JP5841510B2 - Metal ion secondary battery separator coating liquid and metal ion secondary battery separator - Google Patents

Metal ion secondary battery separator coating liquid and metal ion secondary battery separator Download PDF

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Description

本発明は、金属イオン二次電池セパレータ用塗液及び金属イオン二次電池セパレータに関する。   The present invention relates to a coating solution for a metal ion secondary battery separator and a metal ion secondary battery separator.

電気化学素子の一つである金属イオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴を有し、例えば、そのうちの一つであるリチウムイオン二次電池は、携帯電話、携帯型音楽プレーヤー、ノート型パーソナルコンピューター等の携帯型電気機器の電源として広く利用されている。また、電気自転車、ハイブリッド自動車、電気自動車等の大型機器にも、リチウムイオン二次電池を利用する動きが広がっている。また、ナトリウムイオン二次電池等その他の金属イオン二次電池も注目されている。そのため、金属イオン二次電池には高容量化、大電流での充放電特性といった性能が求められているが、金属イオン二次電池は一般に非水系電池であるため、水系電池と比較して、発煙、発火、破裂等の危険性が高いことが知られており、安全性の向上も要求されている。
A metal ion secondary battery which is one of electrochemical elements has a feature of high energy density. For example, a lithium ion secondary battery which is one of them is a mobile phone, a portable music player, a notebook type. Widely used as a power source for portable electric devices such as personal computers. In addition, the movement to use lithium ion secondary batteries is spreading in large equipment such as electric bicycles, hybrid cars, and electric cars. In addition, other metal ion secondary batteries such as sodium ion secondary batteries have attracted attention. For this reason, metal ion secondary batteries are required to have high capacity and performance such as charge / discharge characteristics at a large current. However, since metal ion secondary batteries are generally non-aqueous batteries, compared to aqueous batteries, It is known that there is a high risk of smoking, ignition, rupture, etc., and improvement in safety is also required.

金属イオン二次電池では、外熱による温度上昇、過充電、内部短絡、外部短絡等によって発煙等の危険性が高まる。これらは、外部保護回路によってある程度防ぐことが可能である。また、金属イオン二次電池セパレータとして使用されているポリオレフィン系樹脂の多孔質フィルムが120℃付近で溶融し、孔が閉塞して電流やイオンの流れを遮断することによって、電池の温度上昇が抑制される。これは、シャットダウン機能と呼ばれている。しかし、外熱によって温度が上昇した場合や温度上昇によって電池内部で化学反応が起きた場合には、シャットダウン機能が働いても、電池温度はさらに上昇し、電池温度が150℃以上にまで達すると、多孔質フィルムが収縮して内部短絡が起こり、発火等が起きることがあった。   In a metal ion secondary battery, the risk of smoke generation increases due to temperature rise due to external heat, overcharge, internal short circuit, external short circuit, and the like. These can be prevented to some extent by an external protection circuit. In addition, the polyolefin resin porous film used as a metal ion secondary battery separator melts at around 120 ° C, and the pores are blocked to block current and ion flow, thereby suppressing battery temperature rise. Is done. This is called a shutdown function. However, when the temperature rises due to external heat or when a chemical reaction occurs inside the battery due to the temperature rise, even if the shutdown function works, the battery temperature rises further, and the battery temperature reaches 150 ° C or higher. In some cases, the porous film contracts to cause an internal short circuit, resulting in ignition and the like.

このように、セパレータのシャットダウン機能では電池の発火を抑制することができ難くなっている。そのため、ポリオレフィン系樹脂の多孔質フィルムよりも熱収縮温度を上げることによって、内部短絡を起こり難くして電池の発火を抑制することを目的として、ポリエステル系繊維で構成した不織布セパレータ、ポリエステル系繊維に耐熱繊維であるアラミド繊維を配合した不織布セパレータが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)しかし、これら不織布セパレータは熱収縮性には優れるものの、孔径が大きく、両極活物質の接触による内部短絡、あるいは負極上に生成するデンドライトによる微小短絡が発生しやすく、実用的とは言い難かった。これら短絡を抑制し、また、耐熱性を更に向上させるため、不織布や織布等の基材に、顔料や樹脂を塗工することで担持させる例が開示されている(例えば、特許文献4〜5参照)。しかしながら、顔料や樹脂を塗工しても、基材の孔が大きい場合には、塗液の裏抜けや、ピンホールと呼ばれる塗工欠陥が生じやすく、微小短絡の防止効果が不十分になる場合があった。   As described above, it is difficult to suppress the ignition of the battery by the shutdown function of the separator. Therefore, by increasing the heat shrinkage temperature more than the polyolefin resin porous film, it is difficult to cause an internal short circuit and suppresses the ignition of the battery. Nonwoven fabric separators containing aramid fibers, which are heat resistant fibers, have been proposed (for example, see Patent Documents 1 to 3). An internal short circuit or a micro short circuit due to dendrite formed on the negative electrode is likely to occur, and it is difficult to say that it is practical. In order to suppress these short circuits and further improve the heat resistance, examples in which a pigment or resin is supported on a substrate such as a nonwoven fabric or a woven fabric are disclosed (for example, Patent Documents 4 to 4). 5). However, even if a pigment or resin is applied, if the hole in the substrate is large, it is easy to cause a back-through of the coating liquid or a coating defect called pinhole, and the effect of preventing a micro short circuit becomes insufficient. There was a case.

特開2003−123728号公報JP 2003-123728 A 特開2007−317675号公報JP 2007-317675 A 特開2006−19191号公報JP 2006-19191 A 特表2005−536857号公報JP 2005-536857 A 特開2007−157723号公報JP 2007-157723 A

本発明の課題は、耐熱性の高い金属イオン二次電池電池セパレータを製造するにあたり、不織布に顔料を塗工した際の塗工適性に優れ、裏抜けが少なく、微小短絡防止に優れる金属イオン二次電池セパレータ用塗液及び該塗液を用いて製造された金属イオン二次電池セパレータを提供することにある。   The object of the present invention is to produce a metal ion secondary battery battery separator having high heat resistance, which is excellent in coating suitability when a pigment is applied to a non-woven fabric, has little back-through, and is excellent in prevention of micro short circuit. Another object is to provide a secondary battery separator coating liquid and a metal ion secondary battery separator manufactured using the coating liquid.

本発明者らは鋭意研究した結果、課題を解決できる金属イオン二次電池セパレータ用塗液及び金属イオン二次電池セパレータを発明するに至った。即ち、
(1)顔料を含有してなり、不織布基材に塗工するための金属イオン二次電池セパレータ用塗液において、該塗液の静的表面張力が45mN/m以上であることを特徴とする金属イオン二次電池セパレータ用塗液、
(2)上記(1)記載の金属イオン二次電池セパレータ用塗液を、不織布基材に塗工、乾燥してなることを特徴とする金属イオン二次電池セパレータ、
である。
As a result of intensive studies, the present inventors have invented a coating solution for a metal ion secondary battery separator and a metal ion secondary battery separator that can solve the problem. That is,
(1) Ri greens contain pigment, the coating liquid metal ion secondary battery separator for coating the nonwoven substrate, and wherein the static surface tension of the coating solution is 45 mN / m or more Coating solution for metal ion secondary battery separator,
(2) A metal ion secondary battery separator, wherein the metal ion secondary battery separator coating liquid according to (1) is applied to a nonwoven fabric substrate and dried.
It is.

顔料を含有してなる金属イオン二次電池セパレータ用塗液において、該塗液の静的表面張力が45mN/m以上であることにより、塗工性に優れ、不織布基材に塗工した際、裏抜けの少ない塗液を提供することができる。   In a coating solution for a metal ion secondary battery separator containing a pigment, when the static surface tension of the coating solution is 45 mN / m or more, the coating property is excellent, and when coated on a nonwoven fabric substrate, It is possible to provide a coating liquid with little show-through.

該塗液を、不織布に基材に塗工、乾燥することによって、微小短絡防止に優れる金属イオン二次電池セパレータを得ることができる。   By applying the coating liquid onto a non-woven fabric and drying it, a metal ion secondary battery separator excellent in preventing micro short-circuits can be obtained.

本発明の塗液は、顔料を含有してなり、該塗液の静的表面張力が45mN/m以上である。   The coating liquid of the present invention contains a pigment, and the static surface tension of the coating liquid is 45 mN / m or more.

一般に孔が大きい不織布基材では、塗液の浸透による裏抜けが発生しやすく、それによってピンホールが生じやすくなる。また、裏抜けした塗液が塗工機のガイドロール等に付着、堆積することにより、裏面をこすりやすくなり、汚れが発生する原因ともなる。一般に多孔質セパレータに塗液を塗布する場合は塗液の静的表面張力を下げ、レベリング性を上げるのが有効であるが、本発明においては塗液の静的表面張力を45mN/m以上とすることで、不織布基材に塗工した場合、塗液の浸透を抑制し、塗工適性を高め、ピンホールを抑制できることを見出した。静的表面張力は50mN/m以上であることがより好ましく、さらに好ましくは55mN/m以上である。また、静的表面張力が65mN/m以下であるのが、平坦な塗面が得やすく、好ましい。   In general, in a nonwoven fabric base material having large pores, back-through due to penetration of the coating liquid is likely to occur, and thereby pinholes are likely to occur. Further, when the back-through coating liquid adheres to and accumulates on a guide roll or the like of the coating machine, the back surface is easily rubbed, which causes a stain. In general, when applying a coating liquid to a porous separator, it is effective to lower the static surface tension of the coating liquid and increase the leveling property. However, in the present invention, the static surface tension of the coating liquid is set to 45 mN / m or more. Thus, it has been found that when applied to a nonwoven fabric substrate, penetration of the coating liquid can be suppressed, coating suitability can be improved, and pinholes can be suppressed. The static surface tension is more preferably 50 mN / m or more, and further preferably 55 mN / m or more. A static surface tension of 65 mN / m or less is preferable because a flat coating surface can be easily obtained.

本発明の塗液を、不織布基材に塗工することで、不織布基材の孔の大きさに係わらず、ピンホールのない、微小短絡抑止に優れたセパレータが得られる。   By applying the coating liquid of the present invention to a nonwoven fabric substrate, a separator having no pinholes and excellent in suppressing short-circuiting can be obtained regardless of the size of the holes in the nonwoven fabric substrate.

本発明において、塗液の静的表面張力を45mN/m以上とする方法は任意により選択されるが、例えば、界面剤等の添加剤の選択にて調整可能である。   In the present invention, a method of setting the static surface tension of the coating liquid to 45 mN / m or more is arbitrarily selected, but can be adjusted by selecting an additive such as an interfacial agent, for example.

本発明に用いる無機顔料としては、α−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ等のアルミナ、ベーマイト等のアルミナ水和物、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等が上げられる。これらを単独で用いても、2種以上併用して用いてもよい。なかでも熱安定性の点から、α−アルミナ又はアルミナ水和物が好ましく用いられる。また、熱安定性の点から本発明のセパレータに含有される無機顔料は、セパレータの全固形分中の30〜70質量%であるのが好ましい。   Examples of the inorganic pigment used in the present invention include alumina such as α-alumina, β-alumina and γ-alumina, hydrated alumina such as boehmite, magnesium oxide, calcium oxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, α-alumina or alumina hydrate is preferably used from the viewpoint of thermal stability. Moreover, it is preferable that the inorganic pigment contained in the separator of this invention is 30-70 mass% in the total solid of a separator from the point of thermal stability.

本発明に用いる顔料の粒径としては0.1〜10.0μmが好ましく用いられ、より好ましくは0.2〜7.5μm、更に好ましくは0.3〜5.0μmである。粒径0.1μm以上とすることで塗液の安定性が高くなり、また粒径10.0μm以下とすることで平坦な塗面が得やすくなる。なお、ここで言う平均粒子径とはレーザー回折散乱法により測定される平均粒子径(D50)を指す。   The particle size of the pigment used in the present invention is preferably 0.1 to 10.0 μm, more preferably 0.2 to 7.5 μm, and still more preferably 0.3 to 5.0 μm. When the particle size is 0.1 μm or more, the stability of the coating liquid is increased, and when the particle size is 10.0 μm or less, a flat coating surface is easily obtained. In addition, the average particle diameter here refers to the average particle diameter (D50) measured by a laser diffraction scattering method.

本発明においては各種界面剤にて静的表面張力を調整することができる。界面剤としては、アルキル系界面剤、シリコーン系界面剤、フッ素系界面剤等を用いることができる。界面剤の添加量としては、無機顔料に対し0〜1%程度であるのが好ましい。   In the present invention, the static surface tension can be adjusted with various interfacial agents. As the interfacial agent, alkyl interfacial agents, silicone interfacial agents, fluorine interfacial agents and the like can be used. The addition amount of the interfacial agent is preferably about 0 to 1% with respect to the inorganic pigment.

本発明の塗液においては、1sec−1における粘度が800mPa・s以上であることが、塗液の基材への浸透が更に抑制されるため好ましい。 In the coating liquid of the present invention, it is preferable that the viscosity at 1 sec −1 is 800 mPa · s or more because the penetration of the coating liquid into the base material is further suppressed.

本発明の塗液には、バインダとして、スチレン−ブタジエン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂等、各種の合成樹脂を含有させることができる。本発明においては、セパレータの内部抵抗の点から塗工層中のバインダ量は、固形分中20質量%以下とするのが好ましく、より好ましくは10質量%以下である。   The coating liquid of the present invention may contain various synthetic resins such as styrene-butadiene resin, acrylic ester resin, methacrylic ester resin, and fluororesin such as polyvinylidene fluoride as a binder. In the present invention, the amount of the binder in the coating layer is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less in the solid content from the viewpoint of the internal resistance of the separator.

本発明においては、発明の効果を損ねない範囲で、分散剤、増粘剤、消泡剤、防腐剤等の各種添加剤を用いることができる。   In the present invention, various additives such as a dispersant, a thickener, an antifoaming agent, and an antiseptic can be used as long as the effects of the invention are not impaired.

本発明の塗液は、多孔質フィルム、織布、不織布等の基材に塗工することができるが、好ましくは織布基材、不織布基材に塗工され、より好ましくは不織布基材に塗工される。不織布基材は従来公知の方法によって製造したものを用いることができる。例えば、スパンボンド法、メルトブロー法、乾式法、湿式法、エレクトロスピニング法などの方法によって製造したものを使用することができる。   The coating liquid of the present invention can be applied to a substrate such as a porous film, a woven fabric, or a nonwoven fabric, but is preferably applied to a woven fabric substrate or a nonwoven fabric substrate, and more preferably to a nonwoven fabric substrate. Coated. As the nonwoven fabric substrate, those produced by a conventionally known method can be used. For example, what was manufactured by methods, such as the spun bond method, the melt blow method, the dry method, the wet method, and the electrospinning method, can be used.

本発明において、不織布基材表面の平坦化や厚みをコントロールする目的で、カレンダー処理や熱カレンダー処理により不織布基材を平滑化しても良い。   In the present invention, the nonwoven fabric substrate may be smoothed by calendaring or thermal calendaring for the purpose of controlling the surface and thickness of the nonwoven fabric substrate.

不織布基材の構成材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びそれらの誘導体、芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルなどのポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、脂肪族ポリケトン、芳香族ポリケトン、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール)、ポリ(パラ−フェニレン−2,6−ベンゾビスオキサゾール)、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン及びポリ塩化ビニルなどの樹脂からなる繊維並びにセルロース繊維などが挙げられる。該不織布基材はこれらの構成材料の2種以上を含有していても構わない。   Non-woven fabric base materials include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and derivatives thereof, polyesters such as aromatic polyester and wholly aromatic polyester, polyolefin, acrylic, polyacetal, polycarbonate, aliphatic polyketone, aromatic polyketone, aliphatic Polyamide, aromatic polyamide, wholly aromatic polyamide, polyimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, polyetheretherketone, polyethersulfone, poly (para-phenylenebenzobisthiazole), poly (para-phenylene-2, 6-benzobisoxazole), polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinyl alcohol, polyurethane and polyvinyl chloride Such that fibers and cellulose fibers, and the like. The non-woven fabric substrate may contain two or more of these constituent materials.

本発明の金属イオン二次電池セパレータに用いる不織布基材としては、目付が5〜30g/mであるのが好ましく、より好ましくは7〜20g/mである。目付を5g/m以上とすることで不織布としての均一性を得やすくなり、また、30g/m以下とすることで金属イオン二次電池セパレータに適した厚みとなる。なお、目付は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。 As a nonwoven fabric base material used for the metal ion secondary battery separator of this invention, it is preferable that a fabric weight is 5-30 g / m < 2 >, More preferably, it is 7-20 g / m < 2 >. By setting the basis weight to 5 g / m 2 or more, it becomes easy to obtain uniformity as a nonwoven fabric, and by setting it to 30 g / m 2 or less, the thickness is suitable for a metal ion secondary battery separator. The basis weight means the basis weight based on the method defined in JIS P 8124 (paper and paperboard—basis weight measurement method).

本発明の塗液を不織布機材に塗工する方法に特に制限はなく、例えば、従来公知のエアドクターコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、ロッドコーター、スクイズコーター、含浸コーター、グラビアコーター、キスロールコーター、ダイコーター、リバースロールコーター、トランスファーロールコーター、スプレーコーター等が挙げられる。特に均一塗工の観点から含浸コーター、グラビアコーター、ダイコーターが好ましく用いられる。   There is no particular limitation on the method for applying the coating liquid of the present invention to the nonwoven material, for example, a conventionally known air doctor coater, blade coater, knife coater, rod coater, squeeze coater, impregnation coater, gravure coater, kiss roll coater, Examples include a die coater, a reverse roll coater, a transfer roll coater, and a spray coater. In particular, an impregnation coater, a gravure coater, and a die coater are preferably used from the viewpoint of uniform coating.

本発明において、塗工層の塗工量としては、5〜30g/mが好ましく、さらに好ましくは10〜20g/mである。塗工量が5g/m以上とすることで、不織布基材表面を十分に被覆しやすくなり、内部短絡を防止しやすくなる。また、塗工量を30g/m以下とすることでセパレータの内部抵抗上昇を抑えることができる。 In this invention, as a coating amount of a coating layer, 5-30 g / m < 2 > is preferable, More preferably, it is 10-20 g / m < 2 >. When the coating amount is 5 g / m 2 or more, the surface of the nonwoven fabric substrate can be sufficiently covered, and an internal short circuit can be easily prevented. Moreover, the raise of the internal resistance of a separator can be suppressed by making a coating amount into 30 g / m < 2 > or less.

本発明において、塗工後に乾燥する方法は特に限定されず、公知の乾燥方法を用いることができるが、特に熱風を吹きつける方法、赤外線を照射する方法など、加熱により乾燥する方法は、生産性が良く好ましく用いられる。   In the present invention, the method of drying after coating is not particularly limited, and a known drying method can be used. In particular, a method of drying by heating, such as a method of blowing hot air or a method of irradiating infrared rays, is productivity. Is preferably used.

本発明の金属イオン二次電池セパレータにおいて、セパレータの坪量は10〜50g/mが好ましく、より好ましくは、17〜40g/mである。また、セパレータの厚みは10〜50μmが好ましく、より好ましくは15〜40μmである。セパレータの密度としては0.4〜1.2g/cmが好ましく、より好ましくは0.5〜1.0g/cmである。 In the metal ion secondary battery separator of the present invention, the basis weight of the separator is preferably 10 to 50 g / m 2 , and more preferably 17 to 40 g / m 2 . Moreover, 10-50 micrometers is preferable and, as for the thickness of a separator, More preferably, it is 15-40 micrometers. The density of the separator is preferably 0.4 to 1.2 g / cm 3 , more preferably 0.5 to 1.0 g / cm 3 .

本発明において、塗工、乾燥後、塗工層表面の平坦化や厚みをコントロールする目的で、カレンダー処理により金属イオン二次電池セパレータを平滑化しても良い。   In the present invention, after coating and drying, the metal ion secondary battery separator may be smoothed by calendaring for the purpose of controlling the flatness and thickness of the coating layer surface.

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例において、%及び部は、断りのない限り、すべて質量基準である。また塗工量は絶乾塗工量である。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In Examples,% and part are all based on mass unless otherwise specified. The coating amount is an absolutely dry coating amount.

実施例1
(1)不織布基材の作製
繊度0.06dtex(平均繊維径2.4μm)、繊維長3mmの配向結晶化ポリエチレンテレフタレート(PET)系短繊維40質量部と繊度0.1dtex(平均繊維径3.0μm)、繊維長3mmの配向結晶化PET系短繊維20質量部と繊度0.2dtex(平均繊維径4.3μm)、繊維長3mmの単一成分型バインダー用PET系短繊維(軟化点120℃、融点230℃)40質量部とを一緒に混合し、パルパーにより水中で離解させ、アジテーターによる攪拌のもと、濃度1質量%の均一な抄造用スラリーを調製した。円網抄紙機を用い、この抄造用スラリーを湿式方式で抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって、バインダー用PET系短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、目付12g/mの不織布とした。さらに、この不織布を金属ロール−金属ロールからなる1ニップの熱カレンダーを使用して、ロール温度200℃、線圧800N/cm、搬送速度40m/分で加熱処理を実施し、厚み17μmの不織布基材を作製した。
Example 1
(1) Production of Nonwoven Fabric Base Material 40 parts by mass of oriented crystallized polyethylene terephthalate (PET) short fibers having a fineness of 0.06 dtex (average fiber diameter of 2.4 μm) and a fiber length of 3 mm and a fineness of 0.1 dtex (average fiber diameter of 3. 0 μm), 20 mass parts of oriented crystallized PET short fibers with a fiber length of 3 mm, a fineness of 0.2 dtex (average fiber diameter 4.3 μm), and a fiber length of 3 mm PET short fibers for a single-component binder (softening point 120 ° C. , Melting point 230 ° C.) and 40 parts by mass were mixed together, disaggregated in water by a pulper, and a uniform papermaking slurry having a concentration of 1% by mass was prepared under stirring by an agitator. Using cylinder paper machine, raising the paper making the sheet-forming slurry by a wet method, the cylinder dryer of 130 ° C., and to adhere the PET-based short fibers binders were expressed nonwoven fabric strength, and basis weight 12 g / m 2 nonwoven did. Further, this nonwoven fabric was subjected to heat treatment at a roll temperature of 200 ° C., a linear pressure of 800 N / cm, and a conveying speed of 40 m / min using a 1-nip thermal calendar composed of a metal roll and a metal roll, and a nonwoven fabric base having a thickness of 17 μm. A material was prepared.

(2)塗液の作製
体積平均粒子径2.3μm、比表面積3m/gのベーマイト100部を、その1質量%水溶液の25℃における粘度が200mPa・sのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩0.3%水溶液120部に分散し、よく攪拌してベーマイト分散液を作製した。次いで、その1質量%水溶液の25℃における粘度が7000mPa・sのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩0.5%水溶液300部を混合、攪拌し、更に49%スチレンブタジエンラテックス10部を混合、攪拌して、セパレータ用塗液を作製した。
(2) Preparation of coating liquid 100 parts of boehmite having a volume average particle size of 2.3 μm and a specific surface area of 3 m 2 / g, carboxymethyl cellulose sodium salt having a viscosity of 200 mPa · s at 25 ° C. Dispersed in 120 parts of an aqueous solution and stirred well to prepare a boehmite dispersion. Next, 300 parts of a 0.5% aqueous solution of carboxymethylcellulose sodium salt having a viscosity of 7000 mPa · s at 25 ° C. of the 1% by mass aqueous solution was mixed and stirred, and further 10 parts of 49% styrene butadiene latex was mixed and stirred. A coating liquid was prepared.

(3)セパレータの作製
(1)にて作製した不織布基材上に、(2)で作製した塗液をキスリバース方式のグラビアコーターにて絶乾塗工量が16g/mとなるように塗工、乾燥し、厚み34μmの金属イオン二次電池セパレータを得た。
(3) Production of Separator On the nonwoven fabric substrate produced in (1), the coating liquid produced in (2) was applied with a kiss reverse gravure coater so that the absolute dry coating amount was 16 g / m 2. Coating and drying were performed to obtain a metal ion secondary battery separator having a thickness of 34 μm.

(4)電池の作製
(3)で作製したセパレータを用い、正極活物質がマンガン酸リチウム、負極活物質が人造黒鉛、電解液がリチウムヘキサフルオロフォスフェートのエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとジメチルカーボネートの1/1/1(容量比)混合溶媒溶液(1mol/L)である設計容量が100mAhのラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(4) Production of Battery Using the separator produced in (3), the positive electrode active material is lithium manganate, the negative electrode active material is artificial graphite, and the electrolyte is lithium hexafluorophosphate 1 of ethylene carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate. A laminate type lithium ion secondary battery having a design capacity of 100 mAh, which is a 1/1/1 (capacity ratio) mixed solvent solution (1 mol / L), was produced.

実施例2
実施例1の(2)塗液の作製において、シリコーン系界面活性剤0.1部を加えた以外は実施例1と同様にして金属イオン二次電池セパレータ及びリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 2
A metal ion secondary battery separator and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that 0.1 part of the silicone-based surfactant was added in the production of (2) the coating liquid of Example 1.

実施例3
実施例1の(2)塗液の作製において、シリコーン系界面活性剤0.2部を加えた以外は実施例1と同様にして金属イオン二次電池セパレータ及びリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 3
A metal ion secondary battery separator and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that 0.2 part of the silicone surfactant was added in the production of (2) the coating liquid of Example 1.

比較例1
実施例1の(2)塗液の作製において、1質量%水溶液の25℃における粘度が7000mPa・sのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩0.5%水溶液を100部とし、シリコーン系界面活性剤0.25部を加えた以外は実施例1と同様にして金属イオン二次電池セパレータ及びリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 1
In the preparation of the coating liquid of (2) in Example 1, 100 parts of a 0.5% aqueous solution of carboxymethyl cellulose sodium salt having a viscosity of 7000 mPa · s at 25 ° C. in a 1% by mass aqueous solution and 0.25 parts of a silicone surfactant A metal ion secondary battery separator and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that.

比較例2
実施例1の(2)塗液の作製において、1質量%水溶液の25℃における粘度が7000mPa・sのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩0.5%水溶液を100部とし、ポリオキシエチレン系界面活性剤0.5部を加えた以外は実施例1と同様にして金属イオン二次電池セパレータ及びリチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 2
In the preparation of the coating liquid of (2) in Example 1, 100 parts of a 0.5% aqueous solution of carboxymethylcellulose sodium salt having a viscosity of 7000 mPa · s at 25 ° C. in a 1% by mass aqueous solution, and a polyoxyethylene surfactant 0. A metal ion secondary battery separator and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that 5 parts were added.

<評価>
実施例及び比較例で得られた塗液、金属イオン二次電池セパレータ、及びリチウムイオン二次電池について、下記の評価を行い、結果を表1に示した。
<Evaluation>
The coating liquid, metal ion secondary battery separator, and lithium ion secondary battery obtained in the examples and comparative examples were evaluated as follows, and the results are shown in Table 1.

[塗液表面張力]
作製した塗液の23℃における静的表面張力を協和界面科学社の全自動表面張力計CBVP−Zにて測定した。
[Coating liquid surface tension]
The static surface tension at 23 ° C. of the prepared coating solution was measured with a fully automatic surface tension meter CBVP-Z manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.

[塗液裏抜け]
各実施例、比較例の(3)セパレータの作製において、500m塗工後のグラビアコーターにおけるグラビアロール直後のガイドロールに堆積した塗液乾燥物の量を目視にて評価した。評価基準は以下に従った。
◎:ガイドロール上に堆積物はほとんど見られない。
○:わずかに堆積物が見られるが、操業上問題ないレベルである。
△:堆積物が多く、セパレータの汚れが発生する懸念がある。
×:堆積物が多く、セパレータにも転写している。
[Through coating liquid]
In the production of the separators of (3) each example and comparative example, the amount of dried coating liquid deposited on the guide roll immediately after the gravure roll in the gravure coater after 500 m coating was visually evaluated. Evaluation criteria were as follows.
A: Sediment is hardly seen on the guide roll.
○: Slight deposits are observed, but at a level that does not cause any operational problems.
(Triangle | delta): There is a concern that a deposit may be much and the dirt of a separator may occur.
X: A lot of deposits are transferred to the separator.

[初回充放電時のクーロン効率]
作製した電池について、100mA定電流充電→4.2V定電圧充電(1時間)→100mAで2.8Vまで定電流放電を行い、充電容量及び放電容量を測定し、(クーロン効率)=(放電容量)/(充電容量)を算出した。クーロン効率が小さいものは、微小短絡が発生していると考えられる。
[Coulomb efficiency during initial charge / discharge]
About the produced battery, 100mA constant current charge-> 4.2V constant voltage charge (1 hour)-> Conduct constant current discharge to 2.8V at 100mA, charge capacity and discharge capacity are measured, (Coulomb efficiency) = (discharge capacity) ) / (Charge capacity) was calculated. Those with low Coulomb efficiency are considered to have a micro short circuit.

Figure 0005841510
Figure 0005841510

表1から明らかなように、塗液の静的表面張力が45mN/m以上である実施例1〜3では、塗工時の裏抜け発生が少なく、塗工適性に優れる。また、初回充放電時のクーロン効率に優れる。これに対し、塗液の静的表面張力が45mN/m未満である比較例1〜2では、塗工時に裏抜けが発生し、初回充電時のクーロン効率が低く、微小短絡が発生していると考えられる結果であった。   As apparent from Table 1, in Examples 1 to 3 in which the static surface tension of the coating liquid is 45 mN / m or more, there is little occurrence of back-through during coating, and the coating suitability is excellent. In addition, the coulomb efficiency at the first charge / discharge is excellent. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 in which the static surface tension of the coating liquid is less than 45 mN / m, back-through occurs at the time of coating, the Coulomb efficiency at the first charging is low, and a micro short-circuit occurs. The result was considered.

本発明の金属イオン二次電池セパレータ用塗液及び金属イオン二次電池セパレータは、金属イオン二次電池用途以外にも、金属イオンポリマー電池、金属イオンキャパシター等にも利用できる。   The coating solution for metal ion secondary battery separator and metal ion secondary battery separator of the present invention can be used for metal ion polymer batteries, metal ion capacitors and the like in addition to metal ion secondary battery applications.

Claims (2)

顔料を含有してなり、不織布基材に塗工するための金属イオン二次電池セパレータ用塗液において、該塗液の静的表面張力が45mN/m以上であることを特徴とする金属イオン二次電池セパレータ用塗液。 Pigment Ri Na contain, in the metal-ion secondary battery separator coating solution for coating the nonwoven substrate, the metal static surface tension of the coating liquid is characterized in that it is 45 mN / m or more ions Coating solution for secondary battery separator. 請求項1記載の金属イオン二次電池セパレータ用塗液を、不織布基材に塗工、乾燥してなることを特徴とする金属イオン二次電池セパレータ。   A metal ion secondary battery separator, wherein the coating solution for a metal ion secondary battery separator according to claim 1 is applied to a nonwoven fabric substrate and dried.
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