JP5651120B2 - リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ - Google Patents

リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ Download PDF

Info

Publication number
JP5651120B2
JP5651120B2 JP2011536114A JP2011536114A JP5651120B2 JP 5651120 B2 JP5651120 B2 JP 5651120B2 JP 2011536114 A JP2011536114 A JP 2011536114A JP 2011536114 A JP2011536114 A JP 2011536114A JP 5651120 B2 JP5651120 B2 JP 5651120B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
base material
lithium secondary
secondary battery
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011536114A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2011046066A1 (ja
Inventor
兵頭 建二
建二 兵頭
宏明 渡邉
宏明 渡邉
緑川 正敏
正敏 緑川
佃 貴裕
貴裕 佃
友洋 佐藤
友洋 佐藤
山本 浩和
浩和 山本
加寿美 加藤
加寿美 加藤
克彦 川崎
克彦 川崎
真一 江角
真一 江角
松岡 昌伸
昌伸 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Paper Mills Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Paper Mills Ltd filed Critical Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority to JP2011536114A priority Critical patent/JP5651120B2/ja
Publication of JPWO2011046066A1 publication Critical patent/JPWO2011046066A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5651120B2 publication Critical patent/JP5651120B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417Polyolefins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/42Acrylic resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/423Polyamide resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等のリチウム二次電池に好適に使用できるリチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータに関する。
近年の携帯電子機器の普及及びその高性能化に伴い、高エネルギー密度を有する二次電池が望まれている。この種の電池として、有機電解液(非水電解液)を使用するリチウム二次電池が注目されてきた。このリチウム二次電池は、平均電圧として従来の二次電池であるアルカリ二次電池の約3倍である3.7V程度が得られることから高エネルギー密度となるが、アルカリ二次電池のように水系の電解液を用いることができないため、十分な耐酸化還元性を有する非水電解液を用いている。非水電解液は可燃性であるため発火等の危険性があり、その使用において安全性には細心の注意が払われている。発火等の危険に曝されるケースとしていくつか考えられるが、特に過充電が危険である。
過充電を防止するために、現状の非水系二次電池では定電圧・定電流充電が行われ、電池に精密なIC(保護回路)が装備されている。この保護回路にかかるコストは大きく、非水系二次電池をコスト高にしている要因にもなっている。
保護回路で過充電を防止する場合、当然保護回路がうまく作動しないことも想定され、本質的に安全であるとは言い難い。現状の非水系二次電池には、過充電時に保護回路が壊れ、過充電されたときに安全に電池を破壊する目的で、安全弁・PTC素子の装備、セパレータには熱ヒューズ機能を有する工夫がなされている。しかし、上記のような手段を装備していても、過充電される条件によっては、確実に過充電時の安全性が保証されているわけではなく、実際には非水系二次電池の発火事故は現在でも起こっている。
リチウム二次電池用セパレータとしては、ポリエチレン等のポリオレフィンからなるフィルム状の多孔質フィルムが多く使用されており、電池内部の温度が130℃近傍になった場合、溶融して微多孔を塞ぐことで、リチウムイオンの移動を防ぎ、電流を遮断させる熱ヒューズ機能(シャットダウン機能)があるが、何らかの状況により、さらに温度が上昇した場合、ポリオレフィン自体が溶融してショートし、熱暴走する可能性が示唆されている。そこで、現在、200℃近くの温度でも溶融及び収縮しない耐熱性セパレータが求められている。
例えば、ポリオレフィンからなるフィルム状の多孔質フィルムに、ガラス繊維で構成した不織布を積層させてポリフッ化ビニリデン等の樹脂で接着して複合化する試みが提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1の複合化セパレータの場合、多孔質フィルムとガラス不織布を個別に製造した後に積層するため、どうしても厚みが厚くなってしまい、その結果、使用できる分野が限定されるという問題や、内部抵抗等の電池特性に劣るといった課題があった。
一方、ポリオレフィンからなる多孔質フィルムではなく、不織布を用いた耐熱性セパレータが提案されている。例えば、ポリエステル系繊維で構成した不織布、ポリエステル系繊維に耐熱性繊維であるアラミド繊維を配合した不織布があるが、多孔質フィルムと比較すると、孔径が大きく、内部短絡が起きるため、実用的ではない(例えば、特許文献2〜4参照)。
また、不織布を用いたセパレータにシャットダウン特性を付与する試みも検討されている。例えば、ポリプロピレン不織布等にポリエチレン微粉末を添着したセパレータが提案されている(例えば、特許文献5参照)。しかしながら、ポリプロピレンは融点が165℃付近であり、シャットダウン特性が発現しなかった場合、不織布が溶融収縮してショートし、さらなる熱暴走の可能性がある。また、不織布の繊維径や細孔径、添着するポリエチレン微粒子の粒径等についての詳細な記載がなされておらず、保液性や内部抵抗等の問題があり、十分な電池特性を発現できているとは言えない。
また、低融点樹脂成分と高融点樹脂成分からなる極細繊維を主体とする不織布をセパレータとして用いることで、電池内部の温度が上昇した場合、低融点樹脂成分が溶融し、繊維間の細孔を塞ぐことによって、シャットダウン特性を発現させることが提案されている(例えば、特許文献6参照)。このようなセパレータにおいては、不織布の強度を発現させるため、低融点樹脂成分を溶融させて繊維間を十分に結合させる必要があるが、強度発現に必要な加熱温度とシャットダウン温度の差が小さく、強度を維持しつつ、繊維間の細孔径や細孔数を制御することは非常に困難である。また、シャットダウン特性が十分に発現しなかった場合、不織布自体が溶融収縮してショートする可能性がある。
また、耐熱性繊維と熱溶融性樹脂材料を混合し、湿式抄造した不織布からなるセパレータが提案されている(例えば、特許文献7参照)。しかしながら、特許文献6のセパレータと同様に、耐熱性繊維からなる不織布の強度発現に必要な加熱温度と熱溶融性樹脂材料の溶融温度とのバランスをとるのが困難であり、また、シャットダウン特性を十分に発現させるためには、熱溶融性樹脂材料を多量に含有させる必要があるが、熱溶融性樹脂材料の耐熱性繊維への接着が十分とは言えず、熱溶融性樹脂材料の脱落や、繊維シートの均一性が不十分という問題があった。
一方、不織布、織布等をそのままセパレータとして使用するのではなく、基材として使用し、各種材料を該基材に複合化させて、耐熱性やシャットダウン機能等を付与したセパレータが開示されている。例えば、基材に多孔質フィルムと貼り合わせて複合化したセパレータ、基材にフィラー粒子、樹脂、ゲル状電解質、固体電解質等を含浸・表面塗工することで複合化したセパレータが報告されている(例えば、特許文献8〜10参照)。しかしながら、これらの特許文献では、フィラー粒子や樹脂、多孔質フィルム等の複合化用の材料(以下、「複合化物」という)については詳細な検討がなされているが、基材として用いられている不織布については、何ら検討がなされていない。これまでに使用されてきた基材では、孔が大きいため、貼り合わせ、表面塗工、含浸等によって、複合化した際の表面平滑性が悪く、また、複合化物の剥離や脱落しやすいという問題があった。また、基材内部に複合化物が充填されてしまって、基材内部の空孔を閉塞するため、電解液保持性が悪くなり、セパレータの内部抵抗が高くなる問題があった。
特開2003−323878号公報 特開2003−123728号公報 特開2007−317675号公報(国際公開第2001/67536号パンフレット、米国特許出願公開第2003/0003363号明細書) 特開2006−19191号公報 特開昭60−52号公報 特開2004−115980号公報 特開2004−214066号公報 特開2005−293891号公報 特表2005−536857号公報(国際公開第2004/021476号パンフレット、米国特許出願公開第2006/0024569号明細書) 特開2007−157723号公報(国際公開第2006/062153号パンフレット、米国特許出願公開第2007/0264577号明細書)
本発明の課題は、多孔質フィルム、フィラー粒子、樹脂、ゲル状電解質、固体電解質等の複合化物と共に複合化してリチウム二次電池用セパレータとするために使用されるリチウム二次電池用基材において、複合化した際の表面のバラつきが小さく、複合化物の剥離・脱落を少なくすることができるリチウム二次電池用基材及びこのリチウム二次電池用基材を用いてなるリチウム二次電池用セパレータを提供することにある。
上記課題を解決する本発明は、下記のリチウム二次電池用基材(1)〜(21)およびリチウム二次電池用セパレータ(22)からなるものである。
(1)合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した不織布からなり、
該フィブリル化したリヨセル繊維の下記で定義される変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであり、
リチウム二次電池用セパレータの前駆体シートであるリチウム二次電池用基材。
変法濾水度:ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度。
(2)フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が不織布の5〜80質量%である上記(1)記載のリチウム二次電池用基材。
)該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
)該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下である上記()記載のリチウム二次電池用基材、
)該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
)フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有する上記()記載のリチウム二次電池用基材、
)合成樹脂短繊維を構成する合成樹脂が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂から選ばれる少なくとも1種である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
)合成樹脂短繊維の少なくとも1種として、熱融着成分及び非熱融着成分からなる芯鞘型熱融着性短繊維を含有した不織布からなる上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
)芯鞘型熱融着性短繊維の芯部がポリエチレンテレフタレートであり、鞘部がポリエステル共重合体である上記()記載のリチウム二次電池用基材、
10)熱処理されてなる上記()又は()に記載のリチウム二次電池用基材、
11)さらに、紙力増強剤を必須成分として含有した不織布からなる上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
12)紙力増強剤が、合成高分子、半合成高分子、植物性ガム、澱粉から選択された少なくとも1種である上記(11)に記載のリチウム二次電池用基材、
13)紙力増強剤が、両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂から選択された少なくとも1種である上記(11)に記載のリチウム二次電池用基材、
14)紙力増強剤が、フィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.01〜20質量部含有してなる上記(11)〜(13)のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材、
15)さらに、不織布がフィブリル化耐熱性繊維を含有してなる上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
16)フィブリル化耐熱性繊維が、フィブリル化全芳香族ポリアミド繊維、フィブリル化アクリル系繊維から選ばれる少なくとも1種である上記(15)記載のリチウム二次電池用基材、
17)該基材の最小ポア径が0.10μm以上であり、かつ、最大ポア径が20μm以下である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
18)該基材において、最大ポア径dmaxと平均ポア径daveとの比dmax/daveが10.0以下である上記(17)記載のリチウム二次電池用基材、
19)該基材の流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaが3.0以下である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
20)リチウム二次電池用基材が多層構造不織布からなり、少なくとも1層が合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した層である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
21)合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した耐熱層(A)と、合成樹脂短繊維とポリエチレン系合成パルプを必須成分として含有した熱溶融層(B)とを有する上記(20)記載のリチウム二次電池用基材、
22)上記(1)〜(21)のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材に、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、多孔質フィルムを積層一体化する処理、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなるリチウム二次電池用セパレータ。
本発明のリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した不織布からなる。フィブリル化したリヨセル繊維が合成樹脂短繊維と絡み合うことで、表面の平滑性が高く、緻密性に優れている。そして、本発明のリチウム二次電池用基材に貼り合わせ、含浸、表面塗工等にの複合化を行うことで得られる本発明のリチウム二次電池用セパレータは、表面のバラつきが小さくなると共に、複合化物の剥離・脱落が起こりにくくなる。また、リチウム二次電池用基材の表面に存在するフィブリル化したリヨセル繊維が複合化物と強固に結びつくことによって、複合化物の剥離・脱落をより抑制することができる。
図1はフィブリル化したリヨセル繊維のカナダ標準濾水度と変法濾水度(試料濃度を0.03%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度)の関係を表したグラフである。
図2はフィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度(ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度)を表したグラフの一例である。
図3は本発明の実施例で用いたフィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度(ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度)を表したグラフである。
図4はフィブリル化したリヨセル繊維[I]の繊維長分布ヒストグラムである。
図5はフィブリル化したリヨセル繊維[II]の繊維長分布ヒストグラムである。
図6はフィブリル化したリヨセル繊維[I]及び[II]の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.0〜2.0mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合のグラフと近似直線を示した図である。
図7は0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有するフィブリル化したリヨセル繊維[i]の繊維長分布ヒストグラムの例である。
図8は最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有するフィブリル化したリヨセル繊維[ii]の繊維長分布ヒストグラムの例である。
以下、本発明のリチウム二次電池用基材について詳説する。本発明のリチウム二次電池用基材(以下、「基材」と表記することもある)とは、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工するための基材、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工するための基材、多孔質フィルムを積層一体化するための基材、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工するための基材であり、リチウム二次電池用セパレータの前駆体シートである。フィラーは、無機、有機のいずれでも良い。無機フィラーとしては、アルミナ、ギブサイト、ベーマイト、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、シリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの無機酸化物、窒化アルミニウムや窒化珪素などの無機窒化物、アルミニウム化合物、ゼオライト、マイカなどが挙げられる。有機フィラーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリスチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルモノマー共重合体、ポリオレフィンワックスなどが挙げられる。また、多孔質フィルムとしては、フィルムを形成できる樹脂であれば、特に制限はないが、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂と言ったポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリエチレン系樹脂としては、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、又は超高密度ポリエチレンのようなポリエチレン系樹脂単独だけでなく、エチレンプロピレン共重合体、又はポリエチレン系樹脂と他のポリオレフィン系樹脂との混合物などが挙げられる。ポリプロピレン系樹脂としては、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−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン若しくは1−デセンなどα−オレフィンとのランダム共重合体又はブロック共重合体などが挙げられる。
本発明におけるリチウム二次電池とは、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池等を意味する。リチウム二次電池の負極活物質としては、黒鉛やコークスなどの炭素材料、金属リチウム、アルミニウム、シリカ、スズ、ニッケル、鉛から選ばれる1種以上の金属とリチウムとの合金、SiO、SnO、Fe、WO、Nb、Li4/3Ti5/3等の金属酸化物、Li0.4CoNなどの窒化物が用いられる。正極活物質としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、チタン酸リチウム、リチウムニッケルマンガン酸化物、リン酸鉄リチウムが用いられる。リン酸鉄リチウムは、さらに、マンガン、クロム、コバルト、銅、ニッケル、バナジウム、モリブデン、チタン、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、マグネシウム、ホウ素、ニオブから選ばれる1種以上の金属との複合物でも良い。
リチウム二次電池の電解液には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、これらの混合溶媒などの有機溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。リチウム塩としては、六フッ化リン酸リチウムや4フッ化ホウ酸リチウムが挙げられる。固体電解質としては、ポリエチレングリコールやその誘導体、ポリメタクリル酸誘導体、ポリシロキサンやその誘導体、ポリフッ化ビニリデンなどのゲル状ポリマーにリチウム塩を溶解させたものが用いられる。
本発明のリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した不織布からなる。
フィブリル化したリヨセル繊維の「リヨセル」とは、ISO規格及び日本のJIS規格に定める用語で「セルロース誘導体を経ずに、直接、有機溶剤に溶解させて紡糸して得られるセルロース繊維」のことである。
リヨセル繊維は、通常のパルプ繊維と同様に、ビーター、PFIミル、シングルディスクリファイナー(SDR)、ダブルディスクリファイナー(DDR)、また、顔料等の分散や粉砕に使用するボールミル、ダイノミル等の叩解・分散設備でフィブリル化が可能である。これら叩解・分散設備の種類、処理条件(繊維濃度、温度、圧力、回転数、リファイナーの刃の形状、リファイナーのプレート間のギャップ、処理回数)の調整により、目的とする最適にフィブリル化したリヨセル繊維(繊維長、繊維長分布、変法濾水度)を達成することが可能となる。
本発明のリチウム二次電池用基材()のように、フィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度が0〜250mlで、かつ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであることが好ましく、基材の空孔が比較的均一に形成されるという効果が得られる。その結果、フィラー粒子、樹脂等の複合化物を含有する塗液の裏抜けが抑制され、複合化物が基材表面に集中的に積層されるため、塗工後の表面平滑性に優れ、電極との間に無用の隙間が生じにくい。また、塗液の裏抜けが抑制されることから、基材内部に充填された複合化物によって、基材内部の空孔が閉塞されるという問題がなくなり、電解液保持率の高いセパレータを得ることができる。
本発明における変法濾水度とは、JIS P8121に規定されるカナダ標準濾水度の測定方法に対して、試料濃度若しくはふるい板のいずれか、又は、試料濃度及びふるい板の両方を変更して測定した濾水度を意味する。これまで、針葉樹木材パルプ、広葉樹木材パルプ、麻パルプ、エスパルトパルプなどの天然セルロース繊維のカナダ標準濾水度と変法濾水度との関係については報告されているが、フィブリル化したリヨセル繊維のカナダ標準濾水度と変法濾水度との関係は、明らかになっていなかった。本発明では、リファイナーを用いて、リヨセル繊維を微細化していき、微細化の程度ごとに、カナダ標準濾水度と変法濾水度を測定した結果、リヨセル繊維の濾水挙動が、特開2000−331663号公報に開示されている天然セルロース繊維の濾水挙動と異なることを見出した。
図1に、フィブリル化したリヨセル繊維のカナダ標準濾水度と変法濾水度の関係を表す。図1において、標準濾水度とは、JIS P8121のカナダ標準濾水度を意味している。変法濾水度とは、試料濃度を0.03%にした以外は、JIS P8121に準拠して測定した濾水度を意味する。図1の横軸は長さ加重平均繊維長を示しており、右に向かうほど微細化の程度が進んでいる。カナダ標準濾水度は、長さ加重平均繊維長が0.72mmまで濾水度が0.5mlであるが、長さ加重平均繊維長が0.55mm以下では短くなるほど濾水度が大きくなっている。一方、変法濾水度は、微細化の程度が進むに従って、濾水度が大きくなっている。この濾水挙動は、特開2000−331663号公報に開示されている天然セルロース繊維の濾水挙動、すなわち、微細化の程度が進むほど、カナダ標準濾水度と変法濾水度が減少する濾水挙動とは全く異なっている。
このように微細化の程度が進むほど濾水度が大きくなる理由は、微細化が進むに従ってフィブリル化したリヨセル繊維の長さ加重平均繊維長が短くなっていき、特に試料濃度が薄い場合に、繊維同士の絡みが少なくなり、繊維ネットワークが形成されにくくなるため、フィブリル化したリヨセル繊維自体がふるい板の穴をすり抜けてしまうからである。つまり、微細化したリヨセル繊維の場合は、JIS P8121の測定方法では、正確な濾水度が計測できないのである。より詳細に説明すると、天然セルロース繊維は、微細化の程度が進むほど、繊維の幹から細いフィブリルが多数裂けた状態になるため、フィブリルを介して、繊維同士が絡みやすく、繊維ネットワークを形成しやすいのに対し、リヨセル繊維は、微細化処理によって繊維の長軸に平行に細かく分割されやすく、分割後の繊維1本1本における繊維径の均一性が高いため、平均繊維長が短くなるほど、繊維同士が絡みにくくなり、繊維ネットワークを形成しにくいと考えられる。
そこで、本発明では、フィブリル化したリヨセル繊維の正確な濾水度を測定するための検討を行った。図2は、試料濃度とふるい板の両方を変更して測定した変法濾水度の一例を表す。すなわち、JIS P8121に規定されているふるい板の代わりに80メッシュの金網を用い、試料濃度を0.1%にして測定した変法濾水度である。80メッシュの線径は直径0.14mmで、目開き0.18mmの金網(PULP AND PAPER RESEARCH INSTITUTE OF CANADA製)を使用した。図2から明らかなように、微細化の程度が進むほど、濾水度は小さくなっており、フィブリル化したリヨセル繊維の抜けが抑えられ、より正確な濾水度を計測できたことがわかる。以下、本発明における変法濾水度とは、ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度を意味し、特に断りのない限り、単に「変法濾水度」と表記する。
フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長及び繊維長分布ヒストグラムは、繊維にレーザー光を当てて得られる偏特性を利用して求めることができ、市販の繊維長測定器を用いて測定することができる。本発明では、JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No.52「紙及びパルプの繊維長 試験方法(光学的自動計測法)」に準じてKajaaniFiberLabV3.5(Metso Automation社製)を使用して測定した。フィブリル化したリヨセル繊維の「繊維長」、「平均繊維長」及び「繊維長分布」とは、上記に従って測定・算出される「長さ加重繊維長」、「長さ加重平均繊維長」及び「長さ加重繊維長分布」を意味する。
本発明において、変法濾水度0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長0.20〜2.00mmのフィブリル化したリヨセル繊維を得るには、リヨセルの短繊維を適度な濃度で水などに分散させ、これをリファイナー、ビーター、ミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、高圧ホモジナイザーなどに通して、刃の形状、流量、処理回数、処理速度、処理濃度などの条件を調節して微細化処理すれば良い。これらの微細化処理により、リヨセル繊維は、繊維長軸に平行に分割すると共に繊維長が短くなる。そのため、基材の空孔が比較的均一に形成され、塗工時の塗液の裏抜けを防止し、塗工層の表面平滑性を高めることができる。また塗液の裏抜けが抑えられることから、フィラー粒子が基材内部の空孔を閉塞することがなく、電解液保持性に優れるセパレータが得られる。
また、微細化の条件を変えることによって、変法濾水度0〜250mlの範囲内で長さ加重平均繊維長をいかようにも調節することができるため、同程度の変法濾水度であっても、長さ加重平均繊維長の異なるフィブリル化したリヨセル繊維を作製することができる。図3は、本発明の実施例14〜36で用いたフィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度を表す。
本発明において、フィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度は、0〜200mlがより好ましく、0〜160mlがさらに好ましい。変法濾水度が250mlを超える場合は、微細化処理が不十分であり、繊維の分割が十分に進まず、繊維径が太いまま残る割合が多くなるため、基材に大きな貫通孔ができ、塗工時に塗液が裏抜けしてしまう。本発明に用いられるフィブリル化したリヨセル繊維の長さ加重平均繊維長は、0.30〜1.80mmがより好ましく、0.40〜1.60mmがさらに好ましい。長さ加重平均繊維長が0.20mm未満だと、湿式抄紙中や湿式抄紙後の基材からフィブリル化したリヨセル繊維が脱落することや毛羽立ちにより塗工時に破れることがある。2.00mmより長いと、繊維が絡まりやすく、地合むらや厚みむらが生じる。
本発明のリチウム二次電池用基材()のように、フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上であることが好ましい。このようなフィブリル化したリヨセル繊維は合成樹脂短繊維と良く絡み合い、基材の表面の平滑性が高くなり、緻密性に優れ、表面塗工等によって複合化した際の表面のバラつきが小さくなると共に、複合化物の脱落が起こりにくくなる。また、基材の表面に存在するフィブリル化したリヨセル繊維が複合化物と強固に結びつくことによって、複合化物の脱落をより抑制することができる。
本発明のリチウム二次電池用基材()のフィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下であるリチウム二次電池用基材()は、基材として必要な緻密性及び基材の塗布性がより優れていて、さらに好ましい。
図4及び図5は、フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムであり、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上である。フィラー粒子や樹脂等の表面塗工等により複合化する際における表面の平滑性という点で、より好ましくは、繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.30〜0.70mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が12%以上である。なお、複合化する際における基材の破損防止という点において、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合はより高い方が好ましいが、50%程度あれば十分である。
フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下であることが好ましく、−2.5以上−0.8以下がより好ましく、−2.0以上−1.0以下がさらに好ましい。この範囲の傾きを有するフィブリル化したリヨセル繊維を用いることにより、基材の塗布性が向上するため好ましい。傾きが−3.0より小さい場合、複合化の際に基材が破損する場合や、複合化物が脱落する場合がある。また傾きが−0.5を超えると緻密性や基材の塗布性が向上しない場合がある。図4及び図5に示すように、「傾きが大きい」とはフィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布が広い状態である。「傾きが小さい」とはフィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布が狭く、より繊維長が揃っている状態である。なお、図4のフィブリル化したリヨセル繊維[I]の傾きは、−2.9であり、図5のフィブリル化したリヨセル繊維[II]の傾きは、−0.6である。
なお、「1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾き」とは、図6に示したように1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の値に対し、最小二乗法により近似直線を算出し、得られた近似直線の傾きを意味する。
本発明のリチウム二次電池用基材()のように、フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上であることが好ましい。このようなフィブリル化したリヨセル繊維は合成樹脂短繊維と良く絡み合い、基材の表面の平滑性が高くなり、緻密性に優れ、表面塗工等によって複合化した際の表面のバラつきが小さくなると共に、複合化物の脱落が起こりにくくなる。また、基材の表面に存在するフィブリル化したリヨセル繊維が複合化物と強固に結びつくことによって、複合化物の脱落をより抑制することができる。
本発明のリチウム二次電池用基材()のフィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有するリチウム二次電池用基材()は、基材として必要な緻密性及び基材の塗布性がより優れていて、さらに好ましい。
図7は、フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムであり、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上である。フィラー粒子や樹脂等の表面塗工等により複合化する際における表面の平滑性という点において、繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.30〜0.70mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が55%以上であることがより好ましい。1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合は高い方が望ましいが、75%程度あれば十分である。
フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、図8に示したように、上記の最大頻度ピーク以外に、1.50〜3.50mmの間にピークを有することがより好ましく、1.75〜3.25mmの間にピークを有することがさらに好ましく、2.00〜3.00mmの間にピークを有することが特に好ましい。この範囲にピークを有することにより、基材の塗布性と複合物の脱落防止が両立できるため好ましい。該ピークの繊維長が1.50mmより短い場合、複合化の際に基材が破損することや、複合化物が脱落することがある。また3.50mmを超えると緻密性や基材の塗布性が向上せず、複合化物が脱落する場合がある。
合成樹脂短繊維を構成する樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、ポリビニルケトン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、フラン系樹脂、尿素系樹脂、アニリン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、アルキド樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリイミド樹脂、これらの樹脂の誘導体等が挙げられる。このうち、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂を使用すると、より表面の平滑性が高く、緻密性に優れたリチウム二次電池用基材を得ることができる。この理由は定かではないが、他の合成樹脂よりも、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂及びポリオレフィン系樹脂とフィブリル化したリヨセル繊維とが均一に絡み合うためと推測される。また、これらの樹脂では、より基材の破損抑制効果やシワ抑制効果が高く、緻密性に優れたリチウム二次電池用基材を得ることができる。なお、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂を使用すると、基材の耐熱性を向上させることができる。
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンナフタレート系樹脂、ポリエチレンイソフタレート系樹脂、これらの誘導体等が挙げられる。これらの中でも、リチウム二次電池用基材に使用する場合には、耐熱性と耐電解液性に優れているポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましい。
アクリル系樹脂としては、アクリロニトリル100%の重合体からなるもの、アクリロニトリルに対して、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の(メタ)アクリル酸誘導体、酢酸ビニル等を共重合させたもの等が挙げられる。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、オレフィン系共重合体等が挙げられる。耐熱性の観点から、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、オレフィン系共重合体等を挙げることができる。
ポリアミド系樹脂としては、ナイロンなどの脂肪族ポリアミド、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド−3,4−ジフェニルエーテルテレフタルアミド、ポリ−m−フェニレンイソフタルアミドなどの全芳香族ポリアミド、主鎖の一部に例えば脂肪鎖などを有する芳香族ポリアミドが挙げられる。
合成樹脂短繊維は、単一の樹脂からなる繊維(単繊維)であっても良いし、2種以上の樹脂からなる繊維(複合繊維)であっても良い。また、本発明のリチウム二次電池用基材に含まれる合成樹脂短繊維は、1種でも良いし、2種類以上を組み合わせて使用しても良い。複合繊維は、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型が挙げられる。
合成樹脂短繊維の繊度は、0.004〜1.3dtexが好ましく、0.007〜0.8dtexがより好ましく、0.02〜0.6dtexがさらに好ましく、0.04〜0.3dtexが特に好ましい。合成樹脂短繊維の繊度が1.3dtexを超えた場合、厚さ方向における繊維本数が少なくなるため、必要とされる緻密性が確保できなくなる場合や塗液が裏抜けする場合や厚みを薄くしにくくなる場合がある。また、凹凸が大きくなって、表面塗工により複合化した際の表面に大きなバラつきができ、表面平滑性が損なわれる場合がある。合成樹脂短繊維の繊度が0.004dtex未満の場合、繊維の安定製造が困難になる。
合成樹脂短繊維の繊維長としては、0.4〜10mmが好ましく、1〜7mmがより好ましく、1〜6mmがさらに好ましく、1〜5mmが特に好ましい。繊維長が10mmを超えた場合、地合不良となることがある。一方、繊維長が0.4mm未満の場合には、基材の機械的強度が低くなって、複合化の際に基材が破損する場合がある。
合成樹脂短繊維として、バインダーとして機能する熱融着性短繊維を使用しても良い。熱融着性短繊維は、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型の複合繊維、あるいは単繊維等が挙げられる。特に、未延伸ポリエステル系短繊維や芯部に非熱接着成分、鞘部に熱接着成分を配した芯鞘型熱融着性短繊維を含有することが好ましい。未延伸ポリエステル系短繊維は均一性を向上させる点において好適であり、芯鞘型熱融着性短繊維は、芯部の繊維形状を維持しつつ、鞘部のみを軟化、溶融又は湿熱溶解させて繊維同士を熱接着させるため、基材の緻密な構造を損なわずに繊維同士を接着させるのに好適である。また、バインダーとして機能する湿熱接着性繊維を使用しても良い。湿熱接着性繊維とは、湿潤状態において、ある温度で繊維状態から流動又は容易に変形して接着機能を発現する繊維のことを言う。具体的には、熱水(例えば、80〜120℃程度)で軟化して自己接着又は他の繊維に接着可能な熱可塑性繊維であり、例えば、ポリビニル系繊維(ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ビニルアルコール系重合体、ポリビニルアセタールなど)、セルロース系繊維(メチルセルロースなどのC1−3アルキルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのヒドロキシC1−3アルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシC1−3アルキルセルロース又はその塩など)、変性ビニル系共重合体からなる繊維(イソブチレン、スチレン、エチレン、ビニルエーテルなどのビニル系単量体と、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸又はその無水物との共重合体又はその塩など)などが挙げられる。なお、湿熱接着性繊維を用いた場合、配合量や溶融程度を制御して、皮膜化はさせないで、他の繊維間の交点のみに溶融しバインダーとして作用させる必要がある。
本発明のリチウム二次電池用基材()のように、基材が合成樹脂短繊維の少なくとも1種として、熱融着成分と非熱融着成分からなる芯鞘型熱融着性短繊維を含有した不織布からなる場合、芯鞘型熱融着性短繊維は、芯部の繊維形状を維持しつつ、鞘部のみを軟化、溶融又は湿熱溶解させて繊維同士を熱接着させるため、基材の緻密な構造を損なわずに、繊維同士を接着させることができる。加熱又は湿熱加熱により、芯鞘型熱融着性短繊維の鞘部を軟化、溶融又は湿熱溶解させて、繊維同士を熱接着させることによって、高い機械的強度が得られると共に、微細な繊維の脱落や毛羽立ちを防止することができるため、表面塗工によって複合化した際の表面のバラつきを小さくすることができる。
芯鞘型熱融着性短繊維の芯部と鞘部を構成する樹脂成分は特に制限はなく、繊維形成能のある樹脂であれば良い。例えば、芯部/鞘部の組み合わせとしては、ポリエチレンテレフタレート/ポリエステル共重合体、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート/ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/エチレン−プロピレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート/エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン/ポリエチレン、高融点ポリ乳酸/低融点ポリ乳酸等が挙げられる。芯部の樹脂成分の融点、軟化点又は湿熱溶解温度が鞘部の樹脂成分の融点又は軟化点よりも20℃以上高いことが、不織布製造を容易に行える点から好ましい。
本発明のリチウム二次電池用基材()のように、芯鞘型熱融着性短繊維として、芯部には耐熱性に優れるポリエチレンテレフタレートを使用することにより、基材の熱寸法安定性が向上させることができて、好ましい。また、鞘部にはポリエステル共重合体を用いると、基材の機械的強度が向上し、好ましい。鞘部に用いるポリエステル共重合体としては、ポリエチレンテレフタレートにイソフタル酸、セバシン酸、アジピン酸、ジエチルグリコール、1,4−ブタンジオール等から選ばれた1種あるいは2種以上の化合物を共重合したものが好ましい。
本発明のリチウム二次電池用基材において、熱融着性短繊維の含有率は、不織布に対して、5〜40質量%であることが好ましく、8〜35質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。含有率が5質量%未満だと基材の機械的強度が低下するおそれがあり、40質量%を超えると熱寸法安定性が低下するおそれがある。
熱処理されてなるリチウム二次電池用基材(10)では、より機械的強度の高いリチウム二次電池用基材を得ることができる。
本発明のリチウム二次電池用基材において、フィブリル化したリヨセル繊維と合成樹脂短繊維との合計含有率は、50〜100質量%が好ましく、60〜100質量%がより好ましく、80〜100質量%がさらに好ましい。合計含有率が50質量%未満だと、塗液の裏抜けが生じる場合がある。
本発明のリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維以外の繊維を含有しても良い。例えば、天然セルロース繊維、天然セルロース繊維のパルプ化物やフィブリル化物、再生繊維又は半合成繊維の短繊維、合成樹脂からなるフィブリッド、パルプ化物、フィブリル化物、無機繊維等が挙げられる。天然セルロース繊維のパルプ化物やフィブリル化物の変法濾水度は、0〜400mlが好ましい。無機繊維としては、ガラス、アルミナ、シリカ、セラミックス、ロックウールが挙げられる。無機繊維を含有する場合は、基材の耐熱寸法安定性や突刺強度が向上することがあるため、好ましい。
本発明のリチウム二次電池用基材において、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維との含有質量比率は、95/5〜20/80が好ましく、90/10〜30/70がより好ましく、70/30〜40/60がさらに好ましい。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維との合計含有量の5〜80質量%であるリチウム二次電池用基材は、基材として必要な緻密性及び均一性がより優れている。フィブリル化したリヨセル繊維の含有比率が5質量%未満の場合、緻密性や均一性が向上しない場合や塗液の裏抜けが生じる場合がある。また、フィブリル化したリヨセル繊維の含有比率が80質量%を超えると、基材の取り扱い時や複合化の際に基材が破損することがある。
本発明のリチウム二次電池用基材(11)のように、不織布が、さらに、紙力増強剤を必須成分として含有した場合、フィブリル化したリヨセル繊維と合成樹脂短繊維とが紙力増強剤存在下で絡み合うことで、表面の平滑性が高く、緻密性に優れ、表面塗工によって複合化した際の表面のバラつきが小さくなる。また、複合化物の脱落が起こりにくくなるだけでなく、複合化する際の繊維の脱落や毛羽立ちを抑制し、均一な表面を提供することができ、塗工適性を向上させることができ、機械の汚れ等も抑制することができる。
紙力増強剤が、合成高分子、半合成高分子、植物性ガム、澱粉から選択された少なくとも1種であるリチウム二次電池用基材(12)では、より塗工適性が優れている。合成高分子としては、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリエチレンイミン系樹脂、尿素系樹脂、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリビニルアルコール(PVA)等が挙げられる。半合成高分子としては、ジアルデヒド澱粉、カチオン澱粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等が挙げられる。植物性ガムとしては、グァーガム、ローカストビーンガム、トラガントガム等が挙げられる。澱粉としては、コーンスターチ、ポテト澱粉、小麦澱粉、タピオカ澱粉等が挙げられる。
さらに、紙力増強剤が両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂から選択された少なくとも1種であるリチウム二次電池用基材(13)では、紙力増強剤のカチオン部とフィブリル化したリヨセル繊維のアニオン部とが吸着して繊維間結合を強固にする。また、ポリアクリルアミド部分が自己接着した状態で、両性又はカチオン性のポリアクリルアミドが不織布を構成する繊維間に存在することで、繊維が凝集しすぎることなく、程良い空間を有するネットワークが形成される。そのため、複合化した際の表面の不均一化をより防ぐことができ、また、フィブリル化したリヨセル繊維のような微細繊維の脱落や不織布を構成する繊維の毛羽立ちを抑制することができる。
両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂としては、直鎖型、分岐型ともに使用できる。特に、アニオンとカチオンの両方の官能基を有する両性ポリアクリルアミド系樹脂は、カチオン部はフィブリル化したリヨセル繊維に吸着し、アニオン部はポリアクリルアミド同士で自己結合して、より強固に結合する。また、アニオン部とカチオン部を両方持つことから、系内のpH変化の影響も受け難く、安定的に繊維間結合を補強することができるため、両性ポリアクリルアミド系樹脂の方が好ましい。
さらに、上記ポリアクリルアミド系樹脂は、質量平均分子量が1万〜600万であることが好ましい。質量平均分子量が1万よりも小さい場合、必要強度が得られず、600万よりも大きい場合、粘度が高くなり、湿式法による不織布製造や塗工が困難になる場合がある。なお、ここでいう質量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定される分子量をいう。
本発明に係わるポリアクリルアミド系樹脂は、例えば、以下のようにして製造することができる。ポリアクリルアミド系樹脂は、例えば、(a)(メタ)アクリルアミド及び(b)カチオン性ビニルモノマー及び/又は(c)アニオン性ビニルモノマーを共重合することにより得られる。すなわち、カチオン性ポリアクリルアミド樹脂は、(a)(メタ)アクリルアミド及び(b)カチオン性ビニルモノマーを共重合することにより得られる。両性ポリアクリルアミド系樹脂は、(a)(メタ)アクリルアミド、(b)カチオン性ビニルモノマー及び(c)アニオン性ビニルモノマーを共重合することにより得られる。
(a)(メタ)アクリルアミドとは、アクリルアミド又は、メタクリルアミドのことを意味する。これらは、単独使用又は併用できる。(a)成分の使用量は、カチオン性又は両性のポリアクリルアミド系樹脂を構成するモノマーの総モル和に対し、50〜98.9モル%が好ましく、50〜96.5モル%がより好ましい。(a)成分が50モル%に満たない場合には、十分な塗工適性が得られにくくなる場合がある。
(b)カチオン性ビニルモノマーとしては、例えばジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の第三級アミノ基を有するビニルモノマー又はそれらの塩酸、硫酸、酢酸等の無機酸若しくは有機酸の塩類、又は該第三級アミノ基含有ビニルモノマーとメチルクロライド、ベンジルクロライド、ジメチル硫酸、エピクロルヒドリン等の四級化剤との反応によって得られる第四級アンモニウム塩を含有するビニルモノマー等が挙げられる。
両性ポリアクリルアミド系樹脂において、(b)カチオン性ビニルモノマーの使用量は、カチオン性基/アニオン性基の当量比が2以下となるような割合で用いるのが好ましい。
なお、両性ポリアクリルアミド系樹脂へ、カチオン性基を付与する手段は、(b)カチオン性ビニルモノマーを共重合する方法の他に、アニオン性アクリルアミドにホルマリン及び第2級アミンを反応させるマンニッヒ変性や、次亜ハロゲン酸塩を反応させるホフマン反応によっても、カチオン性基を導入することができる。このような変性によってカチオン性基を導入する場合にも、両性ポリアクリルアミド系樹脂におけるカチオン性基/アニオン性基の当量比を2以下とすることが好ましい。
(c)アニオン性ビニルモノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、(メタ)アリルカルボン酸等のα,β−不飽和一塩基酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ムコン酸等のα,β−不飽和二塩基酸;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸等の有機スルホン酸;又はこれら各種有機酸のナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩等が挙げられる。これらアニオン性ビニルモノマーは1種又は2種以上を特に制限なく使用できる。特に、アニオン性ビニルモノマーの1種として、(メタ)アリル基を有するモノマー、殊に(メタ)アリルスルホン酸又はその塩を使用するのが、ポリアクリルアミド系樹脂が高分子量化する点で好ましい。また、α,β−不飽和一塩基酸、α,β−不飽和二塩基酸及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種を使用するのが好ましく、特にイタコン酸を使用するのが好ましい。中でも、(メタ)アクリル酸及び/又はイタコン酸と(メタ)アリルスルホン酸又はその塩を組み合わせる場合が好ましい。
(b)カチオン性ビニルモノマー及び(c)アニオン性ビニルモノマーの使用量は、両性ポリアクリルアミド系樹脂を構成するモノマーの総モル和に対し、通常、1〜40モル%が好ましく、3〜40モル%がより好ましく、3〜30モル%がさらに好ましい。
両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂は、前記(a)成分、(b)成分、(c)成分の他に、一般式(1):CH=C(R1)−CONR2(R3)(R1は水素原子又はメチル基、R2は水素原子又は炭素数1〜4の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、R3は炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖のアルキル基)で表されるN−置換(メタ)アクリルアミド類及び/又は多官能性モノマーを構成モノマーとして含むことができる。
一般式(1)で表されるN−置換(メタ)アクリルアミド類は、N−アルキル基中のメチル基又はメチレン性基が連鎖移動点として作用し、ポリマーに多くの分岐構造を導入し、ゲル化を伴わない分岐ポリマーが得られる。前記一般式(1)中のR2又はR3における炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。N−置換(メタ)アクリルアミド類の具体例としては、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらの中でも、共重合性、連鎖移動性の点でN,N−ジメチルアクリルアミドが好ましい。
また、多官能性モノマーを使用することによっても、両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂に架橋構造を付与できる。多官能性モノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート類、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、ヘキサメチレンビス(メタ)アクリルアミド等のビス(メタ)アクリルアミド類、アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル等のジビニルエステル類、アリルメタクリレート、ジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム、ジアリルフタレート、ジアリルクロレンデート、ジビニルベンゼン、N,N−ジアリルアクリルアミド等の2官能性ビニルモノマー;1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−S−トリアジン、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルアミン、トリアリルトリメリテート等の3官能性ビニルモノマー;テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラアリルピロメリテート、N,N,N′,N′−テトラアリル−1,4−ジアミノブタン、テトラアリルアミン塩、テトラアリルオキシエタン等の4官能性ビニルモノマー;その他にN−メチロールアクリルアミド等が挙げられる。これら多官能性モノマーの中でも、1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−S−トリアジン、トリアリルイソシアヌレート等が好ましい。
一般式(1)で表されるN−置換(メタ)アクリルアミド類及び/又は多官能性モノマーの使用量は、カチオン性又は両性のポリアクリルアミド系樹脂を構成するモノマーの総モル和に対し、10モル%程度以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。一般式(1)で表されるN−置換(メタ)アクリルアミド類の機能を発揮するためには、0.1モル%以上であることが好ましく、0.5モル%以上であることがより好ましい。
さらに、両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂には、疎水性を付与するために、前記アニオン性ビニルモノマーのアルキルエステル(アルキル基の炭素数1〜8)、アクリロニトリル、スチレン類、酢酸ビニル、メチルビニルエーテル等のノニオン性ビニルモノマーを使用することもできる。ノニオン性ビニルモノマーを使用する場合、その使用量は、カチオン性又は両性のポリアクリルアミド系樹脂を構成するモノマーの総モル和に対し、30モル%程度以下であることが好ましく、20モル%以下であることがより好ましい。
両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂の重合は、各種方法により行うことができる。例えば、所定の反応容器に前記各種モノマー及び水を仕込み、ラジカル重合開始剤を加え、撹拌下、加温することにより得られる。反応温度は50〜100℃程度が好ましく、反応時間は1〜5時間程度であることが好ましい。反応濃度(モノマー濃度)は、通常10〜40質量%程度で行うことが好ましいが、より高濃度においても、重合できる。その他、モノマーの仕込み方法は同時重合、連続滴下重合等の各種方法により行うことができる。
ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩又はこれらと亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤とを組み合わせた形のレドックス系重合開始剤等のラジカル重合開始剤を使用できる。また、ラジカル重合開始剤には、アゾ系開始剤を用いても良い。ラジカル重合開始剤の使用量は、モノマーの総質量和の0.05〜2質量%であることが好ましく、0.1〜0.5質量%であることがより好ましい。なお、マンニッヒ変性、ホフマン反応等は、ポリアクリルアミド又はアニオン性ポリアクリルアミドを製造した後に行う。
本発明においては、リチウムイオン電池用基材の塗工適性を提供する上で、フィブリル化したリヨセル繊維100質量部に対して、紙力増強剤の含有量を固形分換算で0.01〜20質量部とすることが好ましく、0.1〜5質量部とすることがより好ましい。紙力増強剤が、フィブリル化したリヨセル繊維100質量部に対して、0.01〜20質量部含有してなるリチウム二次電池用基材(14)は、基材として必要な強度や均一な表面が得られ、塗工時の紙切れやシワの発生を抑えられ、かつ、塗工適性の向上したリチウムイオン電池用基材となる。紙力増強剤の含有量がフィブリル化したリヨセル繊維100質量部に対して0.01質量部未満の場合、塗工適性を向上させる効果が得られない場合がある。また、20質量部より大きい場合は、凝集により均一性が失われて、塗工適性が低下する場合がある。また、粘度が上がることにより、製造安定性も損なう可能性がある。
なお、紙力増強剤を添加することで、塗工液の裏抜けや複合化した際に表面のバラつきが抑制され、塗工適性が向上し、また、複合化の際に、繊維の脱落や毛羽立ち等が生じにくくなって、塗工面が均一になる、機械が汚れないという効果が得られる。この他に、リチウム二次電池用基材の強度が向上するために、塗工時に紙切れやシワの発生が少なくなり、電池組立時のハンドリング性が向上するという効果も得られる。
本発明のリチウム二次電池用基材において、紙力増強剤の添加方法は、不織布抄造時に添加する方法(内添法)、不織布に含浸又は塗工する方法(外添法)ともに可能である。紙力増強剤が均一に混抄され、ポリマー鎖のネットワークを均一に張り巡らせることができることから、繊維の脱落等も抑制しやすく、基材全体の均一性を向上させることが可能な内添法の方が好ましい。
本発明のリチウム二次電池用基材(15)のように、さらに、フィブリル化耐熱性繊維を必須成分として含有してなる場合、基材の空孔が小さく、比較的均一に形成される。そのため、フィラー粒子を含有する塗液の裏抜けが抑制され、フィラー粒子が基材表面に集中的に積層されるため、塗工面の表面平滑性に優れ、電極との間に無用の隙間が生じにくい。また、塗液の裏抜けが抑制されることから、フィラー粒子が基材内部に充填されて、基材内部の空孔を閉塞することがないため、電解液保持率の高いセパレータを得ることができる。フィブリル化耐熱性繊維を含有するため、耐熱性に優れ、リチウム二次電池が内部短絡して発熱し、温度上昇してもセパレータが溶融、収縮することがない。
ところで、充放電を繰り返し行ったときや、過充電したときに負極表面に金属リチウムが析出する現象が発生し、この析出物を「リチウムデンドライト」という。リチウムデンドライトは徐々に成長し、セパレータを貫通して正極に達し、内部短絡の原因になる場合があるが、従来使用されていたセパレータや複合化の基材は、不織布の孔が大きいために、この内部短絡が発生しやすいという問題もあった。本発明のリチウム二次電池用基材(15)では、フィブリル化耐熱性繊維が剛直なため、リチウムデンドライトの貫通を抑制することができる。
本発明のリチウム二次電池用基材を構成する必須成分であるフィブリル化耐熱性繊維としては、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンゾイミダゾール、ポリ−p−フェニレンベンゾビスチアゾール、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリテトラフルオロエチレン、アクリル系樹脂などからなる耐熱性繊維をフィブリル化したものが用いられる。これらの中でも特に熱分解温度が高く、耐熱性に優れており、電解液との親和性にも優れるパラ型全芳香族ポリアミド、アクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂としては、アクリロニトリル100%の重合体からなるもの、アクリロニトリルに対して、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の(メタ)アクリル酸誘導体、酢酸ビニル等を共重合させたもの等が挙げられる。アクリロニトリル系重合体としては、繊維を構成するアクリロニトリル系重合体中の重合性成分に対するアクリロニトリルの質量%(アクリロニトリル比率)が40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、88質量%以上であることがさらに好ましい。アクリロニトリル比率が40質量%未満になると、フィブリル化アクリロニトリル繊維のフィブリルが太くなりすぎ、目的とするフィブリル化程度を達成しにくくなる場合がある。フィブリル化の程度としては、JIS P8121に規定されるカナダ標準形濾水度が0〜500mlであることが好ましく、0〜400mlであることがより好ましく、0〜300mlであることがさらに好ましい。500mlを超えると、繊維径分布が広くなり、地合斑や厚み斑になる場合や塗液の裏抜けが生じる場合がある。フィブリル化耐熱性繊維の長さ加重平均繊維長は、0.2〜2.0mmであることが好ましく、0.3〜1.5mmがより好ましく、0.5〜1.2mmがさらに好ましい。0.2mm未満だと、基材から脱落する場合や基材が毛羽立つ場合があり、2.0mmより長いとダマになる場合がある。フィブリル化耐熱性繊維は、基材の耐熱性を向上させるだけでなく、セルロースやその他の合成繊維より剛直なため、リチウムデンドライトが生成しても、基材の貫通を抑制することができる。
耐熱性繊維のフィブリル化は、耐熱性繊維をリファイナー、ビーター、ミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転式ホモジナイザー、高速で回転する円形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、繊維懸濁液に少なくとも3000psiの圧力差を与えて小径のオリフィスを通過させて高速度とし、これを衝突させて急減速することにより繊維に剪断力、切断力を加える高圧ホモジナイザー等を用いて処理することによって得られる。
フィブリル化耐熱性繊維の含有率は、5〜60質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましく、15〜40質量%がさらに好ましい。フィブリル化耐熱性繊維の含有率が5質量%未満だと、基材の耐熱性や耐デンドライト性が不十分になる場合があり、60質量%より多いと、基材が毛羽立ちやすくなり、塗工時に該繊維が脱落してロールを汚し、塗工性に支障を来たす場合がある。
本発明において、不織布が多層構造であってもよい。各層の繊維配合は同一であってもよいし、異なっていてもよい。各層の繊維配合が同一である場合、各層の坪量が下がることにより、スラリーの繊維濃度を下げることができるため、不織布の地合が良くなり、その結果、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維との絡み合いが複雑かつ均一になり、基材の緻密性や均一性が向上する。また、各層の地合が不均一であった場合でも、積層することで補填できる。さらに、抄紙速度を上げることができ、操業性が向上する。
各層の繊維配合を変えた場合、少なくとも1層が合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した層であればよい。各層の繊維配合を変えることで、機能を分離することができる。例えば、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した耐熱層(A)と、合成樹脂短繊維とポリエチレン系合成パルプを必須成分として含有した熱溶融層(B)とを有するリチウムイオン二次電池用基材の場合、耐熱層(A)では、フィブリル化したリヨセル繊維が合成樹脂短繊維と絡み合い、また、熱溶融層(B)では、ポリエチレン系合成パルプが合成樹脂短繊維と絡み合うことで、表裏両面の平滑性が高く、緻密性に優れ、表面塗工によって複合化した際の表面のバラつきが小さくなると共に、十分な表面強度を有することから、複合化物の脱落が起こりにくくなる。さらに、熱溶融層(B)を積層することにより、電池内部の温度が130℃近傍になった場合、溶融して微多孔を塞ぎ、シャットダウン特性を発現すると共に、何らかの不具合により、温度がさらに上昇して170℃近くの温度になっても、耐熱層(A)の効果により、セパレータが収縮しない特徴を有する。すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池用基材では、より表面の平滑性が高く、緻密性及び均一性に優れると共に、耐熱性がありながら、シャットダウン特性が発現できる特徴を有する。
本発明のリチウム二次電池用基材の耐熱層(A)において、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維との含有質量比率は、95/5〜20/80が好ましく、90/10〜30/70がより好ましく、70/30〜40/60がさらに好ましい。フィブリル化したリヨセル繊維の含有比率が5質量%未満の場合、十分な耐熱性が得られない場合や緻密性や均一性が向上しない場合がある。また、フィブリル化したリヨセル繊維の含有比率が80質量%を超えると、複合化の際に基材が破損することがある。
本発明のポリエチレン系合成パルプとは、ポリエチレンを原料として製造されたパルプ状物を言い、中でも、特公昭55−10683号公報に開示された、原料の炭化水素溶媒より高温、高圧の溶液を減圧領域中にフラッシュ放出する方法、又は、特公昭52−47049号公報に開示されている、原料のエマルジョン溶液を高温、高圧の状態で減圧領域中にフラッシュ放出する方法などに代表されるフラッシュ紡糸方法によって得られたものが好ましい。本発明の効果を阻害しない範囲であれば、合成パルプの表面をポリビニルアルコールによって処理しても構わない。ポリビニルアルコールによる処理は、合成パルプのエマルジョン溶液に対して0.5〜3.0質量%、好ましくは1.0〜2.0質量%を添加して行うことが好ましいが、その他の工程で添加しても良い。ポリビニルアルコールによりポリエチレン系合成パルプは親水化され、湿式抄造時に合成パルプがフロック化することが防止される。
本発明のリチウム二次電池用基材の熱溶融層(B)において、合成樹脂短繊維とポリエチレン系合成パルプとの含有質量比率は、60/40〜10/90が好ましく、50/50〜20/80がより好ましく、40/60〜20/80がさらに好ましい。ポリエチレン系合成パルプの含有比率が40質量%未満の場合、十分なシャットダウン特性が発現しない場合や、緻密性や均一性が向上しない場合があり、一方、90質量%を超えると、複合化の際に基材が破損することがある。
本発明のリチウムイオン電池用基材の耐熱層(A)と熱溶融層(B)との比率は、20/80〜80/20が好ましく、30/70〜70/30がより好ましく、40/60〜60/40がさらに好ましい。耐熱層(A)の比率が20質量%未満の場合、耐熱性に劣る場合があり、一方、熱溶融層(B)の比率が20質量%未満の場合、良好なシャットダウンが発現しない場合がある。
本発明のリチウム二次電池用基材において、最小ポア径が0.10μm以上、かつ、最大ポア径が20μm以下であることが好ましい。フィブリル化したリヨセル繊維が合成樹脂短繊維と絡み合うことによって、このポア径を達成でき、緻密性に優れ、フィラー粒子や樹脂等の複合化物の剥離・脱落やピンホールの発生を抑制することができる。フィラー粒子や樹脂等の表面塗工等により複合化する際のピンホール発生抑制の点において、最小ポア径が0.20μm以上、かつ、最大ポア径が15μm以下であることがより好ましく、さらに好ましくは最小ポア径が0.30μm以上、かつ、最大ポア径が10μm以下である。
さらに、最大ポア径dmax(μm)と平均ポア径dave(μm)との比dmax/daveが10以下であることが好ましい。dmax/daveが10以下である場合、緻密性及び均一性が優れており、フィラー粒子や樹脂等の表面塗工等により複合化した際の複合化物の脱落やピンホールの発生の抑制がより優れている。好ましくは8.0以下である。dmax/daveは、1.0に近いほど基材のポア径のバラつきが小さいので望ましいが、dmax/daveの下限としては、2.0程度であれば、十分である。
なお、最小ポア径、最大ポア径及び平均ポア径は、JIS K 3832、ASTM F316−86、ASTM E1294−89に規定されるものである。
最小ポア径、最大ポア径、dmax/daveを好ましい数値範囲内に収めるためには、フィブリル化度合いを高めたリヨセル繊維を添加することが好ましい。例えば、ダブルディスクリファイナー(DDR)では、50回以上叩解したものを使用することが好ましい。また、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維との合計含有量に対するフィブリル化したリヨセル繊維の含有比率を、5質量%以上にすることも有効である。dmax/daveを10.0以下にするためには、合成樹脂短繊維の繊度が、0.004〜1.3dtexであることが好ましい。合成樹脂短繊維の繊度が1.3dtexを超えた場合、最大ポア径が大きくなる場合がある。
本発明のリチウム二次電池用基材において、流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaが3.0以下であることが好ましく、複合化した際の表面のバラつきが小さくなる。Raの値が2.6以下であることがより好ましく、さらに好ましくは2.3以下である。特に好ましくは、2.0以下である。なお、抄紙機による抄紙時に繊維ウェブの進む方向と同じ方向を流れ方向、流れ方向に直角方向を幅方向とする。中心線平均粗さRaは、JIS B 0601−1982に規定された方法に基づいて測定した。
Raが3.0以下とするためには、合成樹脂短繊維の繊度が1.3dtex以下、繊維長が7mm以下であることが好ましい。
Raを好ましい数値範囲内に収めるためには、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維との合計含有量に対するフィブリル化したリヨセル繊維の含有比率を、5質量%以上にすることが有効である。また、合成樹脂短繊維の繊度が1.3dtexを超えた場合、凹凸が大きくなって、中心線平均粗さRaの値が好ましい数値範囲外となり、表面塗工により複合化した際の表面に大きなバラツキができる場合がある。さらに、合成樹脂短繊維の繊維長を10mm以下にすることも有効である。
本発明のリチウム二次電池用基材において、流れ方向の引張強度(MDs)と幅方向の引張強度(CDs)の比(MDs/CDs)に、特に制限はないが、0.5〜8.0の範囲内であることが好ましく、(MDs/CDs)がこの範囲にある場合、フィラー粒子や樹脂等の表面塗工等により複合化した際のシワの発生やそれに伴う複合化物の脱落を抑制することができる。(MDs/CDs)が1.0〜5.5であることがより好ましく、さらに好ましくは1.0〜3.0である。特に好ましくは、1.0〜2.0である。
(MDs/CDs)が0.5〜8.0とするためには、例えば、熱融着性短繊維を含有させればよい。加熱又は湿熱加熱により、熱融着性短繊維を軟化、溶融又は湿熱溶解させて、繊維同士を熱接着させることによって、高い機械的強度が得られるため、(MDs/CDs)の値が0.5〜8.0になりやすく、表面塗工によって複合化した際のシワの発生を小さくすることができる。また、合成樹脂短繊維の繊維長が7mmを超えた場合、(MDs/CDs)の値が8.0より大きくなることがあるので、合成樹脂短繊維の繊維長を7mm以下とすることが好ましい。
また、本発明において、紙力増強剤を使用した場合、流れ方向の引張強度を向上させるだけでなく、幅方向の引張強度を大幅に向上させることができ、(MDs/CDs)の値が0.5〜8.0になりやすい。
なお、引張強度は、JIS P 8113に規定された方法に基づいて測定し、流れ方向の引張強度(MDs)と幅方向の引張強度(CDs)の比(MDs/CDs)は、その測定結果より算出される。
(MDs/CDs)を好ましい数値範囲内に収めるためには、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維との合計含有量に対するフィブリル化したリヨセル繊維の含有比率を、5質量%以上にすることが有効である。また、合成樹脂短繊維の繊維長を10mm以下にすることも有効である。また、紙力増強剤を用いることで、流れ方向の引張強度を向上させるだけでなく、幅方向の引張強度も大幅に向上させることができ、(MDs/CDs)を好ましい数値範囲内に収めやすくなる。
リチウム二次電池用基材の目付けは、3.0〜30.0g/mが好ましく、6.0〜20.0g/mがより好ましく、8.0〜12.0g/mがさらに好ましい。最小ポア径、最大ポア径、dmax/dave、(MDs/CDs)の値を好ましい範囲に収めるためには、坪量を多くすることが好ましいが、30.0g/mを超えると、基材だけでセパレータの大半を占めることになり、複合化による効果を得られ難くなり、3.0g/m未満であると、均一性を得ることが難しくなり、複合化後の表面に大きなバラつきが発生しやすくなる場合や最大ポア径が好ましい範囲を超える場合がある。なお、目付けはJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定された方法に基づく坪量を意味する。
本発明のリチウム二次電池用基材の厚みは、4〜45μmが好ましく、6〜40μmがより好ましく、8〜30μmがさらに好ましい。45μmを超えると、基材だけでセパレータの大半を占めることになり、複合化による効果を得られ難くなる。4μm未満であると、基材の強度が低くなりすぎて、基材の取り扱い時や複合化の際に基材が破損する場合や、ポア径が好ましい範囲に収まらなくなる場合があり、複合化の際にピンホールが発生し易くなる場合がある。なお、厚みは、JIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。また、本発明のリチウム二次電池用基材の密度は、0.250〜1.000g/cmが好ましく、0.400〜0.800g/cmがより好ましい。密度が0.250g/cm未満だと、塗液が裏抜けする場合があり、1.000g/cm超だと、セパレータの抵抗値が高くなる場合がある。
本発明のリチウム二次電池用基材において、不織布の製造方法としては、繊維ウェブを形成し、繊維ウェブ内の繊維を接着・融着・絡合させる方法を用いることができる。得られた不織布は、そのまま使用しても良いし、複数枚からなる積層体として使用することもできる。繊維ウェブの製造方法としては、例えば、カード法、エアレイ法等の乾式法、抄紙法等の湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法等がある。このうち、湿式法によって得られるウェブは、均一かつ緻密であり、リチウム二次電池用基材として好適に用いることができる。
湿式法は、繊維を均一に水中に分散して均一な抄造用スラリーとし、その後スクリーン(異物、塊等除去)等の工程を通り、最終の繊維濃度を0.01〜0.50質量%濃度に調整され、抄造される。また、より均一な不織布を得るために、工程中で分散助剤、消泡剤、親水剤、帯電防止剤等の薬品を添加しても良い。繊維ウェブを得るためには、この抄造用スラリーを円網、長網、傾斜式等のワイヤーの少なくとも1つを有する抄紙機を用いることができる。この抄造工程において、抄紙スラリー濃度、流速、J/W比、傾斜角度やドロー等を調整することにより、(MDs/CDs)の値を好ましい数値範囲内に収め易くなる。また、流れ方向及び幅方向が均質な繊維ウェブを得ることができ、Raを好ましい数値範囲内に収めやすくなる。
さらに、繊維ウェブから不織布を製造する方法としては、水流交絡法、ニードルパンチ法、バインダー接着法等を使用することができる。特に、均一性を重視して湿式法を用いる場合、熱融着性短繊維を含有させて、バインダー接着法によって該熱融着性短繊維を接着させることが好ましい。バインダー接着法により、均一なウェブから均一な不織布が形成される。このようにして製造した湿式不織布に対して、熱処理、カレンダー処理、熱カレンダー処理などを施してもよい。これらの処理によって、厚さの調整、均一化、強度向上等の効果が得られ、Raの値を好ましい数値範囲内に収めやすくなる。また、カレンダー等の処理によって最大ポア径や平均ポア径をコントロールでき、その結果、dmax/daveを好ましい数値範囲内に収めやすくなる。ただし、熱融着性短繊維を含有している場合には、熱融着性短繊維が皮膜化しない温度(熱融着性短繊維の融点よりも20℃以上低い温度)、処理時間、圧力で、加圧することが好ましい。また、カレンダーのテンションの調整により、引張強度の比率をコントロールし、(MDs/CDs)を好ましい数値範囲内に収めることも可能となる。
本発明のリチウム二次電池用基材が、芯鞘型熱融着性短繊維を含有する場合には、熱処理によって、機械的強度がより高くなり好ましい。熱処理方法としては、熱風乾燥機、加熱ロール、赤外線(IR)ヒーターなどの加熱装置を用い、連続的に加熱処理又は加圧しながら加熱処理する方法が挙げられる。熱処理温度としては、芯鞘型熱融着性短繊維の鞘部が溶融又は軟化する温度以上で、芯鞘型熱融着性短繊維の芯部及びその他の含有繊維が溶融、軟化又は分解する温度未満とすることが好ましい。
多層構造不織布の場合、各層の積層方法には、特に制限はないが、湿式法の抄き合わせによる方法が層間での剥離もなく、好適に用いることができる。湿式法による抄き合わせ法とは、繊維を水中に分散して均一な抄紙スラリーとし、この抄紙スラリーを円網、長網、傾斜式等のワイヤーを少なくとも2つ以上を有する抄紙機を用いて、繊維ウェブを得る方法である。
湿式法により多層構造不織布を製造する場合、水分を除去するために、乾燥する工程が必要になるが、リチウム二次電池用基材が熱溶融層(B)を有する場合、ポリエチレン系合成パルプが完全に皮膜化しない温度(融点よりも20℃以上低い温度)及び処理時間で乾燥することが好ましい。過乾燥を行った場合、ポリエチレン系合成パルプの皮膜化が促進しすぎてしまい、最適な空隙を得られない場合がある。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における部や百分率は、断りのない限り、すべて質量によるものである。
≪実施例1〜13、比較例1〜6≫
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて50回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維1を作製した。
表1に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、未延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
<評価>
実施例1〜13、比較例1〜6で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表2に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
Figure 0005651120
実施例で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを含有する不織布からなっているため、緻密な構造を有し、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さいという良好な結果が得られた。
実施例1〜3と実施例4の比較から、合成樹脂短繊維を構成する樹脂がポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂又はポリオレフィン系樹脂であると、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔膜の脱落も確認されなかった。
実施例1、実施例5〜13の比較から、フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5〜80質量%の場合、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔膜の脱落も確認されなかった。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5質量%未満である実施例5では、表面のバラつき、脱落がやや大きくなる傾向が見られた。一方、フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が80質量%を超えた実施例12では、強度が若干低下する傾向が見られた。
一方、比較例1〜6で得られたリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維を含有していないため、表面のバラつきが発生し、強度も低く、多孔膜の脱落度合いも、実施例1〜13より大きい結果となった。
≪実施例14〜36、比較例7〜10≫
[フィブリル化したリヨセル繊維の物性値]
フィブリル化したリヨセル繊維について、
(1)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度:「変法濾水度」
(2)長さ加重平均繊維長:「平均繊維長」
を表3に示す。なお、フィブリル化した各状態のリヨセル繊維は、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径12μm、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
実施例14〜17、28、比較例7〜9、実施例32〜36
表3に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、210℃に加熱した金属ロールに両面を接触させて熱処理し、さらに、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例18〜27、29〜31、比較例10
表3に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって、乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
<評価>
実施例14〜36、比較例7〜10で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表4に示した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[基材の密度]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定し、上記方法で測定した厚みで除し、密度を求めた。
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
[塗工率]
セパレータの製造工程において、基材に塗工し始めてから塗工し終わるまでの基材の面積に対する塗工面積の割合を塗工率(%)とした。基材の切断や破れが発生して塗工できなかった面積が多いほど、塗工率が小さくなる。
[裏抜け]
セパレータの製造工程において、裏抜けを次の基準で評価した。
○:塗液が、基材を全く裏抜けしない。
△:若干裏抜けしたが、基材の裏面が塗工装置のロールに貼りつくなどの支障がない。
×:裏抜けして、基材の裏面がロールに貼りついて、円滑な塗工ができないなどの支障を来たした。
[表面平滑性]
セパレータについて、任意の10か所の厚みを測定し、その標準偏差(μm)を算出し、表面平滑性の指標とした。標準偏差の値が小さいほど、表面平滑性に優れている。
[電解液保持率]
セパレータについて、100mm幅×100mmに切り揃え、電解液に1分間浸漬した後、1分間吊るして余剰電解液を切り、セパレータの質量W1を測定した。W1から電解液を保持させる前のセパレータの質量W0を差し引いて得られる値W2をW0で除して100倍した値を電解液保持率(%)とした。電解液としては、LiPFを1mol/l溶解させた混合溶液を使用した。混合溶液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを質量比率で3:7としたものである。
Figure 0005651120
実施例14〜31のリチウム二次電池用基材は、変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維と合成樹脂短繊維とを含有する湿式不織布からなるため、フィラー粒子を含有する塗液の裏抜けが抑制され、塗工面の表面平滑性が良く、電解液保持率が高かった。
一方、比較例7〜9のリチウム二次電池用基材は、変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、合成樹脂短繊維のみで構成されているため、フィラー粒子を含有する塗液の裏抜けが生じ、塗工作業に問題が生じ、塗工面の表面平滑性が悪かった。また、基材内部にフィラー粒子が充填されてしまい、基材内部の空孔が閉塞されたため、電解液保持率が悪かった。
実施例32のリチウム二次電池用基材は、変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、変法濾水度が33mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.17mmのフィブリル化したリヨセル繊維を含有してなるため、このフィブリル化したリヨセル繊維が脱落する傾向にあり、塗液の裏抜けが若干発生し、実施例14〜31と比較して、塗工面の表面平滑性がやや劣った。また、基材内部にフィラー粒子が充填され、基材内部の空孔が閉塞気味になったため、実施例14〜31と比較して、電解液保持率がやや低かった。
実施例33のリチウム二次電池用基材は、変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、変法濾水度が45mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が2.16mmのフィブリル化したリヨセル繊維を含有してなるため、地合むらを生じ、実施例14〜31と比較して、塗工面の表面平滑性が悪かった。
実施例34のリチウム二次電池用基材は、変法濾水度0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、変法濾水度255mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.19mmのフィブリル化したリヨセル繊維を90質量%含有してなるため、このフィブリル化したリヨセル繊維の脱落や毛羽立ちにより、塗工時に切断や破れが発生し、実施例14〜31と比較して、塗工率が悪かった。また、変法濾水度0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を90質量%含有する実施例26及び27よりも、塗工面の表面平滑性が悪く、電解液保持率が低かった。
実施例35のリチウム二次電池用基材は、変法濾水度0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、変法濾水度257mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が1.63mmのフィブリル化したリヨセル繊維を90質量%含有してなるため、地合むらを生じ、変法濾水度0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を90質量%含有する実施例26及び27よりも塗工面の表面平滑性が悪く、電解液保持率が低かった。
実施例36のリチウム二次電池用基材は、変法濾水度0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであるフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、変法濾水度260mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が2.11mmのフィブリル化したリヨセル繊維を90質量%含有してなるため、実施例34及び35よりも、さらに地合むらがひどく、塗工面の表面平滑性がさらに悪かった。
比較例10のリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維を含有せず、変法濾水度が107mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が1.22mmであるフィブリル化したリヨセル繊維のみからなるため、突刺強度が弱く、塗工時に破れたため、塗工率が悪かった。
≪実施例37〜52、比較例11〜12≫
[フィブリル化したリヨセル繊維の物性値]
フィブリル化したリヨセル繊維について、
(1)繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長:「最大頻度ピークの繊維長」、
(2)1.0mm以上の繊維長を有する繊維の割合:「1.00mm以上の繊維割合」、
(3)繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾き:「割合の傾き」、
(4)長さ加重平均繊維長:「平均繊維長」
(5)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度:「変法濾水度」
を表5に示す。なお、フィブリル化したリヨセル繊維1A〜1Lは、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径12μm、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
Figure 0005651120
実施例37〜52、比較例11
表6に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
比較例12
表6に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
<評価>
実施例37〜52、比較例11〜12で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表7に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
Figure 0005651120
実施例37〜50で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを含有する不織布からなり、フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上であるため、緻密な構造を有し、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さいという良好な結果が得られた。
実施例37、38、40、41、46の比較から、フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下である場合、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。傾きが−3.0より小さい実施例41では、強度及び多孔質膜の脱落が若干低下する傾向が見られた。傾きが−0.5より大きい実施例46では、表面のバラつきが若干悪化する傾向が見られた。
実施例37、47〜50の比較から、フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5〜80質量%の場合、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5質量%である実施例47では、表面のバラつきが若干大きくなる傾向が見られた。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が80質量%を超えた実施例50では、強度が若干低下する傾向が見られた。
一方、比較例11で得られたリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維を含有しないため、表面のバラつきが発生し、多孔質膜の脱落度合いも、実施例37〜50より大きい結果となった。
比較例12で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維を含有していないため、強度が低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例37〜50より大きい結果となった。
また、実施例51で得られたリチウム二次電池用基材では、繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークが0.0〜1.0mmの間から外れているため、表面のバラつきが発生し、多孔質膜の脱落度合いも、実施例37〜50より大きい結果となった。
さらに、実施例52で得られたリチウム二次電池用基材は、1.0mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%より少ないため、強度も低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例37〜50より大きい結果となった。
≪実施例53〜67、比較例13〜14≫
[フィブリル化したリヨセル繊維の物性値]
フィブリル化したリヨセル繊維について
(1)1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合:「1.00mm以上の繊維割合」、
(2)繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長:「最大頻度ピークの繊維長」、
(3)最大頻度ピーク以外のピークの繊維長:「第2ピークの繊維長」、
(4)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度:「変法濾水度」、
を表8に示す。なお、フィブリル化したリヨセル繊維2A〜2Kは、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径12μm、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
Figure 0005651120
実施例53〜67、比較例13
表9に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
比較例14
表9に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
<評価>
実施例53〜67、比較例13〜14で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表10に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
Figure 0005651120
実施例53〜65で得られたリチウム二次電池用基材は、繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上であるため、緻密な構造を有し、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さいという良好な結果が得られた。
実施例53、56〜61の比較から、フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有する場合、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。最大頻度ピーク以外のピークの繊維長が1.50mmより短い実施例56では、強度が若干低下する傾向が見られた。また、最大頻度ピーク以外のピークの繊維長が3.50mmより長い実施例61では、多孔質膜の脱落が若干悪化する傾向が見られた。
実施例62〜65の比較から、フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5〜80質量%の場合、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5質量%である実施例62では、多孔質膜の脱落が若干悪化する傾向が見られた。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が80質量%を超えた実施例65では、強度が若干低下する傾向が見られた。
一方、比較例13で得られたリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維を含有しないため、表面のバラつきが発生し、多孔質膜の脱落度合いも、実施例53〜65より大きい結果となった。
比較例14で得られたリチウム二次電池用基材では、合成樹脂短繊維を含有していないため、強度が低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例53〜65より大きい結果となった。
また、実施例66で得られたリチウム二次電池用基材では、繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークが0.00〜1.00mmの間から外れているため、表面のバラつきが発生し、多孔質膜の脱落度合いも、実施例53〜65より大きい結果となった。
さらに、実施例67で得られたリチウム二次電池用基材は、1.00mm以上の繊長を有する繊維の割合が50%より少ないため、強度も低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例53〜65より大きい結果となった。
≪実施例68〜85、比較例15〜19≫
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて60回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC1」と表記する。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて75回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC2」と表記する。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて110回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC3」と表記する。
Figure 0005651120
実施例68、70、72、73、76〜81、比較例15
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着又は湿熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例69
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次いで、200℃に加熱した直径1.2mの熱ロールに、速度20m/minで、不織布を接触させて熱処理した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例71
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、75℃に加熱した直径1.2mの熱ロールを用い、圧力196N/cm、速度10m/minで加圧熱処理し、リチウム二次電池用基材とした。
実施例74、75、84、85、比較例18
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、140℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例82、比較例16、19
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって、熱融着性短繊維を熱接着させることなく乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例83、比較例17
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって、熱融着性短繊維を熱接着させることなく乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、230℃に加熱した直径1.2mの熱ロールを用い、圧力196N/cm、速度10m/minで加圧熱処理し、熱融着性短繊維を熱接着させ、リチウム二次電池用基材とした。
<評価>
実施例68〜85、比較例15〜19で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表12に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[基材の引張強度]
基材を、50mm幅、200mm長の短冊状に5本以上切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)の試料ツカミで試料の両端を100mm間隔であけて挟み、上端を100mm/minの一定速度で切断するまで引き上げて行き、この時の最大荷重を計測し、これを引張強度とし、次の基準で評価した。
◎:19.6N/50mm以上
○:11.8N/50mm以上19.6N/50mm未満
△:9.8N/50mm以上11.8N/50mm未満
×:9.8N/50mm未満
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重()を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、下記の基準で評価した。
◎ :1.0N以上
○ :0.8N以上1.0N未満
○△:0.5N以上0.8N未満
△ :0.3N以上0.5N未満
× :0.3N未満
[基材の熱収縮率]
基材を、100mm幅、150mm長に切り揃えた。試験片をガラス板に載せ、長さ方向に直角な2辺をクリップで挟んで固定し、150℃に設定した恒温乾燥機の中に3時間静置した。幅方向の寸法を測定し、元の寸法に対する収縮による寸法変化の割合を求め、熱収縮率(%)とし、下記の基準で評価した。
◎:熱収縮率が1.5%未満
○:1.5%以上2.0%未満
:2.0%以上2.5%未満
×:2.5%以上
[基材の耐摩耗性]
基材の繊維脱落や毛羽立ちを耐摩耗性として検討を行った。基材を20mm幅、50mm長に切り揃えた。次に、切り揃えた基材を学振型摩擦堅牢度試験機(商品名:AB−301、テスター産業社製)にセットし、試験用布(綿100%の黒布、ビリケンモス(登録商標))を摩耗治具にセット後、基材に摩耗治具を載置し、自重(1.96N)をかけた状態で、距離120mmを毎分30往復する速度で5往復させて試験を行った。なお、試験は、各試料において、1回ずつとした。試験終了後、試験箇所を目視にて観察し、下記基準で評価した。
○:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られないもの。
△:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちがやや見られるが、実用上問題のないもの。
×:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られ、実用上問題のあるもの。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
Figure 0005651120
実施例68〜81で作製したリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有し、合成樹脂短繊維の少なくとも1種として、熱融着成分及び非熱融着成分からなる芯鞘型熱融着性短繊維を含有した不織布からなっているため、緻密な構造を形成し、その構造を損なうことなく、繊維間が熱接着されていることから、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さいという良好な結果が得られた。また、機械的強度が高く、150℃において熱収縮が小さく、熱寸法安定性に優れた結果が得られた。
実施例68、72及び74の比較並びに実施例70、73及び75の比較から、芯鞘型熱融着性短繊維の芯部にポリエチレンテレフタレートを使用することにより、基材の熱寸法安定性が高くなる傾向が見られた。また、実施例68及び72の比較並びに実施例70及び73の比較から、芯鞘型熱融着性短繊維の鞘部にポリエステル共重合体を用いると、基材の機械的強度が高くなる傾向が見られた。
実施例68及び69の比較並びに実施例70及び71の比較から、熱処理を施すことにより、機械的強度が高くなる傾向が見られた。
実施例70、76、77及び78の比較から、合成樹脂短繊維を構成する樹脂がポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂またはポリオレフィン系樹脂であると、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく強度も高く、また、多孔膜の脱落も確認されなかった。
実施例82及び比較例19で作製したリチウム二次電池用基材は、繊維間が熱接着されていないことから、実施例68〜81と比較して、摩擦試験の結果がやや劣るものであった。そのため、表面塗工の際に繊維の脱落や毛羽立ちが発生し、表面のバラつきが大きくなる結果となった。また、機械的強度も低い結果となった。
熱融着性短繊維として未延伸ポリエチレンテレフタレート短繊維又はポリオレフィン系分割型複合繊維を用いて作製した実施例83〜85のリチウム二次電池用基材は、熱融着の際に熱融着性短繊維の繊維形状が喪失することにより、基材の緻密性が低下し、実施例68〜81と比較して、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきがやや大きくなる結果となった。
比較例15〜18で作製したリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維を含有していないため、熱寸法安定性に劣り、表面のバラつきが大きく、多孔膜の脱落度合いも実施例より大きい結果となった。
≪実施例86〜108、比較例20〜23≫
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて75回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維2を作製した。
Figure 0005651120
実施例86
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例87
パルパーにカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)705)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例88
パルパーにカチオン澱粉系の紙力増強剤(星光PMC社製、商品名:DD4280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例89
パルパーにグァーガム紙力増強剤(メイホールケミカル社製、商品名:メイプロイド2066)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例90
パルパーにα化馬鈴薯澱粉紙力増強剤(敷島スターチ社製、商品名:マーメイド(登録商標)M−300)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例91
パルパーにアクリル酸エステル系ラテックス系紙力増強剤(日本ゼオン社製、商品名:Nipol(登録商標) Lx854E)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例92
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1810)フィブリル化したリヨセル繊維100部に対して1.5部となるように添加し、分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。円網手前の配管で両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.5部となるように添加した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例93
パルパーにカチオン澱粉(星光PMC社製、商品名:DD4280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して1.5部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。円網手前の配管で両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.5部となるように添加した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例94
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.01部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例95
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.1部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例96
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して1部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例97
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して5部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例98
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して10部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例99
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して20部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例100
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して25部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例101
表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げた後、両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)のフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部になるように調製した希釈溶液をスプレー噴霧し、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例102〜104
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例105〜108、比較例20
表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
比較例21
100部のフィブリル化したリヨセル繊維2をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(2%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
比較例22
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をPET系繊維100質量部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
比較例23
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、100部のフィブリル化したリヨセル繊維2を、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(2%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
<評価>
実施例86〜108、比較例20〜23で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表14に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[基材の引張強度]
基材を、50mm幅、200mm長の短冊状に5本以上切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)の試料ツカミで試料の両端を100mm間隔であけて挟み、上端を100mm/minの一定速度で切断するまで引き上げて行き、この時の最大荷重を計測し、これを引張強度とし、次の基準で評価した。
<判定基準>
◎:19.6N/50mm以上
○:11.8N/50mm以上19.6N/50mm未満
△:9.8N/50mm以上11.8N/50mm未満
×:9.8N/50mm未満
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
[基材の耐摩耗性]
基材の繊維脱落や毛羽立ちを耐摩耗性として検討を行った。基材を20mm幅、50mm長に切り揃えた。次に、切り揃えた基材を学振型摩擦堅牢度試験機(商品名:AB−301、テスター産業社製)にセットし、綿100%の黒布(ビリケンモス)を摩耗治具にセット後、基材に摩耗治具を載置し、自重(1.96N)をかけた状態で、距離120mmを毎分30往復する速度で5往復させて試験を行った。なお、試験は、各試料において、1回ずつとした。試験終了後、試験箇所を目視にて観察し、次の基準で評価した。
○:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られないもの。
△:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちがやや見られるが、実用上問題のないもの。
×:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られ、実用上問題のあるもの。
Figure 0005651120
実施例86〜104で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維と紙力増強剤とを含有する不織布からなっているため、耐摩耗性に優れ、塗工時の摩擦による毛羽立ちや繊維の脱落を抑制することが可能となる。このため、表面平滑性に優れ、多孔膜の脱落等が起こりにくい均一性の高いセパレータを得ることが可能となった。また、塗工適性の向上だけでなく、引張強度も向上した。実施例86〜91より、紙力増強剤として、合成高分子、半合成高分子、植物性ガム、澱粉を使用したものは、塗布平滑性や多孔膜の脱落や耐摩耗性といった塗工適性の改善や引張強度の向上が見られたが、さらに、両性又はカチオン性のポリアクリルアミド系樹脂を使用した場合において、より良好な結果が得られた。
実施例86、実施例94〜100の結果から、紙力増強剤の含有量がフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.01〜20質量部の場合、繊維の凝集が起こりにくく、紙力増強剤による繊維間のネットワークが十分に広がるため、繊維の脱落や毛羽立ちが抑制され、複合化した際に均一性の高い表面を得ることができる。また、引張強度も向上した。実施例86、実施例95〜97から、フィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.1〜5質量部の紙力増強剤を添加した場合、さらに引張強度が強く、耐摩耗性に優れた基材を得ることができた。
実施例86及び101から、抄造スラリーに添加する内添で紙力増強剤を含有させても、不織布に後添加する外添で紙力増強剤を含有させても、ともに好ましいが、紙力増強剤が均一に分散して、フィブリル化したリヨセル繊維に均一に吸着することから、内添の方がさらに好ましい結果を得た。
一方、比較例21及び23は、合成樹脂短繊維を含まないため、フィブリル化したリヨセル繊維が部分的に網に取られてしまい、表面平滑性が低いことから、複合化した際の表面のバラつきが大きかった。比較例20及び22は、フィブリル化したリヨセル繊維を含まないため、緻密性が低く、表面平滑性が低いことから、複合化した際の表面のバラつきが大きかった。また、フィブリル化したリヨセル繊維を含んでいない比較例20では、紙力増強剤がフィブリル化したリヨセル繊維と吸着できず、比較例22と比較して、引張強度の増加も見られなかった。実施例105〜108は、紙力増強剤を含まないため、繊維の脱落や毛羽立ちの抑制程度がやや劣り、複合化の際に繊維の脱落が発生気味となった。実施例105〜108は、実施例86、102〜104と比較して、引張強度、耐摩耗性ともにやや劣る結果となった。
≪実施例109〜140、比較例24〜36≫
実施例109〜116、119〜127、129〜140、比較例24、28、32
表15に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、210℃に加熱した金属ロールに両面を接触させて熱処理し、さらにスーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例117、118、128、比較例25、26、29、30、33〜36
表15に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって、乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
比較例27
表15に示した配合部数に従って、原料をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄造を行ったが、フィブリル化全芳香族ポリアミド繊維に結着力がないため、基材を作製することができなかった。
比較例31
表15に示した配合部数に従って、原料をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄造を行ったが、フィブリル化アクリルアミド繊維に結着力がないため、基材を作製することができなかった。
Figure 0005651120
<評価>
実施例109〜140、比較例24〜36で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表16に示した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[基材の密度]
JIS C2111に準拠して密度を測定した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[塗工性]
セパレータの製造工程において、塗工性を下記の基準で評価した。
○:基材が破断する不具合や塗工の際に基材表面の繊維が抜けてロールが汚れる不具合等がなく塗工できた。
△:基材の破断やロール汚れが生じたが、その発生頻度が少なく塗工できた。
×:基材の破断やロール汚れが頻発して、塗工性に支障を来たした。
[裏抜け]
セパレータの製造工程において、裏抜けを次の基準で評価した。
○:塗液が、基材を全く裏抜けしない。
△:若干裏抜けしたが、基材の裏面が塗工装置のロールに貼りつくなどの支障がない。
×:裏抜けして、基材の裏面がロールに貼りついて、円滑な塗工ができないなどの支障を来たした。
[耐熱性]
基材を200mm巾×200mm長さに切り、200℃の恒温乾燥機に3時間静置し、巾方向及び長さ方向の収縮率を算出し、その平均値を示した。
[耐デンドライト性]
基材の片面に金属リチウム箔を、基材の反対側に正極を配置して積層し、電解液を注入してラミネートセルを100個ずつ作製した。0.5mA/cmで3.6Vまで定電流充電し、さらに3.6Vを24時間印加し、過充電した。この過充電中に異常電流が流れた場合を内部短絡したと見なし、過充電を中止し、ラミネートセルを開封してリチウムデンドライトの発生状態を確認した。過充電により、リチウムデンドライトが発生して基材を貫通したセルの割合を示した。この割合が少ないほど、耐デンドライト性に優れることを意味する。正極には、活物質のコバルト酸リチウム、導電助剤のアセチレンブラック、結着剤のポリフッ化ビニリデンを質量比率で90:5:5に混合したスラリーをアルミ集電体に塗布したものを用いた。電解液としては、LiPFを1mol/l溶解させた混合溶液を使用した。混合溶液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを質量比率で3:7としたものである。
[表面平滑性]
セパレータについて、任意の10か所の厚みを測定し、その標準偏差(μm)を算出し、表面平滑性の指標とした。標準偏差の値が小さいほど、表面平滑性に優れている。
[電解液保持率]
セパレータについて、100mm幅×100mmに切り揃え、電解液に1分間浸漬した後、1分間吊るして余剰電解液を切り、セパレータの質量W1を測定した。W1から電解液を保持させる前のセパレータの質量W0を差し引いて得られる値W2をW0で除して100倍した値を電解液保持率(%)とした。電解液としては、LiPFを1mol/l溶解させた混合溶液を使用した。混合溶液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを質量比率で3:7としたものである。
Figure 0005651120
実施例109〜127、130〜140のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化耐熱性繊維、合成樹脂短繊維、フィブリル化したリヨセル繊維を含有する湿式不織布からなるため、耐熱性と耐デンドライト性に優れており、フィラー粒子を含有する塗液の裏抜けが抑制され、塗工面の表面平滑性が良く、電解液保持率が高かった。実施例113〜116、134を比較すると、実施例113及び134のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化耐熱性繊維がフィブリル化全芳香族ポリアミド繊維又はフィブリル化アクリル繊維であるため、それ以外のフィブリル化耐熱性繊維を用いた実施例114〜116のリチウム二次電池用基材よりも耐熱性に優れていた。
一方、比較例24、28のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、フィブリル化耐熱性繊維と合成樹脂短繊維のみからなるため、耐熱性と耐デンドライト性は良いものの、基材表面が毛羽立ち、塗工性に支障を来たした。表面の毛羽立ちにより塗工面の平滑性が悪かった。
比較例25、29のリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維を含有せず、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化したリヨセル繊維のみからなるため、耐熱性、電解液保持率、耐デンドライト性は良いものの、塗工時に破断しやすく、塗工性に支障を来たした。
比較例26、30のリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、フィブリル化耐熱性繊維と天然パルプのみからなるため、耐デンドライト性は良いものの、塗工時に破断しやすく、塗工性に支障を来たした。天然パルプは太い繊維径の割合が多いため、基材表面に凹凸ができ、塗工面の表面平滑性が悪かった。
比較例27、31は、フィブリル化耐熱性繊維のみでリチウム二次電池用基材の作製を試みたが、該繊維に結着力がないため、リチウム二次電池用基材を作製することはできなかった。
比較例32、33のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、合成樹脂短繊維のみで構成されているため、耐熱性と耐デンドライト性が劣っており、フィラー粒子を含有する塗液の裏抜けが生じ、塗工面の表面平滑性が悪かった。また、基材内部にフィラー粒子が充填されてしまい、基材内部の空孔が閉塞されたため、電解液保持率が著しく悪かった。
実施例128のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化耐熱性繊維を含有せず、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維のみからなるため、実施例109〜127、130〜140と比較して、耐熱性と耐デンドライト性がやや劣っており、塗工時に破断する場合があり、塗工性がやや劣っていた。
比較例34のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、合成樹脂短繊維と天然パルプのみからなるため、耐熱性と耐デンドライト性が劣っていた。天然パルプは、太い繊維径の割合が多いため、基材に凹凸ができ、塗工面の表面平滑性が悪く、電解液保持率が劣っていた。
比較例35のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化耐熱性繊維と合成樹脂短繊維を含有せず、フィブリル化したリヨセル繊維のみからなるため、耐熱性と耐デンドライト性が劣っており、塗工時に破断しやすく、塗工性に支障を来たした。
比較例36のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化耐熱性繊維と合成樹脂短繊維を含有せず、フィブリル化したリヨセル繊維と天然パルプのみからなるため、耐熱性と耐デンドライト性が劣っており、塗工時に破断しやすく、塗工性に支障を来たした。天然パルプは太い繊維径の割合が多いため、基材に凹凸ができ、塗工面の表面平滑性が悪かった。
実施例129のリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度が250mlを超えていたため、叩解が不十分で、太い径の繊維が多く残存しており、厚み斑を生じ、塗工面の表面平滑性が悪かった。
≪実施例141〜153、比較例37〜42≫
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて110回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC4」と表記する。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて60回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC5」と表記する。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて75回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC6」と表記する。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて50回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC7」と表記する。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて40回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC8」と表記する。
実施例141〜143、145〜147、149〜153、比較例37、39〜42
表17に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例144、148、比較例38
表17に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
<評価>
実施例141〜153、比較例37〜42で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表18に示した。
[基材のポア径測定]
作製した基材について、PMI社製パームポロメーターCFP−1500Aを用いて、JIS K 3832、ASTM F316−86、ASTM E1294−89に準じて測定を行い、各基材の最小ポア径、最大ポア径、dmax/daveの値を表1に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性1]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[基材の塗布性2]
作製したセパレータについて、1m×1mのシートを検紙台上に置き、裏面より光を当て、光の通過を見ることでピンホールの発生を確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜層が均質でピンホールの発生がない。
○:多孔質膜層が薄い部分があるが、顕微鏡(100倍)にて観察した場合に光の透過が見られない。
△:多孔質膜層が薄い部分があり、顕微鏡(100倍)にて観察した場合に光の透過が見られる。
×:ピンホールの発生により、光が通過する。
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
Figure 0005651120
実施例141〜151で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを含有する不織布からなり、最小ポア径が0.10μm以上であり、かつ、最大ポア径が20μm以下であるため、緻密な構造を有し、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さいという良好な結果が得られた。
実施例141〜147の比較から最大ポア径dmax(μm)と平均ポア径dave(μm)との比dmax/daveが10.0以下にすることにより、多孔質膜層にムラの発生が少なくなり、ピンホールの発生が見られないという良好な結果が得られた。また、dmax/daveの値が10.0より大きい実施例147では、多孔質膜層にムラが発生する傾向が見られた。
実施例141、144、145、147、148の比較から、フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5〜80質量%の場合、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5質量%未満である実施例147では、表面のバラつきが大きくなる傾向が見られた。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が80質量%を超えた実施例148では、強度が若干低下する傾向が見られた。
実施例141、149、150と実施例151の比較から、合成樹脂短繊維を構成する樹脂がポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂又はポリオレフィン系樹脂であると、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。
一方、比較例37、39〜42で得られたリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維を含有していないため、表面のバラつきが発生し、強度も低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例141〜151より大きい結果となった。
また、比較例38で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維を含有せず、最小ポア径が0.10μmよりも小さいため、強度が低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例141〜153より大きい結果となった。
さらに、実施例153で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維を含有しているものの、最小ポア径が0.10μmよりも小さいため、多孔質膜の脱落度合いも、実施例141〜151より大きい結果となった。
比較例37、実施例152、比較例40〜42で得られたリチウム二次電池用基材は、最大ポア径が20μmより大きいため、表面のバラつきが発生し、強度も低く、多孔質膜の脱落度合いやピンホールの発生度合いも実施例141〜151より大きい結果となった。
≪実施例154〜165、比較例43〜48≫
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて50回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維3を作製した。
実施例154〜159、161〜165、比較例43、45〜48
表19に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
比較例44
表19に示した配合部数に従って、原料を混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例160
表19に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、PET系芯鞘型熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次いで、200℃に加熱した直径1.2mの熱ロールに、速度20m/minで、不織布を接触させて熱処理した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
<評価>
実施例154〜165、比較例43〜48得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表20に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[基材測定]
基材について、流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaは、JIS B 0601−1982に規定された方法に基づき、各基材の3か所を測定し、その平均値を表22に示した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
Figure 0005651120
実施例154〜163で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを含有する不織布からなり、流れ方向と幅方向共に中心線粗さRaが3.0以下であるため、緻密な構造を有し、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さいという良好な結果が得られた。
実施例154〜159の比較から、フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5〜80質量%の場合、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が5質量%未満である実施例159では、表面のバラつきが大きくなる傾向と多孔質膜の脱落が見られた。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が80質量%を超えた実施例158では、強度が若干低下する傾向が見られた。
実施例154、161〜163の比較から、合成樹脂短繊維を構成する樹脂がポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂又はポリオレフィン系樹脂であると、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔質膜の脱落も確認されなかった。
一方、比較例43、45〜47で得られたリチウム二次電池用基材は、フィブリル化したリヨセル繊維を含有せず、中心線平均粗さRaが3.0よりも大きいため、表面のバラつきが発生し、強度も低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例154〜163より大きい結果となった。
実施例164、165で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維を含有しているものの、中心線平均粗さRaが3.0よりも大きいため、表面のバラつきや多孔質膜の脱落度合いが実施例154〜163より大きい結果となった。
また、比較例44で得られたリチウム二次電池用基材は、合成樹脂短繊維を含有していないため、強度が低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例154〜163より大きい結果となった。
さらに、比較例48で得られたリチウム二次電池用基材は、流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaが3.0以下であるものの、フィブリル化したリヨセル繊維を含有しないため、強度も低く、多孔質膜の脱落度合いも、実施例154〜165より大きい結果となった。
≪実施例166〜187、比較例49〜53≫
ダブルディスクリファイナーを用いて、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を50回繰り返し処理して、フィブリル化したリヨセル繊維4を得た。
ポリエチレンよりフラッシュ紡糸法によって得られた繊維状物を2質量%の濃度で分散させ、得られた分散液を均質化装置(Gaulin社製、商品名:15M−8TA)に常温で仕込み、4.5MPaの圧力をかけて30回通過させて、カナダ標準形濾水度200ml、繊維長0.7mmのポリエチレン系合成パルプを得た。平均繊維径は、顕微鏡観察により、また、平均繊維長はTAPPI T232hm−85に従って測定した。
実施例166〜179、184、比較例49〜53
耐熱層(A)用として、表21に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。熱溶融層(B)として、表21に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。各層の坪量が6.0g/mになるように調整して、2つのスラリーを円網2層抄き抄紙機を用いて抄き合わせ、乾燥用シリンダードライヤー(表面温度130℃)を使用して、各層間を加熱接合させると共に、未延伸PET系熱融着性短繊維及びポリエチレン系合成パルプを接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウムイオン二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
実施例180
表22に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。該スラリーを円網1層抄き抄紙機を用いて、坪量が12.0g/mになるように調整して抄造し、乾燥用シリンダードライヤー(表面温度130℃)を使用して、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウムイオン二次電池用基材とした。
実施例181〜183、185〜187
層(I)用として、表22に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。層(II)用として、表22に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。層(I)の坪量が6.0g/mに、層(II)の坪量が6.0g/mになるように調整して、2つのスラリーを円網2層抄き抄紙機を用いて抄き合わせ、乾燥用シリンダードライヤー(表面温度130℃)を使用して、各層間を加熱接合させると共に、熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウムイオン二次電池用基材とした。
Figure 0005651120
<評価>
実施例166〜187、比較例49〜53で得られたリチウムイオン二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表23に示した。
[基材の坪量]
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
[基材の厚み]
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
[セパレータの作製]
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
[基材の塗布性]
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
[基材の突刺強度]
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
[脱落の有無]
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
[耐熱性の評価]
作製したセパレータを、170℃の恒温槽に入れ、40分間加熱処理を行い、各セパレータの収縮率を測定して耐熱性を評価した。収縮率の測定は、以下のようにして行った。50mm×50mmのシートサンプルを切り出し、サンプルのCD辺をクリップで固定して耐熱ガラス板に挟んで、170℃の恒温槽内に30分間保管した後に取り出し、シートサンプルの長さを測定し、試験前の長さと比較して、長さの減少割合の百分率を収縮率とした値が2%未満となるものを◎、2%以上5%未満となるものを○、5%以上8%未満となるものを△、8%以上となるものを×として、耐熱性の評価とした。また、従来公知のリチウムイオン二次電池用セパレータである厚さ20μmのポリエチレン製微多孔膜について、耐熱性の評価を行ったところ、ポリエチレン製微多孔膜は溶融収縮し、収縮率は30%以上であった。
[シャットダウン(SD)特性の評価]
作製したセパレータから、70mm×70mmのシートサンプルを5枚切り取り、王研式透気度計にてガーレー透気度を測定した後、該シートサンプルを、130℃の恒温槽中で15分間保持した後、取り出して放冷後、王研式透気度計にてガーレー透気度を測定し、加熱処理後のセパレータのガーレー透気度値を処理前のセパレータのガーレー透気度値で除した値が20以上となるものを◎、10以上20未満となるものを○、5以上10未満となるものを△、5未満となるものを×として、シャットダウン特性を評価した。
Figure 0005651120
実施例166〜179で得られたリチウムイオン二次電池用基材は、合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを含有する耐熱層(A)と、合成樹脂短繊維とポリエチレン系合成パルプを含有する熱溶融層(B)とを有する不織布からなっているため、緻密な構造を有し、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さいという良好な結果が得られると共に、170℃における耐熱性に優れるだけでなく、130℃におけるシャットダウン特性が発現する良好な結果が得られた。
実施例166と実施例167〜170の比較から、熱溶融層(B)の成分であるポリエチレン系合成パルプの含有量が40〜90質量%の場合、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔膜の脱落も確認されないと共に、170℃における耐熱性に優れるだけでなく、130℃におけるシャットダウン特性が発現した。実施例166と実施例171、172の比較から、熱溶融層(B)の成分である合成樹脂短繊維を構成する樹脂がポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂であると、170℃における耐熱性が極めて優れる結果が得られた。
実施例166、173と実施例174の比較から、耐熱層(A)の成分である合成樹脂短繊維を構成する樹脂がポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂であると、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔膜の脱落も確認されなかった。実施例166と実施例175〜178の比較から、耐熱層(A)の成分であるフィブリル化したリヨセル繊維の含有量が10〜80質量%の場合、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが小さく、強度も高く、また、多孔膜の脱落も確認されなかった。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が10質量%未満である実施例175では、表面のバラつきが大きくなる傾向が見られた。フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が80質量%を超えた実施例178では、強度が若干低下する傾向が見られた。
一方、比較例49〜53で得られたリチウムイオン二次電池用基材は、耐熱層(A)にフィブリル化したリヨセル繊維を含有していないため、表面のバラつきが発生し、強度も低く、多孔膜の脱落度合いも、実施例より大きい結果となった。また、実施例180〜183、185〜187で得られたリチウムイオン二次電池用基材は、熱溶融層(B)にポリエチレン系合成パルプを含有していないため、130℃におけるシャットダウン特性が発現しない結果となった。実施例184で得られたリチウムイオン二次電池用基材は、熱溶融層(B)に合成樹脂短繊維を含有していないため、ポリエチレン系合成パルプと合成樹脂短繊維との絡み合いがないため、表面強度が弱くなり、多孔膜の脱落が劣る結果となった。
また、実施例185で得られたリチウムイオン二次電池用基材は、同一配合の二層構造不織布であり、熱溶融層(B)にポリエチレン系合成パルプを含有していないため、130℃におけるシャットダウン特性は発現しないが、塗布性、突刺強度、脱落、耐熱性は単層構造不織布である実施例180と同じく、良好な効果が得られる結果となった。なお、二層構造不織布の場合、同一坪量の不織布を抄造する際に1網(1層)当たりの坪量を減らすことができるので、抄造速度を上げることができる等のメリットがある。
本発明のリチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータは、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等のリチウムイオン二次電池に好適に使用できる。

Claims (22)

  1. 合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した不織布からなり、
    該フィブリル化したリヨセル繊維の下記で定義される変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであり、
    リチウム二次電池用セパレータの前駆体シートであるリチウム二次電池用基材。
    変法濾水度:ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度。
  2. フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が不織布の5〜80質量%である請求項1記載のリチウム二次電池用基材。
  3. 該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  4. 該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下である請求項記載のリチウム二次電池用基材。
  5. 該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  6. フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有する請求項記載のリチウム二次電池用基材。
  7. 合成樹脂短繊維を構成する合成樹脂が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  8. 合成樹脂短繊維の少なくとも1種として、熱融着成分及び非熱融着成分からなる芯鞘型熱融着性短繊維を含有した不織布からなる請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  9. 芯鞘型熱融着性短繊維の芯部がポリエチレンテレフタレートであり、鞘部がポリエステル共重合体である請求項記載のリチウム二次電池用基材。
  10. 熱処理されてなる請求項又はに記載のリチウム二次電池用基材。
  11. さらに、紙力増強剤を必須成分として含有した不織布からなる請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  12. 紙力増強剤が、合成高分子、半合成高分子、植物性ガム、澱粉から選択された少なくとも1種である請求項11に記載のリチウム二次電池用基材。
  13. 紙力増強剤が、両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂から選択された少なくとも1種である請求項11に記載のリチウム二次電池用基材。
  14. 紙力増強剤が、フィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.01〜20質量部含有してなる請求項1113のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材。
  15. さらに、不織布がフィブリル化耐熱性繊維を含有してなる請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  16. フィブリル化耐熱性繊維が、フィブリル化全芳香族ポリアミド繊維、フィブリル化アクリル系繊維から選ばれる少なくとも1種である請求項15記載のリチウム二次電池用基材。
  17. 該基材の最小ポア径が0.10μm以上であり、かつ、最大ポア径が20μm以下である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  18. 該基材において、最大ポア径dmaxと平均ポア径daveとの比dmax/daveが10.0以下である請求項17記載のリチウム二次電池用基材。
  19. 該基材の流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaが3.0以下である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  20. リチウム二次電池用基材が多層構造不織布からなり、少なくとも1層が合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した層である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
  21. 合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した耐熱層(A)と、合成樹脂短繊維とポリエチレン系合成パルプを必須成分として含有した熱溶融層(B)とを有する請求項20記載のリチウム二次電池用基材。
  22. 請求項1〜21のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材に、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、多孔質フィルムを積層一体化する処理、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなるリチウム二次電池用セパレータ。
JP2011536114A 2009-10-15 2010-10-01 リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ Expired - Fee Related JP5651120B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011536114A JP5651120B2 (ja) 2009-10-15 2010-10-01 リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ

Applications Claiming Priority (22)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009238198 2009-10-15
JP2009238198 2009-10-15
JP2010039538 2010-02-25
JP2010039538 2010-02-25
JP2010041424 2010-02-26
JP2010041424 2010-02-26
JP2010047270 2010-03-04
JP2010047270 2010-03-04
JP2010050272 2010-03-08
JP2010050272 2010-03-08
JP2010065433 2010-03-23
JP2010065433 2010-03-23
JP2010097195 2010-04-20
JP2010097195 2010-04-20
JP2010119008 2010-05-25
JP2010119008 2010-05-25
JP2010120001 2010-05-26
JP2010120001 2010-05-26
JP2010156494 2010-07-09
JP2010156494 2010-07-09
JP2011536114A JP5651120B2 (ja) 2009-10-15 2010-10-01 リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ
PCT/JP2010/067702 WO2011046066A1 (ja) 2009-10-15 2010-10-01 リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2011046066A1 JPWO2011046066A1 (ja) 2013-03-07
JP5651120B2 true JP5651120B2 (ja) 2015-01-07

Family

ID=43876117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011536114A Expired - Fee Related JP5651120B2 (ja) 2009-10-15 2010-10-01 リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5651120B2 (ja)
KR (1) KR101702693B1 (ja)
CN (1) CN102549805B (ja)
WO (1) WO2011046066A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3565028A4 (en) * 2016-12-27 2020-11-04 Mitsubishi Paper Mills Limited LITHIUM-ION BATTERY SEPARATOR AND LITHIUM-ION BATTERY

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102986060B (zh) * 2010-07-14 2016-04-27 三菱制纸株式会社 锂离子二次电池用隔板及使用其而成的锂离子二次电池
JP5699576B2 (ja) * 2010-12-08 2015-04-15 ソニー株式会社 積層型微多孔膜、電池用セパレータおよび非水電解質電池
JP5844067B2 (ja) * 2011-05-02 2016-01-13 株式会社ダイセル 不織繊維積層体及びその製造方法並びにセパレータ
JP6249589B2 (ja) * 2011-11-11 2017-12-20 宇部興産株式会社 電池用セパレータ
JP6018498B2 (ja) 2012-02-09 2016-11-02 三菱製紙株式会社 リチウムイオン二次電池セパレータ用基材、リチウムイオン二次電池セパレータ用基材の製造方法及びリチウムイオン二次電池セパレータ
JP5876375B2 (ja) * 2012-06-08 2016-03-02 三菱製紙株式会社 金属イオン二次電池セパレータ
JP6317556B2 (ja) * 2013-09-18 2018-04-25 三菱製紙株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ及びそれを用いてなるリチウムイオン二次電池
JP6408810B2 (ja) * 2013-09-26 2018-10-17 三菱製紙株式会社 リチウム二次電池用セパレータ及びリチウム二次電池用セパレータの製造方法
JP6076278B2 (ja) * 2014-02-26 2017-02-08 三菱製紙株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ及びそれを用いてなるリチウムイオン二次電池
CA2961540C (en) * 2014-09-26 2020-04-21 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Thin-film sheet including cellulose fine-fiber layer
JP6412805B2 (ja) * 2015-01-16 2018-10-24 ニッポン高度紙工業株式会社 セパレータ及びアルミニウム電解コンデンサ
KR20180054617A (ko) * 2015-09-17 2018-05-24 닛폰 고도시 코포레이션 전기 화학 소자용 세퍼레이터 및 전기 화학 소자
US10892456B2 (en) * 2016-06-27 2021-01-12 Nippon Kodoshi Corporation Separator for electrochemical element, electrochemical element, automobile, and electronic device
JP6953413B2 (ja) 2016-09-08 2021-10-27 三菱製紙株式会社 リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP6349021B1 (ja) * 2016-10-17 2018-06-27 三菱製紙株式会社 電気化学素子用セパレータ及びそれを含む電気化学素子
JP2018067458A (ja) * 2016-10-19 2018-04-26 三菱製紙株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ用基材、リチウムイオン二次電池用セパレータ、リチウムイオン二次電池用セパレータ用基材の製造方法、及びリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法
CN110832138B (zh) * 2017-07-07 2022-08-26 老虎表面技术新材料(苏州)有限公司 光伏组件用复合封装材料及该复合封装材料的制备方法
WO2019017354A1 (ja) * 2017-07-18 2019-01-24 日本バイリーン株式会社 電気化学素子用セパレータ
CN107631129A (zh) * 2017-10-31 2018-01-26 湖南国盛石墨科技有限公司 一种连续式石墨石棉板材生产用物料混碾输送系统
EP3734699A4 (en) 2017-12-26 2021-12-01 Kuraray Co., Ltd. SEPARATOR AND SEPARATOR FOR ALKALINE-MANGANE DRY BATTERY WITH IT
JP7042345B2 (ja) 2017-12-26 2022-03-25 ファイバーウェイ・マテリアルズ・サイエンス・アンド・テクノロジー・デベロップメント・カンパニー・リミテッド リチウムイオン電池用セパレーター基材、その製造方法及び応用
JP6506448B1 (ja) * 2018-05-25 2019-04-24 日本板硝子株式会社 鉛蓄電池用セパレータ
JP7019531B2 (ja) * 2018-08-08 2022-02-15 三菱製紙株式会社 固体電解質担持用不織布及び固体電解質シート
WO2020100654A1 (ja) * 2018-11-13 2020-05-22 日本バイリーン株式会社 不織布及び電気化学素子用セパレータ
TWI804699B (zh) 2018-12-17 2023-06-11 奧地利商蘭仁股份有限公司 萊賽爾纖維(lyocell fibres)的處理方法
JP7289194B2 (ja) * 2018-12-18 2023-06-09 住友化学株式会社 多孔質層の製造方法、積層体、非水電解液二次電池用セパレータおよび非水電解液二次電池
JP7247340B2 (ja) * 2019-05-03 2023-03-28 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 固体電解質膜、その製造方法及びそれを含む全固体電池
JP7457509B2 (ja) * 2020-01-23 2024-03-28 ニッポン高度紙工業株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
CN113493958B (zh) * 2020-04-05 2023-02-28 北京化工大学 一种同轴包覆勃姆石的聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH117936A (ja) * 1997-06-16 1999-01-12 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電池用セパレータおよび電池
JP2005183161A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電池用セパレータ
JP2007067389A (ja) * 2005-08-03 2007-03-15 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電気化学素子用セパレータ
WO2007061108A1 (ja) * 2005-11-28 2007-05-31 Mitsubishi Paper Mills Limited 電気二重層キャパシタ用セパレータ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5171150B2 (ja) 2000-03-07 2013-03-27 帝人株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ
JP2003123728A (ja) 2001-10-17 2003-04-25 Oji Paper Co Ltd 非水系二次電池用セパレータ
JP2003323878A (ja) 2002-04-26 2003-11-14 Japan Storage Battery Co Ltd 複合シート、その製造方法、及びその複合シートを用いた非水電解質二次電池
DE10238944A1 (de) 2002-08-24 2004-03-04 Creavis Gesellschaft Für Technologie Und Innovation Mbh Separator zur Verwendung in Hochenergiebatterien sowie Verfahren zu dessen Herstellung
JP4185748B2 (ja) 2002-09-30 2008-11-26 日本バイリーン株式会社 不織布及びリチウムイオン二次電池用セパレータ
JP4350953B2 (ja) 2003-01-07 2009-10-28 日本バイリーン株式会社 リチウム二次電池用セパレータ及びリチウム二次電池
JP2005293891A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Teijin Ltd リチウムイオン二次電池
JP2006019191A (ja) 2004-07-02 2006-01-19 Japan Vilene Co Ltd リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
JP4184404B2 (ja) 2005-12-08 2008-11-19 日立マクセル株式会社 電気化学素子用セパレータおよび電気化学素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH117936A (ja) * 1997-06-16 1999-01-12 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電池用セパレータおよび電池
JP2005183161A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電池用セパレータ
JP2007067389A (ja) * 2005-08-03 2007-03-15 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電気化学素子用セパレータ
WO2007061108A1 (ja) * 2005-11-28 2007-05-31 Mitsubishi Paper Mills Limited 電気二重層キャパシタ用セパレータ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3565028A4 (en) * 2016-12-27 2020-11-04 Mitsubishi Paper Mills Limited LITHIUM-ION BATTERY SEPARATOR AND LITHIUM-ION BATTERY
US11335972B2 (en) 2016-12-27 2022-05-17 Mitsubishi Paper Mills Limited Lithium ion battery separator and lithium ion battery

Also Published As

Publication number Publication date
CN102549805B (zh) 2015-08-05
KR20120101341A (ko) 2012-09-13
WO2011046066A1 (ja) 2011-04-21
KR101702693B1 (ko) 2017-02-06
JPWO2011046066A1 (ja) 2013-03-07
CN102549805A (zh) 2012-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5651120B2 (ja) リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ
JP5767222B2 (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータ及びそれを用いてなるリチウムイオン二次電池
JP6542343B2 (ja) リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ
JP5613063B2 (ja) リチウム二次電池用セパレータ
JP5552040B2 (ja) リチウム二次電池用セパレータ
JP5613069B2 (ja) リチウム二次電池用セパレータ
JP6953413B2 (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP5265636B2 (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータの基材及びリチウムイオン二次電池用セパレータ
TW201211331A (en) Non-woven farbric comprising cellulose fiber, production method thereof and separator
JP5846449B2 (ja) 電池用セパレータの製造方法及び電池用セパレータ
JP2011249008A (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータ
JP2016001663A (ja) 電気化学素子用セパレータの製造方法及び電気化学素子用セパレータ
JP6408810B2 (ja) リチウム二次電池用セパレータ及びリチウム二次電池用セパレータの製造方法
JP2012123957A (ja) リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ
US11335972B2 (en) Lithium ion battery separator and lithium ion battery
JP2011187346A (ja) リチウムイオン二次電池用基材
JP2012195162A (ja) リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ
JP2012227116A (ja) リチウム二次電池用セパレータ及びリチウム二次電池
JP2019200943A (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP2012190622A (ja) 電気化学素子用セパレータ及びそれを用いた電気化学素子
JP2012134097A (ja) リチウム二次電池用セパレータ
JP2018206671A (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP2012227115A (ja) リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ
JP2019212436A (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP2017168743A (ja) 電気二重層コンデンサ用セパレータおよびそれを用いてなる電気二重層コンデンサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130805

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140624

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140812

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141111

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5651120

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees