JP6292626B2 - リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ - Google Patents

リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ Download PDF

Info

Publication number
JP6292626B2
JP6292626B2 JP2014560728A JP2014560728A JP6292626B2 JP 6292626 B2 JP6292626 B2 JP 6292626B2 JP 2014560728 A JP2014560728 A JP 2014560728A JP 2014560728 A JP2014560728 A JP 2014560728A JP 6292626 B2 JP6292626 B2 JP 6292626B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nonwoven fabric
fiber
binder
pet
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014560728A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014123033A1 (ja
Inventor
友洋 佐藤
友洋 佐藤
重松 俊広
俊広 重松
加藤 真
真 加藤
兵頭 建二
建二 兵頭
相澤 和佳奈
和佳奈 相澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Paper Mills Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Paper Mills Ltd filed Critical Mitsubishi Paper Mills Ltd
Publication of JPWO2014123033A1 publication Critical patent/JPWO2014123033A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6292626B2 publication Critical patent/JP6292626B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/542Adhesive fibres
    • D04H1/55Polyesters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/494Tensile strength
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池セパレータに用いる不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータに関する。
リチウムイオン二次電池(以下、「電池」と略記する場合がある)用のリチウムイオン二次電池セパレータ(以下、「セパレータ」と略記する場合がある)としては、従来、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔膜が用いられてきた。しかし、樹脂製多孔膜には、電池が異常発熱した場合に溶融・収縮し、正負極を隔離する機能が失われて、著しい短絡を生じる問題があった。
電池が異常発熱した場合でも溶融・収縮を生じにくいセパレータとして、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を含有してなるリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材(以下、「不織布基材」と略記する場合がある)に各種の無機顔料を塗工してなるセパレータが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特許文献1には、繊維径0.1〜10μmの繊維を含有してなる不織布基材が記載されている。特許文献2には、結晶化PET繊維とバインダー用PET繊維を含有し、平均繊維径が3μm以下の短繊維を必須成分として含有する不織布基材が記載されている。そして、特許文献3には、結晶化PET繊維とバインダー用PET繊維を含有し、結晶化PET繊維として繊維長が2mm以下の繊維を含む不織布基材が記載されている。しかしながら、特許文献1〜3の不織布基材では、厚みの薄いセパレータを製造しようとする場合、無機顔料を含む塗液を塗工する際に、不織布基材にシワが入りやすく、セパレータの生産性が落ちる問題があった。例えば、特許文献1の実施例(2a〜2u)では、厚さ13μmの不織布基材を用いたセパレータを製造するために、不織布基材をベルトで支持して搬送する複雑な構成の装置を用い、8m/hrという極端に低いライン速度で、無機顔料を含む塗液を塗工している。また、塗液の裏抜けが生じる場合や、低い内部抵抗と高い引張強度の両立が困難な場合もあった。
さらに、特許文献1〜3のセパレータは、不織布基材の強度を上げるために、バインダー用PET繊維の溶融を進めると、バインダー用PET繊維が不織基材中の空隙を塞ぎ、保液性が悪化するという問題や、セパレータの抵抗が高くなるという問題が発生する場合があった。
特表2005−536857号公報 特開2009−230975号公報 特開2011−82148号公報
本発明は、上記課題を解決しようとするものである。すなわち、リチウムイオン二次電池セパレータに用いる不織布基材において、無機顔料を含む塗液を塗工する際に、シワが入りにくく、セパレータの生産性の高いリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材を提供しようとするものである。また、無機顔料を含む塗液を塗工する際に、塗液の裏抜けが生じにくく、かつ低い内部抵抗と高い引張強度を両立するリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材を提供しようとするものである。さらに、強度が強く、保液性が良好であり、セパレータの抵抗を低くすることができるリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材を提供しようとするものである。
上記課題は、下記発明によって解決された。
(1)ポリエチレンテレフタレート繊維を主体としてなるリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材において、該不織布基材がバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維と結晶化ポリエチレンテレフタレート繊維を含有し、平均繊維径が0.1〜14.0μmであり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維を10〜60質量%含有す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不織布基材。
(2)平均繊維径が0.1〜14.0μmであり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維を21〜60質量%含有する(1)記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材。
(3)平均繊維径が1.5〜2.8μmであり、かつ繊維長が1.0〜2.5mmのバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維を10〜30質量%含有し、該バインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維と結晶化ポリエチレンテレフタレート繊維を合計で80〜100質量%含有し、結晶化ポリエチレンテレフタレート繊維の平均繊維径が2.0〜4.0μmである(1)記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材。
(4)ポリエチレンテレフタレート繊維を主体としてなるリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材において、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維を含有す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不織布基材。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材に、無機顔料を含む塗液を塗工する処理、有機粒子を含む塗液を塗工してなる処理、樹脂微多孔膜を積層する処理、静電紡糸法により微細繊維層を形成してなる処理、固体電解質やゲル状電解質を塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなるリチウムイオン二次電池セパレータ。
本発明の不織布基材によれば、無機顔料の塗液を塗工する際にシワが入りにくく、高い生産性で不織布基材に無機顔料を塗工したリチウムイオン二次電池セパレータを製造することができる。また、無機顔料を含む塗液を塗工する際に、塗液の裏抜けが生じにくく、かつ低い内部抵抗と高い引張強度を両立するリチウムイオン二次電池セパレータを製造することができる。さらに、強度が強く、保液性が良好なリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材を提供することができる。
すなわち、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を主体としてなるリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材がバインダー用PET繊維と結晶化PET繊維を含有し、繊維長が2.5mm以下のバインダー用PET繊維を10〜60質量%含有することによって、不織布基材中のバインダー用PET繊維の本数が増え、不織布基材中に均一に分布させることができることから、塗工時にシワを入り難くすることができ、セパレータの生産性を向上させることができる。
特に、平均繊維径が14.0μm以下であり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用PET繊維を21〜60質量%含有させることによって、不織布基材中のバインダー用PET繊維の本数が増え、不織布基材中に均一に分布させることができることから、塗工時にシワを入りにくくすることができ、セパレータの生産性を向上させるという効果を達成することができる。
また、平均繊維径が1.5〜2.8μmであり、かつ繊維長が1.0〜2.5mmのバインダー用PET繊維を含有させることにより、バインダー用PET繊維の本数と1本当たりの結着力とが共に増加する。そのため、10〜30質量%と言う少ない含有量で、十分に高い強度を発現することができ、その結果、低い内部抵抗が得られる。また、結晶化PET繊維の平均繊維径が2.0〜4.0μmであることにより、適度に目の詰まった不織布基材となり、塗液の裏抜けが少なくなると共に、低い内部抵抗が得られる。
また、PET繊維を主体としてなるリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材が3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維を含有させることによって、不織布基材中の空隙を過度に塞ぐことなく、繊維間を接着させることができ、保液性を悪化させることなく、強度の強いリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材とすることができる。
<リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材(1)>
不織布基材(1)は、PET繊維を主体としてなり、バインダー用PET繊維と結晶化PET繊維を含有し、繊維長が2.5mm以下のバインダー用PET繊維を10〜60質量%含有することを特徴としている。
不織布基材(1)は、バインダー用PET繊維を含有する。バインダー用PET繊維の繊維長が2.5mmより長いと、不織布基材が伸びやすくなったり、バインダー用PET繊維同士が絡まりやすく、不織布基材中の分布が不均一となったりするため、塗工時にシワが入り易くなる場合や不織布基材の強度が弱くなる場合がある。バインダー用PET繊維の繊維長は、より好ましくは0.5〜2.5mmであり、さらに好ましくは0.7〜2.3mmであり、特に好ましくは1.0〜2.0mmである。
繊維長が2.5mm以下のバインダー用PET繊維の含有量は、10〜60質量%である。10質量%より少ない場合、不織布基材の強度が弱くなったり、シワが入りやすくなったりする。60質量%より多い場合、溶融成分が不織布基材の細孔を塞ぎ、不織布基材の保液性が悪化する。また、内部抵抗が高くなる。繊維長が2.5mm以下のバインダー用PET繊維の含有量は、より好ましくは15〜50質量%であり、さらに好ましくは20〜40質量%であり、特に好ましくは25〜35質量%である。
バインダー用PET繊維の平均繊維径は、0.1〜14.0μmであることが好ましい。平均繊維径が14.0μm以下の場合、厚さ方向における繊維本数が多くなるため、不織布基材の強度が強くなる。バインダー用PET繊維が細すぎると、不織布基材から脱落する場合があることから、バインダー用PET繊維の平均繊維径は0.1μm以上であることが好ましい。また、バインダー用PET繊維の平均繊維径は、より好ましくは1.0〜13.0μmであり、さらに好ましくは1.5〜10.0μmであり、特に好ましくは2.0〜10.0μmである。
ここで言う「平均繊維径」とは、不織布基材断面の走査型電子顕微鏡写真より、不織布基材を形成する繊維の等価円直径を20本計測したもののうち、小さい方から10本の平均値である。小さい方から10本の測定値のみを用いる理由は、繊維の長手方向に対して直角から大きく外れて切断された繊維に関する測定値を除外するためである。
バインダー用PET繊維は、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型の複合繊維、あるいは単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の熱融着繊維であることが好ましい。
不織布基材(1)は、結晶化PET繊維を含有する。結晶化PET繊維の含有量は40〜90質量%が好ましく、50〜85質量%がより好ましく、60〜80質量%がさらに好ましく、65〜75質量%が特に好ましい。結晶化PET繊維の含有量が40質量%より少なくても、90質量%より多くても、不織布基材の強度が弱くなる場合がある。
結晶化PET繊維の平均繊維径は0.1〜10.0μmが好ましく、0.5〜9.0μmがより好ましく、1.0〜8.0μmがさらに好ましい。平均繊維径が0.1μm未満では、繊維が細すぎて、不織布基材から脱落する場合があり、平均繊維径が10.0μmより太いと、セパレータの薄膜化が難しくなる場合がある。
結晶化PET繊維の繊維長は1〜10mmが好ましく、2〜7mmがより好ましく、3〜5mmがさらに好ましい。繊維長が1mmより短いと、不織布基材の強度が弱くなることがあり、10mmより長いと、繊維がもつれてダマになり、厚みむらが生じる場合がある。
不織布基材(1)はPET繊維を主体としてなる。不織布基材(1)において、「主体」とは、PET繊維の含有量が70質量%以上のことを言う。また、PET繊維以外の繊維を含有しても良い。例えば、溶剤紡糸セルロースや再生セルロースの短繊維やフィブリル化物;天然セルロース繊維;天然セルロース繊維のパルプ化物やフィブリル化物;ポリオレフィン、アクリル、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの樹脂からなる単繊維や複合繊維、これらの樹脂からなる単繊維や複合繊維のフィブリル化物や分割物を含有しても良い。これらの繊維は、1種含有しても良いし、2種以上含有しても良い。半芳香族とは、主鎖の一部に例えば脂肪鎖などを有するものを指す。全芳香族ポリアミドはパラ型、メタ型いずれでも良い。
不織布基材(1)の坪量は、6.0〜20.0g/mが好ましく、8.0〜18.0g/mがより好ましく、10.0〜16.0g/mがさらに好ましい。20.0g/mを超えると、セパレータの薄膜化が難しい場合があり、6.0g/m未満であると、十分な強度を得ることが難しい場合がある。なお、坪量はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定された方法に基づき測定される。
不織布基材(1)の厚みは10〜30μmが好ましく、13〜27μmがより好ましく、15〜25μmがさらに好ましい。10μm未満では、十分な不織布基材の強度が得られない場合があり、30μmより厚いと、セパレータの薄膜化が難しくなる。なお、厚みは、JIS B7502−1994に定められる、最小表示量0.001mmの外側マイクロメータによって測定する。
<リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材(2)>
不織布基材(2)は、不織布基材(1)において、平均繊維径が14.0μm以下であり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用PET繊維(以下、「バインダー用PET繊維(I)」と略記する場合がある)を21〜60質量%含有することを特徴としている。
ここで言う「平均繊維径」とは、不織布基材断面の走査型電子顕微鏡写真より、不織布基材を形成する繊維の等価円直径を20本計測したもののうち、小さい方から10本の平均値である。小さい方から10本の測定値のみを用いる理由は、繊維の長手方向に対して直角から大きく外れて切断された繊維に関する測定値を除外するためである。
バインダー用PET繊維(I)の平均繊維径が14.0μm以下の場合、厚さ方向における繊維本数が多くなるため、不織布基材の強度が強くなる。バインダー用PET繊維(I)が細すぎると、不織布基材から脱落する場合があることから、バインダー用PET繊維(I)の平均繊維径は0.1μm以上であることが好ましい。また、バインダー用PET繊維(I)の平均繊維径は、より好ましくは1.0〜13.0μmであり、さらに好ましくは2.0〜10.0μmである。
バインダー用PET繊維(I)の繊維長が0.5mmより短いと、繊維が不織布基材から脱落することがある。2.5mmより長いと、不織布基材が伸びやすくなったり、バインダー用PET繊維(I)同士が絡まりやすく、不織布基材中の分布が不均一となったりするため、塗工時にシワが入りやすくなる。バインダー用PET繊維(I)の繊維長は、より好ましくは0.7〜2.3mmであり、さらに好ましくは1.0〜2.0mmである。
バインダー用PET繊維(I)の含有量が21質量%より少ない場合、不織布基材の強度が弱くなったり、シワが入りやすくなったりする。60質量%より多い場合、溶融成分が不織布基材の細孔を塞ぎ不織布基材の保液性が悪化する。バインダー用PET繊維(I)の含有量は、より好ましくは25〜50質量%であり、さらに好ましくは30質量%超50質量%以下であり、特に好ましくは35〜45質量%である。
不織布基材(2)は、結晶化PET繊維を含有する。結晶化PET繊維の含有量は40〜79質量%が好ましく、50〜75質量%がより好ましく、50質量%以上70質量%未満がさらに好ましく、55〜65質量%が特に好ましい。結晶化PET繊維の含有量が40質量%より少なくても、79質量%より多くても、不織布基材の強度が弱くなる場合がある。
結晶化PET繊維の平均繊維径は0.1〜10.0μmが好ましく、0.5〜9.0μmがより好ましく、1.0〜8.0μmがさらに好ましい。平均繊維径が0.1μm未満では、繊維が細すぎて、不織布基材から脱落する場合があり、平均繊維径が10.0μmより太いと、セパレータの薄膜化が難しくなる場合がある。
結晶化PET繊維の繊維長は1〜10mmが好ましく、2〜7mmがより好ましく、3〜5mmがさらに好ましい。繊維長が1mmより短いと、不織布基材の強度が弱くなることがあり、10mmより長いと、繊維がもつれてダマになり、厚みむらが生じる場合がある。
不織布基材(2)は、バインダー用PET繊維(I)以外のバインダー用PET繊維を含有しても良いが、その含有量は20質量%以下が好ましい。含有量が20質量%を超えると、バインダー用PET繊維の溶融成分が不織布基材の細孔を塞ぎ、セパレータの抵抗が悪化することがある。
バインダー用PET繊維は、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型の複合繊維、あるいは単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の熱融着繊維であることが好ましい。
不織布基材(2)の坪量は、6.0〜20.0g/mが好ましく、8.0〜18.0g/mがより好ましく、10.0〜16.0g/mがさらに好ましい。20.0g/mを超えると、セパレータの薄膜化が難しい場合があり、6.0g/m未満であると、十分な強度を得ることが難しい場合がある。なお、坪量はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定された方法に基づき測定される。
不織布基材(2)の厚みは10〜30μmが好ましく、13〜27μmがより好ましく、15〜25μmがさらに好ましい。10μm未満では、十分な不織布基材の強度が得られない場合があり、30μmより厚いと、セパレータの薄膜化が難しくなる。なお、厚みは、JIS B7502−1994に定められる、最小表示量0.001mmの外側マイクロメータによって測定する。
<リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材(3)>
不織布基材(3)は、不織布基材(1)において、平均繊維径が1.5〜2.8μmで、かつ繊維長が1.0〜2.5mmのバインダー用PET繊維(以下、「バインダー用PET繊維(II)」と略記する場合がある)を10〜30質量%含有し、バインダー用PET繊維(II)と結晶化PET繊維の合計で80〜100質量%含有し、結晶化PET繊維の平均繊維径が2.0〜4.0μmであることを特徴とする。
ここで言う「平均繊維径」とは、不織布基材断面の走査型電子顕微鏡写真より、不織布基材を形成する繊維の等価円直径を20本計測したもののうち、小さい方から10本の平均値である。小さい方から10本の測定値のみを用いる理由は、繊維の長手方向に対して直角から大きく外れて切断された繊維に関する測定値を除外するためである。
バインダー用PET繊維(II)の平均繊維径を2.8μm以下とすることで、バインダー用PET繊維の本数が多くなり、また、バインダー用PET繊維の比表面積も増大して結着力が向上し、30質量%以下という少ない含有量で十分な強度が得られる。ただし、不織布基材(3)において、繊維径が2.8μmを超えるバインダー用PET繊維が少量含まれていても、不織布基材(3)における効果に対し大きな影響は及ぼさない。ここにおける「少量」とは、不織布基材に対して15質量%以下である。
また、バインダー用PET繊維(II)のように、細い平均繊維径のバインダー用PET繊維においては、繊維長が2.5mmを超える場合、バインダー用PET繊維同士が絡まり易くなり、不織布基材中のバインダー用PET繊維の分布が不均一になって結着力が低下し、やはり30質量%以下という少ない含有量では十分な強度が得られなくなる。ただし、不織布基材(3)において、繊維長が2.5mmを超えるバインダー用PET繊維が少量含まれていても、不織布基材(3)における効果に対し大きな影響は及ぼさない。ここにおける「少量」とは、不織布基材に対して10質量%以下である。
バインダー用PET繊維(II)の平均繊維径が1.5μm以上であることによって、バインダー用PET繊維同士の絡まりを抑制することができ、不織布基材中のバインダー用PET繊維の分布を均一にすることができるので、結着力が向上し、30質量%以下という少ない含有量で十分な強度を得ることができる。ただし、不織布基材(3)において、繊維径が1.5μm未満であるバインダー用PET繊維が少量含まれていても、不織布基材(3)における効果に対し大きな影響は及ぼさない。ここにおける「少量」とは、不織布基材に対して5質量%以下である。
また、バインダー用PET繊維(II)の繊維長が1.0mm以上であることによって、バインダー用PET繊維の不織布基材からの脱落を抑制でき、やはり30質量%以下という少ない含有量で十分な強度が得られる。このような観点より、バインダー用PET繊維(II)の繊維長は、1.5mm以上であることがより好ましい。ただし、不織布基材(3)において、繊維長が1.0mm未満であるバインダー用PET繊維が少量含まれていても、不織布基材(3)における効果に対し大きな影響は及ぼさない。ここにおける「少量」とは、不織布基材に対して5質量%以下である。
バインダー用PET繊維(II)の含有量が10質量%より少ない場合、不織布基材の強度が弱くなる。このような観点より、バインダー用PET繊維(II)の含有量は、15質量%以上であることがより好ましい。また、バインダー用PET繊維(II)のように、平均繊維径が細いバインダー繊維の含有量が30質量%より多い場合、溶融成分が不織布基材の細孔を塞ぎ内部抵抗が高くなることがある。このような観点より、バインダー用PET繊維(II)の含有量は、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。
バインダー用PET繊維(II)としては、PET樹脂を島成分、アルカリ水溶液可溶型ポリエステル樹脂等の適切な溶剤可溶型樹脂を海成分として溶融紡糸された海島型繊維フィラメントから、海成分を溶出して得られる平均繊維径が1.5〜2.8μmの繊維を、適切な切断装置を用いて繊維長1.0〜2.5mmとなるように切断した単一成分型のバインダー用PET繊維ステープルを用いることができる。海島型繊維フィラメントをまず繊維長1.0〜2.5mmとなるように切断してから海成分を溶出しても良い。平均繊維径が1.5〜2.8μm、繊維長1.0〜2.5mmであれば、前記の方法以外で製造された、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のバインダー用PET繊維を用いることも可能である。
不織布基材(3)は、バインダー用PET繊維(II)と結晶化PET繊維の合計で80〜100質量%含有する。言い換えれば、バインダー用PET繊維(II)と結晶化PET繊維以外の繊維を含有しても良いが、その量は20質量%以下に限定される。バインダー用PET繊維(II)と結晶化PET繊維以外の繊維が20質量%を超えて含まれる場合には、バインダー用PET繊維(II)とそれ以外の繊維との間の結着力が低下するため、強度の高い不織布基材を得ることができない。このような観点より、不織布基材(3)は、バインダー用PET繊維(II)と結晶化PET繊維の合計で、90質量%以上を含有することがより好ましい。
不織布基材(3)においては、結晶化PET繊維として、平均繊維径が2.0〜4.0μmのものが用いられる。平均繊維径が2.0μm未満であると、不織布基材の目が詰まりすぎ、内部抵抗が高くなる。ただし、不織布基材(3)において、繊維径が2.0μm未満である結晶化PET繊維が少量含まれていても、不織布基材(3)における効果に対し大きな影響は及ぼさない。ここにおける「少量」とは、不織布基材に対し15質量%以下である。
結晶化PET繊維の平均繊維径が4.0μmを超えると、不織布基材の目の詰まりが不十分になり、塗液の裏抜けが生じやすくなる。このような観点より、結晶化PET繊維の平均繊維径は、3.5μm以下であることがより好ましい。ただし、不織布基材(3)において、繊維径が4.0μmを超える結晶化PET繊維が少量含まれていても、不織布基材(3)における効果に対し大きな影響は及ぼさない。ここにおける「少量」とは、不織布基材に対して15質量%以下である。
不織布基材(3)において、結晶化PET繊維の繊維長は、2.5〜6.0mmであることが好ましい。結晶化PET繊維の繊維長が2.5mm未満であると、十分な引張強度が得られないことがあるし、6.0mmを超える場合には、繊維の絡みにより地合が悪化して、セパレータとしての使用に好ましくない影響を与える高厚み欠陥を生じることがある。
不織布基材(3)の坪量は、6.0〜12.0g/mが好ましい。6.0g/m未満であると、十分な強度を得ることが難しい場合がある。また12.0g/mを超えると、セパレータの薄膜化が難しい場合がある。なお、坪量はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定された方法に基づき測定される。
不織布基材(3)の厚みは8〜18μmが好ましい。8μm未満では、不織布基材(3)であっても、塗液の裏抜けが生じやすくなることがある。18μmより厚いと、内部抵抗が高くなることがある。なお、本発明において、不織布基材の厚みは、JIS B7502−1994に定められる、最小表示量0.001mmの外側マイクロメータによって測定する。
<リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材(4)>
不織布基材(4)は、PET繊維を主体としてなり、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維(以下、「バインダー用PET繊維(III)」と略記する場合がある)を含有する。
バインダー用PET繊維(III)の平均繊維径は0.5〜14.0μmであることが好ましく、1.0〜13.0μmであることがより好ましく、2.0〜10.0μmであることがさらに好ましい。平均繊維径が0.5μmより細いと、不織布基材から脱落する場合があり、14.0μmより太いと、厚さ方向における繊維本数が少なくなるため、不織布基材の強度が弱くなる場合がある。
ここで言う「平均繊維径」とは、不織布基材断面の走査型電子顕微鏡写真より、不織布基材を形成する繊維の等価円直径を20本計測したもののうち、小さい方から10本の平均値である。小さい方から10本の測定値のみを用いる理由は、繊維の長手方向に対して直角から大きく外れて切断された繊維に関する測定値を除外するためである。
バインダー用PET繊維(III)の繊維長は0.5〜5.0mmであることが好ましく、0.7〜4.0mmであることがより好ましく、1.0〜3.0mmであることがさらに好ましい。繊維長が0.5mmより短いと、繊維が不織布基材から脱落する場合があり、5.0mmより長いと、繊維がもつれてダマになり、厚みむらが生じる場合がある。
バインダー用PET繊維(III)の含有量は5〜60質量%が好ましく、10〜55質量%がより好ましく、20〜50質量%がさらに好ましい。含有量が5質量%より少ないと、不織布基材の強度が弱くなる場合があり、60質量%より多いと、溶融成分が不織布基材の細孔を塞ぎ、不織布基材の保液性が悪化する場合や、セパレータの抵抗が高くなる場合がある。
バインダー用PET繊維(III)は、均一性を得るという点から単一成分タイプの熱融着繊維であることが好ましい。
バインダー用PET繊維(III)は3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸以外の共重合成分として、アルキルグリコール及びその誘導体を含有しても良い。アルキルグリコール及びその誘導体として、ジエチレングリコールが好ましい。
不織布基材(4)は、バインダー用PET繊維(III)以外に、結晶化PET繊維を含有することが好ましい。結晶化PET繊維の含有量は40〜95質量%が好ましく、45〜90質量%がより好ましく、50〜80質量%がさらに好ましい。結晶化PET繊維の含有量が40質量%より少なくても、95質量%より多くても、不織布基材の強度が弱くなる場合がある。
結晶化PET繊維の平均繊維径は0.5〜10.0μmが好ましく、0.7〜8.0μmがより好ましく、1.0〜6.0μmがさらに好ましい。平均繊維径が0.5μm未満では、繊維が細すぎて、不織布基材から脱落する場合があり、平均繊維径が10.0μmより太いと、セパレータの薄膜化が難しくなる場合がある。
結晶化PET繊維の繊維長は1〜10mmが好ましく、2〜7mmがより好ましく、3〜5mmがさらに好ましい。繊維長が1mmより短いと、不織布基材の強度が弱くなることがあり、10mmより長いと、繊維がもつれてダマになり、厚みむらが生じる場合がある。
不織布基材(4)は、バインダー用PET繊維(III)以外のバインダー用PET繊維を含有しても良いが、その含有量は20質量%以下が好ましい。含有量が20質量%を超えると、バインダー用PET繊維の溶融成分が不織布基材の空隙を塞ぎ、保液性が悪化することや、セパレータの抵抗が悪化することがある。
不織布基材(4)はPET繊維を主体としてなる。「主体」とは、PET繊維の含有量が70質量%以上のことを言う。また、PET繊維以外の繊維を含有しても良い。例えば、溶剤紡糸セルロースや再生セルロースの短繊維やフィブリル化物;天然セルロース繊維;天然セルロース繊維のパルプ化物やフィブリル化物;ポリオレフィン、アクリル、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの樹脂からなる単繊維や複合繊維、これらの樹脂からなる単繊維や複合繊維のフィブリル化物や分割物を含有しても良い。これらの繊維は、1種含有しても良いし、2種以上含有しても良い。半芳香族とは、主鎖の一部に例えば脂肪鎖などを有するものを指す。全芳香族ポリアミドはパラ型、メタ型いずれでも良い。
不織布基材(4)の坪量は、6.0〜20.0g/mが好ましく、8.0〜18.0g/mがより好ましく、10.0〜16.0g/mがさらに好ましい。20.0g/mを超えると、セパレータの薄膜化が難しい場合があり、6.0g/m未満であると、十分な強度を得ることが難しい場合がある。なお、坪量はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定された方法に基づき測定される。
不織布基材(4)の厚みは10〜30μmが好ましく、13〜27μmがより好ましく、15〜25μmがさらに好ましい。10μm未満では、十分な不織布基材の強度が得られない場合があり、30μmより厚いと、セパレータの薄膜化が難しくなる。なお、厚みは、JIS B7502−1994に定められる、最小表示量0.001mmの外側マイクロメータによって測定する。
<リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材(1)〜(4)及びリチウムイオン二次電池セパレータ>
本発明の不織布基材(1)〜(4)は、無機顔料を含む塗液を不織布基材に塗工してなるセパレータの製造に好ましく用いられる。これに加え、本発明の不織布基材(1)〜(4)は、不織布基材に有機粒子を含む塗液を塗工してなるセパレータ、ポリエチレン微多孔膜、ポリプロピレン微多孔膜等の樹脂微多孔膜と不織布基材を積層してなるセパレータ、不織布基材上に、静電紡糸法により微細繊維層を形成してなるセパレータ、固体電解質やゲル状電解質を塗工してなるセパレータ等に用いることもできる。このように、本発明の不織布基材(1)〜(4)は、リチウムイオン二次電池セパレータの前駆体シートである。
無機顔料としては、アルミナ、ギブサイト、ベーマイト、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、シリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの無機酸化物、窒化アルミニウムや窒化珪素などの無機窒化物、アルミニウム化合物、ゼオライト、マイカなどが挙げられる。
有機粒子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリスチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルモノマー共重合体、ポリオレフィンワックスなどの粒子が挙げられる。
無機顔料や有機粒子を含む塗液を調製するための媒体としては、バインダーや無機顔料、有機粒子等を均一に溶解又は分散できるものであれば特に限定されず、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素類、テトラヒドロフランなどのフラン類、メチルエチルケトンなどのケトン類、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、水などを必要に応じて用いることができる。また、必要に応じてこれらの媒体を混合して用いても良い。なお、使用する媒体は、不織布基材を膨張あるいは溶解させないものが好ましい。
無機顔料や有機粒子を含む塗液を不織布基材上に塗工する方法としては、例えばブレード、ロッド、リバースロール、リップ、ダイ、カーテン、エアーナイフ等各種の塗工方式、フレキソ、スクリーン、オフセット、グラビア、インクジェット等の各種印刷方式、ロール転写、フィルム転写などの転写方式、ディッピング等の引き上げ方式等を、必要に応じて選択して用いることができる。
多孔質フィルムとしては、フィルムを形成できる樹脂であれば、特に制限はないが、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂と言ったポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリエチレン系樹脂としては、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、又は超高密度ポリエチレンのようなポリエチレン系樹脂単独の樹脂が挙げられる。また、エチレンプロピレン共重合体、ポリエチレン系樹脂と他のポリオレフィン系樹脂との混合物なども挙げられる。ポリプロピレン系樹脂としては、ホモプロピレン(プロピレン単独重合体)、プロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、1−へプテン、1−オクテン、1−ノネン若しくは1−デセンなどのα−オレフィンとのランダム共重合体又はブロック共重合体などが挙げられる。
本発明におけるリチウムイオン二次電池とは、電解液中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池を総称したものである。電池の負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボンやコークスなどの炭素材料;金属リチウム;珪素、アルミニウム、スズ、ニッケル、鉛等の金属とリチウムとの合金;チタン酸リチウム、酸化スズ、珪酸リチウム等の金属とリチウムの複合酸化物等が例示される。正極活物質としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、チタン酸リチウム、リチウムニッケルマンガン酸化物等、遷移金属とリチウムの複合酸化物;オリビン型リン酸鉄リチウム;ニッケル−コバルト−マンガン−リチウムの複合酸化物、ニッケル−コバルト−マンガン−リチウムの複合酸化物、ニッケル−コバルト−アルミニウム−リチウムの複合酸化物、鉄−マンガン−ニッケル−リチウムの複合酸化物等、1種以上の遷移金属とリチウムの複合酸化物、又は1種以上の遷移金属と1種以上の典型金属とリチウムの複合酸化物等が例示される。
電池の電解液には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、これらの混合溶媒などの有機溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。リチウム塩としては、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)や4フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)が挙げられる。必要に応じ、ビニレンカーボネート、ホウ酸エステル類等の添加剤が添加されていても差し支えない。また、ポリエチレングリコールやその誘導体、ポリメタクリル酸誘導体、ポリシロキサンやその誘導体、ポリフッ化ビニリデン等のポリマーを溶解させて、ゲル状にした電解液を用いることもできる。
不織布基材(1)〜(4)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・絡合させて不織布を製造す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、スパンボンド法、メルトブロー法等の乾式法;抄紙法等の湿式法;静電紡糸法等がある。このうち、湿式法によって得られる繊維ウェブは、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不織布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。
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バインダー用PET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、均一な繊維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不織布に対して、カレンダーなどによって加圧することによって、厚さを調整することや、あるいは厚さを均一化することが好ましい。特に、本発明により厚み25μm以下の薄いセパレータを製造しようとする場合、不織布に熱を加えながらカレンダーによって加圧することで、不織布基材の厚みを薄くすることが好ましい。ただし、バインダー用PET繊維が皮膜化しない温度(バインダー用PET繊維の融点又は軟化点よりも20℃以上低い温度)で加圧することが好ましい。
本発明によれば、従来技術では、塗工時に発生するシワや、塗液の裏抜けのため、高い生産性で製造することが困難であった、厚み25μm以下のリチウムイオン二次電池セパレータを製造することが可能である。特に、厚み22μm以下のリチウムイオン二次電池セパレータを製造することも可能である。もちろん、厚み25μm超のリチウムイオン二次電池セパレータも容易に製造することができる。一方、厚み10μm未満といった極端に薄いセパレータは、本発明によっても製造が難しい。なお、厚みは、JIS B7502−1994に定められる、最小表示量0.001mmの外側マイクロメータによって測定する。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
≪実施例1〜13、比較例1〜3≫
<バインダー用PET繊維A1>
平均繊維径4.3μm、繊維長0.5mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A1とした。
<バインダー用PET繊維A2>
平均繊維径4.3μm、繊維長1.5mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A2とした。
<バインダー用PET繊維A3>
平均繊維径4.3μm、繊維長2.5mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A3とした。
<バインダー用PET繊維A4>
平均繊維径14.0μm、繊維長2.5mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A4とした。
<バインダー用PET繊維A5>
平均繊維径1.0μm、繊維長1.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A5とした。
<バインダー用PET繊維A6>
平均繊維径7.2μm、繊維長2.0mmの芯鞘型熱融着性PET繊維(鞘部溶点:110℃、芯部:250℃)をバインダー用PET繊維A6とした。
<バインダー用PET繊維A7>
平均繊維径4.3μm、繊維長0.3mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A7とした。
<バインダー用PET繊維A8>
平均繊維径4.3μm、繊維長3.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A8とした。
<バインダー用PET繊維A9>
平均繊維径15.0μm、繊維長2.5mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A9とした。
表1に示した繊維原料と繊維配合率に従って、抄紙用スラリーを調製した。ここで、表1中の「B1」は、平均繊維径2.5μm、繊維長3mmの結晶化PET繊維、「B2」は、平均繊維径3.2μm、繊維長3mmの結晶化PET繊維、「B3」は、平均繊維径5.5μm、繊維長3mmの結晶化PET繊維、「B4」は、平均繊維径7.8μm、繊維長5mmの結晶化PET繊維、「C1」は、繊度0.75dtex、繊維長3mmの全芳香族ポリアミド繊維(コポリ(パラ−フェニレン−3,4′−オキシジフェニレンテレフタルアミド、copoly(para−phenylene−3,4′−oxydiphenyleneterephthalic amide))、「C2」は、繊度0.10dtex、繊維長3mmのアクリル系繊維(アクリロニトリル、アクリル酸メチル、メタクリル酸誘導体の3成分からなるアクリロニトリル系共重合体)を意味する。
<不織布基材>
(実施例1〜3、5〜13)
スラリー1〜3、5〜12、14を円網・傾斜コンビネーション抄紙機を用いて、18m/minの速度で湿式抄紙し、表2に示す実施例1〜3、5〜13の不織布基材を作製した。厚みは、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧200kN/m、加工速度10m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理を行うことで調整した。
(実施例4)
スラリー4を円網・傾斜コンビネーション抄紙機を用いて、18m/minの速度で湿式抄紙し、表2に示す実施例4の不織布基材を作製した。厚みは、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧100kN/m、加工速度10m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理を行うことで調整した。
(比較例1および3)
スラリー13、16を円網・傾斜コンビネーション抄紙機を用いて、18m/minの速度で湿式抄紙し、表2に示す比較例1および3不織布基材を作製した。厚みは、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧200kN/m、加工速度10m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理を行うことで調整した。
(比較例2)
スラリー15を円網・傾斜コンビネーション抄紙機を用いて、18m/minの速度で湿式抄紙し、表2に示す比較例2の不織布基材を作製した。厚みは、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧100kN/m、加工速度10m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理を行うことで調整した。
[引張強度]
実施例及び比較例の不織布基材を流れ方向に長辺がくるように50mm巾、200mm長に切り取り、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)を用いて、つかみ間隔100mm、引張速度300mm/分の条件で伸長し、切断時の荷重値を引張強度とした。1試料について5ヶ所以上引張強度を測定し、全測定値の平均値を表3に示した。
[保液性]
実施例及び比較例の不織布基材を100mm×100mmに切り取り、その質量(W1)を計測した後、試験片をプロピレンカーボネートに1分間浸し、1分間干した後の質量(W2)を計測し、保液率を下記(式1)により求めた。
(式1) 保液率(%)=(W2−W1)/W1×100
保液率は、1試料について2回以上測定し、測定値の平均値について、300%以上であれば「A」、270%以上300%未満であれば「B」、270%未満であれば「C」で表した。
[塗工時のシワ]
体積平均粒子径0.9μm、BET比表面積5.5m/gのベーマイト100質量部を、水150質量部に分散したものに、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2質量%水溶液75質量部を添加・攪拌混合し、ガラス転移点−18℃、体積平均粒子径0.2μmのカルボキシ変性スチレン−ブタジエン共重合樹脂エマルション(固形分濃度50質量%)10質量部を添加・攪拌混合し、最後に調整水を加えて固形分濃度を25質量%に調整し、塗液Aを作製した。
実施例及び比較例の不織布基材の樹脂ロール面に、塗工装置としてリバースグラビアコーターを用い、30m/minのライン速度にて、塗液Aを、液としての付着量が47g/mとなるように片面塗工した。塗工された不織布基材は、リバースグラビアコーターに直結されたフローティングエアドライヤーで、90℃の熱風を吹き付けて乾燥させ、セパレータを得た。「塗液時のシワ」の評価として、セパレータをリーラーで500m巻き取った際のシワの発生状況により、次の3段階に分類した。
○:塗工時のシワの発生は見られない。
△:塗工時のシワの発生が少ない。
×:塗工時のシワの発生が多い。
表3に示した通り、実施例1〜13で作製した不織布基材は、PET繊維を主体としてなり、バインダー用PET繊維と結晶化PET繊維を含有し、繊維長が2.5mm以下のバインダー用PET繊維を10〜60質量%含有している不織布基材(1)である。そのため、不織布基材の伸びが少ないこと、不織布基材中のバインダー用PET繊維の分布が均一であることから、塗工時のシワの発生を抑えることができ、高い生産性で不織布基材に無機顔料を塗工したリチウムイオン二次電池セパレータを製造することができた。
実施例1〜11で作製した不織布基材は、PETを主体としてなり、平均繊維径が14.0μm以下であり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用PET繊維(I)を21〜60質量%含有している不織布基材(2)でもある。そのため、不織布基材の伸びが少ないこと、不織布基材中のバインダー用PET繊維の分布が均一であることから、実施例12〜13で作製した不織布基材と比較しても、塗工時のシワの発生を抑えることができ、高い生産性で不織布基材に無機顔料を塗工したリチウムイオン二次電池セパレータを製造することができた。実施例12で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維長が0.5mmより短いことから、不織布基材からの脱落が若干見られ、実施例1〜11で作製した不織布基材よりも、引張強度が弱くなった。実施例13で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の平均繊維径が14.0μmより太いことから、厚さ方向における繊維本数が少なくなり、実施例1〜11で作製した不織布基材よりも、引張強度が弱くなった。
比較例1で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維長が2.5mmより長いことから、不織布基材が伸びやすい上、バインダー用PET繊維同士のもつれが見られたため、シワが入りやすく、生産性に劣っていた。
比較例2で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の含有量が10質量%より少ないことから、塗工時のシワが入りやすく、セパレータの生産性に劣っていた。比較例3で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の含有量が60質量%より多いことから、溶融成分が細孔を塞ぎ、保液性が悪化した。
以下、実施例1〜11で作製した不織布基材を比較する。実施例1で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維長がやや短いことから、実施例4で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維径がやや太いことから、実施例9で作製した不織布基材は、坪量がやや低いことから、実施例2、3、5〜8、10、11で作製した不織布基材に比べ、やや引張強度が弱くなった。
実施例8で作製した不織布基材は、平均繊維径が14.0μm以下であり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用PET繊維(I)の含有量がやや多いことから、実施例1〜7、9〜11で作製した不織布基材に比べ、やや保液性が悪くなった。
実施例3で作製した不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維長がやや長いことから、実施例4で作製した不織布基材は、平均繊維径が14.0μm以下であり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用PET繊維の含有量がやや少ないことから、実施例1、2、5〜11で作製した不織布基材に比べ、塗工時にややシワが入りやすかった。
≪実施例14〜29、比較例4〜5≫
<バインダー用PET繊維(平均繊維径1.3μm)>
平均繊維径1.3μmのバインダー繊維は、海島繊維から海成分を溶出することで製造されたフィラメントを、所定の長さに切断することにより製造した。
<バインダー用PET繊維(平均繊維径1.6μm)>
平均繊維径1.6μmのバインダー繊維は、海島繊維から海成分を溶出することで製造されたフィラメントを、所定の長さに切断することにより製造した。
<バインダー用PET繊維(平均繊維径2.8μm)>
平均繊維径2.8μmのバインダー繊維は、海島繊維から海成分を溶出することで製造されたフィラメントを、所定の長さに切断することにより製造した。
<バインダー用PET繊維(平均繊維径4.3μm)>
平均繊維径4.3μmのバインダー繊維は、溶融紡糸法で製造されたフィラメントを、所定の長さに切断することにより製造した。
<結晶化PET繊維24>
溶融紡糸法で製造された、平均繊維径2.4μmのフィラメントを、長さ3.0mmに切断した結晶化PETステープル(軟化点250℃)を延伸結晶化PET繊維24として用いた。
<結晶化PET繊維16>
海島繊維から海成分を溶出することで製造された平均繊維径1.6μmのフィラメントを、長さ3.0mmに切断した結晶化PETステープル(軟化点250℃)を延伸結晶化PET繊維16として用いた。
<結晶化PET繊維43>
溶融紡糸法で製造された、平均繊維径4.3μmのフィラメントを、長さ3.0mmに切断した結晶化PETステープル(軟化点250℃)を延伸結晶化PET繊維43として用いた。
<セルロース繊維>
ダブルディスクリファイナーを用いて、カナダ標準ろ水度50mLに叩解したリヨセル(溶剤紡糸セルロース)繊維を用いた。
<アラミド繊維>
ダブルディスクリファイナーを用いて、カナダ標準ろ水度250mLに叩解したパラアラミド繊維を用いた。
<抄造>
表4〜5に示した繊維原料と含有量に従って、抄紙用スラリーを調製した。これらを、乾燥後の坪量が9.0g/mとなるように傾斜ワイヤー抄紙機を用いて8m/minの速度で抄造し、シリンダードライヤーによって乾燥し、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧100kN/m、加工速度5m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理を行って、厚み13μmの不織布基材を得た。
<引張強度>
実施例及び比較例の不織布基材を、流れ方向に長辺がくるように、50mm巾、200mm長に切り取り、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)を用いて、つかみ間隔100mm、引張速度300mm/分の条件で伸長し、切断時の荷重値を引張強度とした。結果を表4〜5に示す。
<シワ>
塗工時のシワを模擬するため、以下の試験を行った。すなわち、実施例及び比較例の不織布基材を、幅250mmにスリットし、巻き出し速度3m/min、巻き出し張力5Nで送り出し、鉛直上方2mに設けたロールで水平方向に方向転換後、巻き取った。20m巻き取る間のシワの発生程度により、次の3段階に分類した。
○:シワが発生しない
△:時々シワが発生するが、横方向の張力を加えると消失する
×:常時シワが発生し、横方向の張力を加えてもすぐに再発する
<セパレータ>
実施例及び比較例の不織布基材に、平均粒径1.0μmの水酸化マグネシウム100質量部、スチレン−ブタジエンラテックス1.5質量部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1.0質量部を含む、不揮発分濃度40質量%の塗液を、乾燥後の塗工量が10g/mになるように、ロッドコーターを用いて塗工した。このとき、台紙としては黒色の色画用紙を用いた。
<塗液の裏抜け>
前記のセパレータ作製において、台紙として用いた黒画用紙に、不織布基材を抜けて付着した塗液の量に応じて、次の4段階に分類した結果を表4〜5に示す。
A 台紙に塗液が付着していない。
B 台紙に斑点状に塗液が付着した(付着面積10%未満)。
C 台紙に裏抜けした塗液が付着した(付着面積10%以上30%以下)。
D 台紙に裏抜けした塗液が大量に付着した(付着面積30%超)。
<内部抵抗>
作製した各セパレータを用い、容量30mAhの評価用リチウムイオン二次電池(電極面積:15cm、正極:マンガン酸リチウム、負極:ハードカーボン、電解液:1M六フッ化リン酸リチウム(LiPF)の炭酸エチレン(EC)/炭酸ジエチル(DEC)=3/7(容量比)混合溶媒溶液、パウチ型電池)を作製した。この電池の満充電後の端子間電圧Eと、150mAで10秒間放電した直後の端子間電圧Eとより、下記(式2)によって求めた内部抵抗を表4〜5に示す。
(式2) R=(E−E)/0.15
実施例14〜30で作製した不織布基材は、PET繊維を主体としてなり、バインダー用PET繊維と結晶化PET繊維を含有し、繊維長が2.5mm以下のバインダー用PET繊維を10〜60質量%含有している不織布基材(1)である。そのため、塗工時のシワが発生しないか、又は発生しても、横方向の張力を調整することで是正することが可能であった。これに対して、比較例4の不織布基材は、バインダー用PET繊維を5質量%しか含有していないため、また、比較例5の不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維長が3.0mmと長いため、シワが発生し、シワの是正も困難であった。
実施例14〜21で作製した不織布基材は、平均繊維径が1.5〜2.8μmで、かつ繊維長が1.0〜2.5mmのバインダー用PET繊維(II)を10〜30質量%含有し、バインダー用PET繊維(II)と結晶化PET繊維を合計で80〜100質量%含有し、結晶化PET繊維の平均繊維径が2.0〜4.0μmである不織布基材(3)でもある。そのため、引張強度が高く、これらの不織布基材に無機顔料を塗工する際の塗液裏抜けが少なく、得られたリチウムイオン電池セパレータ内部抵抗も4.4Ω以下と低い。
実施例22の不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維径が1.3μmと細いため、引張強度が400N/mであり、実施例14〜21で作製した不織布基材と比較して低い。また、実施例23の不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維径が4.3μmと太いため、引張強度が420N/mであり、実施例14〜21で作製した不織布基材と比較して低い。実施例24の不織布基材は、バインダー用PET繊維の含有量が40質量%と多いため、これを用いて作製されたリチウムイオン電池セパレータの内部抵抗は4.8Ωであり、実施例14〜21で作製した不織布基材を用いて作製されたリチウムイオン電池セパレータと比較して高い。実施例25の不織布基材は、バインダー用PET繊維の繊維長が0.5mmと短いため、引張強度が330N/mであり、実施例14〜21で作製した不織布基材と比較して低い。実施例26、実施例27の不織布基材は、PET繊維以外の繊維が20質量%を超えて含有されているため、引張強度がそれぞれ300、280N/mであり、実施例14〜21で作製した不織布基材と比較して低い。実施例28の不織布基材は、結晶化PET繊維の繊維径が1.6μmと細いため、これを用いて作製されたリチウムイオン電池セパレータの内部抵抗は4.8Ωであり、実施例14〜21で作製した不織布基材と比較して高い。実施例29の不織布基材は、結晶化PET繊維の繊維径が4.3μmと太いため、実施例14〜21で作製した不織布基材と比較して、塗液の裏抜けが悪い。
≪実施例30〜44、比較例6〜8≫
<バインダー用PET繊維A11>
共重合成分として、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸とジエチレングリコールを含有する平均繊維径0.5μm、繊維長0.5mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A11とした。
<バインダー用PET繊維A12>
共重合成分として、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸とジエチレングリコールを含有する平均繊維径1.0μm、繊維長1.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A12とした。
<バインダー用PET繊維A13>
共重合成分として、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸とジエチレングリコールを含有する平均繊維径2.0μm、繊維長2.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A13とした。
<バインダー用PET繊維A14>
共重合成分として、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸とジエチレングリコールを含有する平均繊維径4.3μm、繊維長3.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A14とした。
<バインダー用PET繊維A15>
共重合成分として、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸とジエチレングリコールを含有する平均繊維径10.0μm、繊維長4.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A15とした。
<バインダー用PET繊維A16>
共重合成分として、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸とジエチレングリコールを含有する平均繊維径14.0μm、繊維長5.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維A16とした。
<バインダー用PET繊維a17>
共重合成分として、ジエチレングリコールを含有する平均繊維径10.5μm、繊維長5.0mmの単一成分型未延伸PET繊維(軟化点120℃、融点230℃)をバインダー用PET繊維a17とした。
<バインダー用PET繊維a18>
共重合成分として、ジエチレングリコールを含有する平均繊維径10.1μm、繊維長5.0mmの芯鞘型熱融着性PET繊維(鞘部溶点:110℃、芯部:250℃)をバインダー用PET繊維a18とした。
表6に示した繊維原料と繊維配合率に従って、抄紙用スラリーを調製した。ここで、表6中の「B11」は、共重合成分として、ジエチレングリコールを含有する平均繊維径0.7μm、繊維長1.7mmの結晶化PET繊維、「B12」は、共重合成分として、ジエチレングリコールを含有する平均繊維径2.5μm、繊維長3.0mmの結晶化PET繊維、「B13」は、共重合成分として、ジエチレングリコールを含有する平均繊維径3.2μm、繊維長3.0mmの結晶化PET繊維、「B14」は、共重合成分として、ジエチレングリコールを含有する平均繊維径5.5μm、繊維長3.0mmの結晶化PET繊維、「B15」は、共重合成分として、ジエチレングリコールを含有する平均繊維径7.8μm、繊維長5mmの結晶化PET繊維、「C11」は、繊度0.75dtex、繊維長3mmの全芳香族ポリアミド繊維(コポリ(パラ−フェニレン−3,4′−オキシジフェニレンテレフタルアミド、copoly(para−phenylene−3,4′−oxydiphenyleneterephthalic amide))を意味する。
<不織布基材>
(実施例30〜44)
スラリー17〜31を円網・傾斜コンビネーション抄紙機を用いて、18m/minの速度で湿式抄紙し、表7に示す実施例30〜44の不織布基材を作製した。厚みは、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧200kN/m、加工速度10m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理を行うことで調整した。
(比較例6)
スラリー32を円網・傾斜コンビネーション抄紙機を用いて、18m/minの速度で湿式抄紙し、表7に示す比較例6の不織布基材を作製した。厚みは、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧200kN/m、加工速度10m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理を行うことで調整した。
(比較例7)
スラリー33を円網・傾斜コンビネーション抄紙機を用いて、18m/minの速度で湿式抄紙し、表7に示す比較例7の不織布基材を作製した。
(比較例8)
比較例7の不織布基材を、金属ロール−樹脂ロール(ショア硬度D92)の構成の熱カレンダー装置を使用して、金属ロール温度195℃、線圧200kN/m、加工速度10m/min、1ニップ(nip)の条件で熱カレンダー処理し、表7に示す比較例8の不織布基材を作製した。
[引張強度]
実施例及び比較例の不織布基材を流れ方向に長辺がくるように50mm巾、200mm長に切り取り、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)を用いて、つかみ間隔100mm、引張速度300mm/分の条件で伸長し、切断時の荷重値を引張強度とした。1試料について5ヶ所以上引張強度を測定し、全測定値の平均値を求めた。引張強度が、700N/m以上であれば「A」、600N/m以上700N/m未満であれば「B」、600N/m未満であれば「C」で表し、表8に示した。
[保液性]
実施例及び比較例の不織布基材を100mm×100mmに切り取り、その質量(W1)を計測した後、試験片をプロピレンカーボネートに1分間浸し、1分間干した後の質量(W2)を計測し、保液率を下記(式1)により求めた。
(式1) 保液率(%)=(W2−W1)/W1×100
保液率は、1試料について2回以上測定し、測定値の平均値について、300%以上であれば「A」、270%以上300%未満であれば「B」、270%未満であれば「C」で表した。
[セパレータの作製]
体積平均粒子径0.9μm、BET比表面積5.5m/gのベーマイト100質量部を、水150質量部に分散したものに、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2質量%水溶液75質量部を添加・攪拌混合し、ガラス転移点−18℃、体積平均粒子径0.2μmのカルボキシ変性スチレン−ブタジエン共重合樹脂エマルション(固形分濃度50質量%)10部を添加・攪拌混合し、最後に調整水を加えて固形分濃度を25質量%に調整し、塗液Aを作製した。実施例及び比較例の不織布基材の樹脂ロール面に、塗工装置としてリバースグラビアコーターを用い、30m/minのライン速度にて、塗液Aを、液としての付着量が47g/mとなるように片面塗工した。塗工された基材は、リバースグラビアコーターに直結されたフローティングエアドライヤーで、90℃の熱風を吹き付けて乾燥させ、セパレータを得た。
[評価用電池の作製]
前記の各セパレータを用い、正極にマンガン酸リチウム、負極にメソカーボンマイクロビーズ、電解液にヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)の1mol/L炭酸ジエチル(DEC)/炭酸エチレン(EC)(容量比7/3)混合溶媒溶液を用いた設計容量30mAhの評価用電池を作製した。
[内部抵抗の評価]
作製した各電池について、60mA定電流充電→4.2V定電圧充電(1時間)→60mAで定電流放電→2.8Vになったら次のサイクル のシーケンスにて、5サイクルの慣らし充放電を行った後、60mA定電流充電→4.2V定電圧充電(1時間)→6mAで30分間定電流放電(放電量3mAh)→放電終了直前の電圧を測定(電圧a)→60mA定電流充電→4.2V定電圧充電(1時間)→90mAで2分間定電流放電(放電量3mAh)→放電終了直前の電圧(電圧b)の測定を行い、内部抵抗を下記(式3)により求めた。結果を表8に記す。
(式3) 内部抵抗Ω=(電圧a−電圧b)/(90mA−6mA)
A:内部抵抗4Ω未満
B:内部抵抗4Ω以上5Ω未満
C:内部抵抗5Ω以上
表8に示した通り、実施例30〜44で作製した不織布基材は、PETを主体としてなり、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維を含有している不織布基材(4)である。よって、不織布基材の強度が強く、保液性に優れており、セパレータの抵抗も低く優れていた。
一方、比較例6で作製した不織布基材は、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維を含有していないことから、バインダー繊維が不織基材中の空隙を塞ぎ、保液性が悪化した。また、セパレータの抵抗も高くなった。
比較例7、8で作製した不織布基材は、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維を含有していないことから、熱カレンダー処理前の比較例7の不織布基材では強度が弱くなり、熱カレンダー処理後の比較例8の不織布基材では保液性が悪く、セパレータの抵抗も高くなった。
実施例30で作製した不織布基材は、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維の繊維径がやや細く、繊維長がやや短いことから、不織布基材からの繊維の脱落が若干見られ、実施例31〜34、37〜44の不織布基材に比べ、引張強度がやや弱くなった。
実施例35で作製した不織布基材は、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維の繊維径がやや太いことから、厚さ方向における繊維本数がやや少なくなり、実施例31〜34、37〜44の不織布基材に比べ、引張強度がやや弱くなった。
実施例36で作製した不織布基材は、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維の含有量がやや少なく、さらに坪量がやや低いことから、実施例31〜34、37〜44の不織布基材に比べ、引張強度がやや弱くなった。
実施例41で作製した不織布基材は、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維の含有量がやや多いことから、不織基材の空隙が塞がれた部分が見られ、実施例30〜40、42、44の不織布基材に比べ、保液性がやや悪くなり、セパレータの抵抗もやや高くなった。
実施例43で作製した不織布基材は、バインダー繊維として、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有するバインダー用PET繊維と3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有しないバインダー用PETが併用されているが、3,5−ジカルボメトキシベンゼンスルホン酸を共重合成分として含有しないバインダー用PETの含有量がやや多いことから、不織基材の空隙が塞がれた部分が見られ、実施例30〜40、42、44の不織布基材に比べ、保液性がやや悪くなり、セパレータの抵抗もやや高くなった。
本発明の活用例としては、リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材が好適である。

Claims (4)

  1. ポリエチレンテレフタレート繊維を主体としてなるリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材において、該不織布基材がバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維と結晶化ポリエチレンテレフタレート繊維を含有し、平均繊維径が0.1〜14.0μmであり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維を10〜60質量%含有す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不織布基材。
  2. 平均繊維径が0.1〜14.0μmであり、かつ、繊維長が0.5〜2.5mmのバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維を21〜60質量%含有する請求項1記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材。
  3. 平均繊維径が1.5〜2.8μmであり、かつ繊維長が1.0〜2.5mmのバインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維を10〜30質量%含有し、該バインダー用ポリエチレンテレフタレート繊維と結晶化ポリエチレンテレフタレート繊維を合計で80〜100質量%含有し、結晶化ポリエチレンテレフタレート繊維の平均繊維径が2.0〜4.0μm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不織布基材。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材に、無機顔料を含む塗液を塗工する処理、有機粒子を含む塗液を塗工してなる処理、樹脂微多孔膜を積層する処理、静電紡糸法により微細繊維層を形成してなる処理、固体電解質やゲル状電解質を塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなるリチウムイオン二次電池セパレータ。

JP2014560728A 2013-02-05 2014-01-28 リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ Expired - Fee Related JP6292626B2 (ja)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013020308 2013-02-05
JP2013020308 2013-02-05
JP2013262265 2013-12-19
JP2013262265 2013-12-19
JP2013263275 2013-12-20
JP2013263275 2013-12-20
PCT/JP2014/051780 WO2014123033A1 (ja) 2013-02-05 2014-01-28 リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017244829A Division JP6542343B2 (ja) 2013-02-05 2017-12-21 リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2014123033A1 JPWO2014123033A1 (ja) 2017-02-02
JP6292626B2 true JP6292626B2 (ja) 2018-03-14

Family

ID=51299630

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014560728A Expired - Fee Related JP6292626B2 (ja) 2013-02-05 2014-01-28 リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ
JP2017244829A Active JP6542343B2 (ja) 2013-02-05 2017-12-21 リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017244829A Active JP6542343B2 (ja) 2013-02-05 2017-12-21 リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9768430B2 (ja)
EP (2) EP2955773B1 (ja)
JP (2) JP6292626B2 (ja)
CN (2) CN107248563B (ja)
WO (1) WO2014123033A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017183111A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 旭化成株式会社 セパレータおよびその製造方法
CN105977433A (zh) * 2016-05-26 2016-09-28 厦门大学 一种复合无纺布及其制备方法与在锂硫电池中的应用
CN107474270B (zh) * 2016-06-07 2021-01-12 上海恩捷新材料科技有限公司 一种聚合物电解质膜的制备方法
JP6579383B2 (ja) * 2016-08-10 2019-09-25 荒川化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ、リチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法、及びリチウムイオン二次電池
CN106876632A (zh) * 2017-01-12 2017-06-20 广东骏东科技有限公司 一种锂离子电池用陶瓷隔膜及其制备方法
US11342578B2 (en) 2017-05-15 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
WO2019049510A1 (ja) * 2017-09-11 2019-03-14 株式会社クラレ 非水電解質電池セパレータ用塗工液、並びに、それを用いた非水電解質電池用セパレータ及び非水電解質電池
JP7148280B2 (ja) * 2018-06-04 2022-10-05 帝人フロンティア株式会社 湿式不織布
WO2020100654A1 (ja) * 2018-11-13 2020-05-22 日本バイリーン株式会社 不織布及び電気化学素子用セパレータ
WO2020189597A1 (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 三菱製紙株式会社 リチウムイオン電池用セパレータ
CN114616369A (zh) * 2019-11-01 2022-06-10 帝人富瑞特株式会社 电池间隔件用无纺布和电池间隔件
WO2021248465A1 (zh) * 2020-06-12 2021-12-16 深圳市星源材质科技股份有限公司 无纺布及其制备方法、锂电池隔膜及锂电池隔膜基膜
CN112599925A (zh) * 2020-12-16 2021-04-02 宁波日新恒力科技有限公司 一种电池电容器用复合隔膜及其制备方法
EP4423843A1 (en) 2021-10-29 2024-09-04 Teijin Aramid B.V. Separator suitable for use in lithium ion batteries
JP7323728B1 (ja) * 2023-01-31 2023-08-08 大王製紙株式会社 湿式不織布を含む電磁波シールド用基材及び電磁波シールド材

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4217441A (en) * 1977-04-19 1980-08-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Modified polyester films
JPH07302584A (ja) * 1994-05-09 1995-11-14 Daicel Chem Ind Ltd 電池用セパレータ
US6096234A (en) * 1997-01-23 2000-08-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Cross-linked polymer solid electrolyte, method of manufacturing cross-linked solid polymer electrolyte, composite solid electrolyte, and thin solid cell employing composite solid electrolyte
JPH10300314A (ja) * 1997-04-18 1998-11-13 Samsung Electron Co Ltd 冷気吐出口の開閉装置を備えた冷蔵庫
US6818352B2 (en) * 1999-03-07 2004-11-16 Teijin Limited Lithium secondary cell, separator, cell pack, and charging method
JP3878421B2 (ja) 2001-02-20 2007-02-07 松下電器産業株式会社 固体電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ
FR2822296A1 (fr) * 2001-03-19 2002-09-20 Atofina Elements de batteries lithium-ion fabriques a partir d'une poudre microcomposite a base d'une charge et d'un fluoropolymere
DE10238944A1 (de) 2002-08-24 2004-03-04 Creavis Gesellschaft Für Technologie Und Innovation Mbh Separator zur Verwendung in Hochenergiebatterien sowie Verfahren zu dessen Herstellung
JP2004303940A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電解コンデンサ
JP4507500B2 (ja) * 2003-03-31 2010-07-21 パナソニック株式会社 電解コンデンサの製造方法
JP4536625B2 (ja) * 2004-09-07 2010-09-01 パナソニック株式会社 電解コンデンサ用電解液及びそれを用いた電解コンデンサ
JP2006127890A (ja) 2004-10-28 2006-05-18 Teijin Fibers Ltd 電気化学素子用セパレータおよびそれよりなる電気化学素子
CN100415795C (zh) * 2006-06-23 2008-09-03 江苏江南高纤股份有限公司 碱溶性聚酯及其制备方法
JP5128988B2 (ja) 2008-03-21 2013-01-23 三菱製紙株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ基材
JP5225173B2 (ja) * 2009-03-30 2013-07-03 三菱製紙株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ
CN102498591B (zh) * 2009-09-09 2015-05-20 三菱制纸株式会社 锂离子二次电池用基材和锂离子二次电池用隔板
JP2011187346A (ja) 2010-03-10 2011-09-22 Mitsubishi Paper Mills Ltd リチウムイオン二次電池用基材
JP2012190622A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電気化学素子用セパレータ及びそれを用いた電気化学素子

Also Published As

Publication number Publication date
CN104995765A (zh) 2015-10-21
US10230087B2 (en) 2019-03-12
EP2955773A1 (en) 2015-12-16
US9768430B2 (en) 2017-09-19
EP3246970A1 (en) 2017-11-22
EP2955773B1 (en) 2020-04-01
JP2018081922A (ja) 2018-05-24
EP2955773A4 (en) 2017-02-15
JPWO2014123033A1 (ja) 2017-02-02
CN107248563B (zh) 2022-03-15
US20170288190A1 (en) 2017-10-05
WO2014123033A1 (ja) 2014-08-14
US20150372269A1 (en) 2015-12-24
CN104995765B (zh) 2017-12-05
JP6542343B2 (ja) 2019-07-10
EP3246970B1 (en) 2021-07-07
CN107248563A (zh) 2017-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6292626B2 (ja) リチウムイオン二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウムイオン二次電池セパレータ
CN102986060B (zh) 锂离子二次电池用隔板及使用其而成的锂离子二次电池
JP6953413B2 (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP2018125272A (ja) リチウムイオン電池セパレータ
JP6408810B2 (ja) リチウム二次電池用セパレータ及びリチウム二次電池用セパレータの製造方法
JP2020161243A (ja) リチウム二次電池セパレータ用不織布基材及びリチウム二次電池セパレータ
JP6841706B2 (ja) リチウムイオン電池セパレータ
JP2012155941A (ja) 電気化学素子用セパレータおよびそれを用いた電気化学素子
JP6962924B2 (ja) エネルギー蓄積装置用の薄型高密度不織布セパレータおよびその製造方法
JP2012190622A (ja) 電気化学素子用セパレータ及びそれを用いた電気化学素子
JP2021057237A (ja) リチウムイオン電池用セパレータ
JP2014053260A (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータ基材、リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
JP2018206671A (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP2013254570A (ja) リチウムイオン電池用セパレータ及びリチウムイオン電池
JP6018526B2 (ja) 金属イオン二次電池セパレータ
JP6016466B2 (ja) リチウムイオン電池用セパレータ用塗液およびリチウムイオン電池用セパレータ
JP2019212492A (ja) リチウムイオン電池セパレータ及びリチウムイオン電池
JP2015046287A (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータ及びそれを用いてなるリチウムイオン二次電池
JP2019212436A (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ
JP2022040844A (ja) リチウムイオン電池用セパレータ
JP2013191291A (ja) リチウムイオン二次電池用セパレータ基材の製造方法、リチウムイオン二次電池用セパレータ基材、リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
JP2019207775A (ja) リチウムイオン電池セパレータ及びリチウムイオン電池
JP2019186128A (ja) 電気化学素子用セパレータ及び電気化学素子
JP2019212403A (ja) リチウムイオン電池セパレータ用基材及びリチウムイオン電池セパレータ

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170627

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170808

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171115

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20171121

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20171128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171221

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6292626

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees