JP5603410B2 - ポリプロピレン系樹脂多孔フィルム、電池用セパレータおよび電池 - Google Patents
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Description
溶媒中でリチウムイオン源となる支持電解質としては、6フッ化リン酸リチウム等の反応性の高い電解質を溶媒中に溶解させたものが使用されている。
従来開示されているセパレータは、この捲回体を作る捲回工程において、生産性向上のために高速で捲回すると、セパレータに大きな張力がかかるため、空孔が変形して、これが目詰まりの原因となるなど、電池性能の劣化を引き起こす原因となっていた。特に空孔率の高い多孔フィルムにおいては、外部からの力によって変形しやすいため、この課題は重要な解決課題であった。
(1)Pa’が1000秒/100ml以下
(2)Pa’/Paが1.5以下
本多孔フィルムの透気度(Pa)、すなわち伸張前の透気度(Pa)は、1000秒/100ml以下であるのが好ましく、特に10秒/100ml以上或いは900秒/100ml以下であるがより好ましく、中でも特に50秒/100ml以上或いは800秒/100ml以下であるのが更に好ましい。
透気度Paが1000秒/100ml以下であれば、本多孔フィルムに十分な連通性があることを示し、優れた透気性能を示すことができるため好ましい。
本多孔フィルムの透気度が低ければ、様々な用途に使用することができる。例えば電池用セパレータとして使用する場合、透気度が低いということは、電荷であるリチウムイオンの移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。
前記Pa’が1000秒/100ml以下であることによって、十分な連通性を有することを示している。例えば電池用セパレータとして使用した時には、電荷であるイオンの析出による空孔の目詰まりを抑制することができる。
一方、前記透気度Pa’の下限については特に限定しない。好ましくは10秒/100ml以上であり、特に50秒/100ml以上であるのがより好ましい。
なお、前記5%伸張時の透気度は、実施例に記載された方法で測定される値である。
(ii) 引張により変形するが、多孔構造の連通性には影響しない多孔フィルムにする手段。
(iii) 伸張変形後も十分な連通孔が確保できる多孔フィルムにする手段。
前記(ii)の手段としては、空孔の形状を等方的にすることにより、伸張変形により孔が塞がるのを防ぐことで実現可能である。
前記(iii)の手段としては、孔径を大きくしたり、空孔率を大きくしたり、開孔方法の選択や多孔構造を制御したりすることで実現可能である。このようにすれば、伸張変形による多孔構造の連通性が悪化しても十分な連通孔を確保できる。
本多孔フィルムについては、Pa’/Paが1.5以下であることが重要であり、1.4以下が好ましく、1.3以下がより好ましい。一方、下限については特に限定しない。好ましくは0.8以上であり、特に0.9以上であるのが更に好ましい。
前記Pa’/Paが1.5以下であれば、本多孔フィルムをロール状に捲回する際など、本多孔フィルムに張力が掛かった状態であっても、本多孔フィルムの多孔構造の変形による物性低下を十分に抑制することができる。多孔構造の変形による物性低下の抑制によって、本多孔フィルムを二次用途で使用する際、十分な透気度や空孔率を確保することができる。例えば本多孔フィルムを電池用セパレータとして使用する際、電極と電池用セパレータとを重ねて捲回した捲回物を用いて、非水系電解液電池を作製する時、本多孔フィルムを用いて作製した前記非水系電解液電池は、良好な膜電気抵抗を示し、目詰まりなどの電池特性の劣化を抑制し、長期間使用可能な非水系電解液電池を得ることができる。
本多孔フィルムにおいて、空孔率は30%以上であることが好ましく、40%以上がより好ましい。空孔率が30%以上であれば、連通性を確保しつつ、透気特性に優れた積層多孔フィルムとすることができる。一方、上限については特に限定しない。好ましくは90%以下であり、特に80%以下であるのが更に好ましい。
空孔率が90%以下であれば、本多孔フィルムの強度が低下しにくく、二次加工性の観点からも好ましい。
なお、空孔率は、実施例に記載の方法で測定される値である。
本多孔フィルムは、3%伸張時の引張弾性率が350MPa以上であるのが好ましく、400MPa以上であるのがより好ましい。
前記3%伸張時の引張弾性率が350MPa以上であれば、本多孔フィルムをロール状に捲回する際に、本多孔フィルムの空孔変形をより一層十分に抑制することができる。よって、本多孔フィルムを二次用途で使用する際、十分な透気度や空孔率を確保することができる。例えば本多孔フィルムを電池用セパレータとして使用する際、作製した非水系電解液電池は、イオンの析出による前記電池用セパレータの空孔の目詰まりや電池特性の劣化を抑制することができる。
一方、上限については特に限定しない。好ましくは、可撓性、二次加工性の観点から2000MPa以下であるのが好ましく、特に1500MPa以下でるのがより好ましく、中でも1000MPa以下であるのが更に好ましい。
なお、前記3%伸張時の引張弾性率は、実施例に記載した方法で測定される値である。
本多孔フィルムの膜厚は、5μm〜100μmであるのが好ましく、中でも8μm以上或いは50μm以下、その中でも10μm以上或いは30μm以下であるのがさらに好ましい。
電池用セパレータとして使用する場合、本多孔フィルムの膜厚が5μm以上であれば、実質的に必要な電気絶縁性を得ることができ、例えば電極の突起部分に大きな力がかかった場合でも、電池用セパレータを突き破って短絡するのを防止することができるから、安全性に優れたものとすることができる。また、膜厚が100μm以下であれば、積層多孔フィルムの電気抵抗を小さくすることができるので、電池の性能が十分に確保することができる。
本多孔フィルムは、β晶活性を有することが好ましい。
β晶活性は、延伸前の膜状物においてポリプロピレン系樹脂がβ晶を生成していたことを示す一指標と捉えることができる。延伸前の膜状物中のポリプロピレン系樹脂がβ晶を生成していれば、フィラー等の添加剤を使用しない場合においても、延伸を施すことで微細孔を容易に形成することができるため、透気特性を有するポリプロピレン系樹脂多孔フィルムを得ることができる。
具体的には、示差走査型熱量計で本多孔フィルムを25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃から25℃まで冷却速度10℃/分で降温後1分間保持し、更に25℃から240℃まで加熱速度10℃/分で再昇温させた際に、ポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)が検出された場合に、β晶活性を有すると判断することができる。
β晶活性度(%)=〔ΔHmβ/(ΔHmβ+ΔHmα)〕×100
β晶活性度の上限値は特に限定するものではない。β晶活性度が高いほど前記効果がより有効に得られるので、100%に近いほど好ましい。
詳細には、ポリプロピレン系樹脂の融点を超える温度である170℃〜190℃の熱処理を施し、徐冷してβ晶を生成・成長させたポリプロピレン系樹脂多孔フィルムについて広角X線測定を行い、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の(300)面に由来する回折ピークが2θ=16.0°〜16.5°の範囲に検出された場合、β晶活性が有ると判断することができる。
仮に、ポリプロピレン系樹脂からなる層以外に、ポリプロピレン系樹脂を含有する層などを積層させる場合には、両層ともにβ晶活性を有することが好ましい。
本多孔フィルムは、単層でも積層でも構わない。2層以上に積層させることが好ましい。
該B層としては、例えば強度保持層、耐熱層(高融解温度樹脂層)、シャットダウン層(低融解温度樹脂層)などを挙げられる。例えば、電池用セパレータとして用いる場合には、特開平04−181651号公報に記載されているような高温雰囲気化で孔閉塞し、電池の安全性を確保する低融点樹脂層をA層に積層することが好ましい。
上記のA層は、例えばポリプロピレン系樹脂とβ晶核剤を含有する樹脂組成物を押出成形して無孔膜状物を作製し、所定の延伸を施すことにより作製することができる。
そこで、ここでは、ポリプロピレン系樹脂及びβ晶核剤について説明する。
但し、上記のA層の製法はあくまで例示であって、A層の製法がこの製法に限定されるものではない。
ポリプロピレン系樹脂としては、例えばホモプロピレン(プロピレン単独重合体)、又は、プロピレンと、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、1−へプテン、1−オクテン、1−ノネンもしくは1−デセンなどα−オレフィンとのランダム共重合体或いはブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、ポリプロピレン系樹脂多孔フィルムの機械的強度、耐熱性などを維持する観点から、ホモポリプロピレンがより好適である。
メチル基領域のシグナルの帰属は、A.Zambelli et al(Macromolecules8,687,(1975))に準拠して決定される。
上記のMw/Mnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法によって測定される値である。
上記のMFRは、JIS K7210に従い、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定される値である。
本多孔フィルムに用いるβ晶核剤としては、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の生成・成長を増加させるものであれば任意に使用可能であり、1種類を単独で使用することも、2種類以上を併用することもできる。
そのほか核剤の具体的な種類については、特開2003−306585号公報、特開平06−289566号公報、特開平09−194650号公報に記載されている。
BE60−7032」、Mayzo社製ポリプロピレン「BNX BETAPP−LN」などが挙げられる。
また、仮にポリプロピレン系樹脂からなる層以外に、ポリプロピレン系樹脂を含有する層などを積層させる場合には、各層のβ晶核剤の添加量は同じであっても、異なっていてもよい。β晶核剤の添加量を変更することで各層の多孔構造を適宜調整することができる。
本多孔フィルムにおいては、前述した成分のほか、本発明の効果を著しく阻害しない範囲内で、一般に樹脂組成物に配合される添加剤を適宜添加できる。
前記添加剤としては、例えば耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂や、シリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤または着色剤など、成形加工性、生産性およびその他の諸物性を改良・調整する目的で添加される添加剤が挙げられる。
具体的には、「プラスチックス配合剤」のP154〜P158に記載されている酸化防止剤、P178〜P182に記載されている紫外線吸収剤、P271〜P275に記載されている帯電防止剤としての界面活性剤、P283〜P294に記載されている滑剤などが挙げられる。
上記のB層は、例えばポリエチレン系樹脂と多孔化促進化合物を含有する樹脂組成物を押出成形して無孔膜状物を作製し、所定の延伸を施すことにより作製することができる。
そこで、次にポリエチレン系樹脂と多孔化促進化合物について説明する。
但し、上記のB層の製法はあくまで例示であって、B層の製法がこの製法に限定されるものではない。
ポリエチレン系樹脂としては、例えば超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、さらに分子量に特徴のある超高分子量ポリエチレンのようなホモポリマーポリエチレンだけでなく、エチレンプロピレン共重合体、またはポリエチレン系樹脂と他のポリプロピレン系樹脂とのコポリマーポリエチレン等を挙げることができる。中でも、ホモポリマーポリエチレン、或いはα−オレフィンコモノマー含量が2モル%以下のコポリマーポリエチレンが好ましく、ホモポリマーポリエチレンが更に好ましい。α−オレフィンコモノマーの種類については特に制限はない。
該ポリエチレン系樹脂の密度は、密度勾配管法を用いてJIS K7112に準じて測定することができる。
MFRは、JIS K7210に従い、温度190℃、荷重2.16kgの条件で測定することができる。
ポリエチレン系樹脂の重合方法として、一段重合、二段重合、もしくはそれ以上の多段重合等があり、いずれの方法のポリエチレン系樹脂も使用可能である。
ポリエチレン系樹脂に、多孔化促進化合物を添加することが好ましい。前記多孔化促進化合物を添加することにより、より効率的に多孔構造を得ることができ、孔の形状や孔径を制御しやすくなる。
脂環族飽和炭化水素樹脂及びその変性体は、ポリエチレン系樹脂に混合した場合に良好な相溶性を示すが、色調や熱安定性といった面から石油樹脂がより好ましく、中でも水添石油樹脂を用いることが更に好ましい。
当該水添石油樹脂とは、石油樹脂を慣用の方法によって水素化することにより得られるものである。例えば、水素化脂肪族系石油樹脂、水素化芳香族系石油樹脂、水素化共重合系石油樹脂及び水素化脂環族系石油樹脂、並びに水素化テルペン系樹脂などを挙げることができる。
水添石油樹脂の中でも、水素化脂環族系石油樹脂で、シクロペンタジエン系化合物と芳香族ビニル系化合物とを共重合して水素添加したものが特に好ましい。
市販されている水添石油樹脂としては、「アルコン」(荒川化学工業社製)などが挙げられる。
該エチレン系共重合体は、エチレン単量体単位の含有率が好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは65質量%以上である。一方、上限については、エチレン単量体単位の含有率が好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下であることが望ましい。エチレン単量体単位の含有率が所定の範囲内であれば、より効率的に多孔構造を形成することができる。
(ア)融点が40℃〜200℃である。
(イ)融点より10℃高い温度での溶融粘度が50Pa・s以下である。
中でも、多孔構造を効率的に形成できる点から、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックスが好ましく、SD特性の観点より孔径をより微小化できるマイクロクリスタリンワックスが更に好ましい。
必要に応じてポリエチレン系樹脂や多孔化促進化合物以外に、多孔フィルムの熱特性、具体的には多孔化を損なわない範囲で、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等のゴム成分と呼ばれているものを添加してもよい。
その他、一般に樹脂組成物に配合される添加剤または他の成分を含んでいてもよい。
前記添加剤としては、耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂や、シリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤または着色剤など、成形加工性、生産性およびその他の諸物性を改良・調整する目的で添加される添加剤が挙げられる。
中でも、核剤は、ポリエチレン系樹脂の結晶構造を制御し、延伸開孔時の多孔構造を細かくするという効果があるため、好ましい。
次に、本多孔フィルムの製造方法について説明する。但し、本多孔フィルムの製造方法が、以下に説明する方法に限定されるものではない。
無孔膜状物の延伸方法については、ロール延伸法、圧延法、テンター延伸法、同時二軸延伸法などの手法があり、これらを単独あるいは2つ以上組み合わせて一軸延伸あるいは二軸延伸を行えばよい。中でも、多孔構造制御の観点から、逐次二軸延伸を採用するのが好ましい。
(a)各層を多孔化したのち、多孔化された各層をラミネートしたり接着剤等で接着したりして積層する方法。
(b)各層を積層して積層無孔膜状物を作製し、ついで当該無孔膜状物を多孔化する方法。
(c)各層のうちいずれか1層を多孔化したのち、もう1層の無孔膜状物と積層し、多孔化する方法。
(d)多孔層を作製した後、無機・有機粒子などのコーティング塗布や、金属粒子の蒸着などを行うことにより積層する方法。
先ず、ポリプロピレン系樹脂と、必要であれば熱可塑性樹脂、添加剤の混合樹脂組成物を作製する。例えば、ポリプロピレン系樹脂、β晶核剤、および所望によりその他添加物等の原材料を、好ましくはヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、タンブラー型ミキサー等を用いて、または袋の中に全成分を入れてハンドブレンドにて混合した後、一軸あるいは二軸押出機、ニーダー等、好ましくは二軸押出機で溶融混練後、カッティングしてペレットを得る。
Tダイの種類としては特に限定されない。例えば本多孔フィルムが2種3層の積層構造をとる場合、Tダイは2種3層用マルチマニホールドタイプでも構わないし、2種3層用フィードブロックタイプでも構わない。
β晶比率(%)=〔ΔHmβ/(ΔHmβ+ΔHmα)〕×100
本多孔フィルムを作製する場合には、各延伸工程で延伸条件を適宜選択して、多孔構造を制御し易い逐次二軸延伸を採用するのがより好ましい。
なお、膜状物及びフィルムの長手方向を「縦方向」、長手方向に対して垂直方向を「横方向」と称する。また、長手方向への延伸を「縦延伸」、長手方向に対して垂直方向への延伸を「横延伸」と称する。
縦延伸倍率について、下限は1.2倍以上が好ましく、1.5倍以上がより好ましく、1.8倍以上が更に好ましい。一方、上限は10倍以下が好ましく、8倍以下がより好ましく、7倍以下が更に好ましい。前記範囲内で縦延伸を行うことで、延伸時の破断を抑制しつつ、適度な空孔起点を発現させることができる。
ここで、縦延伸倍率と横延伸倍率との比MD/TDについて、上限としては3.0以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.2以下が更に好ましい。一方、下限としては特に限定しない。例えば0.8以上が好ましく、1.0以上がより好ましい。前記範囲内で二軸延伸をすることで、伸張による空孔変形が十分に抑制されるため好ましい。
この際、熱処理温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上、更に好ましくは120℃以上とすることで、寸法安定性を高める効果を期待することができる。一方、熱処理温度は、好ましくは170℃以下、より好ましくは165℃以下、更に好ましくは160℃以下である。熱処理温度が170℃以下であれば、熱処理によってポリプロピレン系樹脂の融解が起こりにくく、多孔構造を維持できるため好ましい。
また、熱処理工程中には、必要に応じて1〜20%の弛緩処理を施してもよい。
熱処理後、均一に冷却して巻き取ることにより、本多孔フィルムを得ることができる。
次に、本多孔フィルムの用途の一例として、本多孔フィルムを電池用セパレータとして使用し電池を構成する例について説明する。
本多孔フィルムを電池用セパレータとして収容している非水電解液電池について、図を参照しながら説明する。
ここで、前記捲回工程について詳しく説明する。電池用セパレータの片端をピン(図2)のスリット部1の間に通し、ピンを少しだけ回転させて電池用セパレータの一端をピンに巻きつけておく。この時、ピンの表面と電池用セパレータの耐熱層とが接触している。その後、電池用セパレータを間に挟むようにして正極と負極を配置し、捲回機によってピンを回転させて、正負極と電池用セパレータを捲回する。捲回後、ピンは捲回物から引き抜かれる。
有機溶媒としては、特に限定されるものではない。例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート、プロピオン酸メチルもしくは酢酸ブチルなどのエステル類、アセトニトリル等のニトリル類、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシメタン、ジメトキシプロパン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランもしくは4−メチル−1,3−ジオキソランなどのエーテル類、またはスルホランなどが挙げられ、これらを単独でまたは二種類以上を混合して用いることができる。
中でも、エチレンカーボネート1質量部に対してメチルエチルカーボネートを2質量部混合した溶媒中に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0mol/Lの割合で溶解した電解質が好ましい。
前記アルカリ金属としては、例えばリチウム、ナトリウムまたはカリウムなどを用いることができる。
前記アルカリ金属を含む化合物としては、例えばアルカリ金属とアルミニウム、鉛、インジウム、カリウム、カドミウム、スズもしくはマグネシウムなどとの合金、さらにはアルカリ金属と炭素材料との化合物、低電位のアルカリ金属と金属酸化物もしくは硫化物との化合物などを用いることができる。
本発明において、「主成分」と表現した場合には、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容する意を包含し、特に当該主成分の含有割合を特定するものではないが、主成分は組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、特に好ましくは90質量%以上(100%含む)を占める意を包含するものである。
また、「X以上」或いは「Y以下」(X,Yは任意の数字)と記載した場合も、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含するものである。
1/1000mmのダイアルゲージを用いて、フィルム(サンプル)の面内において不特定に30箇所の膜厚を測定し、その平均値を膜厚とした。
多孔フィルム(サンプル)の実質量W1を測定し、樹脂組成物の密度と厚みから空孔率0%の場合の質量W0を計算し、それらの値から下記式に基づき算出した。
空孔率(%)={(W0−W1)/W0}×100
引張圧縮試験機(インテスコ社製、200X型)を用いて引張弾性率を測定した。
試験片としては、多孔フィルム(サンプル)をMDに長さ200mm、TDに幅5mmで切り出したものを使用した。
試験片のチャック間距離150mm、クロスヘッドスピード5mm/minの条件で引張し、チャック間が3%伸張した時にロードセルにかかる負荷を測定し、次の式から引張弾性率を求めた。多孔フィルムの厚みは3ヶ所測定した平均値から求めた。
引張弾性率(MPa)={負荷(kg)×9.8(m/s2)/伸張距離(mm)}/断面積(mm2)×チャック間距離(mm)
5点測定した引張弾性率の平均値を引張弾性率とした。
JIS P8117に準拠して、多孔フィルム(サンプル)の透気度(秒/100ml)を測定した。
図2(A)のように1辺200mm、幅10mm、厚み1.8mmの正方形のアルミ枠41に、幅60mm、長さ300mmに切出した多孔フィルム42の片端を巻き付けてテープで固定し、アルミ枠41の内側部分にある多孔フィルム42に長さ150mmの標線43を書いた。もう一方の片端を長さ170mm、幅15mmの金属板44にテープで固定して巻き付けた状態で多孔フィルム42を一方向に伸ばして、多孔フィルム42の伸張率が5%となった時点で伸ばしたままの状態でアルミ枠41と金属板44を図2(B)のように固定して、アルミ枠41の内側部分の多孔フィルムの透気度を測定することで、5%伸張時の透気度を測定した。
なお、伸張率は標線の長さから算出した。
多孔フィルム(サンプル)について、パーキンエルマー社製の示差走査型熱量計(DSC−7)を用いて、25℃から240℃まで走査速度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃〜25℃まで走査速度10℃/分で降温後1分間保持し、次に25℃から240℃まで走査速度10℃/分で再昇温させた。
この再昇温時に、ポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)である145〜160℃に、ピークが検出されるか否かによりβ活性の有無を判断し、以下の基準にて評価した。
×:Tmβが145℃〜160℃の範囲内に検出されなかった場合(β晶活性なし)
なお、β晶活性の測定は、試料量10mgで、窒素雰囲気下にて行った。
多孔フィルム(サンプル)を縦60mm、横60mm角に切り出し、図3(A)に示すように中央部が40mmφの円状に穴の空いたアルミ板(材質:JIS A5052、サイズ:縦60mm、横60mm、厚さ1mm)2枚の間にはさみ、図3(B)に示すように周囲をクリップで固定した。
・X線源:CuKα線、出力:40kV、200mA
・走査方法:2θ/θスキャン、2θ範囲:5°〜25°、走査間隔:0.05°、走査速度:5°/min
×:ピークが2θ=16.0〜16.5°の範囲に検出されなかった場合(β晶活性なし)
伸張前の透気度(Pa)、および5%伸張時の透気度(Pa’)について、以下のように評価した。
◎:Pa’が800秒/100ml以下で、かつPa’/Paが1.3以下
○:Pa’が1000秒/100ml以下で、かつPa’/Paが1.3より大きく、1.5以下
×:Pa’が1000秒/100mlより大きい、またはPa’/Paが1.5より大きい
ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)100質量部に対し、酸化防止剤(チバ スペシャルティケミカルズ社製、イルガノックスB225)0.2重量部、及びβ晶造核剤として、3,9−ビス[4−(N−シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン0.2質量部を加え、東芝機械株式会社製の同方向二軸押出機(口径40mmφ、L/D=32)を用いて270℃にて溶融混練してストランドダイより押し出した後、ストランドを30℃の水中で冷却し、カッターによりペレット化して樹脂組成物A1を得た。
樹脂組成物A1を200℃で押出して、126℃のキャストロールで冷却固化させて、無孔膜状物を作製した。
当該無孔膜状物を110℃で縦方向に4倍、次いで145℃で横方向に2.0倍に逐次二軸延伸した後、145℃で横方向に6%弛緩してポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)の諸特性の測定および評価を行い、その結果を表1にまとめた。
前記樹脂組成物A1とは別に、ポリエチレン系樹脂として、高密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、Hi−ZEX3300F、密度:0.950g/cm3、MFR:1.1g/10分)80質量部に、マイクロクリスタリンワックス(日本精蝋社製、Hi−Mic1090)20質量部、及び核剤としてジベンジリデンソルビトール(新日本理化社製、ゲルオールD)0.2重量部加え、同型の同方向二軸押出機を用いて230℃にて溶融混練してストランドダイより押し出した後、ストランドを30℃の水中で冷却、カッターによりペレット化して樹脂組成物B1を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)および捲回物の諸特性の測定および評価を行い、その結果を表1にまとめた。
前記樹脂組成物A1およびB1を別々の押出機にて200℃で押出し、2種3層のフィードブロックを通じて多層成型用のTダイを用いて共押出し、延伸後の膜厚比率がA1/B1/A1=3.5/1/3.5となるように積層させた後、125℃のキャストロールで冷却固化させて、積層無孔膜状物を作製した。
当該積層無孔膜状物を120℃で縦方向に4.0倍、次いで98℃で横方向に2.0倍に逐次二軸延伸した後、115℃で横方向に6%弛緩して積層多孔フィルム(サンプル)を得た。
得られた積層多孔フィルム(サンプル)の諸特性の測定および評価を行い、その結果を表1にまとめた。
樹脂組成物A1を200℃で押出して、127℃のキャストロールで冷却固化させて、無孔膜状物を作製した。
当該無孔膜状物を120℃で縦方向に4倍、次いで145℃で横方向に4.0倍に逐次二軸延伸した後、145℃で横方向に6%弛緩してポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)の諸特性の測定および評価を行い、その結果を表1にまとめた。
樹脂組成物A1を200℃で押出して、127℃のキャストロールで冷却固化させて、無孔膜状物を作製した。
当該無孔膜状物を120℃で縦方向に3倍、次いで145℃で横方向に2.0倍に逐次二軸延伸した後、145℃で横方向に6%弛緩してポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)の諸特性の測定および評価を行い、その結果を表1にまとめた。
樹脂組成物A1を200℃で押出して、127℃のキャストロールで冷却固化させて、無孔膜状物を作製した。
当該無孔膜状物を120℃で縦方向に7倍、次いで145℃で横方向に2.0倍に逐次二軸延伸した後、145℃で横方向に6%弛緩してポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)の諸特性の測定および評価を行い、その結果を表1にまとめた。
樹脂組成物A1を200℃で押出して、126℃のキャストロールで冷却固化させて、無孔膜状物を作製した。
当該無孔膜状物を120℃で縦方向に6.3倍、次いで145℃で横方向に2.0倍に逐次二軸延伸した後、145℃で横方向に6%弛緩してポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)を得た。
得られたポリプロピレン系樹脂多孔フィルム(サンプル)の諸特性の測定および評価を行い、その結果を表1にまとめた。
実施例1−5で得たポリプロピレン系樹脂多孔フィルムは、Pa’が1000秒/100ml以下であり、且つ、Pa’/Paが1.5以下であることによって、伸張による空孔変形が抑制されることが確認された。よって、電池用セパレータとして使用時に、電極および電池用セパレータを捲回しても、電池用セパレータは連通性を保持することができる。
一方、比較例1、2の結果より、縦方向の延伸倍率が大きく、空孔に異方性を有する場合には、伸張による空孔変形が生じることが分かった。よって、電池用セパレータとして使用時に、電極および電池用セパレータを捲回した際、電池用セパレータは捲回による伸張で連通性が悪化することになる。
なお、実施例の中でも、透気度の観点から実施例1がより好ましい態様である。
20 二次電池
21 正極板
22 負極板
24 正極リード体
25 負極リード体
26 ガスケット
27 正極蓋
31 アルミ板
32 フィルム
33 クリップ
34 フィルム縦方向
35 フィルム横方向
41 アルミ枠
42 多孔フィルム
43 標線
44 金属板
Claims (7)
- ポリプロピレン系樹脂を含有するA層と、ポリエチレン系樹脂を含有するB層とを備えたポリプロピレン系樹脂多孔フィルムであって、
伸張前の透気度(Pa)、および、ポリプロピレン系樹脂多孔フィルムを長手方向に5%伸張した時の透気度(Pa’)について、以下の条件(1)、(2)を満たすことを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂多孔フィルム。
(1)Pa’が1000秒/100ml以下
(2)Pa’/Paが1.5以下 - 上記A層は、β晶活性を有する請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂多孔フィルム。
- 上記B層は、ポリエチレン系樹脂と多孔化促進化合物を含有する樹脂組成物から形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリプロピレン系樹脂多孔フィルム。
- 上記多孔化促進化合物は、融点が40〜200℃であり、融点より10℃高い温度での溶融粘度が50Pa・s以下であるワックスであることを特徴とする請求項3に記載のポリプロピレン系樹脂多孔フィルム。
- A層、B層、A層の順に積層してなる構成を備えた請求項1〜4の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂多孔フィルム。
- 請求項1〜5の何れかに記載のポリプロピレン系樹脂多孔フィルムからなることを特徴とする電池用セパレータ。
- 請求項6に記載の電池用セパレータが収容されてなる非水系電解液電池。
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