は、押出し成形品を、約50℃/分以上の冷却速度で押出し成形品のゲル化温度以下の温度に曝すことにより行われる。冷却は、約25℃以下まで行われるのが好ましい。このような冷却により、膜形成溶媒によって分離されたポリオレフィンのミクロ相を固定する。一般的に、遅い冷却速度は、大きな擬似セル単位を有するゲル状シートを提供し、粗い高次構造となる。一方、速い冷却速度は、密なセル単位となる。50℃/分未満の冷却速度は高い結晶化度となり、ゲル状シートに適度な延伸性をもたらすことが難しくなる。使用可能な冷却方法には、押出し成形品を冷却空気、冷却水などの冷却媒体に接触させること、押出し成形品を冷却ローラに接触させること等がある。
(3) Cooling of Extruded Molded Products Extruded products manufactured from the die are cooled to form cooled extruded products, for example, high resin content gel shaped products or sheets. Cooling is performed by exposing the extruded product to a temperature below the gelation temperature of the extruded product at a cooling rate of about 50 ° C./min or more. Cooling is preferably performed to about 25 ° C. or less. By such cooling, the polyolefin microphase separated by the film-forming solvent is fixed. In general, a slow cooling rate provides a gel-like sheet with large pseudocell units, resulting in a coarser higher order structure. On the other hand, a high cooling rate is a dense cell unit. A cooling rate of less than 50 ° C./min results in a high degree of crystallinity, making it difficult to provide appropriate stretchability to the gel sheet. Usable cooling methods include bringing the extruded product into contact with a cooling medium such as cooling air and cooling water, and bringing the extruded product into contact with a cooling roller.

実施の形態では、押出し用に混合されたポリオレフィン組成と希釈剤の相対的な量は、冷却押出し成形品が高ポリオレフィン含有量となるように選定される。   In an embodiment, the relative amounts of polyolefin composition and diluent mixed for extrusion are selected so that the cooled extrudate has a high polyolefin content.

高ポリオレフィン含有量により、冷却押出し成形品は、ポリオレフィン組成を製造するのに使用されたポリオレフィン由来のポリオレフィンを、冷却押出し成形品の重量に基づいて、少なくとも約25重量%、たとえば約25重量%から約50重量%含むことになる。冷却押出し成形品のポリオレフィン含有量が約25重量%未満であると、小さな孔と大きな孔の両方を有するハイブリッド微多孔膜構造を形成するのが難しくなると考えられる。ポリオレフィン含有量が約50重量%を超えると高粘性となり、所望のハイブリッド構造を形成するのが難しくなる。冷却押出し成形品は、好ましくは、ポリオレフィン溶液と少なくとも同じだけ高いポリオレフィン含有量を有するのが好ましい。   Due to the high polyolefin content, the cooled extrudates can produce polyolefins derived from the polyolefin used to produce the polyolefin composition from at least about 25% by weight, for example from about 25% by weight, based on the weight of the cooled extrudate. It will contain about 50% by weight. If the polyolefin content of the cooled extruded product is less than about 25% by weight, it will be difficult to form a hybrid microporous membrane structure having both small and large pores. When the polyolefin content exceeds about 50% by weight, the viscosity becomes high and it becomes difficult to form a desired hybrid structure. The cooled extrudate preferably has a polyolefin content that is at least as high as the polyolefin solution.

(4)冷却押出し成形品の延伸
冷却押出し成形品を少なくとも一方向に延伸する。どんな理論やモデルにも縛られたくはないが、冷却押出し成形品(たとえば、ゲル状シート)は、シートが膜形成溶媒を含有するので、均一に延伸されると考えられる。ゲル状シートは、たとえばテンター法、ロール法、インフレーション法あるいはそれらの組み合わせにより加熱した後に所定倍率に延伸されるのが好ましい。延伸は、一軸または二軸で行われるが、二軸延伸が好ましい。二軸延伸の場合は、同時二軸延伸、逐次延伸あるいは多段延伸(例えば、同時二軸延伸と逐次延伸の組み合わせ)の何れを用いてもよいが、同時二軸延伸が好ましい。二軸延伸を用いるとき、各方向への延伸量は同じでなくてもよい。
(4) Stretching of the cooled extruded product The cooled extruded product is stretched in at least one direction. Without wishing to be bound by any theory or model, it is believed that chilled extrudates (eg, gel-like sheets) are uniformly stretched because the sheets contain a film-forming solvent. The gel-like sheet is preferably stretched at a predetermined ratio after being heated by, for example, a tenter method, a roll method, an inflation method, or a combination thereof. Stretching is performed uniaxially or biaxially, but biaxial stretching is preferred. In the case of biaxial stretching, any of simultaneous biaxial stretching, sequential stretching or multistage stretching (for example, a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching) may be used, but simultaneous biaxial stretching is preferred. When using biaxial stretching, the amount of stretching in each direction need not be the same.

この第1の延伸工程での延伸倍率は、一軸延伸の場合に、2倍以上が好ましく、さらに好ましくは3から30倍である。二軸延伸の場合には、延伸倍率はいずれの方向でも3倍以上が好ましく、すなわち、面倍率で9倍以上が好ましく、より好ましくは16倍以上で、最も好ましくは25倍以上である。一実施の形態では、冷却押出し成形品は同時にMDに3から7倍(例えば5倍)とTDに3から7倍(例えば5倍)延伸される。第1の延伸工程の例には、約9倍から約400倍延伸することが含まれる。さらなる例では約16倍から約49倍延伸する。9倍以上の面倍率で、微多孔膜のピン破壊強度は改善される。面倍率が400倍を超えると、延伸装置、延伸作業等は大型延伸装置を含むことになり、操作が難しくなる。   In the case of uniaxial stretching, the stretching ratio in the first stretching step is preferably 2 times or more, more preferably 3 to 30 times. In the case of biaxial stretching, the stretching ratio is preferably 3 times or more in any direction, that is, the surface magnification is preferably 9 times or more, more preferably 16 times or more, and most preferably 25 times or more. In one embodiment, the cooled extrusion is simultaneously stretched 3 to 7 times (eg 5 times) in MD and 3 to 7 times (eg 5 times) in TD. Examples of the first stretching step include stretching from about 9 times to about 400 times. In a further example, stretching is from about 16 times to about 49 times. The pin breaking strength of the microporous membrane is improved at a surface magnification of 9 times or more. When the surface magnification exceeds 400 times, the stretching device, stretching work, etc. include a large stretching device, which makes operation difficult.

延伸の間、押出し成形品は、押出し成形品を製造するのに用いたポリエチレンのほぼ結晶分散温度(Tcd)から約Tcd+30℃の範囲の温度、例えば冷却押出し成形品の混合したポリエチレン成分のTcdからTcd+25℃の範囲、より好ましくはTcd+10℃からTcd+25℃の範囲、最も好ましくはTcd+15℃からTcd+25℃の範囲の温度に曝される。冷却押出し成形品の延伸温度がTcd未満であると、ポリエチレン樹脂が十分に軟化されないのでゲル状シートは延伸により壊れ易く、高倍率の延伸をできないと考えられる。   During stretching, the extrudate is obtained from a temperature in the range of about the crystal dispersion temperature (Tcd) of the polyethylene used to produce the extrudate to about Tcd + 30 ° C., eg, from the Tcd of the mixed polyethylene component of the cooled extrudate. Exposure to temperatures in the range of Tcd + 25 ° C., more preferably in the range of Tcd + 10 ° C. to Tcd + 25 ° C., most preferably in the range of Tcd + 15 ° C. to Tcd + 25 ° C. If the stretching temperature of the cooled extruded product is less than Tcd, the polyethylene resin is not sufficiently softened, so that the gel-like sheet is easily broken by stretching, and it is considered that high-strength stretching cannot be performed.

結晶分散温度は、ASTM D 4065に準拠した動的粘弾性の温度特性を測定することにより決められる。ポリエチレン樹脂は約90から100℃の結晶分散温度を有するので、延伸温度は約90℃から125℃、好ましくは約100℃から125℃、より好ましくは105℃から125℃である。   The crystal dispersion temperature is determined by measuring the temperature characteristics of dynamic viscoelasticity according to ASTM D 4065. Since the polyethylene resin has a crystal dispersion temperature of about 90 to 100 ° C, the stretching temperature is about 90 ° C to 125 ° C, preferably about 100 ° C to 125 ° C, more preferably 105 ° C to 125 ° C.

上記の延伸により、ポリエチレン・ラメラの間に亀裂を生じ、ポリエチレン相をより細かくして、多数のフィブリルを形成する。フィブリルは3次元網目構造を形成する。延伸は、最終的な微多孔膜の機械的強度を改善すると考えられ、孔を拡張し、微多孔膜を電池のセパレータとして用いるのに適したものとする。   The above stretching creates cracks in the polyethylene lamella, making the polyethylene phase finer and forming a large number of fibrils. Fibrils form a three-dimensional network structure. Stretching is thought to improve the mechanical strength of the final microporous membrane, expanding the pores and making the microporous membrane suitable for use as a battery separator.

所望の特性によっては、延伸は膜厚方向に温度分布を有して行われ、最終的な微多孔膜にさらに改善された機械的強度を付与するようにしてもよい。この方法の詳細な説明は、日本国特許第3347854号に記載されている。   Depending on the desired properties, the stretching may be performed with a temperature distribution in the film thickness direction to impart further improved mechanical strength to the final microporous membrane. A detailed description of this method is described in Japanese Patent No. 3347854.

(5)希釈剤除去
冷却押出し成形品から少なくとも一部の希釈剤を除去するのには、いかなる使いやすい方法を用いてもよい。たとえば、洗浄溶剤を用いて除去(たとえば、洗浄、移動、または、分解)することができる。ポリオレフィン組成相は、膜形成溶媒相から相分離しているので、希釈剤の除去により微多孔膜が提供される。液体溶媒の除去は1種以上の適切な洗浄溶剤、すなわち、膜から液体溶媒を移動できるもの、を用いて行うことができる。洗浄溶剤の例としては、揮発性溶媒、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素等の塩素化炭化水素、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル、メチルエーテルケトン等のケトン、トリフルオロエタン、C14等の線状フッ化炭素、C等の環状ヒドロフルオロカーボン、COCH、COC等のヒドロフルオロエーテル、COCF、COC等のペルフルオロエーテル、およびこれらの混合物が含まれる。
(5) Diluent removal Any convenient method may be used to remove at least a portion of the diluent from the cooled extrusion. For example, it can be removed (eg, washed, transferred, or decomposed) using a cleaning solvent. Since the polyolefin composition phase is phase separated from the film-forming solvent phase, removal of the diluent provides a microporous membrane. Removal of the liquid solvent can be performed using one or more suitable cleaning solvents, i.e., those that can move the liquid solvent from the membrane. Examples of cleaning solvents include volatile solvents such as saturated hydrocarbons such as pentane, hexane and heptane, chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride, ethers such as diethyl ether and dioxane, and methyl ether ketone. Ketones, trifluoroethane, linear fluorocarbons such as C 6 F 14 , cyclic hydrofluorocarbons such as C 5 H 3 F 7, hydrofluoroethers such as C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , C 4 F 9 OCF 3 , C 4 F 9 OC 2 F 5 and other perfluoroethers, and mixtures thereof.

延伸した膜の洗浄は、洗浄溶剤中の浸漬、および/または、洗浄溶剤をかけることにより行うことができる。使用される洗浄溶剤は、延伸した膜の100質量部に対し、約300質量部から約30,000質量部であるのが好ましい。洗浄温度は、通常約15から約30℃で、必要なら、洗浄中に加熱をしてもよい。洗浄中の加熱温度は約80℃以下であるのが好ましい。残留液体溶媒の量が押出し前のポリオレフィン溶液に存在していた液体溶媒の量の1重量%未満になるまで、洗浄を行うのが好ましい。   The stretched film can be washed by dipping in a washing solvent and / or applying a washing solvent. The cleaning solvent used is preferably about 300 parts by weight to about 30,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the stretched membrane. The washing temperature is usually about 15 to about 30 ° C., and if necessary, heating may be performed during washing. The heating temperature during washing is preferably about 80 ° C. or less. Washing is preferably performed until the amount of residual liquid solvent is less than 1% by weight of the amount of liquid solvent present in the polyolefin solution prior to extrusion.

膜形成溶媒を取り除かれた微多孔膜を、加熱乾燥法、風乾燥(例えば、移動する空気を用いる空気乾燥)法などにより乾燥する。大量の洗浄溶剤を除去できるいかなる乾燥法を用いてもよい。好ましくは、乾燥中に洗浄溶剤のほとんどすべてが除去される。乾燥中に、膜は、好ましくはTcdと同じか低い、より好ましくはTcdより5℃以上低い温度に曝されてもよい。乾燥は、微多孔膜の重量(乾燥状態の)に基づいて、残留洗浄溶剤が好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは3重量%以下になるまで、行われる。乾燥が不十分なことは、微多孔膜の空孔率の好ましくない低下を生ずるので、認識することができる。   The microporous film from which the film-forming solvent has been removed is dried by a heat drying method, an air drying method (for example, an air drying method using moving air) or the like. Any drying method that can remove large amounts of cleaning solvent may be used. Preferably, almost all of the cleaning solvent is removed during drying. During drying, the membrane may be exposed to a temperature that is preferably the same as or lower than Tcd, more preferably 5 ° C. or more lower than Tcd. Drying is performed until the residual cleaning solvent is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, based on the weight (in a dry state) of the microporous membrane. Insufficient drying can be recognized because it causes an undesirable decrease in the porosity of the microporous membrane.

(6)乾燥微多孔膜の延伸
乾燥微多孔膜は少なくとも一軸で高倍率に第2の延伸工程で延伸(再延伸)される。微多孔膜の再延伸は、例えば、第1の延伸工程と同様に、テンター法等により、加熱中に、実行することができる。再延伸は、一軸でも、二軸でもよい。二軸延伸の場合には、同時二軸延伸、逐次延伸の何れをも用いることができるが、同時二軸延伸が好ましい。再延伸は、延伸したゲル状シートから得られる、長いシート形状の微多孔膜で実行されるのが普通なので、再延伸でのMDとTDの方向は、冷却押出し成形品の延伸での方向と同じであるのが普通である。この工程での高延伸倍率は、少なくとも1つの方向で約1.1から約1.8倍、たとえば約1.2から約1.6倍である。延伸量は、各延伸方向で同じである必要はない。
(6) Stretching of dry microporous membrane The dry microporous membrane is stretched (re-stretched) in the second stretching step at a high magnification at least uniaxially. The re-stretching of the microporous membrane can be performed during heating by the tenter method or the like, for example, as in the first stretching step. Re-stretching may be uniaxial or biaxial. In the case of biaxial stretching, both simultaneous biaxial stretching and sequential stretching can be used, but simultaneous biaxial stretching is preferred. Since re-stretching is usually carried out with a microporous membrane having a long sheet shape obtained from a stretched gel-like sheet, the MD and TD directions in re-stretching are the directions in stretching of a cooled extruded product. Usually it is the same. The high draw ratio in this step is about 1.1 to about 1.8 times, for example about 1.2 to about 1.6 times in at least one direction. The amount of stretching need not be the same in each stretching direction.

第2の延伸については、好ましくはTm以下、より好ましくは、TcdからTmの範囲の第2の温度(「第2の延伸温度」)に膜を曝しながら実行する。第2の延伸温度がTmより高いと、溶融粘度が良好な延伸をするのには一般的に低すぎて、低い透過性となってしまうと考えられる。第2の延伸温度がTcdより低いと、ポリオレフィンが十分に軟化せず、膜が延伸により壊れる、すなわち、均一な延伸ができない、と考えられる。一実施の形態では、第2の延伸温度は通常は約90から約135℃、たとえば約95から約130℃である。   The second stretching is preferably carried out while exposing the membrane to a second temperature (“second stretching temperature”), preferably Tm or less, more preferably in the range of Tcd to Tm. If the second stretching temperature is higher than Tm, it is considered that the melt viscosity is generally too low for stretching with a low permeability, resulting in low permeability. When the second stretching temperature is lower than Tcd, it is considered that the polyolefin is not sufficiently softened and the film is broken by stretching, that is, uniform stretching cannot be performed. In one embodiment, the second stretching temperature is typically about 90 to about 135 ° C, such as about 95 to about 130 ° C.

この工程における微多孔膜の一軸の第2の延伸倍率は、上記のとおり、約1.1から約1.8倍であるのが好ましい。1.1から1.8倍の倍率は、通常、本発明の微多孔膜を平均孔サイズの大きなハイブリッド構造とする。一軸の第2の延伸の場合、倍率は、長手方向または横断方向で1.1から1.8倍でよい。二軸の第2の延伸の場合、微多孔膜は、両方向での延伸倍率が1.1から1.8倍であれば、同じ倍率ででも異なった倍率ででも延伸できるが、同じ倍率であるのが好ましい。   As described above, the uniaxial second stretching ratio of the microporous membrane in this step is preferably about 1.1 to about 1.8 times. A magnification of 1.1 to 1.8 times usually makes the microporous membrane of the present invention a hybrid structure with a large average pore size. For uniaxial second stretching, the magnification may be 1.1 to 1.8 times in the longitudinal or transverse direction. In the case of biaxial second stretching, the microporous membrane can be stretched at the same or different magnification if the stretching ratio in both directions is 1.1 to 1.8 times, but at the same magnification Is preferred.

微多孔膜の第2の延伸倍率が1.1倍より小さいと、ハイブリッド構造を有し、最終的膜で良好な透過性、電解液吸収能および耐圧縮性を有する膜を製造するのが難しくなるであろう。第2の延伸倍率が1.8倍より大きいと、繊維構造を保つのが難しくなり、膜の耐熱収縮性と電解液吸収特性が低下すると考えられる。この第2の延伸倍率は、たとえば、1.2から1.6倍でよい。   If the second draw ratio of the microporous membrane is less than 1.1 times, it is difficult to produce a membrane having a hybrid structure and having good permeability, electrolyte absorption capability and compression resistance in the final membrane. It will be. If the second draw ratio is larger than 1.8 times, it is difficult to maintain the fiber structure, and it is considered that the heat shrinkage resistance and electrolyte absorption characteristics of the film are lowered. This second draw ratio may be, for example, 1.2 to 1.6.

延伸速さは、延伸方向で、好ましくは3%/秒以上である。一軸延伸の場合、延伸速さは、MDまたはTDで3%/秒以上である。二軸延伸の場合、延伸速さは、MDとTDの両方で3%/秒以上である。3%/秒未満の延伸速さは、TDにわたって不適当な透過性のばらつきのない、良好な透過性を有する膜を製造するのを難しくし得る。延伸速さは、好ましくは5%/秒以上であり、より好ましくは10%/秒以上である。特に制限はないが、延伸速さの上限は、例えば、延伸中の膜の破断を避けるため、50%/秒である。   The stretching speed is preferably 3% / second or more in the stretching direction. In the case of uniaxial stretching, the stretching speed is 3% / second or more in MD or TD. In the case of biaxial stretching, the stretching speed is 3% / second or more for both MD and TD. A stretch rate of less than 3% / second can make it difficult to produce a membrane with good permeability without undue permeability variation over TD. The stretching speed is preferably 5% / second or more, more preferably 10% / second or more. Although there is no particular limitation, the upper limit of the stretching speed is, for example, 50% / second in order to avoid breakage of the film during stretching.

(7)熱処理
乾燥微多孔膜は、熱的に処理(熱固定)されて、結晶を安定化し、膜中に均一なラメラを作る。熱固定は、テンター法またはロール法にて行われる。熱固定は、膜を第2の延伸温度±5℃の範囲、より好ましくは第2の延伸温度±3℃の範囲の温度に曝している間に実行される。熱固定温度が低すぎると、所望のピン破壊強度、引張り破断強度、引張り破断伸び、耐熱収縮性を有する膜を製造するのが難しくなり、熱固定温度が高すぎると、膜の透過性に悪影響を与えると考えられる。
(7) Heat treatment The dried microporous membrane is thermally treated (heat-set) to stabilize crystals and create a uniform lamella in the membrane. The heat setting is performed by a tenter method or a roll method. Heat setting is performed while the membrane is exposed to a temperature in the range of the second stretching temperature ± 5 ° C, more preferably in the range of the second stretching temperature ± 3 ° C. If the heat setting temperature is too low, it becomes difficult to produce a film having the desired pin breaking strength, tensile breaking strength, tensile breaking elongation, and heat shrinkage resistance. If the heat setting temperature is too high, the permeability of the film is adversely affected. It is thought to give.

焼なまし処理は、熱固定工程後に行われる。焼なましは、微多孔膜に荷重をかけることのない熱処理であり、例えば、ベルトコンベア付加熱チャンバまたは空中浮遊形加熱チャンバを用いて実行される。焼なましは、テンターを緩めて熱固定後に連続的に行われてもよい。焼なましは、膜をTm以下、より好ましくは約60℃から約Tm−5℃の範囲の温度に曝して行われる。焼きなましは、微多孔膜の透過性と強度とを改善すると考えられる。オプションとして、膜は、事前の熱固定なしで、焼きなましされてもよい。   The annealing process is performed after the heat setting step. Annealing is a heat treatment that does not apply a load to the microporous membrane, and is performed using, for example, a belt conveyor additional heat chamber or an air-floating heating chamber. Annealing may be performed continuously after loosening the tenter and heat setting. Annealing is performed by exposing the film to a temperature below Tm, more preferably in the range of about 60 ° C to about Tm-5 ° C. Annealing is thought to improve the permeability and strength of the microporous membrane. Optionally, the membrane may be annealed without prior heat setting.

(8)延伸ゲル状シートの熱固定処理
工程(4)と工程(5)の間の延伸押出し成形品を、必要により熱固定してもよい。熱固定の方法は、工程(7)に関して上記で説明したのと同じ方法で実行できる。
(8) Heat setting treatment of stretched gel-like sheet The stretch-extruded product between step (4) and step (5) may be heat-set if necessary. The method of heat setting can be performed in the same manner as described above with respect to step (7).

(9)加熱ローラ処理
工程(4)の後に、工程(4)から(7)のいずれかに続いて、工程(4)の延伸押出し成形品の少なくとも1つの面を1つ以上の加熱ローラに接触させてもよい。ローラ温度は、好ましくは、Tcd+10℃からTmの範囲である。延伸押出し成形品との加熱ロールの接触時間は、好ましくは、約0.5秒から約1分である。加熱ロールは、平らな表面または粗い表面を有していてもよい。加熱ロールは、溶媒を除去する吸引機能を有していてもよい。特に制限はないが、ローラ加熱システムの一例では、ローラ表面に接触する加熱オイルを保持する。
(9) Heating roller treatment After step (4), subsequent to any of steps (4) to (7), at least one surface of the stretch-extruded product of step (4) is turned into one or more heating rollers. You may make it contact. The roller temperature is preferably in the range of Tcd + 10 ° C. to Tm. The contact time of the heated roll with the stretch extruded product is preferably from about 0.5 seconds to about 1 minute. The heated roll may have a flat surface or a rough surface. The heating roll may have a suction function for removing the solvent. Although there is no particular limitation, an example of a roller heating system holds heated oil that contacts the roller surface.

(10)高温溶媒処理
延伸押出し成形品は、工程(4)と工程(5)との間で高温溶媒と接触するようにされてもよい。高温溶媒処理は、延伸により形成されたフィブリルをかなり太い繊維基幹の葉脈形に変え、微多孔膜に大きな孔サイズと適度な強度および透過性を与える。用語「葉脈形」は、フィブリルが太い繊維基幹と、その基幹から複雑な網目構造で広がる細い繊維を有することを意味する。高温溶媒処理の詳細は、国際公開WO2000/20493号に記載されている。
(10) High-temperature solvent treatment The stretch-extruded product may be brought into contact with a high-temperature solvent between step (4) and step (5). High temperature solvent treatment turns the fibrils formed by stretching into a fairly thick fiber backbone leaf shape, giving the microporous membrane a large pore size and moderate strength and permeability. The term “leaf vein shape” means that a fibril has a thick fiber backbone and thin fibers that spread from the backbone in a complex network structure. Details of the high temperature solvent treatment are described in International Publication No. WO2000 / 20493.

(11)洗浄溶剤を含む微多孔膜の熱固定
洗浄溶剤の少なくとも一部を含む微多孔膜は、必要により工程(5)と工程(6)の間で熱固定されてもよい。熱固定の手順は、工程(7)で上記に説明したのと同じである。
(11) Heat setting of microporous membrane containing cleaning solvent The microporous membrane containing at least a part of the cleaning solvent may be heat-set between step (5) and step (6) if necessary. The heat setting procedure is the same as described above in step (7).

(12)架橋結合
熱固定された微多孔膜は、α線、β線、γ線、電子ビーム等の電離放射線で架橋結合することができる。電子ビームを照射する場合は、電子ビームの量は好ましくは約0.1から約100Mradであり、加速電圧は好ましくは約100から約300kVである。架橋結合処理は、微多孔膜のメルトダウン温度を上昇させると考えられる。
(12) Crosslinking Bonding The heat-set microporous membrane can be crosslinked by ionizing radiation such as α rays, β rays, γ rays, electron beams and the like. When irradiating with an electron beam, the amount of electron beam is preferably about 0.1 to about 100 Mrad, and the acceleration voltage is preferably about 100 to about 300 kV. Crosslinking treatment is considered to increase the meltdown temperature of the microporous membrane.

(13)親水化処理
熱固定した微多孔膜は、親水化処理(膜をより親水性にする処理)に供される。親水化処理は、モノマーグラフト処理、界面活性剤処理、コロナ放電処理等でよい。オプションとして、架橋結合処理後にモノマーグラフト処理を行う。
(13) Hydrophilization treatment The heat-set microporous membrane is subjected to a hydrophilic treatment (a treatment for making the membrane more hydrophilic). The hydrophilic treatment may be a monomer graft treatment, a surfactant treatment, a corona discharge treatment, or the like. Optionally, a monomer grafting process is performed after the crosslinking treatment.

熱固定された微多孔膜を界面活性剤処理で親水化する場合、非イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤および両性界面活性剤のいずれを用いてもよく、非イオン界面活性剤が好適である。微多孔膜は、水もしくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール中の界面活性剤の溶液に浸漬し、または、ドクターブレード法にて溶液でコーティングされる。   In the case of hydrophilizing a heat-set microporous membrane by a surfactant treatment, any of a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant and an amphoteric surfactant may be used. Surfactants are preferred. The microporous membrane is immersed in a solution of a surfactant in water or a lower alcohol such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, or coated with the solution by a doctor blade method.

(14)表面コーティング処理
オプションとして、工程(7)から得られた熱固定された微多孔膜を、多孔質ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレンなどの多孔質フッ素樹脂、多孔質ポリイミド、多孔質ポリフェニレンサルファイド等でコーティングして、膜が電池のセパレータとして使用されたときのメルトダウン特性を改良する。コーティングに使用するポリプロピレンは、好ましくは、約5,000から約500,000のMwと、25℃でトルエン100g中約0.5g以上の溶解度を有する。そのようなポリプロピレンは、さらに好ましくは、約0.12から約0.88の分率のラセミダイアド(racemic diade)を有し、ラセミダイアドは、2つの隣接モノマー単位が互いに鏡像異性体である構成単位のことである。表面コーティング層は、例えば、良好な溶媒中の上記のコーティング樹脂の溶液を微多孔膜に塗布し、溶媒の一部を除去して樹脂濃度を高め、それにより樹脂相と溶媒相が分離した構造を形成し、残りの溶媒を除去することにより、塗布される。本目的で良好な溶媒の例には、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物が含まれる。
(14) Surface coating treatment As an option, the heat-set microporous membrane obtained from step (7) is made of porous polypropylene, porous fluororesin such as polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene, porous polyimide, porous To improve the meltdown characteristics when the membrane is used as a battery separator. The polypropylene used for coating preferably has a Mw of about 5,000 to about 500,000 and a solubility of about 0.5 g or more in 100 g of toluene at 25 ° C. Such polypropylene more preferably has a racemic diade with a fraction of about 0.12 to about 0.88, wherein the racemic dyad is a structural unit in which two adjacent monomer units are enantiomers of each other. That is. The surface coating layer has, for example, a structure in which a solution of the above coating resin in a good solvent is applied to a microporous film, and a part of the solvent is removed to increase the resin concentration, thereby separating the resin phase and the solvent phase. Is applied by removing the remaining solvent. Examples of good solvents for this purpose include aromatic compounds such as toluene and xylene.

[3]微多孔膜の構造、特性および組成
(1)構造
本発明のポリオレフィン微多孔膜は、ポリエチレン樹脂由来のハイブリッド構造を有し、水銀圧入ポロシメトリで得られる孔サイズ分布(差分細孔容積曲線で表される)は少なくとも2つのピーク(主たるピークと少なくとも1つのサブピーク)を有する。主たるピークとサブピークはそれぞれポリエチレン相の緻密領域と粗大領域に対応する。
[3] Structure, characteristics and composition of microporous membrane (1) Structure The polyolefin microporous membrane of the present invention has a hybrid structure derived from polyethylene resin, and pore size distribution (difference pore volume curve) obtained by mercury porosimetry. At least two peaks (a main peak and at least one sub-peak). The main peak and sub-peak correspond to the dense region and coarse region of the polyethylene phase, respectively.

上記に説明した方法で製造された微多孔膜は、差分細孔容積曲線としてプロットすると、比較的広い孔サイズ分布を有する。孔サイズ分布は、例えば、水銀ポロシメトリ等の従来の方法で測定できる。   The microporous membrane produced by the method described above has a relatively wide pore size distribution when plotted as a differential pore volume curve. The pore size distribution can be measured by a conventional method such as mercury porosimetry.

膜中の孔サイズと孔容積の分布を測定するのに水銀ポロシメトリを用いるとき、膜の孔径、孔容積および比表面積を従来から測定している。測定をして

Figure 0005453272
として表される差分細孔容積を求め、ここで、Vpは孔容積、rは円筒形孔と仮定した孔半径である。差分細孔容積は、孔径をx軸としてy軸にプロットすると、従来から「孔サイズ分布」と呼ばれる。ハイブリッド構造を示す膜では、差分細孔容積の少なくとも約25%、または少なくとも約30%、または少なくとも約40%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%が、約100ナノメートル以上の大きさ(直径)の孔に関連する。別の表現では、孔径に対する
Figure 0005453272
の曲線では、約100ナノメートルから約1,000ナノメートルの孔径の曲線の下の面積の割合は、約10ナノメートルから約1,000ナノメートルの孔サイズ(または円筒形孔として孔径)の曲線の下の全面積の少なくとも約25%、または少なくとも約30%、または少なくとも約40%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%である。一実施の形態では、約100ナノメートルから約1,000ナノメートルの孔径の曲線の下の面積は、約10ナノメートルから約1,000ナノメートルの孔径の曲線の下の全面積の約25%から約60%、または約30%から約55%、または約35%から約50%の範囲である。 When using mercury porosimetry to measure the pore size and pore volume distribution in the membrane, the pore size, pore volume and specific surface area of the membrane are conventionally measured. Measure
Figure 0005453272
Where Vp is the pore volume and r is the hole radius assumed to be a cylindrical hole. The differential pore volume is conventionally called “pore size distribution” when the pore diameter is plotted on the y-axis with the x-axis being the x-axis. In membranes that exhibit a hybrid structure, at least about 25%, or at least about 30%, or at least about 40%, or at least about 50%, or at least about 60% of the differential pore volume is greater than about 100 nanometers. Related to (diameter) holes. In other words, for the pore size
Figure 0005453272
In the curve, the percentage of the area under the pore diameter curve of about 100 nanometers to about 1,000 nanometers is about 10 nanometers to about 1,000 nanometers of pore size (or pore diameter as a cylindrical hole). At least about 25%, or at least about 30%, or at least about 40%, or at least about 50%, or at least about 60% of the total area under the curve. In one embodiment, the area under the pore diameter curve from about 100 nanometers to about 1,000 nanometers is about 25 of the total area under the pore diameter curve from about 10 nanometers to about 1,000 nanometers. % To about 60%, or about 30% to about 55%, or about 35% to about 50%.

制限ではないが、緻密領域(相対的に小さな孔)と粗大領域(相対的に大きな孔)は不規則に絡み、長手方向と横断方向に見たポリオレフィン微多孔膜のどの断面においてもハイブリッド構造を形成する。ハイブリッド構造は、透過型電子顕微鏡(TEM)等で観察できる。   Although not limited, the dense region (relatively small pores) and the coarse region (relatively large pores) are entangled irregularly, and a hybrid structure can be formed in any cross section of the microporous polyolefin membrane viewed in the longitudinal and transverse directions. Form. The hybrid structure can be observed with a transmission electron microscope (TEM) or the like.

本発明の微多孔膜は、粗大領域のために比較的大きな内部空間と開口を有するので、圧縮されたときにほとんど透気度(空気透過度)の変化のない、適度な透過性と電解液吸収性を有する。本微多孔膜はまた相対的に小さな内部空間と開口を有し、内部空間と開口は、シャットダウン温度やシャットダウン速度などの電池のセパレータとして使用されたときの膜の安全性特性に影響する。したがって、そのような微多孔膜で形成されるセパレータを備えるリチウムイオン二次電池のようなリチウムイオン電池は、安全性能を高く維持したまま、適度な生産性とサイクル特性を有する。   Since the microporous membrane of the present invention has a relatively large internal space and opening due to the coarse region, it has an appropriate permeability and electrolyte solution that hardly changes in air permeability (air permeability) when compressed. Absorptive. The microporous membrane also has a relatively small interior space and opening, which affects the safety characteristics of the membrane when used as a battery separator, such as shutdown temperature and shutdown speed. Therefore, a lithium ion battery such as a lithium ion secondary battery including a separator formed of such a microporous membrane has moderate productivity and cycle characteristics while maintaining high safety performance.

微多孔膜構造を決めるのに用いられる水銀圧入ポロシメトリ法は、Pore Sizer 9320(Micromeritics社)、3.6kPaから207MPaの圧力範囲、および、15cmのセル容積を使用することを含む。測定では、141.3の水銀の接触角と484ダイン/cmの水銀の表面張力を用いた。このことで得られたパラメータには、孔容積、表面積比、孔サイズの最大値、平均孔サイズおよび空孔率が含まれる。この方法を教示する文献には、Raymond P. MayerおよびRobert A. Stowe、J. Phys. Chem.70、12(1966);L. C. Drake、Ind.Eng.Chem.、41、780(1949);H. L. RitterおよびL. C. Drake、Ind.Eng.Chem.Anal、 17、782(1945)およびE. W. Washburn、Proc.Nat.Acad.Sci.、7、 115(1921 )が含まれる。 The mercury intrusion porosimetry method used to determine the microporous membrane structure involves using a Pore Sizer 9320 (Micromeritics), a pressure range of 3.6 kPa to 207 MPa, and a cell volume of 15 cm 3 . In the measurement, a contact angle of 141.3 mercury and a surface tension of mercury of 484 dynes / cm were used. The parameters obtained in this way include pore volume, surface area ratio, maximum pore size, average pore size and porosity. References teaching this method include Raymond P. Mayer and Robert A. Stowe, J. Phys. Chem. 70, 12 (1966); LC Drake, Ind. Eng. Chem., 41, 780 (1949); HL Ritter and LC Drake, Ind. Eng. Chem. Anal, 17, 782 (1945) and EW Washburn, Proc. Nat. Acad. Sci., 7, 115 (1921).

水銀圧入ポロシメトリ法を以下に短く要約する。圧力Pで加圧水銀を微多孔膜の平らな面に加える。この圧力は水銀に仕事W1を行い、平衡になるまで水銀を微多孔膜の孔に押し込む。平衡状態では、圧力Pにより作用する水銀の表面上の力F1は、F1と同じ大きさだが逆方向に作用する力F2と釣り合う。従来のWashbumモデルに従い、水銀表面を孔中に動かすのに必要な仕事量W1=2πrLγcosθは、W2=PπrLで表わされる対抗力によりなされる仕事と釣り合う。これらの式で、孔を円筒形として、Lは孔の深さ、rは孔の半径である。水銀の接触角はθで表わされる。水銀の表面張力はγで表わされ、通常は0.48Nm−1とされている。したがって、Washbumモデルによれば、孔半径rは次式による圧力Pの関数として表わされる。

Figure 0005453272
すると、差分細孔容積の測定は以下のように行われる。第1に、孔に押し込められる水銀の容積Vは、圧力Pの関数として測定される。Pの測定値を用いて、上記で説明したように、孔半径rを計算する。Pを徐々に増大させ、水銀の容積をPの各値で求める。この方法で、特定のrの孔に関する孔容積を示す表が作成され、測定用に選ばれたPの範囲により決まるrの範囲にわたり表が作成される。rの表にされた値は、便利なようにLog(r)に変換される。孔容積Vpは一般的に微多孔膜1g当たりのcm(cm/g)で表わされる。
Figure 0005453272
で表わされる差分細孔容積は、Vpとrの表の値から計算でき、ここで、dVpはVpの隣接する表の値間の差で近似され、dLog(r)は,Log(r)の隣接する表の値間の差で近似される。ポリオレフィン微多孔膜は、粗大領域のために相対的に大きな内部空間と開口部とを有するので、圧縮されたときにほとんど透気度に変化なく適度な透過性と電解液吸収性を有する。したがって、そのようなポリオレフィン微多孔膜から形成されたセパレータを備えるリチウムイオン二次電池のようなリチウムイオン電池は、適度な生産性とサイクル特性を有する。 The mercury intrusion porosimetry method is briefly summarized below. At a pressure P, pressurized mercury is applied to the flat surface of the microporous membrane. This pressure does work W1 on the mercury and pushes the mercury into the pores of the microporous membrane until equilibrium is reached. In an equilibrium state, the force F1 on the surface of mercury acting on the pressure P is balanced with a force F2 acting on the same magnitude as F1, but acting in the opposite direction. Accordance with conventional Washbum model, work load W1 = 2πrLγcosθ required to move the mercury surface in the pores, the balance with the work done by the opposing force represented by W2 = Pπr 2 L. In these equations, the hole is cylindrical, L is the depth of the hole, and r is the radius of the hole. The contact angle of mercury is represented by θ. The surface tension of mercury is represented by γ, and is usually 0.48 Nm −1 . Therefore, according to the Washbum model, the hole radius r is expressed as a function of the pressure P according to the following equation.
Figure 0005453272
Then, the differential pore volume is measured as follows. First, the volume V of mercury pushed into the hole is measured as a function of pressure P. Using the measured value of P, the hole radius r is calculated as described above. P is gradually increased, and the volume of mercury is determined for each value of P. In this way, a table showing the pore volume for a particular r hole is created and the table is created over a range of r determined by the range of P selected for measurement. The r tabulated values are converted to Log (r) for convenience. The pore volume Vp is generally expressed in cm 3 (cm 3 / g) per 1 g of the microporous membrane.
Figure 0005453272
Can be calculated from the values of the Vp and r tables, where dVp is approximated by the difference between the values of the adjacent tables of Vp, and dLog (r) is the log (r) It is approximated by the difference between adjacent table values. Since the polyolefin microporous membrane has a relatively large internal space and opening due to the coarse region, the air permeability hardly changes when compressed and has appropriate permeability and electrolyte absorption. Therefore, a lithium ion battery such as a lithium ion secondary battery including a separator formed from such a polyolefin microporous film has moderate productivity and cycle characteristics.

実施の形態では、ポリオレフィン微多孔膜は単層膜で、膜はハイブリッド構造を有し、例えば、微多孔層材料は、約100nmから約1,000nmの孔径の範囲の差分細孔容積曲線の下の面積が、約10nmから約1,000nmの孔径の範囲の差分細孔容積曲線の下の全面積の約25%以上である、差分細孔容積曲線を特徴とする。   In an embodiment, the polyolefin microporous membrane is a single layer membrane and the membrane has a hybrid structure, for example, the microporous layer material has a differential pore volume curve under a pore size range of about 100 nm to about 1,000 nm. Is characterized by a differential pore volume curve, wherein the area is about 25% or more of the total area under the differential pore volume curve in the pore size range of about 10 nm to about 1,000 nm.

膜中の第1のポリエチレンのパーセントが、膜中のポリオレフィンの全重量に基づいて99重量%を超えると、ハイブリッド構造は製造しにくくなる。膜中のポリプロピレンのパーセントが、膜中のポリオレフィンの全重量に基づいて25重量%を超えても、ハイブリッド構造は製造しにくくなる。膜中の第2のポリエチレンのパーセントが、5重量%を超えても、ハイブリッド構造は製造しにくくなる。ハイブリッド構造を有する膜は、一般的に、ハイブリッド構造を有していない膜よりも優れた電解液吸収特性を有する。   If the percentage of the first polyethylene in the membrane exceeds 99% by weight, based on the total weight of polyolefin in the membrane, the hybrid structure becomes difficult to manufacture. Even if the percentage of polypropylene in the membrane exceeds 25% by weight based on the total weight of polyolefin in the membrane, the hybrid structure is difficult to manufacture. Even if the percentage of the second polyethylene in the membrane exceeds 5% by weight, the hybrid structure becomes difficult to manufacture. A membrane having a hybrid structure generally has better electrolyte absorption characteristics than a membrane not having a hybrid structure.

ポリオレフィン微多孔膜の好適な実施の形態では、主たるピークは0.01μmから0.08μmの孔サイズの範囲にあり、少なくとも1つのサブピークは0.08μmから1.5μmの範囲にある。言い方を変えると、少なくとも1つのサブピークは、0.08μmより大きく、1.5μm以下の孔サイズを有する。より好ましくは、主たるピークは約0.04μmから0.07μmの孔サイズの範囲の第1のピークであり、サブピークは約0.1μmから0.11μmの孔サイズの範囲の第2のピーク、約0.7μmの孔サイズの第3のピーク、および、約1μmから1.1μmの孔サイズの範囲の第4のピークを備える。しかし、サブピークは、第3および第4のピークを有している必要はない。たとえば、孔サイズ分布曲線は、約0.06μm、約0.1μm、約0.7μm、約1.1μmの第1〜第4のピークを有していてもよい。   In a preferred embodiment of the polyolefin microporous membrane, the main peak is in the pore size range of 0.01 μm to 0.08 μm and the at least one sub-peak is in the range of 0.08 μm to 1.5 μm. In other words, at least one sub-peak has a pore size greater than 0.08 μm and less than or equal to 1.5 μm. More preferably, the main peak is a first peak in the pore size range of about 0.04 μm to 0.07 μm and the sub-peak is a second peak in the pore size range of about 0.1 μm to 0.11 μm, about A third peak with a pore size of 0.7 μm and a fourth peak in the pore size range of about 1 μm to 1.1 μm. However, the sub-peak need not have the third and fourth peaks. For example, the pore size distribution curve may have first to fourth peaks of about 0.06 μm, about 0.1 μm, about 0.7 μm, and about 1.1 μm.

本発明の微多孔膜の粗大領域に対する緻密領域の孔容積比は、国際公開公報第WO2008/016174号に開示されるように、透過型電子顕微鏡(TEM)、水銀圧入ポロシメトリ等を用いる標準的な方法で求められ、国際公開公報第WO2008/016174号の全体を参照して本書に組み込む。上記国際公開公報で分かるように、小径側と第1のピークを通過する縦線Lのハッチを付けた面積Sは緻密領域の孔容積に対応し、大径側と第2のピークを通過する縦線Lのハッチを付けた面積Sは粗大領域の孔容積に対応する。粗大領域に対する緻密領域の孔容積比S/Sは、好ましくは約0.5から約49で、より好ましくは約0.6から約10で、最も好ましくは0.7から2である。生のポロシメトリのデータにはっきりしたピークが認められないときには、例えば従来のピーク・デコンボリューション解析を用いて、近似位置を求める。たとえば、x軸に孔サイズとy軸に孔の数を示す曲線の一次導関数を用いて、より明確に曲線の傾きの変化(例えば、変曲点)を特定できる。 The pore volume ratio of the dense region to the coarse region of the microporous membrane of the present invention is standard using a transmission electron microscope (TEM), mercury intrusion porosimetry, etc., as disclosed in International Publication No. WO2008 / 016174. It is determined by the method and is incorporated herein by reference in its entirety in International Publication No. WO2008 / 016174. As can be seen from the above International Publication, the hatched area S 1 of the vertical line L 1 passing through the small diameter side and the first peak corresponds to the pore volume of the dense region, and the large diameter side and the second peak are shown. area S 2 which gave a hatch vertical line L 2 passing corresponds to the pore volume of the coarse domains. The pore volume ratio S 1 / S 2 of the dense region to the coarse region is preferably from about 0.5 to about 49, more preferably from about 0.6 to about 10, and most preferably from 0.7 to 2. When a clear peak is not recognized in the raw porosimetry data, an approximate position is obtained using, for example, conventional peak deconvolution analysis. For example, the change in the slope of the curve (for example, the inflection point) can be identified more clearly using the first derivative of the curve with the hole size on the x-axis and the number of holes on the y-axis.

特に制約はないが、緻密領域と粗大領域とは不規則に入り混じり、長手方向および横断方向で観察されるポリオレフィン微多孔膜のいかなる断面でもハイブリッド構造を形成する。ハイブリッド構造は透過型電子顕微鏡(TEM)などにより観察できる。   Although there is no particular limitation, the dense region and the coarse region are irregularly mixed and form a hybrid structure in any cross section of the polyolefin microporous film observed in the longitudinal direction and the transverse direction. The hybrid structure can be observed with a transmission electron microscope (TEM).

(2)特性
最終的な微多孔膜の膜厚は、通常、3μmから200μmの範囲である。たとえば、微多孔膜は、約5μmから約50μmの範囲、たとえば約15μmから約30μmの範囲の膜厚を有する。微多孔膜の膜厚は、たとえば、10cmの幅で1cmの長手方向間隔で接触厚さ計で測定され、平均して膜厚とされる。ミツトヨ社から購入可能なライトマチック(Litematic)のような厚さ計が適している。たとえば光学厚さ計測法のような非接触厚さ計測法も適している。
(2) Characteristics The final microporous film thickness is usually in the range of 3 μm to 200 μm. For example, the microporous membrane has a thickness in the range of about 5 μm to about 50 μm, such as in the range of about 15 μm to about 30 μm. The film thickness of the microporous film is, for example, measured by a contact thickness meter with a width of 10 cm and a distance of 1 cm in the longitudinal direction, and the film thickness is averaged. Thickness gauges such as Litematic available from Mitutoyo are suitable. For example, a non-contact thickness measurement method such as an optical thickness measurement method is also suitable.

(a)500秒/100cm以下の透気度(20μm膜厚の値に変換して)
微多孔膜の透気度は、JIS P8117に準拠して測定される。一実施の形態では、微多孔膜の透気度は、20から400秒/100cmの範囲である。必要なら、JIS P8117に準拠して膜厚Tの微多孔膜に関して測定された透気度Pは、式P=(P×20)/Tにより、膜厚20μmでの透気度Pに変換される。
(A) Air permeability of 500 seconds / 100 cm 3 or less (converted to a value of 20 μm film thickness)
The air permeability of the microporous membrane is measured according to JIS P8117. In one embodiment, the air permeability of the microporous membrane ranges from 20 to 400 seconds / 100 cm 3 . If necessary, the air permeability P 1 measured for a microporous film having a film thickness T 1 in accordance with JIS P8117 is the air permeability at a film thickness of 20 μm according to the formula P 2 = (P 1 × 20) / T 1. It is converted to degrees P 2.

(b)約25から約80%の空孔率
微多孔膜の空孔率は、微多孔膜の実重量を100%ポリエチレンの同等な無孔膜の重量(同じ長さ、幅、膜厚を有するという点で同等)に対して比較することにより従来の方法で測定される。そして、空孔率は、式:空孔率%=100×(W2−W1)/W2、ここで、W1は微多孔膜の実重量、W2は同じ大きさと膜厚の100%ポリエチレンの同等な無孔膜の重量である、を用いて決められる。
(B) Porosity of about 25 to about 80% The porosity of the microporous membrane is the same as the weight of the equivalent nonporous membrane of 100% polyethylene (with the same length, width and film thickness). It is measured in a conventional manner by comparing to the same). And the porosity is the formula: porosity% = 100 × (W2−W1) / W2, where W1 is the actual weight of the microporous membrane and W2 is equivalent to 100% polyethylene of the same size and thickness. Which is the weight of the non-porous membrane.

(c)2,000mN以上のピン破壊強度(20μm膜厚の膜の同等値に変換して)
微多孔膜のピン破壊強度(20μm膜厚の膜の値に変換して)は、微多孔膜を直径1mmで半球端面(曲率の半径R:0.5mm)の針で2mm/秒の速さで刺したときに計測される最大荷重で表される。ピン破壊強度が2,000mN/20μmより小さいと、微多孔膜で形成されたセパレータを有する電池で短絡を生じ得る。一実施の形態では、微多孔膜のピン破壊強度(20μm膜厚に変換して)は4,000から5,000mNの範囲である。
(C) Pin breaking strength of 2,000 mN or more (converted to the equivalent value of a 20 μm film thickness)
The pin breaking strength of the microporous membrane (converted to the value of a membrane having a thickness of 20 μm) is 2 mm / second with a needle having a diameter of 1 mm and a hemispherical end face (radius of curvature R: 0.5 mm). It is expressed as the maximum load measured when stabbed with. If the pin breaking strength is less than 2,000 mN / 20 μm, a short circuit may occur in a battery having a separator formed of a microporous film. In one embodiment, the pin break strength (converted to a 20 μm film thickness) of the microporous film is in the range of 4,000 to 5,000 mN.

の膜厚の微多孔膜のそれぞれを直径1mmで半球端面(曲率の半径R:0.5mm)の針で2mm/秒の速さで刺したときの最大荷重が計測される。計測された最大荷重Lは、L=(L×20)/Tの式により20μmの膜厚での最大荷重Lに変換され、ピン破壊強度として定義される。 Hemispherical end surface each with a diameter 1mm of T 1 of the film thickness microporous membrane (the curvature radius R: 0.5 mm) Maximum load when stabbed at a speed of 2 mm / sec needle is measured. The measured maximum load L 1 is converted into the maximum load L 2 with a film thickness of 20 μm by the formula L 2 = (L 1 × 20) / T 1 and is defined as the pin breaking strength.

(d)49,000kPa以上の引張り強度
長手および横断の両方向での49,000kPa以上の引張り強度(ASTM D−882に準拠して10mm幅の試験片を用いて測定)は、特に電池のセパレータとして使用されるとき、適度な耐久性のある微多孔膜の特徴である。引張り破断強度は、好ましくは約80,000kPa以上である。
(D) Tensile strength of 49,000 kPa or more The tensile strength of 49,000 kPa or more in both the longitudinal and transverse directions (measured using a test piece having a width of 10 mm in accordance with ASTM D-882) is particularly used as a battery separator. When used, it is characteristic of a microporous membrane with moderate durability. The tensile strength at break is preferably about 80,000 kPa or more.

(e)100%以上の引張り伸び
長手および横断の両方向での100%以上の引張り伸び(ASTM D−882に準拠して測定)は、特に電池のセパレータとして使用されるとき、適度な耐久性のある微多孔膜の特徴である。
(E) Tensile elongation greater than or equal to 100% Tensile elongation greater than or equal to 100% in both the longitudinal and transverse directions (measured in accordance with ASTM D-882) is particularly suitable when used as a battery separator. It is a characteristic of a certain microporous membrane.

(f)MDおよびTDにおける12%以下の熱収縮率
105℃における直交平面方向(たとえば、縦方向または横断方向)の熱収縮率は次のように測定される。(i)縦方向と横断方向の両方で室温での微多孔膜の試験片のサイズを測定する、(ii)荷重を掛けずに8時間105℃の温度で微多孔膜の試験片を平衡させる、そして、(iii)縦方向と横断方向の両方で微多孔膜のサイズを測定する。縦方向あるいは横断方向の加熱(または「熱」)収縮率は、測定(i)の結果を測定(iii)の結果で除し、結果の割合をパーセントで表すことにより求められる。
(F) Thermal contraction rate of 12% or less in MD and TD The thermal contraction rate in the orthogonal plane direction (for example, the longitudinal direction or the transverse direction) at 105 ° C. is measured as follows. (I) measure the size of the microporous membrane specimen at room temperature in both the longitudinal and transverse directions; (ii) equilibrate the microporous membrane specimen at a temperature of 105 ° C. for 8 hours without applying a load. And (iii) measuring the size of the microporous membrane in both the longitudinal and transverse directions. Heating (or “heat”) shrinkage in the longitudinal or transverse direction is determined by dividing the result of measurement (i) by the result of measurement (iii) and expressing the percentage of the result in percent.

一実施の形態では、微多孔膜は、3%から10%、たとえば3.5%から5%の範囲の105℃でのTD熱収縮率と、1%から8%、たとえば1.5%から3%の範囲の105℃でのMD熱収縮率を有する。   In one embodiment, the microporous membrane has a TD heat shrinkage at 105 ° C. ranging from 3% to 10%, such as from 3.5% to 5%, and from 1% to 8%, such as from 1.5%. It has an MD heat shrinkage at 105 ° C. in the range of 3%.

(g)加熱圧縮後の21%以下の膜厚変化率(絶対値で表して)
2.2MPaの圧力下5分間の90℃での加熱圧縮後の膜厚変化率は、圧縮前の膜厚100%に対し、一般的に20%以下である。20%以下の膜厚変化率の微多孔膜セパレータを備える電池は、適度に大きな容量と良好なサイクル特性を有する。一実施の形態では、微多孔膜の膜厚変化率は10%から20%の範囲である。
(G) Film thickness change rate of 21% or less after heat compression (expressed in absolute value)
The rate of film thickness change after heating and compression at 90 ° C. for 5 minutes under a pressure of 2.2 MPa is generally 20% or less with respect to 100% of the film thickness before compression. A battery including a microporous membrane separator having a film thickness change rate of 20% or less has a moderately large capacity and good cycle characteristics. In one embodiment, the thickness change rate of the microporous membrane is in the range of 10% to 20%.

加熱圧縮後の膜厚変化率を測定するため、微多孔膜のサンプルは、一対の十分に平らな板の間に置かれ、90℃で5分間2.2MPa(22kgf/cm)の圧力下でプレス機械により加熱圧縮され、上述と同様の方法で平均膜厚を定める。膜厚変化率は、(加熱圧縮後の平均膜厚−圧縮前の平均膜厚)/(圧縮前の平均膜厚)×100の式により計算される。 To measure the rate of change in film thickness after heat compression, a microporous membrane sample was placed between a pair of sufficiently flat plates and pressed at 90 ° C. for 5 minutes under a pressure of 2.2 MPa (22 kgf / cm 2 ). The film is heated and compressed by a machine, and the average film thickness is determined by the same method as described above. The rate of change in film thickness is calculated by the equation: (average film thickness after heat compression−average film thickness before compression) / (average film thickness before compression) × 100.

(h)700秒/100cm以下の加熱圧縮後の透気度
上記の条件で加熱圧縮されると、ポリオレフィン微多孔膜は通常700秒/100cm以下の透気度(ガーレー値、Gurley value)を有する。そのような微多孔膜を用いる電池は、適度に大きな容量とサイクル特性を有する。透気度は好ましくは650秒/100cm以下であり、たとえば400秒/100cmから500秒/100cmの範囲である。
(H) Air permeability after heat compression of 700 sec / 100 cm 3 or less When heated and compressed under the above conditions, the polyolefin microporous membrane usually has an air permeability of 700 sec / 100 cm 3 or less (Gurley value). Have A battery using such a microporous membrane has a reasonably large capacity and cycle characteristics. The air permeability is preferably 650 seconds / 100 cm 3 or less, for example in the range of 400 seconds / 100 cm 3 to 500 seconds / 100 cm 3 .

加熱圧縮後の透気度は、JIS P8117に準拠して測定される。   The air permeability after heat compression is measured according to JIS P8117.

(i)3×10nm以上の表面粗さ
原子間力顕微鏡(AFM)のダイナミックフォースモードにより測定した微多孔層の表面粗さは、通常3×10nm以上(微多孔膜中での平均最大高低差で測定)である。微多孔層の表面粗さは、好ましくは3.5×10nm以上、たとえば400nmから700nmの範囲である。
(I) Surface roughness of 3 × 10 2 nm or more The surface roughness of the microporous layer measured by the dynamic force mode of the atomic force microscope (AFM) is usually 3 × 10 2 nm or more (in the microporous film) Measured by average maximum height difference). The surface roughness of the microporous layer is preferably 3.5 × 10 2 nm or more, for example, in the range of 400 nm to 700 nm.

(j)4以上の電解液吸収速度
動的表面張力測定装置(EKO社から市販の精密電子天秤付きDCAT21)を用い、18℃に保持した電解液(電解質:LiPFを1mol/L、溶媒:エチレンカーボネート/ジメチルカーボネートを3/7の容積比)に微多孔膜試験片を600秒間浸漬し、[浸漬後の微多孔膜の重量(g)/浸漬前の微多孔膜の重量(g)]の式により電解液吸収速度を求めた。電解液吸収速度は、比較例1の微多孔膜の電解液吸収速度を1として、相対値により表される。一実施の形態では、微多孔膜の電解液吸収速度は、4から10、たとえば4.1から6の範囲である。
(J) Electrolytic solution absorption rate of 4 or more Using a dynamic surface tension measuring device (DCAT21 with a precision electronic balance commercially available from EKO), an electrolytic solution maintained at 18 ° C. (electrolyte: LiPF 6 at 1 mol / L, solvent: The microporous membrane test piece was immersed in ethylene carbonate / dimethyl carbonate (volume ratio of 3/7) for 600 seconds, [weight of microporous membrane after immersion (g) / weight of microporous membrane before immersion (g)] The electrolytic solution absorption rate was determined by the following formula. The electrolytic solution absorption rate is represented by a relative value, where the electrolytic solution absorption rate of the microporous membrane of Comparative Example 1 is 1. In one embodiment, the electrolyte absorption rate of the microporous membrane is in the range of 4 to 10, for example 4.1 to 6.

(k)孔サイズ分布
微多孔膜の孔サイズ分布は水銀圧入ポロシメトリにより求められる。少なくとも約25%の差分細孔容積は、100ナノメートル(nm)より大きな孔に関連する。
(K) Pore size distribution The pore size distribution of the microporous membrane is determined by mercury porosimetry. A differential pore volume of at least about 25% is associated with pores larger than 100 nanometers (nm).

(l)表面粗さ
ダイナミックフォースモード(DFM)のAFMにより測定された表面の最大高低差を表面粗さとして使用する。
(L) Surface roughness The maximum surface height difference measured by dynamic force mode (DFM) AFM is used as the surface roughness.

(3)微多孔膜の組成
微多孔膜は、通常ポリマー組成を製造するのと同じポリマーを備え、通常同じ相対量である。洗浄溶剤および/または処理剤(希釈剤)が存在してもよく、通常微多孔膜の重量に基づいて1重量%未満の量である。わずかなポリマー分子量の劣化はプロセス中に生じるかも知れないが、許容できる。ポリマーがポリオレフィンで微多孔膜がウェットプロセスで製造される一実施の形態では、プロセス中に分子量の劣化があったとしても、微多孔膜中のポリマーのMWDの値を、約5%を超えない範囲で、あるいは約1%を超えない範囲で、あるいは約0.1%を超えない範囲で微多孔膜を製造するのに用いられたポリマーのMw/Mnとは異なるようにする。
(3) Composition of the microporous membrane The microporous membrane usually comprises the same polymer that produces the polymer composition and is usually of the same relative amount. A cleaning solvent and / or treatment agent (diluent) may be present, usually in an amount of less than 1% by weight, based on the weight of the microporous membrane. Slight polymer molecular weight degradation may occur during the process, but is acceptable. In one embodiment where the polymer is a polyolefin and the microporous membrane is produced by a wet process, the polymer MWD value in the microporous membrane does not exceed about 5%, even if there is molecular weight degradation during the process. The Mw / Mn of the polymer used to produce the microporous membrane in the range, in the range not exceeding about 1%, or in the range not exceeding about 0.1%.

(1)ポリオレフィン
本発明の微多孔膜の実施の形態は、(a)2.5×10から5×10、たとえば約2.5×10から約4×10のMwと約5から約100、たとえば約7から約50のMWDを有する約74重量%から約99重量%の第1のポリエチレンと、(b)5.1×10から約1×10、たとえば約5.2×10から約8×10のMwと約5から約100、たとえば約5から約50のMWDを有する約1重量%から約5重量%の第2のポリエチレンと、(c)オプションとして、約3×10から約1.5×10、たとえば約6×10から約1.5×10のMwと約1から約100、たとえば約1.1から約50のMWDと80J/g以上、たとえば80から約200J/gの融解熱とを有する約0重量%から約25重量%のポリプロピレンと、ここで重量パーセントは微多孔膜の重量に基づくが、を備える。一実施の形態では、ポリプロピレンの融解熱は、110J/gから120J/gの範囲である。
(1) Polyolefins Embodiments of the microporous membrane of the present invention include (a) 2.5 × 10 5 to 5 × 10 5 , eg, about 2.5 × 10 5 to about 4 × 10 5 Mw and about 5 From about 74% to about 99% by weight of a first polyethylene having an MWD from about 100 to about 100, for example from about 7 to about 50, and (b) from 5.1 × 10 5 to about 1 × 10 6 , for example about 5. From about 1% to about 5% by weight of a second polyethylene having a Mw of 2 × 10 5 to about 8 × 10 5 and a MWD of about 5 to about 100, for example about 5 to about 50, and (c) as an option About 3 × 10 5 to about 1.5 × 10 6 , eg about 6 × 10 5 to about 1.5 × 10 6 Mw and about 1 to about 100, eg about 1.1 to about 50 MWD and 80 J About 0 weight with a heat of fusion of at least about 80 Jg / g, % To about 25% by weight polypropylene, where the weight percentage is based on the weight of the microporous membrane. In one embodiment, the heat of fusion of polypropylene ranges from 110 J / g to 120 J / g.

[4]電池のセパレータ
一実施の形態では、本発明の上記のいずれかのポリオレフィン微多孔膜から形成された電池のセパレータは、約3から約200μmの、または約5から約50μmの、または約7から約35μmの膜厚を有するが、最適な膜厚は、製造される電池のタイプに応じて適切に選択される。
[4] Battery Separator In one embodiment, the battery separator formed from any of the above polyolefin microporous membranes of the present invention is about 3 to about 200 μm, or about 5 to about 50 μm, or about Although it has a film thickness of 7 to about 35 μm, the optimum film thickness is appropriately selected depending on the type of battery to be manufactured.

[5]電池
特に限定はしないが、本発明のポリオレフィン微多孔膜は一次電池や二次電池用の、特にリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池、ニッケル亜鉛二次電池、銀亜鉛二次電池用など、特にリチウムイオン二次電池用のセパレータとして使用できる。
[5] Battery Although not particularly limited, the polyolefin microporous membrane of the present invention is used for primary batteries and secondary batteries, particularly lithium ion secondary batteries, lithium polymer secondary batteries, nickel hydrogen secondary batteries, nickel cadmium secondary batteries. It can be used as a separator for lithium ion secondary batteries, particularly for batteries, nickel zinc secondary batteries, silver zinc secondary batteries and the like.

リチウムイオン二次電池は、セパレータを介して積層された陽極と陰極と、通常は電解液(「電解質」)の形の電解質を含むセパレータとを備える。電極の構造は限定されない。従来構造は適している。たとえば、電極構造は、円盤形の正極および陰極が対向しているコイン型、平面の正極と陰極が交互に積層している積層型、帯状の正極と陰極が巻回される巻回型、などでよい。   Lithium ion secondary batteries include an anode and a cathode stacked via separators, and a separator that typically includes an electrolyte in the form of an electrolyte (“electrolyte”). The structure of the electrode is not limited. Conventional structures are suitable. For example, the electrode structure is a coin type in which a disc-shaped positive electrode and a cathode are opposed to each other, a stacked type in which a flat positive electrode and a cathode are alternately stacked, a wound type in which a strip-shaped positive electrode and a cathode are wound, etc. It's okay.

陽極は通常集電体と、集電体上に形成されリチウムイオンを吸収し放出することができる陽極活物質層とを備える。陽極活物質は、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物(リチウム複合酸化物)、遷移金属硫化物等の無機化合物等でよい。遷移金属は、V、Mn、Fe、Co、Ni等でよい。リチウム複合酸化物の好ましい例としては、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、α−NaFeO型構造を母体とする層状リチウム複合酸化物等が挙げられる。陰極は、集電体と、集電体上に形成された陰極活物質層とを備える。陰極活物質は、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、カーボンブラック等の炭素質材料でよい。 The anode usually includes a current collector and an anode active material layer formed on the current collector and capable of absorbing and releasing lithium ions. The anode active material may be a transition metal oxide, a composite oxide of lithium and transition metal (lithium composite oxide), an inorganic compound such as a transition metal sulfide, or the like. The transition metal may be V, Mn, Fe, Co, Ni or the like. Preferable examples of the lithium composite oxide include lithium nickelate, lithium cobaltate, lithium manganate, and a layered lithium composite oxide based on an α-NaFeO 2 type structure. The cathode includes a current collector and a cathode active material layer formed on the current collector. The cathode active material may be a carbonaceous material such as natural graphite, artificial graphite, coke, or carbon black.

電解液は、リチウム塩を有機溶媒に溶解することにより得られる溶液でよい。リチウム塩は、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、Li10Cl10、LiN(CSO、LiPF(CF、LiPF(C、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl等でよい。これらのリチウム塩は、単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン等の高沸点及び高誘電率の有機溶媒、および/または、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキソラン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の低沸点及び低粘度の有機溶媒でよい。これらの有機溶媒は、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。高誘電率の有機溶媒は通常粘度が高く、低粘度の有機溶媒は通常誘電率が低いため、両者の混合物を用いるのが好ましい。 The electrolytic solution may be a solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent. Lithium salt is LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , a lower aliphatic carboxylic acid lithium salt, LiAlCl 4 or the like may be used. These lithium salts may be used alone or as a mixture. Organic solvents are high boiling point and high dielectric constant organic solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, and / or tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxolane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate An organic solvent having a low boiling point and a low viscosity such as These organic solvents may be used alone or in combination. A high dielectric constant organic solvent usually has a high viscosity, and a low viscosity organic solvent usually has a low dielectric constant. Therefore, it is preferable to use a mixture of both.

電池を組み立てる際、セパレータに電解液を含浸させ、セパレータ(ポリオレフィン微多孔膜)にイオン透過性を付与する。含浸処理は通常、微多孔膜を室温で電解液に浸漬することにより行う。円筒型電池を組み立てる場合、たとえば陽極シート、微多孔膜セパレータ、陰極シートをこの順序で積層し、出来上がった積層品を巻回型電極アセンブリに巻回する。出来上がった電極アセンブリを電池缶に装填形成し、それから上記の電解液に含浸し、安全弁を備えた陽極端子として作動する電池蓋をガスケットを介して電池缶にかしめ、電池を製造する。   When assembling the battery, the separator is impregnated with an electrolytic solution to impart ion permeability to the separator (polyolefin microporous membrane). The impregnation treatment is usually performed by immersing the microporous membrane in an electrolytic solution at room temperature. When assembling a cylindrical battery, for example, an anode sheet, a microporous membrane separator, and a cathode sheet are laminated in this order, and the finished laminate is wound around a wound electrode assembly. The completed electrode assembly is loaded into a battery can, and then impregnated with the above electrolyte, and a battery lid that operates as an anode terminal equipped with a safety valve is caulked to the battery can via a gasket to manufacture a battery.

本発明を、本発明の範囲を限定する意図なく以下の実施例を参照して、さらに詳細に説明する。   The invention will now be described in more detail with reference to the following examples, without intending to limit the scope of the invention.

[実施例1]
(i)0.7×10の重量平均分子量(Mw)と8の分子量分布(Mw/Mn)を有する超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を2質量%と(ii)3.0×10のMwと8.6のMw/Mnを有する高密度ポリエチレン(HDPE)を97.8質量%とを備えるポリエチレン(PE)組成100質量部と、酸化防止剤としてのテトラキス[メチレン−3−(3,5−ジターシャリーブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]メタン0.2質量部とをドライブレンドして混合物を形成した。混合物中のポリエチレンは135℃の融点と100℃の結晶分散温度を有する。
[Example 1]
(I) 2% by weight of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 0.7 × 10 6 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 8 and (ii) of 3.0 × 10 5 100 parts by mass of polyethylene (PE) composition comprising 97.8% by mass of high density polyethylene (HDPE) having Mw and Mw / Mn of 8.6, and tetrakis [methylene-3- (3, 5-ditertiarybutyl-4-hydroxyphenyl) -propionate] 0.2 parts by weight of methane was dry blended to form a mixture. The polyethylene in the mixture has a melting point of 135 ° C and a crystal dispersion temperature of 100 ° C.

出来上がった混合物、すなわちポリエチレン溶液の40質量部を、内径58mm、L/D=42の強ブレンド二軸押出機に詰め、液体パラフィン(40℃で50cSt)60質量部をサイドフィーダーを介して二軸押出機に供給した。210℃、200rpmで溶融ブレンドし、ポリエチレン溶液を調整した。このポリエチレン溶液を二軸押出機に搭載したTダイから押し出した。40℃に調整した冷却ロールを通過する間に押出し成形品を冷却し、冷却押出し成形品、すなわちゲル状シートを形成した。   40 parts by mass of the resulting mixture, that is, polyethylene solution, was packed into a strong blend twin screw extruder having an inner diameter of 58 mm and L / D = 42, and 60 parts by mass of liquid paraffin (50 cSt at 40 ° C.) was biaxially fed through a side feeder. Feeded to the extruder. A polyethylene solution was prepared by melt blending at 210 ° C. and 200 rpm. This polyethylene solution was extruded from a T die mounted on a twin screw extruder. While passing through a cooling roll adjusted to 40 ° C., the extruded product was cooled to form a cooled extruded product, that is, a gel-like sheet.

テンター延伸機を用いて、ゲル状シートを118.5℃で長手および横断の両方向に同時に二軸に5倍延伸した。延伸したゲル状シートを20cm×20cmのアルミニウム枠板に固定し、25℃に調整された塩化メチレン浴中に浸漬して3分間の100rpmの振動で液体パラフィンを除去し、室温の空気流で乾燥した。乾燥した膜をバッチ式延伸機により129℃で横断方向に1.5倍の倍率で再延伸した。バッチ式延伸機に固定されたままの再延伸した膜を、129℃で30秒間熱固定して、ポリエチレン微多孔膜を製造した。   Using a tenter stretching machine, the gel-like sheet was stretched 5 times biaxially at 118.5 ° C. in both the longitudinal and transverse directions. The stretched gel-like sheet is fixed to an aluminum frame plate of 20 cm × 20 cm, immersed in a methylene chloride bath adjusted to 25 ° C., liquid paraffin is removed by vibration at 100 rpm for 3 minutes, and dried by air flow at room temperature. did. The dried membrane was re-stretched at a magnification of 1.5 times in a transverse direction at 129 ° C. by a batch type stretching machine. The re-stretched film while being fixed to the batch-type stretching machine was heat-fixed at 129 ° C. for 30 seconds to produce a polyethylene microporous film.

[実施例2]
ポリオレフィン組成が0.54×10の重量平均分子量(Mw)と8の分子量分布を有するUHMWPE樹脂を3質量%と3×10の重量平均分子量と8.6の分子量分布を有するHDPE樹脂を97質量%備えること以外は、実施例1を繰り返した。
[Example 2]
3% by mass of UHMWPE resin having a weight average molecular weight (Mw) of 0.54 × 10 6 and a molecular weight distribution of 8 and an HDPE resin having a weight average molecular weight of 3 × 10 5 and a molecular weight distribution of 8.6. Example 1 was repeated except that 97% by mass was provided.

[実施例3]
ポリオレフィン組成が3×10の重量平均分子量と8.6の分子量分布を有するHDPE樹脂を90質量%と6.6×10の重量平均分子量と83.3J/gのΔHmを有するPP樹脂を8質量%とを備え、延伸温度を118℃とし、再延伸温度を129.5℃とし、熱固定を129.5℃とすること以外は、実施例1を繰り返した。
[Example 3]
90% by mass of a polyolefin composition having a weight average molecular weight of 3 × 10 5 and a molecular weight distribution of 8.6, and a PP resin having a weight average molecular weight of 6.6 × 10 5 and a ΔHm of 83.3 J / g. Example 1 was repeated except that it was 8 mass%, the stretching temperature was 118 ° C., the re-stretching temperature was 129.5 ° C., and the heat setting was 129.5 ° C.

[比較例1]
ポリオレフィン組成が2×10の重量平均分子量(Mw)と8の分子量分布を有するUHMWPE樹脂を20質量%と3.5×10の重量平均分子量と8.6のMw/Mnを有するHDPE樹脂を80質量%を備えること以外は、実施例1を繰り返した。この比較例1の実施例1からの他の相違点は、30質量部の出来上がったポリオレフィン組成と70質量部の液体パラフィン(40℃で50cSt)を二軸延伸機に詰め、延伸温度を115℃とし、熱固定温度を126.8℃としたことである。
[Comparative Example 1]
HDPE resin having 20% by weight of UHMWPE resin having a weight average molecular weight (Mw) of 2 × 10 6 and a molecular weight distribution of 8 and a weight average molecular weight of 3.5 × 10 5 and Mw / Mn of 8.6. Example 1 was repeated except that 80% by mass was provided. Another difference from Example 1 of Comparative Example 1 was that 30 parts by mass of the finished polyolefin composition and 70 parts by mass of liquid paraffin (50 cSt at 40 ° C.) were packed in a biaxial stretching machine, and the stretching temperature was 115 ° C. And the heat setting temperature is 126.8 ° C.

実施例と比較例で得られた微多孔膜の特性を表1に示す。   Table 1 shows the characteristics of the microporous membranes obtained in Examples and Comparative Examples.

[比較例2]
ポリオレフィン組成が3×10の重量平均分子量(Mw)と8.6の分子量分布を有するHDPE樹脂を100質量%備えることと、118℃で延伸を行い、129℃で1.4倍の倍率で再延伸すること以外は、実施例1を繰り返した。この比較例ではPPやUHMWPEは含まれなかった。
[Comparative Example 2]
The polyolefin composition has 100% by mass of HDPE resin having a weight average molecular weight (Mw) of 3 × 10 5 and a molecular weight distribution of 8.6, and is stretched at 118 ° C. and 1.4 times at 129 ° C. Example 1 was repeated except that it was re-stretched. In this comparative example, PP and UHMWPE were not included.

[比較例3]
ポリオレフィン組成が2×10の重量平均分子量と8の分子量分布を有するUHMWPE樹脂を3質量%と3×10の重量平均分子量と8.6の分子量分布を有するHDPE樹脂を92質量%と5.3×10の重量平均分子量と77.2J/gに過ぎないΔHmを有するPP樹脂を5質量%とを備え、116℃で延伸を行い、127℃で1.4倍の倍率で再延伸を行い、127℃で熱固定すること以外は、実施例1を繰り返した。この比較例3における実施例1とのもう一つの差異は、35質量部の出来上がったポリオレフィン組成と65質量部の液体パラフィン(40℃で50cSt)を二軸押出機に詰めたことである。
[Comparative Example 3]
3% by weight of UHMWPE resin having a weight average molecular weight of 2 × 10 6 and a molecular weight distribution of 8, and 92% by weight of HDPE resin having a weight average molecular weight of 3 × 10 5 and a molecular weight distribution of 8.6. A PP resin having a weight average molecular weight of 3 × 10 5 and a PP resin having a ΔHm of only 77.2 J / g is stretched at 116 ° C. and restretched at 127 ° C. at a magnification of 1.4 times. And Example 1 was repeated, except that it was heat set at 127 ° C. Another difference from Example 1 in Comparative Example 3 is that 35 parts by mass of the finished polyolefin composition and 65 parts by mass of liquid paraffin (50 cSt at 40 ° C.) were packed in a twin screw extruder.

実施例と比較例で得られた微多孔膜の特性を表1に示す。

Figure 0005453272
Table 1 shows the characteristics of the microporous membranes obtained in Examples and Comparative Examples.
Figure 0005453272

表1からも明らかなように、本発明の微多孔膜は、0.01μmから0.08μmの孔サイズに第1のピークがあり、0.08μm以上で1.5μm以下の孔サイズに第2から第4のピークがある水銀圧入ポロシメトリにより求めた孔サイズ分布曲線を示し、最大高低差である表面粗さは3×10nm以上であった。本発明の微多孔膜は適度な透気度、ピン破壊強度、引張り破断強さ、引張り破断伸び、耐熱収縮性に加え、加熱圧縮後にほとんど膜厚と透気度が変化せず、改良された電解液吸収性を有する。一方、比較例で製造した微多孔膜は低い電解液吸収性、低い圧縮特性、高い熱収縮性、および劣った加工性を有する。 As is apparent from Table 1, the microporous membrane of the present invention has a first peak in the pore size of 0.01 μm to 0.08 μm, and the second peak in the pore size of 0.08 μm to 1.5 μm. To 4 shows a pore size distribution curve obtained by mercury porosimetry with a fourth peak, and the surface roughness, which is the maximum height difference, was 3 × 10 2 nm or more. The microporous membrane of the present invention is improved in that the film thickness and air permeability hardly change after heat compression in addition to moderate air permeability, pin breaking strength, tensile breaking strength, tensile breaking elongation, and heat shrinkage resistance. It has electrolyte absorbability. On the other hand, the microporous membrane produced in the comparative example has low electrolyte solution absorbability, low compression properties, high heat shrinkability, and poor processability.

本発明のポリオレフィン微多孔膜により形成されたセパレータは、電池に適度な安全性、耐熱性、貯蔵特性および生産性を付与する。   The separator formed by the polyolefin microporous membrane of the present invention imparts appropriate safety, heat resistance, storage characteristics and productivity to the battery.

Claims (5)

ポリオレフィン微多孔膜であって、
前記ポリオレフィン微多孔膜の重量に基づいて、5×10以下のMwを有する第1のポリエチレンを74重量%から99重量%備え、
5.1×10 から1×10 Mwを有する第2のポリエチレンを1重量%から3重量%備え、
18℃に保持した電解液に微多孔膜試験片を600秒間浸漬し、[浸漬後の微多孔膜の重量(g)/浸漬前の微多孔膜の重量(g)]の式に基づき求めた電解液吸収速度が4以上である;
ポリオレフィン微多孔膜。
A polyolefin microporous membrane,
74 wt% to 99 wt% of a first polyethylene having a Mw of 5 × 10 5 or less, based on the weight of the polyolefin microporous membrane,
From 1% to 3% by weight of a second polyethylene having a Mw of 5.1 × 10 5 to 1 × 10 6 ;
The microporous membrane test piece was immersed for 600 seconds in an electrolytic solution maintained at 18 ° C., and obtained based on the formula [weight of microporous membrane after immersion (g) / weight of microporous membrane before immersion (g)]. The electrolyte absorption rate is 4 or more;
Polyolefin microporous membrane.
前記ポリオレフィン微多孔膜の電解液吸収速度が4.1から10の範囲である;
請求項1のポリオレフィン微多孔膜。
The polyolefin microporous membrane has an electrolyte absorption rate in the range of 4.1 to 10;
The polyolefin microporous membrane according to claim 1 .
前記ポリオレフィン微多孔膜は、少なくとも2つのピークを有する孔サイズ分布曲線を有する;
請求項1または請求項2のポリオレフィン微多孔膜。
The polyolefin microporous membrane has a pore size distribution curve having at least two peaks;
The polyolefin microporous membrane according to claim 1 or 2 .
前記ポリオレフィン微多孔膜中のポリプロピレンは、前記ポリオレフィン微多孔膜の重量に基づいて、25重量%以下であり、前記ポリプロピレンは80J/g以上の融解熱と3×10から1.5×10の範囲のMwを有する;
請求項1ないし請求項3のいずれか1項のポリオレフィン微多孔膜。
The polypropylene in the polyolefin microporous membrane is 25% by weight or less based on the weight of the polyolefin microporous membrane, and the polypropylene has a heat of fusion of 80 J / g or more and 3 × 10 5 to 1.5 × 10 6. Having a Mw in the range of
The polyolefin microporous membrane according to any one of claims 1 to 3 .
前記ポリオレフィン微多孔膜は、前記ポリオレフィン微多孔膜の重量に基づいて、前記第1のポリエチレンを90重量%から97重量%、前記ポリプロピレンを5重量%から10重量%備える;
請求項4のポリオレフィン微多孔膜。
The polyolefin microporous membrane comprises 90% to 97% by weight of the first polyethylene and 5% to 10% by weight of the polypropylene, based on the weight of the polyolefin microporous membrane;
The polyolefin microporous membrane according to claim 4 .
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5453272B2 (en) * 2007-09-20 2014-03-26 東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 Microporous membranes and methods of making and using such membranes
TWI367229B (en) 2007-10-05 2012-07-01 Toray Tonen Specialty Separato Microporous polymer membrane
CN102355938B (en) * 2009-03-30 2014-09-10 东丽电池隔膜株式会社 Microporous membranes and methods for producing and using such membranes
WO2011024849A1 (en) * 2009-08-25 2011-03-03 旭化成イーマテリアルズ株式会社 Roll of microporous film and process for production thereof
JP2013522379A (en) * 2010-03-15 2013-06-13 東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 Microporous membranes, methods for making these membranes, and use of these membranes as battery separator films
JP2012043629A (en) * 2010-08-18 2012-03-01 Mitsubishi Chemicals Corp Separator for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5742135B2 (en) * 2010-08-25 2015-07-01 ソニー株式会社 Separator and non-aqueous electrolyte battery using the same
JP2012102198A (en) * 2010-11-08 2012-05-31 Asahi Kasei E-Materials Corp Polyolefin microporous film, and electricity storage device
JP5942127B2 (en) * 2010-11-08 2016-06-29 旭化成株式会社 Polyolefin microporous membrane and power storage device
JP2012190729A (en) * 2011-03-13 2012-10-04 Seiko Instruments Inc Coin-type nonaqueous electrolyte secondary battery
CA2810168C (en) * 2011-04-05 2016-04-26 W-Scope Corporation Porous membrane and method for manufacturing the same
JP5670854B2 (en) * 2011-09-29 2015-02-18 株式会社東芝 Manufacturing method of secondary battery
CN102779965B (en) * 2012-08-09 2014-08-13 常州大学 Lithium ion battery diaphragm with hydrophilic cross-linking surface layer and manufacture method of lithium ion battery diaphragm
CN102850573B (en) * 2012-09-21 2014-08-13 中国乐凯集团有限公司 Method for preparation of polyolefin microporous membrane by wet process
KR20140062690A (en) * 2012-11-14 2014-05-26 류수선 Method of manufacturing polyolefin microporous membrane
KR101611229B1 (en) 2013-01-31 2016-04-11 제일모직 주식회사 Method for manufacturing separator, the separator, and battery using the separator
JP6102380B2 (en) * 2013-03-18 2017-03-29 日本ポリエチレン株式会社 Microporous film and separator for lithium ion battery using the same
US9419265B2 (en) 2013-10-31 2016-08-16 Lg Chem, Ltd. High-strength electrospun microfiber non-woven web for a separator of a secondary battery, a separator comprising the same and a method for manufacturing the same
WO2016132806A1 (en) * 2015-02-20 2016-08-25 東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 Method for producing microporous plastic film
JP2016160267A (en) 2015-02-26 2016-09-05 株式会社日本製鋼所 Method for producing microporous membrane or microporous stretched film, and microporous film or microporous biaxially stretched film
JP6004037B2 (en) * 2015-05-01 2016-10-05 ソニー株式会社 Separator and non-aqueous electrolyte battery using the same
HUE051633T2 (en) * 2015-06-05 2021-03-29 Toray Industries Method for preparing microporous membrane, microporous membrane, battery separator, and secondary battery
WO2017051514A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 三洋電機株式会社 Cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6288216B2 (en) 2016-02-09 2018-03-07 宇部興産株式会社 Polyolefin microporous membrane, separator film for electricity storage device, and electricity storage device
WO2017138512A1 (en) * 2016-02-09 2017-08-17 宇部興産株式会社 Polyolefin microporous membrane, separator film for power storage device, and power storage device
JP7098931B2 (en) 2016-08-29 2022-07-12 東レ株式会社 Polyolefin microporous membrane, lithium ion secondary battery and polyolefin microporous membrane manufacturing method
US11239530B2 (en) 2016-08-29 2022-02-01 Toray Industries, Inc. Microporous membrane lithium ion secondary battery and method of producing the microporous membrane
CN106832529B (en) * 2017-03-06 2020-11-10 四川天邑康和通信股份有限公司 Heat-shrinkable belt substrate material for mechanized joint coating and preparation method thereof
CN108398647B (en) * 2018-03-01 2020-07-24 杭州高特新能源技术有限公司 Method for acquiring different charging and discharging curves of lithium battery
CN109509856B (en) * 2018-04-04 2021-06-22 深圳市合壹新能技术有限公司 Aromatic polyamide microporous membrane and preparation method and application thereof
CN108807821B (en) * 2018-06-20 2021-03-19 宁德新能源科技有限公司 Separator and electrochemical device
CN109054149A (en) * 2018-06-29 2018-12-21 怀宁县日升塑业有限公司 A kind of preparation method of tear-resistant polybag
CN110295402B (en) * 2019-06-11 2021-02-09 宜宾天原集团股份有限公司 Preparation method of polyphenylene sulfide fiber
CN112886138A (en) * 2021-01-05 2021-06-01 中材锂膜有限公司 Microporous membrane with different micropores on two surfaces and preparation method thereof

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4670341A (en) 1985-05-17 1987-06-02 W. R. Grace & Co. Hollow fiber
US5922492A (en) * 1996-06-04 1999-07-13 Tonen Chemical Corporation Microporous polyolefin battery separator
WO2000020492A1 (en) 1998-10-01 2000-04-13 Tonen Chemical Corporation Microporous polyolefin film and process for producing the same
US6830849B2 (en) * 2000-01-10 2004-12-14 Lg Chemical Co., Ltd. High crystalline polypropylene microporous membrane, multi-component microporous membrane and methods for preparing the same
JP2002194132A (en) * 2000-12-26 2002-07-10 Tonen Chem Corp Polyolefin fine porous film and method of manufacturing the same
JP4121846B2 (en) * 2002-12-16 2008-07-23 東燃化学株式会社 Polyolefin microporous membrane and production method and use thereof
WO2005113657A1 (en) * 2004-05-20 2005-12-01 Asahi Kasei Chemicals Corporation Microporous membrane made of polyolefins
JP5202826B2 (en) * 2005-08-04 2013-06-05 東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 Polyethylene microporous membrane, method for producing the same, and battery separator
JP5453272B2 (en) * 2007-09-20 2014-03-26 東レバッテリーセパレータフィルム株式会社 Microporous membranes and methods of making and using such membranes

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