JP6100022B2 - ポリオレフィン微多孔膜の製造方法 - Google Patents
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Description
そのため、リチウムイオン電池等の電池のセパレータとして用いられるポリオレフィン微多孔膜についても、透過性、機械的特性、シャットダウン性等の性能面からの検討がなされている。
特許文献1では、湿式法で延伸速度を制御することにより、加熱圧縮時の透気度変化が小さいセパレータを製造する方法が開示されている。
しかしながら、これまで、リチウムイオン二次電池用セパレータとしたときに、自己放電が抑制されると共に、注液性にも優れるポリオレフィン微多孔膜は提供されていない。
特許文献1では、湿式法の延伸速度に着目しているが、速度の領域は異なり、自己放電特性や注液性に対する改善への影響について記載も示唆もない。
本発明は、リチウムイオン二次電池用セパレータとしたときに、自己放電が抑制されると共に、注液性にも優れるポリオレフィン微多孔膜の製造方法を提供することを目的とする。
[1]
(a)ポリオレフィン樹脂及び孔形成材料を含む樹脂組成物を溶融混練し押出す押出工程、
(b)前記(a)工程で得られた押出物をシート状に成形するシート成形工程、
(c)前記(b)工程で得られたシート状成形物を、少なくとも一回、少なくとも一軸方向に延伸する一次延伸工程、
(d)前記(c)工程で得られた延伸シートから孔形成材料を抽出する抽出工程、及び
(e)前記(d)工程で得られたシートを、少なくとも一回、少なくとも一軸方向に延伸速度が60%/秒以上で延伸する二次延伸工程、
を含むポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
[2]
前記(e)工程における延伸速度が80%/秒以上である、[1]記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
[3]
前記(e)工程における延伸速度が120%/秒以上である、[1]記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
[4]
前記(e)工程において、少なくとも一軸方向に3倍以上に延伸する、[1]〜[3]いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
[5]
前記(c)工程及び前記(e)工程における延伸総倍率が一軸方向に20倍未満である
、[1]〜[4]いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
[6]
前記(e)工程において、下記式(1)に規定される温度範囲で延伸する、[1]〜[5]いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(Tm−30(℃))〜Tm(℃) (1)
(式(1)において、Tmは前記ポリオレフィン組成物に含まれる樹脂のうち、最も多く含まれる樹脂の融点を示す。)
[7]
前記ポリオレフィン微多孔膜がリチウムイオン二次電池用セパレータである、[1]〜[6]いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(a)ポリオレフィン樹脂及び孔形成材料を含む樹脂組成物を溶融混練し押出す押出工程、
(b)前記(a)工程で得られた押出物をシート状に成形するシート成形工程、
(c)シート状成形物を、少なくとも一回、少なくとも一軸方向に延伸する一次延伸工程、
(d)前記(c)工程で得られた延伸シートから孔形成材料を抽出する抽出工程、及び
(e)前記(d)工程で得られたシートを、少なくとも一回、少なくとも一軸方向に延伸速度が60%/秒以上で延伸する二次延伸工程。
本実施の形態の製造方法は、前記工程を含む湿式法を採用することにより、均一な孔構造を達成し、電池用セパレータとして用いる場合に、自己放電の抑制効果が高い膜を提供できる。
上記POは、特に限定されず、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合、予め混合した混合物とした後、孔形成材料等の他の成分と混合してもよいし、他の成分に別々に添加して混合して用いてもよい(以下、「混合物」との記載は、前記両方の場合を包含することがある。)。2種以上を用いると、セパレータのヒューズ温度や短絡温度の制御が容易となるため好ましい。例えば、粘度平均分子量(以下「Mv」と略記することがある。)50万以上の超高分子量POとMv50万未満のPOとの混合物は、その適度な分子量分布により、セパレータの強度に等方性を付与しやすいという観点からもより好ましい。なお、本明細書において、MvはASTM−D4020に準拠して測定されるものである。
PO微多孔膜全体のMvは、特に限定されないが、単独で使用する場合も、2種以上を併用する場合も、10万〜120万であることが好ましく、30万〜80万であることがより好ましい。Mvが10万以上であると、異物などに起因して短絡による発熱時に耐破膜性を発現しやすいため好ましく、120万以下であると押出工程での長手方向(原料樹脂吐出方向及び機械方向と同義。以下、「MD」と略記することがある。)への配向が抑制され、等方性を発現しやすいため好ましい。
(a)工程の混練において、POとして、ポリエチレンとポリプロピレンを含む混合物を使用する場合、ポリプロピレンの混合量は、特に限定されないが、POの合計量に対して、1〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜50質量%、さらに好ましくは3〜20質量%、特に好ましくは5〜10質量%である。ポリプロピレンの混合量が1質量%以上であるとその混合による上記効果が発現しやすく、80質量%以下であると透過性を確保しやすくなる。
可塑剤としては、沸点以下の温度でPOと均一な溶液を形成し得る有機化合物が挙げられる。具体的には、例えば、デカリン、キシレン、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、デシルアルコール、ノニルアルコール、ジフェニルエーテル、n−デカン、n−ドデカン、パラフィン油(流動パラフィン)が可塑剤として挙げられる。これらのうち、パラフィン油、ジオクチルフタレートが好ましい。
無機材の配合割合は、特に限定されないが、例えば、POと無機材との合計質量に対して、良好な隔離性を得る観点から5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、高い強度を確保する観点から99質量%以下が好ましく、95質量%以下がより好ましい。
(a)工程においては、上記混練を経て得られた混練物が、T型ダイや環状ダイ等の押出機により押し出される。このとき、単層押出しであってもよく積層押出しであってもよい。押出しの際の諸条件は、特に限定されず、例えば公知の方法を採用できる。
一次延伸の延伸方法としては、特に限定されないが、ロール延伸機による一軸延伸、テンターによる幅方向(長手方向と直交する方向。以下、「TD」と略記することがある。)一軸延伸、ロール延伸機及びテンター、又は複数のテンターの組み合わせによる逐次二軸延伸、同時二軸テンターやインフレーション成形による同時二軸延伸が挙げられる。より等方性の高いPO微多孔膜を得るという観点から、同時二軸延伸であることが好ましい。
本実施形態の延伸工程には一次延伸と二次延伸があるが、両工程を合わせたトータルの一軸方向の総延伸倍率は、特に限定されないが、寸法安定性や延伸時の破断防止の点から、MD方向、TD方向それぞれ20倍未満、面積倍率で200倍以下であることが好ましい。
延伸速度は以下の様に算出される。
延伸速度(%/秒)=(延伸倍率×100−100)÷延伸時間(秒)
ここで、延伸倍率は「延伸後の長さ(m)÷延伸前の長さ(m)」により算出される。延伸時間は、実質的に延伸に使用した時間(秒)を用いる。延伸倍率は延伸機に入力する設定倍率を用いてもよいが、好ましくは、延伸する直前に膜に10cm四方のスタンプを押してから延伸を実施し、延伸前後のスタンプの長さを測定するのがよい。その際に延伸に使用した時間も実測することができる。
本実施形態では、高速延伸を行うことで注液性が予想以上に良化した。この理由は定かではないが、高速延伸を行うとより大きな延伸応力を得られることから、高速延伸を行うことによって非常に均一な孔径分布を有する微多孔膜を製造できるためではないかと考えている。また、注液性はセパレータ中の空隙量(=気孔率)と相関があるが、本実施形態の技術を用いると、微多孔膜中の空隙量を損なうことなく、均一な孔径分布形成を行うことができる結果、毛細管現象が顕著に効果を発揮し、飛躍的に注液性が良化したと予想している。
上記所定の温度は、特に限定されないが、熱収縮率の観点より100℃以上が好ましく、気孔率及び透過性の観点より140℃未満が好ましい。緩和率は、特に限定されないが、熱収縮率の観点より、0.9倍以下が好ましく、0.80倍以下であることがより好ましい。また、しわの発生を防止する観点、並びに気孔率及び透過性の観点より、緩和率が0.6倍以上であることが好ましい。緩和操作は、MD、TD両方向で行ってもよい。ただし、MD又はTDのいずれか一方の方向にのみ緩和操作を行ってもよく、これによって、操作方向のみでなく操作と直交する方向にも、熱収縮率を低減することが可能である。
上記の場合、マスターロールをエージング処理する際の温度は、特に限定されないが、35℃以上が好ましく、45℃以上がより好ましく、60℃以上が更に好ましい。また、PO微多孔膜の透過性保持の観点から、その温度は120℃以下が好ましい。エージング処理に要する時間は、特に限定されないが、24時間以上であると、上記効果が発現しやすいため好ましい。
本実施形態の製造方法により得られるセパレータを用いてリチウムイオン二次電池を製造する方法は、特に限定されず、例えば、上記セパレータと、正極、負極、電解液等の公知のリチウムイオン二次電池と同様の各部材を用いて、公知の方法により製造する方法が挙げられる。
ASTM−D4020に基づき、デカリン溶媒における135℃での極限粘度[η]を求めた。その極限粘度[η]からポリエチレンのMvを次式により算出した。
[η]=6.77×10-4Mv0.67
同様に極限粘度[η]からポリプロピレンのMvを次式により算出した。
[η]=1.10×10-4Mv0.80
東洋精機製の微小測厚器、KBM(商標)を用いて、室温23±2℃でPO微多孔膜の膜厚を測定した。
(3)気孔率(%)
10cm×10cm角の試料をPO微多孔膜から切り取ってサンプルを得、室温23±2℃におけるその体積(cm3)と質量(g)とを求めた。それらと膜密度(g/cm3)とから、PO微多孔膜の気孔率を次式により算出した。
気孔率=(体積−質量/膜密度)/体積×100
なお、膜密度は0.95g/cm3と一定にして計算した。
JIS P−8117に準拠し、ガーレー式透気度計(東洋精器(株)製、G−B2(商標))により、室温23±2℃におけるPO微多孔膜の透気度を測定した。透気度とは100ccの空気が、6.452cm2の試料面積を通過する為に要する時間(秒)を指す。その後、以下の計算式により、20μm相当の透気度に換算した値を算出した。
20μm厚み相当の透気度(秒)=透気度(秒)÷膜厚(μm)×20(μm)
カトーテック製のハンディ圧縮試験器であるKES−G5(商標)を用いて、下記条件によりPO微多孔膜の突刺試験を行った。そのときの最大突刺荷重(N)を測定し、突刺強度とした。
試料ホルダーの開口部の直径:11.3mm
針先端の曲率半径:0.5mm
突刺速度:2mm/sec
雰囲気温度:23±2℃
キャピラリー内部の流体は、流体の平均自由工程がキャピラリーの孔径より大きいときはクヌーセンの流れに、小さい時はポアズイユの流れに従うことが知られている。そこで、微多孔膜の透気度測定における空気の流れがクヌーセンの流れに、また微多孔膜の透水度測定における水の流れがポアズイユの流れに従うと仮定し、孔径d(μm)と屈曲率τ(無次元)は、空気の透過速度定数Rgas(m3/(m2・sec・Pa))、水の透過速度定数Rliq(m3/(m2・sec・Pa))、空気の分子速度ν(m/sec)、水の粘度η(Pa・sec)、標準圧力Ps(=101325Pa)、気孔率ε(%)、膜厚L(μm)から、次式を用いて求めた。
d=2ν×(Rliq/Rgas)×(16η/3Ps)×106
τ=(d×(ε/100)×ν/(3L×Ps×Rgas))1/2
ここで、Rgasは透気度(sec)から次式を用いて求めた。
Rgas=0.0001/(透気度×(6.424×10-4)×(0.01276×101325))
また、Rliqは透水度(cm3/(cm2・sec・Pa))から次式を用いて求めた。
Rliq=透水度/100
なお、透水度は次のように求めた。室温23±2℃にて、直径41mmのステンレス製の透液セルに、あらかじめアルコールに浸しておいた微多孔膜をセットし、該膜のアルコールを水で洗浄した後、約50000Paの差圧で水を透過させ、120sec間経過した際の透水量(cm3 )より、単位時間・単位圧力・単位面積当たりの透水量を計算し、これを透水度とした。
また、νは気体定数R(=8.314)、絶対温度T(K)、円周率π、空気の平均分子量M(=2.896×10-2kg/mol)から次式を用いて求めた。
ν=((8R×T)/(π×M))1/2
さらに、孔数B(個/μm2)は、次式より求めた。
B=4×(ε/100)/(π×d2×τ)
a.正極の作製
正極活物質として数平均粒子径2μmのリチウムコバルト複合酸化物LiCoO2と、導電助剤として数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFともいう。)とを、LiCoO2:アセチレンブラック粉末:PVDF=86:7:7の質量比で混合した。得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPともいう。)を固形分68質量%となるように投入して更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを57.0mm幅にスリットして正極を得た。
負極活物質として数平均粒子径10μmの人造グラファイトMCMB、及び、バインダーとしてPVDFとを、MCMB:PVDF=90:10の質量比で混合した。得られた混合物にNMPを固形分74質量%となるように投入してさらに混合し、スラリー状の溶液を調整した。このスラリー状の溶液を厚さ18μmの銅箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを58.5mm幅にスリットして負極を得た。
エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート=1:2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1mol/リットルとなるように溶解させて、非水電解液を調製した。
正極、後記のPO微多孔膜及び負極を積層した後、常法により巻回電極体を作製した。なお、PO微多孔膜の厚みによって巻回数を調整した。得られた巻回電極体の最外周端部を絶縁テープの貼付により固定した。負極リードを電池缶に、正極リードを安全弁にそれぞれ溶接して、巻回電極体を電池缶の内部に挿入した(ここまでの、捲回電極体を電池缶内部に挿入したものを「電解液注液前の電池」と呼ぶ)。その後、非水電解液を電池缶内に5g注入し、ガスケットを介して蓋を電池缶にかしめることにより、外径18mm、高さ65mmの円筒型二次電池を得た。この円筒型二次電池を25℃雰囲気下、0.2C(定格電気容量の1時間率(1C)の0.2倍の電流)の電流値で電池電圧4.2Vまで充電し、到達後4.2Vを保持するようにして電流値を絞り始めるという方法で、合計3時間充電を行った。続いて0.2Cの電流値で電池電圧3.0Vまで放電し、そのときの電池容量をXmAhとした。
上記dで組み立てた電池を、0.2Cの電流値で電池電圧4.2Vまで充電し24時間放置した。この操作を合計50セルの電池で行った。その後、50セルのうち、Xの90%以上の容量を維持していたセルの割合(%)を、自己放電特性として算出した。
上記dで組み立てた「電解液注液前の電池」をそれぞれ10個作製し、電解液を入れた容器に完全に浸漬させて、25℃、1.0KPaの減圧環境で5分間放置した。電解液中から電池を取り出し、大気解放して、周りの余分な電解液を拭きとったのち、電池の試験前後の質量変化を測定した。10個の電池での電解液注液量の平均値を求め、注液性を評価した。
Mvが70万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが30万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが40万であるポリプロピレンとMvが15万であるポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたPO混合物99質量部に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量%となるように、すなわち、ポリマー濃度(以下、「PC」と略記することがある。)が35質量%となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で溶融混練した。なお、溶融混練条件は、温度:230℃、スクリュー回転数:240rpm、吐出量:24kg/hとした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度90℃に制御された冷却ロール上に押出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物である原反膜厚1600μmのゲルシートを得た。
得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸により延伸シートを得た。設定延伸条件は、MD倍率を7倍、TD倍率を5倍、すなわち、面倍率を7×5=35倍、二軸延伸温度を123℃とした。
次いで、得られた延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に十分に浸漬して可塑剤である流動パラフィンを抽出除去し、その後メチルエチルケトンを乾燥除去した。
得られたシートをTD一軸テンターに導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、TD1.5倍とし、延伸温度を120℃、延伸速度60%/秒とした。続いて、熱固定を行なうべく延伸シートをTDテンターに導いた。熱固定温度130℃、延伸倍率1.4倍の条件でHSを行い、その後、緩和率(HS緩和率)が0.8倍の緩和操作を行った。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
表1に示すように各条件を変更した以外は実施例1と同様にして、PO微多孔膜を得た。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
Mvが70万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが30万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが40万であるポリプロピレンとMvが15万であるポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたPO混合物99質量部に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量%となるように、すなわち、PC35質量%となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で溶融混練した。なお、溶融混練条件は、温度:230℃、スクリュー回転数:240rpm、吐出量:12kg/hとした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度90℃に制御された冷却ロール上に押出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物である原反膜厚800μmのゲルシートを得た。
得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸により延伸シートを得た。設定延伸条件は、MD倍率を6倍、TD倍率を3倍、すなわち、面倍率を18倍、二軸延伸温度を123℃とした。
次いで、得られた延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に十分に浸漬して可塑剤である流動パラフィンを抽出除去し、その後メチルエチルケトンを乾燥除去した。
得られたシートをロール延伸機に導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、MD1.5倍とし、延伸温度を120℃、延伸速度100%/秒とした。続いて、HSを行なうべく延伸シートをTDテンターに導いた。熱固定温度130℃、延伸倍率1.4倍の条件でHSを行い、その後、緩和率(HS緩和率)が0.8倍の緩和操作を行った。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
表1に示すように各条件を変更した以外は実施例4と同様にして、PO微多孔膜を得た。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
Mvが70万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが30万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが40万であるポリプロピレンとMvが15万であるポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたPO混合物99質量部に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量%となるように、すなわち、PC35質量%となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で溶融混練した。なお、溶融混練条件は、温度:230℃、スクリュー回転数:240rpm、吐出量:8kg/hとした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度90℃に制御された冷却ロール上に押出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物である原反膜厚450μmのゲルシートを得た。
得られたゲルシートをロール延伸機に導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、MD倍率を5、延伸温度を123℃とした。
次いで、得られた延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に十分に浸漬して可塑剤である流動パラフィンを抽出除去し、その後メチルエチルケトンを乾燥除去した。
得られたシートをTDテンターに導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、TD3倍とし、延伸温度を120℃、延伸速度364%/秒とした。続いて、HSを行なうべく延伸シートをTDテンターに導いた。熱固定温度130℃、延伸倍率1.4倍の条件でHSを行い、その後、緩和率(HS緩和率)が0.8倍の緩和操作を行った。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
表1に示すように各条件を変更した以外は実施例6と同様にして、PO微多孔膜を得た。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
Mvが70万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが30万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが40万であるポリプロピレンとMvが15万であるポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたPO混合物99質量部に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量%となるように、すなわち、PC35質量%となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で溶融混練した。なお、溶融混練条件は、温度:230℃、スクリュー回転数:240rpm、吐出量:11kg/hとした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度90℃に制御された冷却ロール上に押出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物である原反膜厚720μmのゲルシートを得た。
得られたゲルシートをTDテンターに導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、TD倍率を5倍、延伸温度を123℃とした。
次いで、得られた延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に十分に浸漬して可塑剤である流動パラフィンを抽出除去し、その後メチルエチルケトンを乾燥除去した。
得られたシートをロール延伸機に導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、MD5倍とし、延伸温度を120℃、延伸速度600%/秒とした。続いて、HSを行なうべく延伸シートをTDテンターに導いた。熱固定温度130℃、延伸倍率1.4倍の条件でHSを行い、その後、緩和率(HS緩和率)が0.8倍の緩和操作を行った。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
表1に示すように各条件を変更した以外は実施例9と同様にして、PO微多孔膜を得た。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表1に示す。
表2に示すように各条件を変更した以外は実施例1と同様にしてPO微多孔膜を得た。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表2に示す。
表2に示すように各条件を変更した以外は実施例4と同様にして、PO微多孔膜を得た。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表2に示す。
Mvが70万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが30万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが40万であるポリプロピレンとMvが15万であるポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたPO混合物99質量部に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量%となるように、すなわち、PC35質量%となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で溶融混練した。なお、溶融混練条件は、温度:230℃、スクリュー回転数:240rpm、吐出量:21kg/hとした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度90℃に制御された冷却ロール上に押出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物である原反膜厚1400μmのゲルシートを得た。
得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸により延伸シートを得た。設定延伸条件は、MD倍率を7.0倍、TD倍率を7倍、すなわち、面倍率を7×7=49倍、二軸延伸温度を123℃とした。
次いで、得られた延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に十分に浸漬して可塑剤である流動パラフィンを抽出除去し、その後メチルエチルケトンを乾燥除去した。
続いて、HSを行なうべく、延伸シートをTDテンターに導いた。熱固定温度130℃、延伸倍率1.0倍の条件でHSを行った。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表2に示す。
Mvが70万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが30万であるホモポリマーのポリエチレン(融点:135.5℃)を45質量部と、Mvが40万であるポリプロピレンとMvが15万であるポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたPO混合物99質量部に酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量%となるように、すなわち、PC35質量%となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
次いで、それらを二軸押出機内で溶融混練した。なお、溶融混練条件は、温度:230℃、スクリュー回転数:240rpm、吐出量:4kg/hとした。
続いて、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度90℃に制御された冷却ロール上に押出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物である原反膜厚250μmのゲルシートを得た。
得られた延伸シートをメチルエチルケトン槽に導き、メチルエチルケトン中に十分に浸漬して可塑剤である流動パラフィンを抽出除去し、その後メチルエチルケトンを乾燥除去した。
次に、得られたシートをTDテンターに導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、TD1.5倍、延伸温度120℃、延伸速度60%/秒とした。引き続き、得られた膜をロール延伸機に導き、延伸シートを得た。設定延伸条件は、MD5倍とし、延伸温度を120℃、延伸歪速度300%/秒とした。
続いて、HSを行なうべく、延伸シートをTDテンターに導いた。熱固定温度130℃、延伸倍率1.4倍の条件でHSを行い、その後、緩和率(HS緩和率)が0.8倍の緩和操作を行った。得られたPO微多孔膜及びそれをセパレータとして備えた電池の各種特性を上記方法により評価した。結果を表2に示す。
Claims (7)
- (a)ポリオレフィン樹脂及び孔形成材料を含む樹脂組成物を溶融混練し押出す押出工程、
(b)前記(a)工程で得られた押出物をシート状に成形するシート成形工程、
(c)前記(b)工程で得られたシート状成形物を、少なくとも一回、少なくとも一軸方向に3倍以上延伸する一次延伸工程、
(d)前記(c)工程で得られた延伸シートから孔形成材料を抽出する抽出工程、及び
(e)前記(d)工程で得られたシートを、少なくとも一回、少なくとも一軸方向に延伸速度が60%/秒以上で延伸する二次延伸工程、
を含むポリオレフィン微多孔膜の製造方法。 - 前記(e)工程における延伸速度が80%/秒以上である、請求項1記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 前記(e)工程における延伸速度が120%/秒以上である、請求項1記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 前記(e)工程において、少なくとも一軸方向に3倍以上に延伸する、請求項1〜3いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 前記(c)工程及び前記(e)工程における延伸総倍率が一軸方向に20倍未満である、請求項1〜4いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
- 前記(e)工程において、下記式(1)に規定される温度範囲で延伸する、請求項1〜5いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
(Tm−30(℃))〜Tm(℃) (1)
(式(1)において、Tmは前記ポリオレフィン組成物に含まれる樹脂のうち、最も多く含まれる樹脂の融点を示す。) - 前記ポリオレフィン微多孔膜がリチウムイオン二次電池用セパレータである、請求項1〜6いずれか一項に記載のポリオレフィン微多孔膜の製造方法。
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