JP6088166B2 - Base material for lithium ion secondary battery separator and lithium ion secondary battery separator - Google Patents

Base material for lithium ion secondary battery separator and lithium ion secondary battery separator Download PDF

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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イオン二次電池に好適に使用できるリチウムイオン二次電池セパレータ用基材及びリチウムイオン二次電池セパレータに関する。   The present invention relates to a base material for a lithium ion secondary battery separator and a lithium ion secondary battery separator that can be suitably used for lithium ion secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and lithium ion polymer secondary batteries.

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イオン二次電池が注目されてきた。このリチウムイオン二次電池は、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。   With the recent spread of portable electronic devices and higher performance, secondary batteries having high energy density are desired. As this type of battery, a lithium ion secondary battery using an organic electrolyte (non-aqueous electrolyte) has attracted attention. This lithium ion secondary battery has an energy density of about 3.7 V, which is about three times that of an alkaline secondary battery, which is a conventional secondary battery, and thus has a high energy density. Since a water-based electrolyte cannot be used, a non-aqueous electrolyte having sufficient oxidation-reduction resistance is used. Since non-aqueous electrolytes are flammable, there is a risk of ignition and the like, and careful attention is paid to safety in their use. There are several possible cases of exposure to fire and other hazards, but overcharging is particularly dangerous.

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。   In order to prevent overcharging, current non-aqueous secondary batteries are charged at a constant voltage and a constant current, and the battery is equipped with a precise IC (protection circuit). The cost required for this protection circuit is large, and it is a factor that increases the cost of non-aqueous secondary batteries.

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。   When overcharging is prevented by the protection circuit, it is naturally assumed that the protection circuit does not operate well, and it is difficult to say that it is intrinsically safe. The current non-aqueous secondary battery has a safety circuit / PTC element equipped and a separator with a thermal fuse function for the purpose of destroying the battery safely when overcharged. Has been made. However, even if equipped with the above-mentioned means, depending on the overcharge conditions, the safety during overcharge is not guaranteed, and in fact, non-aqueous secondary battery ignition accidents Is still happening.

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開発されている。   As the separator, a film-like porous film made of a polyolefin such as polyethylene is often used. When the temperature inside the battery reaches around 130 ° C., it melts and closes the micropores, thereby transferring lithium ions. Although there is a thermal fuse function (shutdown function) that cuts off the current and shuts off the current, it is suggested that if the temperature further increases due to some situation, the polyolefin itself melts and short-circuits, causing a thermal runaway. In view of this, a heat-resistant separator that does not melt and shrink even at temperatures close to 200 ° C. has been developed.

耐熱性セパレータとしては、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、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1〜3参照)。一方、不織布や織布等の基材に種々の複合化処理を行って、リチウムイオン二次電池セパレータとする例も報告されている。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を、ポリエステル系繊維で構成した不織布の基材に積層させて複合化する例や、不織布や織布の基材にフィラー粒子の含有や、樹脂の表面塗工による複合化処理を行って耐熱性を持たせる例が報告されている(例えば、特許文献4〜6参照)。しかしながら、基材として用いられている不織布については、孔が大きく、表面の平滑性が低いため、表面塗工により複合化した際の表面のバラつきが大きく、また、フィラー粒子や樹脂等の複合化物の脱落を招き易いなどの品質的な問題があった。   As heat-resistant separators, there are non-woven fabrics composed of polyester fibers, and non-woven fabrics in which aramid fibers, which are heat-resistant fibers, are blended with polyester-based fibers. References 1-3). On the other hand, an example in which various composite treatments are performed on a substrate such as a nonwoven fabric or a woven fabric to form a lithium ion secondary battery separator has also been reported. For example, a film-like porous film made of polyolefin is laminated on a nonwoven fabric substrate made of polyester fiber to form a composite, the filler particles are contained in the nonwoven fabric or woven fabric substrate, and the resin surface Examples have been reported in which heat resistance is imparted by performing a composite treatment by coating (see, for example, Patent Documents 4 to 6). However, the non-woven fabric used as the base material has large pores and low surface smoothness, so the surface variation when combined by surface coating is large, and composites such as filler particles and resins There was a quality problem such as being likely to drop off.

基材の緻密性を改良すべく、基材を構成する合成樹脂短繊維の平均繊維径を小さくし、特定の繊維径、繊維長の繊維を含有させた基材が報告されている(例えば、特許文献7、8参照)。しかしながら、基材を製造する条件によっては、繊維の分散性が悪化し、基材の均一性を損ねる場合があった。また、基材を構成する繊維として、フィブリル化された繊維を配合し、より緻密性を改良した基材も報告されている(例えば、特許文献9〜11参照)。しかしながら、基材の更なる強度向上が望まれている。   In order to improve the denseness of the base material, the average fiber diameter of the synthetic resin short fibers constituting the base material is reduced, and a base material containing fibers having a specific fiber diameter and fiber length has been reported (for example, (See Patent Documents 7 and 8). However, depending on the conditions for producing the base material, the dispersibility of the fibers may deteriorate, and the uniformity of the base material may be impaired. Moreover, the base material which mix | blended the fibrillated fiber as a fiber which comprises a base material, and improved the denseness more is also reported (for example, refer patent documents 9-11). However, further strength improvement of the base material is desired.

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 特開2005−293891号公報JP 2005-293891 A 特表2005−536857号公報JP 2005-536857 A 特開2007−157723号公報JP 2007-157723 A 特開2009−230975号公報JP 2009-230975 A 特開2011−82148号公報JP 2011-82148 A 特開2012−3873号公報JP 2012-3873 A 特開2011−187346号公報JP 2011-187346 A 国際公開第2011/46066号パンフレットInternational Publication No. 2011/46066 Pamphlet

本発明の課題は、製造時における加工性に優れ、且つ、強度、均一性、後工程での取り扱い性に優れたリチウムイオン二次電池セパレータ用基材及び該リチウムイオン二次電池セパレータ用基材を用いてなるリチウムイオン二次電池セパレータを提供することにある。   The subject of this invention is the base material for lithium ion secondary battery separators which was excellent in the workability at the time of manufacture, and was excellent in intensity | strength, uniformity, and the handleability in a post process, and this base material for lithium ion secondary battery separators It is providing the lithium ion secondary battery separator which uses this.

(1)少なくとも一方の面に無機系粒子を含有する塗工層を設けられることによって、リチウムイオン二次電池セパレータとなるリチウムイオン二次電池セパレータ用基材において、合成樹脂短繊維からなる不織布であり、不織布全体の平均繊維径が5.5μm以下であり、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径とが異なり、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が、1.10以上2.58以下であることを特徴とするリチウムイオン二次電池セパレータ用基材、
(2)平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が、1.30〜2.50である上記(1)記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材、
(3)繊維の長さが1mm以下の合成樹脂極短繊維を含有させてなる上記(1)又は(2)記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材、
(4)上記(1)〜(3)のいずれか記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材の少なくとも一方の面に、無機系粒子を含有する塗工層を設けてなるリチウムイオン二次電池セパレータ、
を見出した。
(1) In a base material for a lithium ion secondary battery separator to be a lithium ion secondary battery separator by providing a coating layer containing inorganic particles on at least one surface, a nonwoven fabric made of synthetic resin short fibers Yes, the average fiber diameter of the whole nonwoven fabric is 5.5 μm or less, and the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of one side of the nonwoven fabric is different from the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of the opposite side, The ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is 1.10 or more . A base material for a lithium ion secondary battery separator, wherein the base material is 58 or less ,
(2) The ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is 1.30. The base material for a lithium ion secondary battery separator according to (1), which is ˜2.50,
(3) The base material for a lithium ion secondary battery separator according to the above (1) or (2), comprising a synthetic resin ultrashort fiber having a fiber length of 1 mm or less,
(4) A lithium ion secondary battery in which a coating layer containing inorganic particles is provided on at least one surface of the lithium ion secondary battery separator substrate according to any one of (1) to (3). Separator,
I found.

本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ基材(1)〜(3)は、少なくとも一方の面に無機系粒子を含有する塗工層が設けられることによって、リチウムイオン二次電池セパレータ(4)となる。合成樹脂短繊維からなる不織布であり、不織布全体の平均繊維径が5.5μm以下であり、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径が異なり、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が1.10以上である本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材(1)は、従来のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材に比べて、不織布表面に無機系粒子を含有する塗工層を設ける際に加工性が良く、強度、均一性、後工程での取り扱い性に優れる。また、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が1.30〜2.50である本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材(2)は、不織布表面に無機系粒子を含有する塗工層を設ける際の加工性がより良く、強度、均一性、後工程での取り扱い性により優れる。   The lithium ion secondary battery separator base materials (1) to (3) of the present invention are provided with a coating layer containing inorganic particles on at least one surface, whereby the lithium ion secondary battery separator (4) and Become. A non-woven fabric composed of synthetic resin short fibers, the average fiber diameter of the entire non-woven fabric is 5.5 μm or less, and the average fiber diameter of the fibers constituting one surface of the non-woven fabric and the fibers constituting the surface of the opposite surface The average fiber diameter is different, and the ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is 1. The base material for lithium ion secondary battery separator (1) of the present invention which is 1.10 or more is a coating layer containing inorganic particles on the nonwoven fabric surface as compared with a conventional base material for lithium ion secondary battery separator When it is provided, the workability is good, and the strength, uniformity, and handleability in the subsequent process are excellent. Further, the ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is 1.30-2. The base material (2) for a lithium ion secondary battery separator of the present invention that is .50 has better workability when providing a coating layer containing inorganic particles on the surface of the nonwoven fabric, strength, uniformity, and post-process It is more excellent in handling property.

本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材(3)は、繊維の長さが1mm以下の合成樹脂極短繊維を含有させることで、不織布表面に無機系粒子を含有する塗工層を設ける際の加工性、強度、均一性、後工程での取り扱い性が、さらに優れる。   The base material (3) for a lithium ion secondary battery separator of the present invention includes a synthetic resin ultrashort fiber having a fiber length of 1 mm or less, thereby providing a coating layer containing inorganic particles on the nonwoven fabric surface. Furthermore, the workability, strength, uniformity, and handleability in subsequent processes are further improved.

以下、本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材(以下、「基材」と略す場合がある)について詳細に説明する。本発明の基材は、合成樹脂短繊維からなる不織布であり、不織布全体の平均繊維径が5.5μm以下であり、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径とが異なり、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が1.10以上であることを特徴とする。   Hereinafter, the base material for lithium ion secondary battery separators of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “base material”) will be described in detail. The base material of the present invention is a nonwoven fabric composed of synthetic resin short fibers, the average fiber diameter of the entire nonwoven fabric is 5.5 μm or less, and is opposite to the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of one surface of the nonwoven fabric. The ratio of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter to the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is different from the average fiber diameter of the fibers constituting the surface R = D ( W) / D (T) is 1.10 or more.

本発明における繊維の平均繊維径は、以下の手順に従って測定を行った。
1)本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材に使用する不織布の表面の顕微鏡写真を倍率1000倍で撮る。
2)上記の写真において、不織布の流れ方向(機械方向、MD)に対して直角の方向(幅方向、CD)に線を引き、引いた線と交わる繊維を対象に、繊維径を測定する。
3)測定対象となった繊維については、線に対して繊維が、直交、または斜めに交わる場合には、繊維軸に対して、直交する方向の繊維幅を計測する。
4)複数の顕微鏡写真に対して、1)〜3)の測定で、少なくとも、50本以上の繊維の繊維径を測定して算術平均した。
The average fiber diameter of the fibers in the present invention was measured according to the following procedure.
1) A micrograph of the surface of the nonwoven fabric used for the base material for the lithium ion secondary battery separator of the present invention is taken at a magnification of 1000 times.
2) In the above photograph, a line is drawn in a direction (width direction, CD) perpendicular to the flow direction (machine direction, MD) of the nonwoven fabric, and the fiber diameter is measured with respect to the fiber that intersects the drawn line.
3) For the fibers to be measured, when the fibers intersect the line perpendicularly or obliquely, the fiber width in the direction orthogonal to the fiber axis is measured.
4) At least the fiber diameters of 50 or more fibers were measured and arithmetically averaged by measuring 1) to 3) for a plurality of micrographs.

本発明において、不織布の両面に関して、それぞれ平均繊維径を測定し、この両面の平均繊維径の平均値を「不織布全体の平均繊維径」とする。   In the present invention, the average fiber diameter is measured for both surfaces of the nonwoven fabric, and the average value of the average fiber diameters on both surfaces is defined as the “average fiber diameter of the entire nonwoven fabric”.

本発明の基材に対して、少なくとも一方の面に無機系粒子を含有する塗工層を設ける際、無機系粒子を含有する塗工液が不織布に適度に浸透する必要がある。塗工液が不織布に浸透することで、塗工層と不織布の界面の結着力が強くなり、塗工層の強度が強くなる。また、不織布内の空隙に、塗工液が適度に浸透することで、基材の強度が向上する。しかしながら、本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材に使用する不織布全体の平均繊維径が5.5μmを超えた場合、不織布内で繊維同士が交差する密度が低くなり、強度が発現しにくくなる。また、不織布の厚さ方向に塗工液が浸透しやすく、塗工液を塗布した反対面に、塗工液が貫通してしまう。その結果、塗工液を塗布する際に塗工機を汚し、作業性を著しく悪化させると共に、貫通した塗工液がリチウムイオン二次電池セパレータ用基材の均一性を損なう。本発明の基材として使用される不織布全体の平均繊維径は、5.5μm以下であり、より好ましくは、3.4〜5.0μmの範囲であり、更に好ましくは、3.9〜5.0μmの範囲である。   When a coating layer containing inorganic particles is provided on at least one surface of the substrate of the present invention, the coating solution containing inorganic particles needs to appropriately penetrate into the nonwoven fabric. When the coating liquid penetrates into the nonwoven fabric, the binding force at the interface between the coating layer and the nonwoven fabric becomes strong, and the strength of the coating layer becomes strong. Moreover, the intensity | strength of a base material improves because a coating liquid osmose | permeates moderately in the space | gap in a nonwoven fabric. However, when the average fiber diameter of the entire nonwoven fabric used for the base material for the lithium ion secondary battery separator of the present invention exceeds 5.5 μm, the density at which the fibers cross within the nonwoven fabric is reduced, and the strength is hardly exhibited. Become. Moreover, the coating liquid easily penetrates in the thickness direction of the nonwoven fabric, and the coating liquid penetrates the opposite surface to which the coating liquid is applied. As a result, the coating machine is soiled when the coating liquid is applied, the workability is remarkably deteriorated, and the penetrating coating liquid impairs the uniformity of the base material for the lithium ion secondary battery separator. The average fiber diameter of the whole nonwoven fabric used as the substrate of the present invention is 5.5 μm or less, more preferably in the range of 3.4 to 5.0 μm, still more preferably 3.9 to 5. The range is 0 μm.

本発明の基材として使用される不織布は、一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径が異なり、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が1.10以上であり、比率Rが1.30〜2.50であることがより好ましい。   The nonwoven fabric used as the base material of the present invention is different in average fiber diameter of the fibers constituting the surface of the surface opposite to the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of one surface, the average of the surface having a large average fiber diameter The ratio R = D (W) / D (T) of the fiber diameter D (W) and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is 1.10 or more, and the ratio R is 1.30-2. .50 is more preferable.

平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率Rが1.10未満である場合、無機系粒子を含有する塗工層を設ける際に、不織布表面への塗工液の浸透が進みにくく、液付きが悪くなることがあり、塗工層が面方向で均一に付着しにくくなり、均一性を損なう場合がある。   When the ratio R of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is less than 1.10, a coating layer containing inorganic particles When the coating is provided, the penetration of the coating liquid into the nonwoven fabric surface is difficult to proceed, and the liquid adhesion may be deteriorated, and the coating layer may not be uniformly adhered in the surface direction, and the uniformity may be impaired.

本発明の基材の平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)は、1.30〜2.50の範囲であることがより好ましい。比率Rが1.30以上の場合、無機系粒子を含有する塗工層を設ける際の塗工液の基材への液付き、均一性の改良効果がより顕著となる。しかしながら、比率Rが2.50を超える場合、平均繊維径の大きい面と平均繊維径の小さい面の厚み方向での強度差が生じ、リチウムイオン二次電池セパレータ用基材の面方向にボコツキが生じる場合や、カールが発生する場合がある。   The ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter of the substrate of the present invention and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is: A range of 1.30 to 2.50 is more preferable. When the ratio R is 1.30 or more, the effect of improving the uniformity of the application of the coating liquid to the base material when the coating layer containing inorganic particles is provided becomes more prominent. However, when the ratio R exceeds 2.50, there is a difference in strength in the thickness direction between the surface having a large average fiber diameter and the surface having a small average fiber diameter, and there is unevenness in the surface direction of the base material for the lithium ion secondary battery separator. It may occur or curl may occur.

本発明の基材として使用される不織布の平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)を調整する方法としては、異なる平均繊維径を持った繊維のスラリーを、2層以上の多層のウエッブを重ね合わせる多層抄紙法で不織布を抄紙すること、基材の熱カレンダー条件を調整することで達成できる。   Ratio R = D (W) / D of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter used as the base material of the present invention. (T) can be adjusted by making a slurry of fibers with different average fiber diameters by making a nonwoven fabric using a multilayer papermaking method in which two or more layers of multi-layer webs are superimposed, and adjusting the thermal calendar conditions of the substrate. This can be achieved.

さらに、本発明の基材として使用される不織布に、繊維の長さが1mm以下の合成樹脂極短繊維(以下、「合成樹脂極短繊維」と略す場合がある)を含有させることにより、本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材の均一性が向上する。特に、不織布の平均繊維径の小さい面を構成する層(以下、「平均繊維径の小さい層」と記載する場合がある)に配合することで、不織布製造時における繊維径の小さい繊維の過剰な絡み合いを抑えることができ、均一性に優れた不織布を提供することができると共に、無機系粒子を含有する塗工層を不織布の平均繊維径の大きい面を構成する層(以下、「平均繊維径の大きい層」と記載する場合がある)に設ける際には、塗工液の貫通を抑えることができる。   Further, by adding the synthetic resin ultrashort fiber having a fiber length of 1 mm or less (hereinafter sometimes abbreviated as “synthetic resin ultrashort fiber”) to the nonwoven fabric used as the base material of the present invention, The uniformity of the base material for a lithium ion secondary battery separator of the invention is improved. In particular, an excess of fibers having a small fiber diameter at the time of manufacturing the nonwoven fabric can be obtained by blending with a layer constituting the surface of the nonwoven fabric having a small average fiber diameter (hereinafter sometimes referred to as “layer having a small average fiber diameter”). The entanglement can be suppressed and a non-woven fabric excellent in uniformity can be provided, and the coating layer containing inorganic particles is a layer constituting the surface having a large average fiber diameter of the non-woven fabric (hereinafter referred to as “average fiber diameter”). In some cases, it is possible to prevent penetration of the coating liquid.

本発明の基材において、合成樹脂極短繊維の好ましい含有量は、不織布全体に対して、1〜30質量%であり、より好ましくは5〜20質量%である。1質量%未満では、合成樹脂極短繊維を含有させない場合と比較して、緻密性及び均一性が変わらない場合がある。30質量%を超えてもよいが、30質量%を超えると改善効果が飽和する。   In the base material of the present invention, the content of the synthetic resin ultrashort fiber is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass, based on the entire nonwoven fabric. If it is less than 1% by mass, the denseness and uniformity may not be changed as compared with the case where the synthetic resin ultrashort fibers are not contained. Although it may exceed 30% by mass, the improvement effect is saturated when it exceeds 30% by mass.

本発明の基材の目付けは、6.0〜30.0g/mであるのが好ましい。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る。6.0g/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易くなる傾向がある。より好ましくは8.0〜20.0g/mである。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。 The basis weight of the base material of the present invention is preferably 6.0 to 30.0 g / m 2 . If it exceeds 30.0 g / m 2 , the base material alone occupies the majority of the separator, and it becomes difficult to obtain the effect of the composite. If it is less than 6.0 g / m 2 , it will be difficult to obtain uniformity, and there will be a tendency for large variations to occur on the composite surface. More preferably, it is 8.0-20.0 g / m < 2 >. The basis weight means a basis weight based on a method defined in JIS P 8124 (paper and paperboard—basis weight measurement method).

本発明の基材として使用される不織布において、平均繊維径の大きい層と平均繊維径の小さい層を多層抄紙法で製造する際には、それぞれの層における目付けの比率を適宜、調整することができる。一層の目付けとしては、不織布製造時の製造効率や品質の観点から、少なくとも、3g/m以上、より好ましくは、5g/m以上になるように調整することが好ましい。 In the nonwoven fabric used as the base material of the present invention, when a layer having a large average fiber diameter and a layer having a small average fiber diameter are produced by a multilayer papermaking method, the weight ratio of each layer can be appropriately adjusted. it can. The weight per layer is preferably adjusted so as to be at least 3 g / m 2 or more, more preferably 5 g / m 2 or more, from the viewpoint of production efficiency and quality during the production of the nonwoven fabric.

合成樹脂短繊維は、熱融着短繊維(バインダー用短繊維)でも、非熱融着短繊維でも構わない。熱融着短繊維として用いる際は、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、あるいは単一成分タイプなどが挙げられるが、均一性を得るという点から特に単一成分タイプであることが好ましい。   The synthetic resin short fibers may be heat-bonded short fibers (short fibers for binders) or non-heat-bonded short fibers. When used as a heat-sealing short fiber, a core-sheath type, an eccentric type, a side-by-side type, a sea-island type, an orange type, a multiple bimetal type composite fiber, or a single component type can be mentioned, but it is said that uniformity is obtained. In particular, the single component type is preferable.

合成樹脂短繊維及び合成樹脂極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、シリコーン系樹脂等が挙げられる。このうち、強度特性の点から、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が好ましい。特に、ポリエステル系樹脂が好ましい。   Synthetic resin short fibers and resins constituting the synthetic resin ultrashort fibers include polyolefin resins, polyester resins, polyvinyl acetate resins, ethylene-vinyl acetate copolymer resins, polyamide resins, acrylic resins, and polychlorinated resins. Vinyl resin, polyvinylidene chloride resin, polyvinyl ether resin, polyvinyl ketone resin, polyether resin, polyvinyl alcohol resin, diene resin, polyurethane resin, phenol resin, melamine resin, furan resin, Examples include urea resins, aniline resins, unsaturated polyester resins, alkyd resins, fluorine resins, and silicone resins. Of these, polyester resins, acrylic resins, and polyolefin resins are preferable from the viewpoint of strength characteristics. In particular, a polyester resin is preferable.

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、ポリブチレンテレフタレート系、ポリトリメチレンテレフタレート系、ポリエチレンナフタレート系、ポリブチレンナフタレート系、ポリエチレンイソフタレート系などが挙げられる。これらは、単独または2種類以上を併用しても良い。これらの中でも、リチウムイオン二次電池セパレータ用基材に使用する場合には、耐熱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。   Examples of the polyester resin include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, and polyethylene isophthalate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, when used for a base material for a lithium ion secondary battery separator, a polyethylene terephthalate resin having excellent heat resistance is preferable.

本発明の基材において、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、均質かつ緻密であり、リチウムイオン二次電池セパレータ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の少なくとも1つを有する抄紙機を用いて、繊維ウェブを得る方法である。   In the base material of the present invention, as a method for producing a nonwoven fabric, a method in which a fiber web is formed and the fibers in the fiber web are bonded, fused, and entangled can be used. The obtained nonwoven fabric may be used as it is or may be used as a laminate comprising a plurality of sheets. Examples of the method for producing the fiber web include a dry method such as a card method and an air array method, a wet method such as a papermaking method, a spunbond method, and a melt blow method. Among these, the web obtained by a wet method is homogeneous and dense, and can be suitably used as a base material for a lithium ion secondary battery separator. The wet method is a method in which fibers are dispersed in water to form a uniform papermaking slurry, and this papermaking slurry is obtained using a papermaking machine having at least one of a wire such as a circular net, a long net, and an inclined type to obtain a fiber web. is there.

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、均一性を重視して前記湿式法を用いる場合、バインダー接着法を施して熱融着短繊維を接着することが好ましい。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、カレンダーなどによって圧力を加えて、厚さを調整し、あるいは厚さを均一化することが好ましい。ただし、熱融着短繊維が皮膜化しない温度(熱融着短繊維の融点よりも20℃以上低い温度)で加圧するのが好ましい。   As a method for producing a nonwoven fabric from a fibrous web, a hydroentanglement method, a needle punch method, a binder adhesion method, or the like can be used. In particular, when the wet method is used with emphasis on uniformity, it is preferable to bond the heat-bonded short fibers by performing a binder bonding method. A uniform nonwoven fabric is formed from a uniform web by the binder bonding method. It is preferable to apply pressure to the wet nonwoven fabric produced in this way with a calender to adjust the thickness or make the thickness uniform. However, it is preferable to apply pressure at a temperature at which the heat-bonded short fibers do not form a film (a temperature lower by 20 ° C. or more than the melting point of the heat-bonded short fibers).

本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材において、合成樹脂極短繊維以外の合成樹脂短繊維の繊維長としては、2mmを超えて7mm以下が好ましく、3〜6mmがより好ましく、3〜5mmが更に好ましい。繊維長が7mmを超えた場合、平均繊維径との兼ね合いから、不織布の製造における繊維の分散が難しくなることがあり、地合不良等が発生し、良好な繊維ウェブの形成ができなくなるといった問題が生じることがある。一方、合成樹脂短繊維の繊維長が2mm以下の場合、基材として必要な強度が発現しなくなることがある。   In the base material for a lithium ion secondary battery separator of the present invention, the fiber length of the synthetic resin short fibers other than the synthetic resin ultrashort fibers is preferably more than 2 mm and not more than 7 mm, more preferably 3 to 6 mm, and more preferably 3 to 5 mm. Is more preferable. When the fiber length exceeds 7 mm, there is a problem that dispersion of fibers in the production of the nonwoven fabric may be difficult due to the balance with the average fiber diameter, resulting in poor formation and the like, making it impossible to form a good fiber web. May occur. On the other hand, when the fiber length of the synthetic resin short fiber is 2 mm or less, the strength necessary for the base material may not be exhibited.

本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材において、合成樹脂短繊維の繊度は、0.007〜1.3dtexが好ましく、0.02〜1.1dtexがより好ましく、0.04〜0.8dtexがさらに好ましい。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、必要とされるセパレータ基材の緻密性が確保できなくなる場合がある。合成樹脂短繊維の繊度が、0.007dtex未満の場合、繊維の安定製造が困難になる。   In the base material for a lithium ion secondary battery separator of the present invention, the fineness of the synthetic resin short fiber is preferably 0.007 to 1.3 dtex, more preferably 0.02 to 1.1 dtex, and 0.04 to 0.8 dtex. Is more preferable. When the fineness of the synthetic resin short fibers exceeds 1.3 dtex, the number of fibers in the thickness direction decreases, and thus the required denseness of the separator base material may not be ensured. When the fineness of the synthetic resin short fiber is less than 0.007 dtex, stable production of the fiber becomes difficult.

本発明のリチウムイオン二次電池セパレータは、本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材の少なくとも一方の面に、無機粒子を含有する塗工層を設けてなる。基材に設けられる塗工層は、無機系粒子を含有し、場合によってバインダー樹脂を含有してなる。無機系粒子としては、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、酸化カルシウム等を用いることができる。これらの中でも、リチウムイオン電池に用いられる電解質に対する安定性が高い点で、α−アルミナ又はアルミナ水和物が好ましく用いられる。バインダー樹脂としては、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、各種の合成樹脂を用いることができる。   The lithium ion secondary battery separator of the present invention is formed by providing a coating layer containing inorganic particles on at least one surface of the base material for a lithium ion secondary battery separator of the present invention. The coating layer provided on the substrate contains inorganic particles, and optionally contains a binder resin. As the inorganic particles, alumina such as α-alumina, β-alumina and γ-alumina, alumina hydrate such as boehmite, magnesium oxide, calcium oxide and the like can be used. Among these, α-alumina or alumina hydrate is preferably used in terms of high stability to the electrolyte used in the lithium ion battery. As the binder resin, various synthetic resins such as styrene-butadiene resin, acrylic ester resin, methacrylic ester resin, and fluororesin such as polyvinylidene fluoride can be used.

本発明において、塗工層を形成せしめるのに用いる塗工液には、前記無機系粒子及びバインダー樹脂の他に、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロースナトリウム等の各種分散剤、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリエチレンオキサイド等の各種増粘剤、各種の濡れ剤、防腐剤、消泡剤等の各種添加剤を、必要に応じ配合せしめることもできる。これら添加剤のうち、増粘剤、濡れ剤等の薬剤は、本発明における塗工液の浸透度合いの調整に好適に用いることができる。   In the present invention, the coating liquid used to form the coating layer includes, in addition to the inorganic particles and the binder resin, various dispersants such as polyacrylic acid and sodium carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, Various thickeners such as polyethylene oxide, various additives such as various wetting agents, preservatives and antifoaming agents can be blended as necessary. Among these additives, agents such as thickeners and wetting agents can be suitably used for adjusting the degree of penetration of the coating liquid in the present invention.

本発明において、基材の上に塗工層を設ける際の塗工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。   In the present invention, there is no particular limitation on the coating method when the coating layer is provided on the substrate, for example, conventionally known air doctor coater, blade coater, knife coater, rod coater, squeeze coater, impregnation coater, gravure Examples thereof include a coater, a kiss roll coater, a die coater, a reverse roll coater, a transfer roll coater, and a spray coater.

本発明において、基材の上に設ける無機系粒子を含有する塗工層の塗工量としては、1.0〜20.0g/mが好ましく、更に4.0〜15.0g/mがより好ましい。塗工層の付着量が1.0g/m未満であると、不織布表面を十分被覆することができず、細孔径が大きくなり、ショートが発生するなど、良好な電池特性が発現しなくなる場合がある。一方、塗工層の付着量が20.0g/mを超えると、セパレータの薄膜化が困難となる場合がある。 In the present invention, the coating amount of the coating layer containing inorganic particles provided on the substrate is preferably 1.0 to 20.0 g / m 2, and more preferably 4.0 to 15.0 g / m 2. Is more preferable. When the adhesion amount of the coating layer is less than 1.0 g / m 2 , the surface of the nonwoven fabric cannot be sufficiently covered, the pore diameter becomes large, a short circuit occurs, etc., and good battery characteristics do not appear. There is. On the other hand, when the adhesion amount of the coating layer exceeds 20.0 g / m 2 , it may be difficult to reduce the thickness of the separator.

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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a present Example. All parts and percentages in the examples are based on mass unless otherwise specified.

<不織布の製造>
実施例1〜18、比較例1〜3のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材として使用される不織布は、表1記載の繊維配合のスラリーを調製し、円網と傾斜ワイヤーの2層抄き合わせによって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、バインダー用ポリエチレンテレフタレート(PET)系短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、坪量12g/m、幅50cmの不織布を作製した。次に、ロール温度180℃でカレンダー処理を行い、坪量12g/m、厚さ17μmの不織布を製造した。
<Manufacture of non-woven fabric>
The nonwoven fabrics used as the base materials for the lithium ion secondary battery separators of Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 3 were prepared by preparing a fiber-mixed slurry shown in Table 1, and making a two-layer paper made of a circular net and an inclined wire. A wet method is used to create a non-woven fabric having a basis weight of 12 g / m 2 and a width of 50 cm by bonding a polyethylene terephthalate (PET) short fiber for binder with a cylinder dryer at 120 ° C. Produced. Next, a calendar process was performed at a roll temperature of 180 ° C. to produce a nonwoven fabric having a basis weight of 12 g / m 2 and a thickness of 17 μm.

<リチウムイオン二次電池セパレータの製造>
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部に混合し十分撹拌し、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部及び、ガラス転移点5℃、体積平均粒子径0.2μmのカルボキシ変性スチレンブタジエン樹脂(SBR)エマルション(固形分濃度50%)10部を混合、撹拌して塗工液を作製した。本塗工液を、グラビアコーターを使って、絶乾塗工量15g/mになるように、表2記載の不織布の面に塗工、乾燥し、実施例1〜18、比較例1〜3のリチウムイオン二次電池セパレータを製造した。なお、「塗工面」の欄において、「大」は平均繊維径の大きい面に塗工したことを示し、「小」は平均繊維径の小さい面に塗工したことを示している。「同」は不織布の両面の平均繊維径が同一であることを示している。「同」の場合は、塗工層を設けた側の抄紙機の型を合わせて記載した。「両」は基材の両面に、片面あたり7.5g/mの塗工層をそれぞれ塗工したことを示している。
<Manufacture of lithium ion secondary battery separator>
100 parts of boehmite having a volume average particle diameter of 2.3 μm and a specific surface area of 3 m 2 / g are sufficiently mixed with 120 parts of a 0.3% aqueous solution of carboxymethylcellulose sodium salt having a viscosity of 200 mPa · s at 25 ° C. Then, 300 parts of a 0.5% aqueous solution of carboxymethyl cellulose sodium salt having a viscosity of 7000 mPa · s at 25 ° C. of the 1% by mass aqueous solution and carboxy-modified styrene having a glass transition point of 5 ° C. and a volume average particle size of 0.2 μm A coating solution was prepared by mixing and stirring 10 parts of a butadiene resin (SBR) emulsion (solid content concentration 50%). Using a gravure coater, this coating solution was applied to the surface of the nonwoven fabric described in Table 2 and dried so that the dry coating amount was 15 g / m 2, and Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 3 lithium ion secondary battery separators were produced. In the column “Coating surface”, “Large” indicates that the surface is coated with a large average fiber diameter, and “Small” indicates that the surface is coated with a small average fiber diameter. “Same” indicates that the average fiber diameters on both sides of the nonwoven fabric are the same. In the case of “same”, the type of the paper machine on the side provided with the coating layer was also described. “Both” indicates that a coating layer of 7.5 g / m 2 per side was applied to both sides of the substrate.

Figure 0006088166
Figure 0006088166

<評価>
実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池セパレータ用基材及びリチウムイオン二次電池セパレータについて、下記の評価を行い、結果を表2に示した。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the base material for lithium ion secondary battery separators and lithium ion secondary battery separator which were obtained by the Example and the comparative example, and the result was shown in Table 2.

強度:
実施例及び比較例のセパレータを、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。このときの最大荷重(g)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5ヶ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、50g以上であれば強度的に優れている、30g以上50g未満であれば実用上使用可能、30g未満であれば強度的に弱いと考える。
Strength:
The separators of the examples and comparative examples were cut into a strip shape having a width of 50 mm. The test piece was mounted on a 40 mmφ fixed frame installed on a tabletop material testing machine (trade name: STA-1150, manufactured by Orientec Co., Ltd.), and the tip was rounded (curvature: 1.6) with a diameter of 1.0 mm. The metal needle (manufactured by Orientec Co., Ltd.) was lowered at a constant speed of 50 mm / min. The maximum load (g) at this time was measured and used as the puncture strength. Measure puncture strength at 5 or more locations for one sample, and the minimum puncture strength among all measured values is excellent in strength if it is 50 g or more, practically usable if it is 30 g or more and less than 50 g, less than 30 g If so, it is considered weak in strength.

塗工層強度:
実施例及び比較例のセパレータを、塗工層を内側になるように、折り目をつけて折り曲げ、その後、元に戻して広げ、折り目部分の塗工層のひび割れの様子を下記の指標により目視評価を行った。実用上、「3」以上であれば使用可能と判断した。
「5」:折り目部分の塗工層に損傷は見られない。
「4」:折り目部分に、数か所に小さなひび割れが見られる。
「3」:折り目部分に、数か所にひび割れが見られる。
「2」:折り目部分に、多数、ひび割れが見られる。
「1」:折り目部分を中心に、塗工層が不織布表面から剥がれてしまう。
Coating layer strength:
The separators of the examples and comparative examples were folded with a crease so that the coating layer was on the inside, and then folded back and expanded, and the appearance of cracks in the coating layer at the crease portion was visually evaluated by the following index Went. Practically, it was judged that it could be used if it was “3” or more.
“5”: No damage is observed in the coating layer at the crease portion.
“4”: Small cracks are observed in several places in the crease portion.
“3”: Cracks are observed in several places in the crease portion.
“2”: Many cracks are observed in the crease portion.
“1”: The coating layer is peeled off from the nonwoven fabric surface around the crease.

加工性:
実施例及び比較例において、基材として使用された不織布表面に、グラビアコーターを使って、塗工液を塗工する際の作業効率を加工性として下記の指標により評価を行った。実用上、「3」以上であれば使用可能と判断した。
「5」:塗工液が、不織布を貫通することがなく、コーターのバッキングロールが汚れない。
「4」:塗工液が、不織布を貫通することがないが、時々、コーターのバッキングロールの洗浄が必要。
「3」:塗工液が、不織布を時々貫通する。コーターのバッキングロールの洗浄を行い
ながら、運転は可能。
「2」:塗工液が、不織布の一部で貫通してしまい、部分的にコーターのバッキングロールが白くなってしまう。時々、停機し、ロール洗浄が必要。
「1」:塗工液が、不織布を貫通してしまい、コーターのバッキングロールが白くなってしまい、操業性がかなり悪い。頻繁に停機し、ロール洗浄が必要。
Processability:
In the examples and comparative examples, the working efficiency when coating the coating liquid on the surface of the nonwoven fabric used as the substrate using a gravure coater was evaluated by the following index as workability. Practically, it was judged that it could be used if it was “3” or more.
“5”: The coating liquid does not penetrate the nonwoven fabric, and the coating roll of the coater is not soiled.
“4”: The coating liquid does not penetrate the nonwoven fabric, but sometimes it is necessary to clean the coating roll of the coater.
“3”: The coating solution sometimes penetrates the nonwoven fabric. Operation is possible while washing the coater's backing roll.
“2”: The coating liquid penetrates part of the nonwoven fabric, and the coating roll of the coater partially becomes white. Occasionally stop and roll cleaning is required.
“1”: The coating liquid penetrates through the nonwoven fabric, the coating roll of the coater becomes white, and the operability is considerably poor. Stop frequently and need roll cleaning.

均一性:
実施例及び比較例のセパレータの均一性は、幅150mm、長さ1000mmの面積のセパレータに関して、下記の指標により、目視評価を行った。実用上、「3」以上であれば使用可能と判断した。
「4」:セパレータの両面共に、均一性に優れている。
「3」:セパレータの両面に、非常に小さな突起、凹凸が見られる。
「2」:セパレータの両面に、小さな突起、凹凸が見られる。
「1」:セパレータの両面に、はっきりした突起、凹凸が見られる。
Uniformity:
The uniformity of the separators of the examples and comparative examples was visually evaluated with respect to the separator having an area of 150 mm width and 1000 mm length by the following index. Practically, it was judged that it could be used if it was “3” or more.
“4”: Both sides of the separator are excellent in uniformity.
“3”: Very small protrusions and irregularities are seen on both sides of the separator.
“2”: Small protrusions and irregularities are seen on both sides of the separator.
“1”: Clear protrusions and irregularities are seen on both sides of the separator.

取り扱い性:
実施例及び比較例のセパレータの取り扱い性は、A4サイズの基材を水平な台の上に静置し、セパレータの四隅のカール度合いを、下記の指標により、目視評価を行った。
実用上、「2」以上であれば使用可能と判断した。
「4」:セパレータのカールがない。
「3」:セパレータがややカールしているが、カール矯正は必要ない。
「2」:セパレータがカールしているが、カール矯正を行えば、使用可能。
「1」:セパレータが丸まってしまい、カール矯正が難しい。
Handleability:
The handling properties of the separators of the examples and comparative examples were evaluated by visualizing the curl degrees of the four corners of the separator by using the following indices, with an A4 size substrate placed on a horizontal table.
Practically, it was judged that it could be used if it was “2” or more.
“4”: No separator curl.
“3”: The separator is slightly curled, but no curling correction is required.
“2”: The separator is curled, but can be used if curl correction is performed.
“1”: The separator is rounded, and curling correction is difficult.

Figure 0006088166
Figure 0006088166

実施例1と比較例1を比較することで、不織布全体の平均繊維径が5.5μmを超えると、セパレータの強度も低下し、また、無機系粒子を含有する塗工層を設ける際に、塗工液の基材への浸透が早すぎる結果、塗工液が基材を貫通してしまい、リチウムイオン二次電池セパレータの均一性を損なうことがわかる。また、塗工時における加工性が低く、塗工工程の作業効率を低下させることがわかる。   By comparing Example 1 and Comparative Example 1, when the average fiber diameter of the whole nonwoven fabric exceeds 5.5 μm, the strength of the separator also decreases, and when providing a coating layer containing inorganic particles, It can be seen that as a result of the coating liquid penetrating the base material too early, the coating liquid penetrates the base material, and the uniformity of the lithium ion secondary battery separator is impaired. Moreover, it turns out that the workability at the time of coating is low, and the working efficiency of a coating process is reduced.

実施例1と比較例2、3を比較することで、不織布全体の平均繊維径が5.5μm以下であり、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径が異なり、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が、1.10以上であることで、無機系粒子を含有する塗工層を設ける際に、塗工液の液付きが改善され、基材への塗工液の浸透も均一化され、セパレータの均一性も向上することがわかる。   By comparing Example 1 with Comparative Examples 2 and 3, the average fiber diameter of the whole nonwoven fabric is 5.5 μm or less, and the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of one surface of the nonwoven fabric is the opposite surface. The ratio of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter to the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is R = D (W) / When D (T) is 1.10 or more, when a coating layer containing inorganic particles is provided, the application of the coating liquid is improved, and the penetration of the coating liquid into the substrate is uniform. It can be seen that the uniformity of the separator is also improved.

比較例2で得られたリチウムイオン二次電池セパレータは、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径が同じであり、不織布の厚み方向で平均繊維径に差異がない。その結果、無機系粒子を含有する塗工層を設ける際に、不織布表面への塗工液の浸透がしにくく、塗工層強度が低く、また、塗工層の均一性も低く、セパレータの均一性が実施例と比較して低下することがわかる。   The lithium ion secondary battery separator obtained in Comparative Example 2 has the same average fiber diameter of fibers constituting the surface of one surface of the nonwoven fabric as that of the fibers constituting the surface of the opposite surface, There is no difference in the average fiber diameter in the thickness direction of the nonwoven fabric. As a result, when providing a coating layer containing inorganic particles, it is difficult for the coating liquid to penetrate the nonwoven fabric surface, the coating layer strength is low, and the uniformity of the coating layer is low. It can be seen that the uniformity is reduced compared to the examples.

比較例3で得られたリチウムイオン二次電池セパレータは、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径が異なるが、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が、1.10未満であり、不織布表面への塗工液の浸透が低く、塗工層強度も実施例と比較して低下することがわかる。   The lithium ion secondary battery separator obtained in Comparative Example 3 is different in the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of one side of the nonwoven fabric and the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of the opposite side. The ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is less than 1.10, It can be seen that the penetration of the coating solution into the nonwoven fabric surface is low, and the coating layer strength is also reduced as compared to the examples.

実施例1〜2、9と実施例3〜8を比較することで、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率Rが、1.3〜2.5であることで、より強度、塗工層強度、塗工工程の作業効率に優れたリチウムイオン二次電池セパレータ用基材を提供することができることがわかる。   By comparing Examples 1-2, 9 and Examples 3-8, the ratio of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter to the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter It can be seen that, when R is 1.3 to 2.5, it is possible to provide a base material for a lithium ion secondary battery separator that is more excellent in strength, coating layer strength, and working efficiency of the coating process.

実施例5と実施例10〜12を比較すると、不織布全体の平均繊維径が同じレベルの基材において、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)を大きくすることで、比率Rを調整することも可能であり、また、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)を一定にして、平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)を調整することで、比率Rを調整することが可能である。いずれの方法にせよ、不織布全体の平均繊維径を5.5μm以下、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が1.10以上になるように調整することで、強度、均一性、後工程での取り扱い性に優れたセパレータを提供することができる。   When Example 5 is compared with Examples 10 to 12, in the base material having the same average fiber diameter of the entire nonwoven fabric, the ratio R is increased by increasing the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter. The ratio can be adjusted by adjusting the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter while keeping the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter constant. It is possible to adjust R. In any method, the average fiber diameter of the entire nonwoven fabric is 5.5 μm or less, and the ratio R of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is R. By adjusting so that = D (W) / D (T) is 1.10 or more, it is possible to provide a separator excellent in strength, uniformity, and handleability in subsequent steps.

実施例5と実施例13、14の比較、実施例7と実施例15、16の比較から、繊維の長さが1mm以下の合成樹脂極短繊維を含有させることにより、強度が向上し、平均繊維径の小さい層の緻密性が向上した結果、無機系粒子を含有する塗工層を設ける際に、塗工液の貫通を抑えることができ、塗工時における加工性を向上させることができる。また、不織布全体の均一性が向上し、取り扱い性も向上した。   From the comparison between Example 5 and Examples 13 and 14, and the comparison between Example 7 and Examples 15 and 16, the strength was improved by adding a synthetic resin ultrashort fiber having a fiber length of 1 mm or less. As a result of improving the denseness of the layer having a small fiber diameter, when providing a coating layer containing inorganic particles, penetration of the coating liquid can be suppressed, and workability during coating can be improved. . Moreover, the uniformity of the whole nonwoven fabric improved, and the handleability also improved.

実施例7と実施例17の比較から、不織布全体の平均繊維径が5.5μm以下であり、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径が異なり、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が、1.10以上である基材の平均繊維径の大きい面の上に無機系粒子を含有する塗工層を設けても、平均繊維径の小さい面の上に無機系粒子を含有する塗工層を設けても、強度、塗工層強度、塗工工程の作業効率、外観に優れたリチウムイオン二次電池セパレータ用基材を提供することができることがわかる。また、平均繊維径の大きい面の上に無機系粒子を含有する塗工層を設けた方が、より強度、塗工層強度、塗工工程の作業効率、外観に優れたリチウムイオン二次電池セパレータ用基材を提供することができる。   From the comparison between Example 7 and Example 17, the average fiber diameter of the whole nonwoven fabric is 5.5 μm or less, and the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of one surface of the nonwoven fabric and the surface of the opposite surface are configured. The ratio of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is R = D (W) / D (T). However, even if a coating layer containing inorganic particles is provided on the surface having a large average fiber diameter of the substrate of 1.10 or more, the coating containing inorganic particles on the surface having a small average fiber diameter is provided. It can be seen that a base material for a lithium ion secondary battery separator excellent in strength, coating layer strength, working efficiency of the coating process, and appearance can be provided even if a working layer is provided. In addition, it is better to provide a coating layer containing inorganic particles on the surface with a large average fiber diameter. The lithium ion secondary battery is more excellent in strength, coating layer strength, coating process work efficiency, and appearance. A substrate for a separator can be provided.

実施例7と実施例18の比較から、基材の両面に塗工層を設けることで、強度、塗工層強度、塗工工程の作業効率、外観において、より優れたリチウムイオン二次電池セパレータ用基材を提供することができることがわかる。   From the comparison between Example 7 and Example 18, by providing the coating layers on both surfaces of the base material, a lithium ion secondary battery separator that is superior in strength, coating layer strength, working efficiency of the coating process, and appearance. It can be seen that a base material can be provided.

本発明のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材及びリチウムイオン二次電池セパレータは、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。   The base material for lithium ion secondary battery separators and the lithium ion secondary battery separator of the present invention can be suitably used for lithium ion secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and lithium ion polymer secondary batteries.

Claims (4)

少なくとも一方の面に無機系粒子を含有する塗工層を設けられることによって、リチウムイオン二次電池セパレータとなるリチウムイオン二次電池セパレータ用基材において、合成樹脂短繊維からなる不織布であり、不織布全体の平均繊維径が5.5μm以下であり、不織布の一方の面の表面を構成する繊維の平均繊維径と、反対の面の表面を構成する繊維の平均繊維径とが異なり、平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が1.10以上2.58以下であることを特徴とするリチウムイオン二次電池セパレータ用基材。 In the base material for a lithium ion secondary battery separator to be a lithium ion secondary battery separator by providing a coating layer containing inorganic particles on at least one surface, the nonwoven fabric is a nonwoven fabric made of synthetic resin short fibers. The overall average fiber diameter is 5.5 μm or less, the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of one side of the nonwoven fabric is different from the average fiber diameter of the fibers constituting the surface of the opposite side, and the average fiber diameter The ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the large surface and the average fiber diameter D (T) of the small average fiber surface is 1.10 or more and 2.58 or less . A base material for a lithium ion secondary battery separator. 平均繊維径の大きい面の平均繊維径D(W)と平均繊維径の小さい面の平均繊維径D(T)の比率R=D(W)/D(T)が、1.30〜2.50である請求項1記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材。   The ratio R = D (W) / D (T) of the average fiber diameter D (W) of the surface having a large average fiber diameter and the average fiber diameter D (T) of the surface having a small average fiber diameter is 1.30-2. The base material for a lithium ion secondary battery separator according to claim 1, wherein the base material is 50. 繊維の長さが1mm以下の合成樹脂極短繊維を含有させてなる請求項1又は2記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材。   The base material for lithium ion secondary battery separators according to claim 1 or 2, comprising a synthetic resin ultrashort fiber having a fiber length of 1 mm or less. 請求項1〜3のいずれか記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用基材の少なくとも一方の面に、無機系粒子を含有する塗工層を設けてなるリチウムイオン二次電池セパレータ。   The lithium ion secondary battery separator which provides the coating layer containing an inorganic type particle | grain on the at least one surface of the base material for lithium ion secondary battery separators in any one of Claims 1-3.
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