JP5592745B2 - Polyolefin microporous membrane - Google Patents

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Description

本発明は、ポリオレフィン製微多孔膜に関する。   The present invention relates to a polyolefin microporous membrane.

ポリオレフィン製微多孔膜は、種々の物質の分離や選択透過に用いられる分離膜、及び隔離材等として広く知られている。その用途例としては、精密ろ過膜、燃料電池用材料、コンデンサー用セパレータ、機能材を孔の中に充填させ新たな機能を出現させるための機能膜の母材、並びに電池用セパレータなどが挙げられる。これらの用途のうち、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話及びデジタルカメラなどに備えられるリチウムイオン電池におけるセパレータとして、ポリオレフィン製微多孔膜は特に好適に用いられている。その理由として、膜が高い機械強度及び孔閉塞性を有していることが挙げられる。   Polyolefin microporous membranes are widely known as separation membranes and separators used for the separation and selective permeation of various substances. Examples of applications include microfiltration membranes, fuel cell materials, capacitor separators, functional membrane base materials for filling functional materials into holes and causing new functions, and battery separators. . Among these uses, polyolefin microporous membranes are particularly preferably used as separators in lithium ion batteries provided in notebook personal computers, mobile phones, digital cameras, and the like. The reason is that the membrane has high mechanical strength and pore blocking properties.

孔閉塞性とは、過充電状態などにより電池内部が過熱した時に溶融して孔が閉塞し(以下、このことを「孔閉塞」という。)、電池反応を遮断することにより、電池の安全性を確保する性能のことである。孔閉塞の生じる温度が低いほど、安全性への効果は高いとされている。
また、セパレータを捲回する際の破膜を防いだり、電池内の異物などによる短絡を防いだりするためにも、セパレータの突刺強度は、ある程度以上の強度を有している必要がある。
加えて、セパレータには、蓄電デバイスの高出力を達成する観点から、低電気抵抗化、すなわち高気孔率化も求められる。
Pore plugging is the safety of the battery by melting when the inside of the battery is overheated due to an overcharged condition, etc., blocking the hole (hereinafter referred to as “hole blocking”) and blocking the battery reaction. It is the performance to ensure. The lower the temperature at which hole clogging occurs, the higher the safety effect.
In addition, the puncture strength of the separator needs to have a certain level or more in order to prevent film breakage when winding the separator or to prevent a short circuit due to foreign matter in the battery.
In addition, the separator is also required to have a low electrical resistance, that is, a high porosity, from the viewpoint of achieving a high output of the electricity storage device.

このような事情のもと、特許文献1において、良好な透過性能と緻密な膜構造、及び低熱収縮性を併せ持ち、初期電池特性とサイクル特性を両立できる微多孔膜が提案されている。   Under such circumstances, Patent Document 1 proposes a microporous membrane that has both good permeation performance, a dense membrane structure, and low heat shrinkability, and can achieve both initial battery characteristics and cycle characteristics.

特開2004−323820号公報JP 2004-323820 A

しかしながら、特許文献1に記載された微多孔膜は、車載向けリチウムイオン二次電池などの高出力を必要とする用途を考えた場合、なお改善の余地を有するものであった。   However, the microporous membrane described in Patent Document 1 still has room for improvement when considering applications that require high output such as in-vehicle lithium ion secondary batteries.

そこで、本発明は、従来のポリオレフィン製微多孔膜と同等又はそれよりも低い膜抵抗を有すると共に、高気孔率、即ち、高出力特性をも有するポリオレフィン製微多孔膜、及び、そのポリオレフィン製微多孔膜を備える非水電解液系二次電池を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a polyolefin microporous membrane having a membrane resistance equal to or lower than that of a conventional polyolefin microporous membrane and also having a high porosity, that is, high output characteristics, and the polyolefin microporous membrane. It aims at providing a nonaqueous electrolyte system secondary battery provided with a porous membrane.

本発明者らは、上述の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ポリオレフィン製微多孔膜の融点温度よりも低い60〜120℃における熱収縮挙動を制御することで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have solved the above problem by controlling the heat shrinkage behavior at 60 to 120 ° C., which is lower than the melting point temperature of the polyolefin microporous film. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は下記のとおりである。
[1]下記式(1A)及び(2A)で表される条件を満足する、ポリオレフィン製微多孔膜。
−0.010≦(SM100−SM60)/40≦0.070 (1A)
0.005≦(ST120−ST60)/60≦0.050 (2A)
(式(1A)及び(2A)中、SM100、SM60、ST120及びST60は、それぞれ、100℃における長さ方向、60℃における長さ方向、120℃における幅方向及び60℃における幅方向の前記ポリオレフィン製微多孔膜の収縮応力(g)を示す。)
[2]下記式(1B)及び(2B)で表される条件を満足する、ポリオレフィン製微多孔膜。
−0.010≦(SM100−SM60)/40≦0.070 (1B)
0.015≦(ST120−ST60)/60≦0.030 (2B)
(式(1B)及び(2B)中、SM100、SM60、ST120及びST60は、それぞれ、100℃における長さ方向、60℃における長さ方向、120℃における幅方向及び60℃における幅方向の前記ポリオレフィン製微多孔膜の収縮応力(g)を示す。)
[3]突刺強度が200g以上である、[1]又は[2]のポリオレフィン製微多孔膜。
[4][1]〜[3]のいずれか1つのポリオレフィン製微多孔膜をセパレータとして備える非水電解液系二次電池。
That is, the present invention is as follows.
[1] A polyolefin microporous membrane that satisfies the conditions represented by the following formulas (1A) and (2A).
−0.010 ≦ (SM 100 −SM 60 ) /40≦0.070 (1A)
0.005 ≦ (ST 120 −ST 60 ) /60≦0.050 (2A)
(In the formulas (1A) and (2A), SM 100 , SM 60 , ST 120 and ST 60 are the length direction at 100 ° C., the length direction at 60 ° C., the width direction at 120 ° C. and the width at 60 ° C., respectively. ( The shrinkage stress (g) of the polyolefin microporous film in the direction is shown.)
[2] A polyolefin microporous membrane that satisfies the conditions represented by the following formulas (1B) and (2B).
−0.010 ≦ (SM 100 −SM 60 ) /40≦0.070 (1B)
0.015 ≦ (ST 120 −ST 60 ) /60≦0.030 (2B)
(In the formulas (1B) and (2B), SM 100 , SM 60 , ST 120 and ST 60 are the length direction at 100 ° C., the length direction at 60 ° C., the width direction at 120 ° C. and the width at 60 ° C., respectively. ( The shrinkage stress (g) of the polyolefin microporous film in the direction is shown.)
[3] The polyolefin microporous membrane according to [1] or [2], wherein the puncture strength is 200 g or more.
[4] A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the polyolefin microporous membrane according to any one of [1] to [3] as a separator.

本発明によれば、従来のポリオレフィン製微多孔膜と同等又はそれよりも低い膜抵抗を有すると共に、高気孔率、即ち、高出力特性をも有するポリオレフィン製微多孔膜、及び、そのポリオレフィン製微多孔膜を備える非水電解液系二次電池を提供することができる。   According to the present invention, a polyolefin microporous membrane having a membrane resistance equal to or lower than that of a conventional polyolefin microporous membrane and also having a high porosity, that is, high output characteristics, and the polyolefin microporous membrane. A non-aqueous electrolyte secondary battery including a porous film can be provided.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail.

本実施形態のポリオレフィン製微多孔膜は、下記式(1A)及び(2A)で表される条件を満足するものである。
−0.010≦(SM100−SM60)/40≦0.070 (1A)
0.005≦(ST120−ST60)/60≦0.050 (2A)
ここで、式(1A)及び(2A)中、SM100、SM60、ST120及びST60は、それぞれ、100℃における長さ方向(製膜時の樹脂吐出方向でもあり、以下、「MD」と略記する場合もある。)、60℃における長さ方向、120℃における幅方向(MDに直交する方向でもあり、以下、「TD」と略記する場合もある。)及び60℃における幅方向のポリオレフィン製微多孔膜の収縮応力を示す。
The polyolefin microporous membrane of this embodiment satisfies the conditions represented by the following formulas (1A) and (2A).
−0.010 ≦ (SM 100 −SM 60 ) /40≦0.070 (1A)
0.005 ≦ (ST 120 −ST 60 ) /60≦0.050 (2A)
Here, in the formulas (1A) and (2A), SM 100 , SM 60 , ST 120 and ST 60 are respectively the length direction at 100 ° C. (also the resin discharge direction during film formation, hereinafter referred to as “MD”. ), The length direction at 60 ° C., the width direction at 120 ° C. (also a direction perpendicular to MD, and may be abbreviated as “TD” hereinafter) and the width direction at 60 ° C. The shrinkage stress of a polyolefin microporous film is shown.

本実施形態のポリオレフィン製微多孔膜(以下、単に「微多孔膜」ともいう。)は、上記のような構成上の特徴を有することにより、リチウムイオン二次電池にセパレータとして備えられる場合に、低い膜抵抗から高い出力特性を有するリチウムイオン二次電池を実現し得る。詳細は明らかではないが、本発明者らはその要因を下記のように考えている。すなわち、上記式(1A)及び(2A)で表される条件の両方を満足することで、適度な収縮挙動により、膜の厚み方向への変形度合いが良好となり、孔構造が維持され、液保持性が良好に保たれる結果、リチウムイオン二次電池のセパレータとして用いた場合に高い出力を可能にするものと考えている。ただし、要因はこれに限定されない。   The polyolefin microporous membrane of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “microporous membrane”) has the above-described structural characteristics, so that when it is provided as a separator in a lithium ion secondary battery, A lithium ion secondary battery having high output characteristics from a low membrane resistance can be realized. Although details are not clear, the present inventors consider the cause as follows. That is, by satisfying both of the conditions represented by the above formulas (1A) and (2A), the degree of deformation in the thickness direction of the film is improved by appropriate shrinkage behavior, the pore structure is maintained, and the liquid is retained. As a result, it is considered that a high output is possible when used as a separator of a lithium ion secondary battery. However, the factor is not limited to this.

収縮応力は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。   The shrinkage stress is measured according to the method described in the following examples.

本実施形態の微多孔膜は上述のような特徴を有するため、高出力特性を必要とするリチウムイオン二次電池のセパレータ、例えば車載用リチウムイオン二次電池のセパレータとして特に好適である。   Since the microporous membrane of the present embodiment has the characteristics as described above, it is particularly suitable as a separator for a lithium ion secondary battery that requires high output characteristics, for example, a separator for an in-vehicle lithium ion secondary battery.

本実施形態の微多孔膜は、膜強度と透過性のバランスの観点から、下記式(1B)及び(2B)で表される条件を満足すると好ましい。
−0.010≦(SM100−SM60)/40≦0.070 (1B)
0.015≦(ST120−ST60)/60≦0.030 (2B)
ここで、式(1B)及び(2B)中、SM100、SM60、ST120及びST60は、それぞれ、100℃におけるMD、60℃におけるMD、120℃におけるTD及び60℃におけるTDの微多孔膜の収縮応力を示す。
The microporous membrane of this embodiment preferably satisfies the conditions represented by the following formulas (1B) and (2B) from the viewpoint of the balance between membrane strength and permeability.
−0.010 ≦ (SM 100 −SM 60 ) /40≦0.070 (1B)
0.015 ≦ (ST 120 −ST 60 ) /60≦0.030 (2B)
Here, in the formulas (1B) and (2B), SM 100 , SM 60 , ST 120 and ST 60 are respectively microporous of MD at 100 ° C., MD at 60 ° C., TD at 120 ° C. and TD at 60 ° C. The shrinkage stress of the film is shown.

本実施形態の微多孔膜は、膜強度と透過性のバランスの観点から、下記式(1C)で表される条件を満足すると好ましい。
0.030≦(SM100−SM60)/40≦0.070 (1C)
The microporous membrane of this embodiment preferably satisfies the condition represented by the following formula (1C) from the viewpoint of the balance between membrane strength and permeability.
0.030 ≦ (SM 100 −SM 60 ) /40≦0.070 (1C)

本実施形態の微多孔膜の突刺強度(絶対強度)は、200g以上であることが好ましく、300g以上であることがより好ましい。突刺強度を200g以上とすることは、電池用のセパレータとして微多孔膜を使用する場合において、電池に備えられる電極材等の鋭利部が微多孔膜に突き刺さった際にも、ピンホールや亀裂の発生を低減し得る観点から好ましい。突刺強度の上限として特に制限はないが、1000g以下であることが好ましい。なお、突刺強度は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。   The puncture strength (absolute strength) of the microporous membrane of this embodiment is preferably 200 g or more, and more preferably 300 g or more. When the puncture strength is 200 g or more, when a microporous membrane is used as a battery separator, pinholes or cracks may occur even when sharp portions such as electrode materials provided in the battery pierce the microporous membrane. It is preferable from the viewpoint that generation can be reduced. Although there is no restriction | limiting in particular as an upper limit of puncture strength, It is preferable that it is 1000 g or less. The puncture strength is measured according to the method described in the examples below.

本実施形態の微多孔膜の気孔率は、40〜90%が好ましく、より好ましくは、55〜80%である。気孔率を40%以上とすることは、微多孔膜をリチウムイオン二次電池のセパレータとして用いた場合に、ハイレート時のリチウムイオンの急速な移動に追従する観点からも好ましい。一方、気孔率を90%以下とすることは、膜強度を向上する観点から好ましく、微多孔膜をリチウムイオン二次電池などの電気化学反応装置のセパレータとして用いた場合に自己放電抑制の観点からも好ましい。気孔率は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。   The porosity of the microporous membrane of this embodiment is preferably 40 to 90%, more preferably 55 to 80%. Setting the porosity to 40% or more is preferable from the viewpoint of following the rapid movement of lithium ions at the high rate when the microporous membrane is used as a separator of a lithium ion secondary battery. On the other hand, setting the porosity to 90% or less is preferable from the viewpoint of improving the film strength, and from the viewpoint of suppressing self-discharge when the microporous film is used as a separator of an electrochemical reaction device such as a lithium ion secondary battery. Is also preferable. The porosity is measured according to the method described in the following examples.

また、本実施形態の微多孔膜の交流抵抗は、電池のセパレータとして用いた場合の出力の観点から0.9Ω・cm2以下が好ましく、0.6Ω・cm2以下がより好ましく、0.3Ω・cm2以下が更に好ましい。微多孔膜の交流抵抗は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。 Further, the AC resistance of the microporous membrane of this embodiment, the viewpoint preferably 0.9Ω · cm 2 or less from the output when used as a battery separator, more preferably not more than 0.6 ohm · cm 2, 0.3 [Omega -More preferably cm 2 or less. The AC resistance of the microporous membrane is measured according to the method described in the examples below.

本実施形態の微多孔膜は、電池レート特性評価における容量維持率が、出力の観点から10〜20%であると好ましく、より好ましくは16〜20%である。容量維持率は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。   In the microporous membrane of the present embodiment, the capacity maintenance rate in the battery rate characteristic evaluation is preferably 10 to 20%, more preferably 16 to 20% from the viewpoint of output. The capacity retention rate is measured according to the method described in the following examples.

なお、上記のような各種特性を備える微多孔膜を形成する手段としては、例えば、押出時のポリオレフィンの濃度、ポリオレフィンにおけるポリエチレン及びポリプロピレンなど各種ポリオレフィンの配合比率、ポリオレフィンの分子量、延伸倍率、抽出後の延伸及び緩和操作を最適化する方法が挙げられる。
式(1A)及び(2A)のパラメータの値は、熱固定時の延伸温度、倍率を最適化することで調整することができる。
Examples of means for forming a microporous membrane having various properties as described above include, for example, the concentration of polyolefin during extrusion, the blending ratio of various polyolefins such as polyethylene and polypropylene in the polyolefin, the molecular weight of polyolefin, the draw ratio, and after extraction. And a method of optimizing the stretching and relaxation operations.
The values of the parameters of the formulas (1A) and (2A) can be adjusted by optimizing the stretching temperature and magnification during heat setting.

また、微多孔膜の態様は、単層体の態様であっても積層体の態様であってもよい。   Moreover, the aspect of the microporous membrane may be an aspect of a single layer or an aspect of a laminate.

次に、本実施形態の微多孔膜の製造方法について、例示的に説明する。ただし、得られる微多孔膜が、上記微多孔膜であれば、本実施形態の製造方法は、ポリマーの種類、溶媒の種類、押出方法、延伸方法、抽出方法、開孔方法、熱固定・熱処理方法など、何ら限定されることはない。   Next, the manufacturing method of the microporous film of this embodiment will be exemplarily described. However, if the obtained microporous membrane is the above-mentioned microporous membrane, the production method of the present embodiment includes a polymer type, a solvent type, an extrusion method, a stretching method, an extraction method, an opening method, a heat setting / heat treatment. The method is not limited at all.

本実施形態の微多孔膜の製造方法は、ポリマーと可塑剤とを、あるいは、ポリマーと可塑剤とフィラーとを溶融混練し成形する工程と、延伸工程と、可塑剤(及び必要に応じてフィラー)抽出工程と、熱固定工程とを含むことが、透過性及び膜強度の物性バランスを適度にコントロールする観点から好ましい。   The manufacturing method of the microporous membrane of this embodiment includes a step of melt-kneading and molding a polymer and a plasticizer, or a polymer, a plasticizer and a filler, a stretching step, a plasticizer (and a filler if necessary) ) It is preferable from the viewpoint of appropriately controlling the balance between physical properties of permeability and membrane strength to include an extraction step and a heat setting step.

より具体的には、例えば、下記(1)〜(4)の各工程を含む微多孔膜の製造方法を用いることができる。
(1)ポリオレフィンと、可塑剤と、必要に応じてフィラーとを混練して、混練物を形成する混練工程。
(2)混練工程の後に混練物を押し出し、単層の又は複数層が積層したシート状に成形して冷却固化させるシート成形工程。
(3)シート成形工程の後、必要に応じて可塑剤及び/又はフィラーを抽出し、更にシート(シート状成形体)を一軸以上の方向へ延伸する延伸工程。
(4)延伸工程の後、必要に応じて可塑剤及び/又はフィラーを抽出し、更に熱処理を行う後加工工程。
More specifically, for example, a method for producing a microporous membrane including the following steps (1) to (4) can be used.
(1) A kneading step in which a polyolefin, a plasticizer, and a filler as necessary are kneaded to form a kneaded product.
(2) A sheet forming step of extruding the kneaded material after the kneading step, forming it into a single-layered or laminated sheet and cooling and solidifying it.
(3) A stretching step of extracting a plasticizer and / or filler as necessary after the sheet molding step and further stretching the sheet (sheet-like molded body) in a direction of one axis or more.
(4) A post-processing step in which a plasticizer and / or a filler is extracted as necessary after the stretching step and further subjected to heat treatment.

上記(1)の混練工程において用いられるポリオレフィンは、1種のポリオレフィンからなるものであってもよく、複数種のポリオレフィンを含むポリオレフィン組成物であってもよい。   The polyolefin used in the kneading step (1) may be composed of one kind of polyolefin or a polyolefin composition containing plural kinds of polyolefin.

ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンが挙げられ、これらを2種類以上ブレンドして用いてもよい。以下、ポリエチレンを「PE」、ポリプロピレンを「PP」と略記することがある。   Examples of the polyolefin include polyethylene, polypropylene, and poly-4-methyl-1-pentene, and two or more of these may be blended and used. Hereinafter, polyethylene may be abbreviated as “PE” and polypropylene may be abbreviated as “PP”.

ポリオレフィンの粘度平均分子量(Mv)は、好ましくは5万〜300万、より好ましくは15万〜200万である。粘度平均分子量が5万以上であることにより、溶融時の耐破膜性を発現させる効果が得られる傾向となり好ましく、300万以下であることにより、押出工程を容易にさせる効果が得られる傾向となり好ましい。粘度平均分子量は、下記実施例に記載の方法に準拠して測定される。   The viscosity average molecular weight (Mv) of polyolefin is preferably 50,000 to 3,000,000, more preferably 150,000 to 2,000,000. When the viscosity average molecular weight is 50,000 or more, an effect of developing the film-breaking resistance at the time of melting tends to be obtained, and when it is 3 million or less, the effect of facilitating the extrusion process tends to be obtained. preferable. A viscosity average molecular weight is measured based on the method as described in the following Example.

また、ポリオレフィンの融点は、好ましくは100〜165℃、より好ましくは110〜140℃である。融点が100℃以上であることにより電池機能が安定する傾向となり好ましく、165℃以下であることにより、ヒューズ効果が得られる傾向となり好ましい。なお、融点は、DSC測定における融解ピークの温度を意味する。また、ポリオレフィンが複数種用いられる場合のポリオレフィンの融点は、その混合物のDSC測定において、融解ピーク面積の最も大きいピークの温度を意味する。   The melting point of the polyolefin is preferably 100 to 165 ° C, more preferably 110 to 140 ° C. When the melting point is 100 ° C. or higher, the battery function tends to be stable, and when the melting point is 165 ° C. or lower, the fuse effect tends to be obtained. In addition, melting | fusing point means the temperature of the melting peak in DSC measurement. Further, the melting point of polyolefin when a plurality of types of polyolefin is used means the temperature of the peak having the largest melting peak area in the DSC measurement of the mixture.

ポリオレフィンとしては、孔の閉塞を抑制しつつ、より高温で熱固定を行うことができるという点から、高密度ポリエチレンを用いることが好ましい。   As the polyolefin, it is preferable to use high-density polyethylene from the viewpoint that heat fixation can be performed at a higher temperature while suppressing clogging of the pores.

このような高密度ポリエチレンのポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上である。その割合が5質量%以上であることにより、更に、孔の閉塞を抑制しつつ、より高温で熱固定を行うことができる。一方、高密度ポリエチレンのポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは50質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下である。その割合が50質量%以下であることにより、微多孔膜が、高密度ポリエチレンによる効果だけでなく、他のポリオレフィンによる効果をもバランス良く併せ持つことができる。   The proportion of such high density polyethylene in the polyolefin is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. When the ratio is 5% by mass or more, heat fixation can be performed at a higher temperature while further suppressing the blockage of the holes. On the other hand, the proportion of the high density polyethylene in the polyolefin is preferably 50% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less. When the ratio is 50% by mass or less, the microporous membrane can have not only the effect of high density polyethylene but also the effect of other polyolefins in a well-balanced manner.

また、ポリオレフィンとしては、微多孔膜を電池のセパレータとして用いた場合のシャットダウン特性を向上させ、あるいは釘刺し試験の安全性を向上させる観点から、粘度平均分子量(Mv)が10万〜30万のポリエチレンを用いることが好ましい。   Moreover, as a polyolefin, a viscosity average molecular weight (Mv) is 100,000-300,000 from a viewpoint of improving the shutdown characteristic at the time of using a microporous film as a battery separator, or improving the safety | security of a nail penetration test. It is preferable to use polyethylene.

このような10万〜30万のポリエチレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは45質量%以上である。その割合が30質量%以上であることにより、更に、微多孔膜を電池のセパレータとして用いた場合のシャットダウン特性を向上させ、あるいは釘刺し試験の安全性を向上させることができる。一方、10万〜30万のポリエチレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは100質量%以下であり、より好ましくは95質量%以下である。   The ratio of such 100,000 to 300,000 polyethylene in the polyolefin is preferably 30% by mass or more, and more preferably 45% by mass or more. When the ratio is 30% by mass or more, the shutdown characteristics when the microporous membrane is used as a battery separator can be improved, or the safety of the nail penetration test can be improved. On the other hand, the ratio of 100,000 to 300,000 polyethylene in the polyolefin is preferably 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or less.

ポリオレフィンとして、安全性を向上する観点から、ポリプロピレンを用いてもよい。   Polypropylene may be used as the polyolefin from the viewpoint of improving safety.

このようなポリプロピレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは8質量%以上である。その割合が5質量%以上であることは、高温での耐破膜性を向上させる観点から好ましい。一方、ポリプロピレンがポリオレフィン中に占める割合は、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは18質量%以下である。その割合が20質量%以下であることは、微多孔膜が、ポリプロピレンによる効果だけでなく、他のポリオレフィンによる効果をもバランス良く併せ持つ微多孔膜を実現する観点から好ましい。   The proportion of such polypropylene in the polyolefin is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more. It is preferable that the ratio is 5% by mass or more from the viewpoint of improving the film resistance at high temperatures. On the other hand, the proportion of polypropylene in the polyolefin is preferably 20% by mass or less, and more preferably 18% by mass or less. It is preferable that the ratio is 20% by mass or less from the viewpoint of realizing a microporous membrane that has not only the effect of polypropylene but also the effect of other polyolefins in a well-balanced manner.

(1)の混練工程において用いられる可塑剤としては、従来、ポリオレフィン製微多孔膜に用いられているものであってもよく、例えば、フタル酸ジオクチル(以下、「DOP」と略記することがある。)、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジブチルのようなフタル酸エステル;アジピン酸エステル及びグリセリン酸エステル等のフタル酸エステル以外の有機酸エステル;リン酸トリオクチル等のリン酸エステル;流動パラフィン;固形ワックス;ミネラルオイルが挙げられる。これらは1種を単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、ポリエチレンとの相溶性を考慮すると、フタル酸エステルが特に好ましい。   The plasticizer used in the kneading step (1) may be those conventionally used for polyolefin microporous membranes, and may be abbreviated as, for example, dioctyl phthalate (hereinafter referred to as “DOP”). ), Phthalic acid esters such as diheptyl phthalate and dibutyl phthalate; organic acid esters other than phthalic acid esters such as adipic acid ester and glyceric acid ester; phosphoric acid esters such as trioctyl phosphate; liquid paraffin; solid wax; Mineral oil is mentioned. These are used alone or in combination of two or more. Among these, phthalate ester is particularly preferable in consideration of compatibility with polyethylene.

また、(1)の混練工程では、ポリオレフィンと可塑剤とを混練して混練物を形成してもよく、ポリオレフィンと可塑剤とフィラーとを混練して混練物を形成してもよい。後者の場合に用いられるフィラーとしては、有機微粒子及び無機微粒子の少なくとも一方を用いることもできる。   In the kneading step (1), a polyolefin and a plasticizer may be kneaded to form a kneaded product, or a polyolefin, a plasticizer, and a filler may be kneaded to form a kneaded product. As the filler used in the latter case, at least one of organic fine particles and inorganic fine particles can be used.

有機微粒子としては、例えば、変性ポリスチレン微粒子及び変性アクリル酸樹脂粒子が挙げられる。   Examples of the organic fine particles include modified polystyrene fine particles and modified acrylic resin particles.

無機微粒子としては、例えば、アルミナ、シリカ(珪素酸化物)、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛及び酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン及び窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス;ガラス繊維が挙げられる。   Examples of inorganic fine particles include oxide ceramics such as alumina, silica (silicon oxide), titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide and iron oxide; nitrides such as silicon nitride, titanium nitride and boron nitride Ceramics: silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amicite, bentonite, asbestos, zeolite, Ceramics such as calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand; glass fiber.

(1)の混練工程におけるポリオレフィンと可塑剤と必要に応じて用いられるフィラーとのブレンド比は特に限定されるものではない。ポリオレフィンの混練物中に占める割合は、得られる微多孔膜の強度と製膜性との面から、25〜50質量%が好ましい。また、可塑剤の混練物中に占める割合は、押し出しに適した粘度を得る観点から、30〜60質量%が好ましい。フィラーの混練物中に占める割合は、得られる微多孔膜の孔径の均一性を向上させる観点から10質量%以上が好ましく、製膜性の面から40質量%以下が好ましい。   The blend ratio of the polyolefin, the plasticizer, and the filler used as necessary in the kneading step (1) is not particularly limited. The proportion of the polyolefin kneaded product is preferably 25 to 50% by mass from the viewpoint of the strength and film-forming property of the resulting microporous membrane. The proportion of the plasticizer in the kneaded product is preferably 30 to 60% by mass from the viewpoint of obtaining a viscosity suitable for extrusion. The proportion of the filler in the kneaded product is preferably 10% by mass or more from the viewpoint of improving the uniformity of the pore diameter of the obtained microporous membrane, and preferably 40% by mass or less from the viewpoint of film forming properties.

なお、混練物には、更に必要に応じて、ペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]などのフェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類;紫外線吸収剤;光安定剤;帯電防止剤;防曇剤;及び着色顔料等の各種添加剤を混合してもよい。   In addition, the kneaded material may be further phenolic, phosphorus-based, sulfur-based, such as pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], if necessary. Antioxidants such as calcium soaps, metal soaps such as calcium stearate and zinc stearate; ultraviolet absorbers; light stabilizers; antistatic agents; antifogging agents; and various additives such as color pigments may be mixed.

(1)の混練工程における混練方法に特に制限はなく、従来用いられた方法であってもよい。例えば、混練する順番は、ポリオレフィン、可塑剤及び必要に応じて用いられるフィラーのうちの一部を予め混合したものを、ヘンシェルミキサー、V−ブレンダー、プロシェアミキサー及びリボンブレンダー等の一般的な混合機を用いて予め混合してから、残りの原料と共に更に混練してもよいし、原料の全てを同時に混練してもよい。   There is no restriction | limiting in particular in the kneading | mixing method in the kneading | mixing process of (1), The method used conventionally may be used. For example, the kneading order is a general mixing such as a Henschel mixer, a V-blender, a pro-shear mixer, and a ribbon blender in which polyolefin, a plasticizer, and a part of a filler used as necessary are mixed in advance. After mixing in advance using a machine, the remaining raw materials may be further kneaded, or all of the raw materials may be kneaded simultaneously.

また、混練に用いる装置も特に制限はなく、例えば、押出機、ニーダー等の溶融混練装置を用いて混練することができる。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the apparatus used for kneading | mixing, For example, it can knead | mix using melt-kneading apparatuses, such as an extruder and a kneader.

(2)のシート成形工程は、例えば、上記混練物を、Tダイ等を介してシート状に押し出し、その押出物を熱伝導体に接触させて冷却固化させる工程である。当該熱伝導体としては、金属、水、空気、及び可塑剤自体を使用できる。また、押出物を一対のロール間で挟み込むことにより冷却固化を行うことは、得られるシート状成形体の膜強度を増加させる観点、及びシート状成形体の表面平滑性を向上させる観点から好ましい。   The sheet forming step (2) is, for example, a step of extruding the kneaded material into a sheet shape via a T die or the like, and bringing the extrudate into contact with a heat conductor to cool and solidify. As the heat conductor, metal, water, air, and the plasticizer itself can be used. Moreover, it is preferable to cool and solidify by sandwiching the extrudate between a pair of rolls from the viewpoint of increasing the film strength of the obtained sheet-like molded article and improving the surface smoothness of the sheet-like molded article.

(3)の延伸工程は、シート成形工程を経て得られたシート(シート状成形体)を延伸して延伸シートを得る工程である。延伸工程におけるシートの延伸方法としては、ロール延伸機によるMD一軸延伸、テンターによるTD一軸延伸、ロール延伸機とテンターとの組合せ、又はテンターとテンターとの組合せによる逐次二軸延伸、同時二軸テンター又はインフレーション成形による同時二軸延伸が挙げられる。より均一な膜を得るという観点からは、シートの延伸方法は同時二軸延伸であることが好ましい。延伸の際のトータルの面倍率は、膜厚の均一性、並びに引張伸度、気孔率及び平均孔径のバランスの観点より、8倍以上が好ましく、15倍以上がより好ましく、30倍以上が更に好ましい。トータルの面倍率が30倍以上であると、高強度の微多孔膜が得られやすくなる。延伸温度は、高透過性と高温低収縮性とを付与する観点から、121℃以上が好ましく、膜強度の観点からは、135℃以下であることが好ましい。   The stretching step (3) is a step of stretching a sheet (sheet-like molded body) obtained through the sheet forming step to obtain a stretched sheet. Sheet stretching methods in the stretching process include MD uniaxial stretching with a roll stretching machine, TD uniaxial stretching with a tenter, a combination of roll stretching machine and tenter, or sequential biaxial stretching with a combination of tenter and tenter, simultaneous biaxial tenter Or simultaneous biaxial stretching by inflation molding is mentioned. From the viewpoint of obtaining a more uniform film, the sheet stretching method is preferably simultaneous biaxial stretching. The total surface magnification at the time of stretching is preferably 8 times or more, more preferably 15 times or more, and further preferably 30 times or more, from the viewpoint of film thickness uniformity and the balance of tensile elongation, porosity and average pore diameter. preferable. When the total surface magnification is 30 times or more, a high-strength microporous film is easily obtained. The stretching temperature is preferably 121 ° C. or higher from the viewpoint of imparting high permeability and high temperature and low shrinkage, and is preferably 135 ° C. or lower from the viewpoint of film strength.

(3)の延伸工程における延伸又は(4)の後加工工程における熱処理に先立つ抽出は、抽出溶媒にシート又は延伸シートを浸漬したり、あるいは、抽出溶媒をシート又は延伸シートにシャワーしたりする方法により行なわれる。抽出溶媒は、ポリオレフィンに対して貧溶媒であり、且つ可塑剤及びフィラーに対して良溶媒であると好ましく、沸点がポリオレフィンの融点よりも低いと好ましい。このような抽出溶媒としては、例えば、n−ヘキサン及びシクロヘキサン等の炭化水素類;塩化メチレン、1,1,1−トリクロロエタン及びフルオロカーボン等のハロゲン化炭化水素;エタノール及びイソプロパノール等のアルコール;アセトン及び2−ブタノン等のケトン類;並びにアルカリ水が挙げられる。抽出溶媒は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   The extraction prior to the stretching in the stretching step of (3) or the heat treatment in the post-processing step of (4) is a method of immersing the sheet or the stretched sheet in the extraction solvent or showering the extraction solvent on the sheet or the stretched sheet. It is done by. The extraction solvent is preferably a poor solvent for polyolefin and a good solvent for plasticizer and filler, and preferably has a boiling point lower than the melting point of polyolefin. Examples of such extraction solvents include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,1,1-trichloroethane and fluorocarbon; alcohols such as ethanol and isopropanol; acetone and 2 -Ketones such as butanone; and alkaline water. An extraction solvent is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

なお、フィラーは、全工程内のいずれかの工程で全量又は一部を抽出されてもよく、最終的に得られる微多孔膜に残存させてもよい。また、抽出の順序、方法及び回数については特に制限はない。   Note that the filler may be extracted in whole or in part in any of the steps, or may remain in the finally obtained microporous membrane. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the order, method, and frequency | count of extraction.

(4)の後加工工程における熱処理の方法としては、延伸工程を経て得られた延伸シートに対して、テンター及び/又はロール延伸機を用いて、所定の温度で延伸及び/又は緩和操作を行う熱固定方法が挙げられる。緩和操作とは、膜のMD及び/又はTDへ、所定の緩和率で行う縮小操作のことである。緩和率とは、緩和操作後の膜のMD寸法を操作前の膜のMD寸法で除した値、あるいは、緩和操作後のTD寸法を操作前の膜のTD寸法で除した値、あるいは、MD及びTDの双方で緩和した場合は、MDの緩和率とTDの緩和率とを乗じた値のことである。上記所定の温度は、高気孔率の観点より125℃以下であると好ましく、123℃以下であるとより好ましい。一方、熱収縮抑制の観点から、上記所定の温度は115℃以上であると好ましい。また、熱収縮率及び透過性の観点より、後加工工程にて、延伸シートをTDへ1.5倍以上に延伸することが好ましく、TDへ1.8倍以上に延伸することがより好ましい。一方、安全性の観点から、延伸シートをTDへ6.0倍以下に延伸することが好ましく、膜強度と透過性のバランスを維持する観点から、4.0倍以下がより好ましい。所定の緩和率は、熱収縮の抑制の観点から、0.9倍以下であると好ましく、しわ発生防止と気孔率及び透過性との観点より、0.6倍以上であると好ましい。緩和操作は、MD及びTDの両方向に行ってもよいが、MD及びTDのいずれか片方だけの緩和操作であってもよい。MD及びTDのいずれか片方だけの緩和操作であっても、その操作方向だけでなく、他方の方向にも、熱収縮率を低減することが可能である。   (4) As a heat treatment method in the post-processing step, the stretched sheet obtained through the stretching step is stretched and / or relaxed at a predetermined temperature using a tenter and / or a roll stretching machine. A heat setting method may be mentioned. The relaxation operation is a reduction operation performed at a predetermined relaxation rate on the MD and / or TD of the film. The relaxation rate is a value obtained by dividing the MD dimension of the film after the relaxation operation by the MD dimension of the film before the operation, or a value obtained by dividing the TD dimension after the relaxation operation by the TD dimension of the film before the operation, or MD In the case of relaxation by both TD and TD, it is a value obtained by multiplying the relaxation rate of MD and the relaxation rate of TD. The predetermined temperature is preferably 125 ° C. or lower and more preferably 123 ° C. or lower from the viewpoint of high porosity. On the other hand, from the viewpoint of suppressing heat shrinkage, the predetermined temperature is preferably 115 ° C. or higher. Further, from the viewpoint of heat shrinkage and permeability, in the post-processing step, the stretched sheet is preferably stretched 1.5 times or more to TD, and more preferably 1.8 times or more to TD. On the other hand, from the viewpoint of safety, it is preferable to stretch the stretched sheet to TD to 6.0 times or less, and from the viewpoint of maintaining a balance between film strength and permeability, 4.0 times or less is more preferable. The predetermined relaxation rate is preferably 0.9 times or less from the viewpoint of suppression of heat shrinkage, and is preferably 0.6 times or more from the viewpoint of preventing wrinkle generation, porosity, and permeability. The relaxation operation may be performed in both directions of MD and TD, but may be a relaxation operation of only one of MD and TD. Even if the relaxation operation is performed on only one of MD and TD, it is possible to reduce the thermal contraction rate not only in the operation direction but also in the other direction.

得られる微多孔膜の粘度平均分子量は、20万〜100万が好ましい。その粘度平均分子量が20万以上であれば、膜の強度が維持されやすく、100万以下であると成形性に優れる。   The viscosity average molecular weight of the obtained microporous membrane is preferably 200,000 to 1,000,000. If the viscosity average molecular weight is 200,000 or more, the strength of the film is easily maintained, and if it is 1,000,000 or less, the moldability is excellent.

また、微多孔膜の膜厚は、安全性の観点から、5μm以上であると好ましく、高出力・高容量密度の観点から50μm以下であると好ましく、より好ましくは25μm以下である。この膜厚は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。   The film thickness of the microporous membrane is preferably 5 μm or more from the viewpoint of safety, preferably 50 μm or less from the viewpoint of high output and high capacity density, and more preferably 25 μm or less. This film thickness is measured according to the method described in the following Examples.

なお、微多孔膜の製造方法は、上記(1)〜(4)の各工程に加え、積層体を得るための工程として、単層体を複数枚重ね合わせる工程を有することができる。また、その製造方法は、微多孔膜に、電子線照射、プラズマ照射、界面活性剤塗布及び化学的改質などの表面処理を施す工程を有してもよい。   In addition to the above steps (1) to (4), the method for producing a microporous membrane may include a step of superimposing a plurality of single layer bodies as a step for obtaining a laminate. In addition, the production method may include a step of subjecting the microporous film to surface treatment such as electron beam irradiation, plasma irradiation, surfactant coating, and chemical modification.

本実施形態のポリオレフィン製微多孔膜は、物質の分離、選択透過などに用いられる分離膜、及び、アルカリ電池、リチウム二次電池、燃料電池、コンデンサーなど電気化学反応装置の隔離材等として用いることができる。   The polyolefin microporous membrane of this embodiment is used as a separation membrane for separation of substances, selective permeation, etc., and as a separator for electrochemical reaction devices such as alkaline batteries, lithium secondary batteries, fuel cells, capacitors, etc. Can do.

上述の本実施形態の微多孔膜は、非水電解液系二次電池のセパレータとして用いることができ、上述のようにリチウムイオン二次電池のセパレータとして用いると好適である。そのセパレータは、リチウムイオン二次電池の中でも、特に、バイク、スクーター及び自動車といった高出力特性が必要なアプリケーションに用いられると好適であり、それにより、従来以上の電池特性を付与させることが可能となる。本実施形態の微多孔膜を備える非水電解液系二次電池は、その微多孔膜を備える他は特に限定されず、微多孔膜以外は公知の構成を備えていてもよい。このように、本実施形態によれば、高出力特性(膜抵抗、レート特性)を発現するリチウムイオン二次電池を実現し得る、ポリオレフィン製微多孔膜が得られる。   The microporous membrane of the above-described embodiment can be used as a separator for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and is preferably used as a separator for a lithium ion secondary battery as described above. The separator is suitable for use in applications requiring high output characteristics, such as motorcycles, scooters, and automobiles, among lithium ion secondary batteries, and it is possible to impart battery characteristics higher than conventional ones. Become. The non-aqueous electrolyte secondary battery provided with the microporous membrane of the present embodiment is not particularly limited except that the microporous membrane is provided, and may have a known configuration other than the microporous membrane. Thus, according to the present embodiment, a polyolefin microporous membrane that can realize a lithium ion secondary battery that exhibits high output characteristics (film resistance, rate characteristics) can be obtained.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said this embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

次に、実施例及び比較例を挙げて本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の各種物性は下記の方法により測定した。   Next, the present embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present embodiment is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. Various physical properties in the examples were measured by the following methods.

(1)粘度平均分子量(Mv)
試料の劣化防止のため、デカヒドロナフタリンに、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを0.1質量%の濃度となるように溶解させ、これ(以下、「DHN」と略記する。)を試料用の溶媒として用いた。試料をDHNへ0.1質量%の濃度となるように150℃で溶解させて試料溶液を得た。試料溶液を10mL採取し、キャノンフェンスケ粘度計(SO100)により135℃での標線間を通過するのに要する秒数(t)を計測した。また、DHNを150℃に加熱した後、10mL採取し、同様の方法により粘度計の標線間を通過するのに要する秒数(tB)を計測した。得られた通過秒数t、tBを用いて、下記の換算式により極限粘度[η]を算出した。
[η]=((1.651t/tB−0.651)0.5−1)/0.0834
(1) Viscosity average molecular weight (Mv)
In order to prevent deterioration of the sample, 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol was dissolved in decahydronaphthalene so as to have a concentration of 0.1% by mass (hereinafter abbreviated as “DHN”). Was used as a solvent for the sample. The sample was dissolved in DHN at 150 ° C. to a concentration of 0.1% by mass to obtain a sample solution. 10 mL of the sample solution was sampled, and the number of seconds (t) required to pass between the marked lines at 135 ° C. was measured with a Canon Fenske viscometer (SO100). Further, after heating the DHN to 0.99 ° C., and 10mL taken, the number of seconds required to pass between marked lines viscometer (t B) was measured in the same manner. The intrinsic viscosity [η] was calculated by the following conversion formula using the obtained passing seconds t and t B.
[Η] = ((1.651 t / t B −0.651) 0.5 −1) /0.0834

求められた[η]より粘度平均分子量(Mv)を算出した。原料のポリエチレン、原料のポリオレフィン組成物及び微多孔膜のMvは下記式により算出した。
[η]=6.77×10-4Mv0.67
また、原料のポリプロピレンについては、下記式によりMvを算出した。
[η]=1.10×10-4Mv0.80
The viscosity average molecular weight (Mv) was calculated from the determined [η]. Mv of the raw material polyethylene, the raw material polyolefin composition, and the microporous membrane was calculated by the following formula.
[Η] = 6.77 × 10 −4 Mv 0.67
For the raw material polypropylene, Mv was calculated by the following formula.
[Η] = 1.10 × 10 −4 Mv 0.80

(2)膜厚(μm)
東洋精機製の微小測厚器であるKBM(商標)用いて、23±2℃の雰囲気温度にて膜厚を測定した。
(2) Film thickness (μm)
The film thickness was measured at an ambient temperature of 23 ± 2 ° C. using KBM (trademark), which is a micro thickness gauge manufactured by Toyo Seiki.

(3)気孔率(%)
10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)とを求め、それらと膜密度(g/cm3)とから、下記式を用いて、気孔率を計算した。
気孔率=(体積−質量/膜密度)/体積×100
なお、膜密度はポリエチレンを0.95、ポリプロピレンを0.91として、組成の分率から計算した。なお、種々の膜密度として、JIS K−7112の密度勾配管法によって求めた密度を用いることもできる。
(3) Porosity (%)
A sample of 10 cm × 10 cm square is cut from the microporous membrane, its volume (cm 3 ) and mass (g) are obtained, and from these and the membrane density (g / cm 3 ), the porosity is calculated using the following formula. Calculated.
Porosity = (volume−mass / film density) / volume × 100
The film density was calculated from the fraction of the composition, with 0.95 for polyethylene and 0.91 for polypropylene. In addition, the density calculated | required by the density gradient tube method of JISK-7112 can also be used as various film densities.

(5)突刺強度(
カトーテック製のKES−G5(商標)ハンディー圧縮試験器を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/秒の条件で、23±2℃の雰囲気温度にて突刺試験を行った。最大突刺荷重()を計測し、その値を突刺強度とした。
(5) Puncture strength ( g )
Using a KES-G5 (trademark) handy compression tester manufactured by Kato Tech, a piercing test was performed at an ambient temperature of 23 ± 2 ° C. under the conditions of a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec. . The maximum puncture load ( g ) was measured and the value was defined as the puncture strength.

(6)収縮応力(g)
試料を、MD及びTDのそれぞれ測定する方向に合わせて、3×13.5mmに切り取った。その試料片の試料長を10.0mmとし、島津製作所製の熱分析装置(商品名「TMA−50」)の所定位置にセットして、10℃/分で昇温しながら、各温度における収縮応力(g)を測定した。
(6) Shrinkage stress (g)
The sample was cut to 3 × 13.5 mm in accordance with the measurement direction of MD and TD. The sample length of the sample piece is 10.0 mm, set at a predetermined position of a thermal analyzer manufactured by Shimadzu Corporation (trade name “TMA-50”), and contracted at each temperature while raising the temperature at 10 ° C./min. Stress (g) was measured.

(7)収縮応力の傾き(g/℃)
上記「(6)収縮応力(g)」における収縮応力の測定結果から、(SM100−SM60)/40及び(ST120−ST60)/60(いずれも単位はg/℃)を、それぞれ算出した。
(7) Inclination of shrinkage stress (g / ° C)
From the measurement result of the contraction stress in the above “(6) contraction stress (g)”, (SM 100 -SM 60 ) / 40 and (ST 120 -ST 60 ) / 60 (both units are g / ° C.), respectively. Calculated.

(8)微多孔膜の交流抵抗(Ω・cm2
セルの中で、白金電極、スペーサー、スペーサー、スペーサー及び白金電極をこの順に積層し、それらの間に、電解液であるプロピレンカーボネート(PC)とジメチルカーボネート(DMC)との50/50体積%の1M LiClO4溶液を注入してブランクセルを得た。次いで、セル両端の端子にクリップを挟み、ブランクセルの抵抗(R0)を測定した。次に、白金電極、スペーサー、スペーサー、微多孔膜、スペーサー及び白金電極をこの順に積層し、それらの間に、電解液であるPCとDMCとの50/50体積%の1M LiClO4溶液を注入してサンプルセルを得た。次いで、セル両端の端子にクリップを挟み、サンプルセルの抵抗(R1)を測定した。(R1−R0)を微多孔膜の交流抵抗(Ω・cm2)として算出した。
(8) AC resistance of microporous membrane (Ω · cm 2 )
In the cell, a platinum electrode, a spacer, a spacer, a spacer and a platinum electrode are laminated in this order, and 50/50% by volume of propylene carbonate (PC) and dimethyl carbonate (DMC) which are electrolytes are laminated between them. A blank cell was obtained by injecting 1M LiClO 4 solution. Next, a clip was sandwiched between terminals at both ends of the cell, and the resistance (R0) of the blank cell was measured. Next, a platinum electrode, a spacer, a spacer, a microporous membrane, a spacer, and a platinum electrode are stacked in this order, and a 50/50 volume% 1M LiClO 4 solution of PC and DMC as electrolyte is injected between them. A sample cell was obtained. Next, clips were sandwiched between terminals at both ends of the cell, and the resistance (R1) of the sample cell was measured. (R1-R0) was calculated as the AC resistance (Ω · cm 2 ) of the microporous membrane.

(9)レート特性評価
a.正極の作製
正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物であるLiCoO2を92.2質量%、導電材としてリン片状グラファイトとアセチレンブラックとをそれぞれ2.3質量%、並びにバインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)3.2質量%を、N−メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを正極集電体となるアルミニウム箔にダイコーターで片面塗布し、乾燥し、更にロールプレス機で圧縮成形して正極を作製した。
(9) Rate characteristic evaluation a. Production of Positive Electrode LiCoO 2 which is a lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material is 92.2% by mass, flake graphite and acetylene black are 2.3% by mass as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is used as a binder. ) 3.2% by mass was dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) to prepare a slurry. This slurry was applied on one side to an aluminum foil serving as a positive electrode current collector with a die coater, dried, and further compression molded with a roll press to produce a positive electrode.

b.負極の作製
負極活物質として人造グラファイト96.9質量%、バインダーとしてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.4質量%、並びにバインダーとしてスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス1.7質量%を、精製水中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを負極集電体となる銅箔にダイコーターで塗布し、乾燥し、更にロールプレス機で圧縮成形して負極を作製した。
b. Production of negative electrode 96.9% by mass of artificial graphite as a negative electrode active material, 1.4% by mass of ammonium salt of carboxymethyl cellulose as a binder, and 1.7% by mass of styrene-butadiene copolymer latex as a binder were dispersed in purified water. A slurry was prepared. This slurry was applied to a copper foil serving as a negative electrode current collector with a die coater, dried, and further compression molded with a roll press to produce a negative electrode.

c.非水電解液の調製
エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート=1:2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1.0mol/リットルとなるように溶解させて非水電解液を調製した。
c. Preparation of Nonaqueous Electrolyte Solution A nonaqueous electrolyte solution was prepared by dissolving LiPF 6 as a solute in a mixed solvent of ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 1: 2 (volume ratio) to a concentration of 1.0 mol / liter. .

d.レート特性評価
ポリオレフィン製微多孔膜を18mmφ、上記正極及び上記負極を16mmφの円形(円板)に切り出し、正極と負極との活物質面が対向するよう、正極、ポリオレフィン製微多孔膜及び負極の順に積層し、その積層体を蓋付きステンレス金属製容器に収納した。容器と蓋とは絶縁されており、容器は負極の銅箔と、蓋は正極のアルミニウム箔と接するように配置した。この容器内に上記非水電解液を注入して密閉し、その状態で室温にて1日放置した。その後、25℃雰囲気下、2mA(0.3C)の電流値で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、その電圧に到達後、そのまま4.2Vを保持するようにして、電流値を3mAから絞り始めるという方法により、合計8時間、電池作製後の最初の充電を行った。続いて、6mA(1C)の電流値で電池電圧が3.0Vになるまで放電(定電流放電)して放電容量を測定した。次いで、上記と同様にして充電を行った後、30mA(5C)の電流値で電池電圧が3.0Vになるまで放電(定電流放電)して放電容量を測定した。
d. Rate characteristic evaluation The polyolefin microporous membrane was cut into a circular shape (disk) of 18 mmφ, the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode, the microporous membrane made of polyolefin, and the negative electrode were so arranged that the active material surfaces of the positive electrode and the negative electrode faced each other. Lamination was performed in order, and the laminate was stored in a stainless metal container with a lid. The container and the lid were insulated, and the container was placed in contact with the negative electrode copper foil and the lid in contact with the positive electrode aluminum foil. The non-aqueous electrolyte was poured into the container and sealed, and left in that state at room temperature for 1 day. Thereafter, the battery is charged at a current value of 2 mA (0.3 C) in a 25 ° C. atmosphere until the battery voltage reaches 4.2 V. After reaching the voltage, 4.2 V is maintained as it is, and the current value is 3 mA. The first charge after battery preparation was performed for a total of 8 hours by the method of starting to squeeze from. Subsequently, the battery was discharged at a current value of 6 mA (1 C) until the battery voltage reached 3.0 V (constant current discharge), and the discharge capacity was measured. Then, after charging in the same manner as described above, the battery was discharged (constant current discharge) at a current value of 30 mA (5 C) until the battery voltage reached 3.0 V, and the discharge capacity was measured.

前者(1C)の放電容量に対する後者(5C)の放電容量の割合を容量維持率(%)と定義し、容量維持率が16%以上の場合を「A」、10%以上16%未満の場合を「B」、10%を下回る場合を「C」として、レート特性(出力)を評価した。   The ratio of the discharge capacity of the latter (5C) to the discharge capacity of the former (1C) is defined as the capacity maintenance ratio (%), and the case where the capacity maintenance ratio is 16% or more is “A”, and is 10% or more and less than 16% The rate characteristics (output) were evaluated with “B” being less than 10% and “C” being less than 10%.

〔実施例1〕
純ポリマーとしてMvが25万のポリエチレンのホモポリマーを用意した。その純ポリマー99質量%に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量%添加し、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、ポリマー等混合物を得た。得られたポリマー等混合物を、系内を窒素置換した二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また、可塑剤として流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-52/秒)を押出機のシリンダーにプランジャーポンプにより注入した。@ 二軸押出機により溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの量比が65質量%(すなわち、ポリマー等混合物(PC)の量比が35質量%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数100rpm、吐出量12kg/時とした。
[Example 1]
A polyethylene homopolymer having a Mv of 250,000 was prepared as a pure polymer. 1% by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant is added to 99% by mass of the pure polymer, and a tumbler blender is used. A mixture such as a polymer was obtained by dry blending. The obtained mixture of polymers and the like was fed by a feeder under a nitrogen atmosphere to a twin-screw extruder in which the system was purged with nitrogen. Further, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C .: 7.59 × 10 −5 m 2 / sec) was injected as a plasticizer into the cylinder of the extruder by a plunger pump. @ Feeder and so that the amount ratio of liquid paraffin in the total mixture extruded and melt-kneaded by a twin-screw extruder is 65% by mass (that is, the amount ratio of the polymer mixture (PC) is 35% by mass). The pump was adjusted. The melt kneading conditions were a set temperature of 200 ° C., a screw rotation speed of 100 rpm, and a discharge rate of 12 kg / hour.

続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て、表面温度25℃に制御された冷却ロール上に押し出してキャストすることにより、厚さ1550μmのゲルシートを得た。
次に、得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸を行い延伸シートを得た。設定延伸条件は、MDの延伸倍率7.0倍、TDの延伸倍率6.1倍、設定温度121℃であった。
次いで、延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に充分に浸漬して、延伸シートから流動パラフィンを抽出除去し、その後、メチルエチルケトンを乾燥除去した。
Subsequently, the obtained melt-kneaded product was extruded through a T-die onto a cooling roll controlled at a surface temperature of 25 ° C. and cast to obtain a gel sheet having a thickness of 1550 μm.
Next, the obtained gel sheet was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine and biaxially stretched to obtain a stretched sheet. The set stretching conditions were an MD draw ratio of 7.0 times, a TD draw ratio of 6.1 times, and a set temperature of 121 ° C.
Next, the stretched sheet was introduced into a methyl ethyl ketone bath and sufficiently immersed in methyl ethyl ketone to extract and remove liquid paraffin from the stretched sheet, and then the methyl ethyl ketone was removed by drying.

次に、メチルエチルケトンを乾燥除去した延伸シートをTDテンターに導き、熱固定を行った。熱固定温度を120℃、TD最大倍率を2.0倍、緩和率を0.90倍とした。こうして得られた微多孔膜の粘度平均分子量は25万であった。微多孔膜の各種特性を、組成、延伸条件等と共に表1に示す。   Next, the stretched sheet from which methyl ethyl ketone was removed by drying was guided to a TD tenter and heat-set. The heat setting temperature was 120 ° C., the TD maximum magnification was 2.0 times, and the relaxation rate was 0.90 times. The viscosity average molecular weight of the microporous membrane thus obtained was 250,000. Various characteristics of the microporous membrane are shown in Table 1 together with the composition, stretching conditions and the like.

[実施例2〜13、比較例1〜3]
下記表1及び2に示す条件以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。なお、表中、Mvが70万のポリエチレンは高密度ポリエチレンである。また、実施例6で得られた微多孔膜のMvは55万であった。
微多孔膜の各種特性を、組成、延伸条件等と共に表1及び2に示す。
[Examples 2 to 13, Comparative Examples 1 to 3]
A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except for the conditions shown in Tables 1 and 2 below. In the table, polyethylene having an Mv of 700,000 is high density polyethylene. Further, the Mv of the microporous membrane obtained in Example 6 was 550,000.
Various characteristics of the microporous membrane are shown in Tables 1 and 2 together with the composition, stretching conditions and the like.

[実施例14、15]
二軸延伸倍率の条件を、MDの延伸倍率7.0倍、TDの延伸倍率5.0倍とし、その他の条件については、下記表2に示す条件以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。
微多孔膜の各種特性を、組成、延伸条件等と共に表2に示す。
[Examples 14 and 15]
The conditions of the biaxial stretching ratio were set to a MD stretching ratio of 7.0 times and a TD stretching ratio of 5.0 times, and other conditions were the same as in Example 1 except for the conditions shown in Table 2 below. A membrane was obtained.
Various characteristics of the microporous membrane are shown in Table 2 together with the composition, stretching conditions and the like.

Figure 0005592745
Figure 0005592745

Figure 0005592745
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本発明のポリオレフィン製微多孔膜は、高出力特性を有するリチウムイオン電池用セパレータとして好適に用いられる。   The polyolefin microporous membrane of the present invention is suitably used as a lithium ion battery separator having high output characteristics.

Claims (4)

下記式(1A)及び(2A)で表される条件を満足する、ポリオレフィン製微多孔膜。
−0.010≦(SM100−SM60)/40≦0.070 (1A)
0.005≦(ST120−ST60)/60≦0.050 (2A)
(式(1A)及び(2A)中、SM100、SM60、ST120及びST60は、それぞれ、100℃における長さ方向、60℃における長さ方向、120℃における幅方向及び60℃における幅方向の前記ポリオレフィン製微多孔膜の収縮応力(g)を示す。)
A polyolefin microporous membrane that satisfies the conditions represented by the following formulas (1A) and (2A).
−0.010 ≦ (SM 100 −SM 60 ) /40≦0.070 (1A)
0.005 ≦ (ST 120 −ST 60 ) /60≦0.050 (2A)
(In the formulas (1A) and (2A), SM 100 , SM 60 , ST 120 and ST 60 are the length direction at 100 ° C., the length direction at 60 ° C., the width direction at 120 ° C. and the width at 60 ° C., respectively. ( The shrinkage stress (g) of the polyolefin microporous film in the direction is shown.)
下記式(1B)及び(2B)で表される条件を満足する、ポリオレフィン製微多孔膜。
−0.010≦(SM100−SM60)/40≦0.070 (1B)
0.015≦(ST120−ST60)/60≦0.030 (2B)
(式(1B)及び(2B)中、SM100、SM60、ST120及びST60は、それぞれ、100℃における長さ方向、60℃における長さ方向、120℃における幅方向及び60℃における幅方向の前記ポリオレフィン製微多孔膜の収縮応力(g)を示す。)
A polyolefin microporous membrane that satisfies the conditions represented by the following formulas (1B) and (2B).
−0.010 ≦ (SM 100 −SM 60 ) /40≦0.070 (1B)
0.015 ≦ (ST 120 −ST 60 ) /60≦0.030 (2B)
(In the formulas (1B) and (2B), SM 100 , SM 60 , ST 120 and ST 60 are the length direction at 100 ° C., the length direction at 60 ° C., the width direction at 120 ° C. and the width at 60 ° C., respectively. ( The shrinkage stress (g) of the polyolefin microporous film in the direction is shown.)
突刺強度が200g以上である、請求項1又は2に記載のポリオレフィン製微多孔膜。   The polyolefin microporous film according to claim 1, wherein the puncture strength is 200 g or more. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリオレフィン製微多孔膜をセパレータとして備える非水電解液系二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the polyolefin microporous membrane according to claim 1 as a separator.
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