JP6379484B2 - 積層多孔性フィルム、電池用セパレータ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
一方、大型の二次電池はロードレベリング、UPS、電器自動車をはじめ、エネルギー/環境問題に関連する多くの分野において研究開発が進められ、大容量、高出力、高電圧及び長期保存性に優れている点より非水電解液二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池の用途が広がっている。
非水電解液用の溶媒としては、より多くのリチウムイオンを存在させることができる高誘電率有機溶媒が用いられ、該高誘電率有機溶媒としてポリプロピレンカーボネートやエチレンカーボネート等の有機炭酸エステルが主にしようされている。溶媒中でリチウムイオン源となる支持電解質として、6フッ化リン酸リチウム等の反応性の高い電解質を溶媒に溶かして使用している。
また特許文献4には、ポリプロピレンとポリエチレンとβ結晶型核剤からなる樹脂組成物を、該樹脂組成物中のポリプロピレン成分の結晶相が実質的にβ結晶相である膜状物に成形し、次いで該膜状物を60℃〜135℃で延伸することと特徴とする微多孔性膜の製造方法が提案されている。
また、前記特許文献2〜4について、いずれの多孔性フィルムも電池用セパレータとして用いた場合、電池の安全性に大きく寄与するシャットダウン特性についての考慮がなされておらず、よって、これらの多孔性フィルムを電池用セパレータとして使用するには電池の安全性を確保するという点で問題がある。
なお、本発明において、「主成分」と表現した場合には、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容する意を包含し、特に当該主成分の含有割合を特定するものではないが、主成分は組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、特に好ましくは90質量%以上(100質量%も含む)を占める意を包含するものである。
また、「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」及び「好ましくはYより小さい」の意を包含するものである。ここで、本発明における数値範囲の上限値及び下限値は、本発明が特性する数値範囲内から僅かに外れる場合であっても、当該数値範囲内と同様の作用効果を備えている限り本発明の均等範囲に包含するものである。
本発明におけるA層について説明する。本発明におけるA層はポリプロピレン系樹脂組成物を主成分とする。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレン(プロピレン単独重合体)、またはプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1―ヘプテン、1−オクテン、1−ノネンもしくは1−デセンなどαオレフィンとのランダム共重合体またはブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、リチウムイオン二次電池用セパレータに用いる場合には機械的強度の観点からホモポリプロピレンがより好適に使用される。
アイソタクチックペンタッド分率とは任意の連続する5つのプロピレン単位で構成される炭素―炭素結合による主鎖にたいして側鎖である5つのメチル基がいずれも同方向に位置する立体構造あるいはその割合を意味する。メチル基領域のシグナルの帰属は、A.Zambelli et at al.(Macromol.8,687(1975))に準拠している。
本発明のA層はβ活性を有することが好ましい。
β活性は、延伸前の膜状物にβ晶を生成したことを示す1指標として捉えることができる。延伸前の膜状物中のポリプロピレン系樹脂がβ晶を生成していれば、その後延伸を施すことで微細孔が形成されるため、透気特性を有する積層多孔性フィルムを得ることができる。
具体的には、示差走査型熱量計で積層多孔性フィルムを25℃から240℃まで走査温度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃から25℃まで走査速度10℃/分で降温後1分間保持し、更に25℃から240℃まで走査速度10℃/分で再昇温させた際に、ポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)が検出された場合、β活性を有すると判断している。
β活性度(%)=〔ΔHmβ/(ΔHmβ+ΔHmα)〕×100
例えば、ホモポリプロピレンの場合は、主に145以上160℃未満の範囲で検出されるβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に160℃以上175℃以下に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。また、例えばエチレンが1〜4モル%共重合されているランダムポリプロピレンの場合には、主に120℃以上140℃未満で検出されているβ晶由来の結晶融解熱量(ΔHmβ)と、主に140℃以上165℃以下の範囲に検出されるα晶由来の結晶融解熱量(ΔHmα)から計算することができる。
β活性度の上限値は特に限定されないが、β活性度が高いほど前記効果より有効に得られるので100%に近いほど好ましい。
β晶核剤としては、例えば、アミド化合物;テトラオキサスピロ化合物;キナクリドン類;ナノスケールのサイズを有する酸化鉄;1,2−ヒドロキシステアリン酸カリウム、安息香酸マグネシウムもしくはコハク酸マグネシウム、フタル酸マグネシウムなどに代表されるカルボン酸のアルカリもしくはアルカリ土類金属塩;ベンセンスルホン酸ナトリウムもしくはナフラレンスルホン酸ナトリウムなどに代表される芳香族スルホン酸化合物;二もしくは三塩基カルボン酸のジもしくはトリエステル類;フタロシアニンブルーなどに代表されるフタロシアニン系顔料;有機二塩基酸である成分aと周期律表第IIA族金属の酸化物、水酸化物もしくは塩である成分bとからなる二成分化合物;環状リン化合物とマグネシウム化合物からなる組成物などが挙げられる。
次にB層について説明する。本発明におけるB層は230℃でのひずみ速度が100〜102/secの範囲でのせん断粘度の累乗近似の微分値が−5000以下となるポリエチレン系樹脂組成物を主成分とする。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、その溶融状態での粘度挙動が重要である。具体的には、230℃でのせん断ひずみ速度が100〜102/secの範囲における複素粘度挙動を測定し、本範囲における複素粘度データを累乗近似した式を微分した値が−5000以下となるポリエチレン系樹脂組成物であることが重要である。本パラメータは、溶融時の最長緩和時間(その温度で変形を受けた場合に変形が完全に緩和するために必要な時間)を示すものであり、本パラメータが低くなればなるほど溶融時の最長緩和時間が長くなる。よって例えば製膜時に高ドラフト比で引き落とし成形した場合に、本パラメータが−5000以下であれば、溶融状態で受けた変形が緩和されず、同じドラフト比で比較すると配向が強くかかるため、多孔化しやすくなるので好ましい。なお、本発明における複素粘度測定は、JIS K7244−10に準拠して、230℃で、周波数が100〜102/secの範囲で測定した場合の粘度である。
本発明に使用できる脂環族飽和炭化水素樹脂及びその変性体としては、石油樹脂、ロジン樹脂、テルペン樹脂、クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂及びそれらの変性体等が挙げられる。
結晶核剤は、前記の特性を有する溶融状態からの冷却過程時に結晶成長のための核生成の効果が認められれば良く、例えば、ジベンジリデンソルビトール(DBS)化合物、1,3−O−ビス(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、ジアルキルベンジリデンソルビトール、少なくとも一つの塩素または臭素置換基を有するソルビトールのジアセタール、ジ(メチルまたはエチル置換ベンジリデン)ソルビトール、炭素環を形成する置換基を有するビス(3,4−ジアルキルベンジリデン)ソルビトール、脂肪族、脂環族、および芳香族のカルボン酸、ジカルボン酸または多塩基性ポリカルボン酸、相当する無水物および金属塩などの有機酸の金属塩化合物、環式ビス−フェノールホスフェート、2ナトリウムビシクロ[2.2.1]ヘプテンジカルボン酸などの二環式ジカルボン酸及び塩化合物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−ジカルボキシレートなどの二環式ジカルボキシレートの飽和の金属または有機の塩化合物、1,3:2,4−O−ジベンジリデン−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(m−メチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(m−エチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(m−イソプロピルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(m−n−プロピルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(m−n−ブチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−メチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−エチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−イソプロピルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−n−プロピルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−n−ブチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,3−ジメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,4−ジメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,5−ジメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(3,4−ジメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(3,5−ジメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,3−ジエチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,4−ジエチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,5−ジエチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(3,4−ジエチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(3,5−ジエチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,4,5−トリメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(3,4,5−トリメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(2,4,5−トリエチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(3,4,5−トリエチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−メチルオキシカルボニルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−エチルオキシカルボニルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−イソプロピルオキシカルボニルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(o−n−プロピルオキシカルボニルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(o−n−ブチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(o−クロロベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−(p−クロロベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−[(5,6,7,8, −テトラヒドロ−1−ナフタレン)−1−メチレン]−D−ソルビトール、1,3:2,4 −ビス−O−[(5,6,7,8, −テトラヒドロ−2−ナフタレン)−1−メチレン]−D−ソルビトール、1,3 −O−ベンジリデン−2,4−O−p−メチルベンジリデン−D−ソルビトール、1,3 −O−p−メチルベンジリデン−2,4−O−ベンジリデン−D−ソルビトール、1,3 −O−ベンジリデン−2,4−O−p−エチルベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−p−エチルベンジリデン−2,4−O−ベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−ベンジリデン−2,4−O−p−クロルベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−p−クロルベンジリデン−2,4−O−ベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−ベンジリデン−2,4−O−(2,4 −ジメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3−O−(2,4−ジメチルベンジリデン)−2,4−O−ベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−ベンジリデン−2,4−O−(3,4−ジメチルベンジリデン)−D−ソルビトール、1,3−O−(3,4−ジメチルベンジリデン)−2,4−O−ベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−p−メチル−ベンジリデン−2,4−O−p−エチルベンジリデンソルビトール、1,3−p−エチル−ベンジリデン−2,4−p−メチルベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−p−メチル−ベンジリデン−2,4−O−p−クロルベンジリデン−D−ソルビトール、1,3−O−p−クロル−ベンジリデン−2,4−O−p−メチルベンジリデン−D−ソルビトールなどのジアセタール化合物、ナトリウム2,2’−メチレン−ビス−(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフェート、アルミニウムビス[2,2’−メチレン−ビス−(4−6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフェート]、燐酸2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ナトリウム、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、ヘベニン酸アミドなどの炭素数11〜22の脂肪族アミド、2ナトリウムヘキサヒドロフタル酸、シリカ、タルク、カオリン、炭化カルシウム等の無機粒子、グリセロール、グリセリンモノエステルなどの高級脂肪酸エステル、及び類似物が挙げられる。本発明で用いる結晶核剤は、中でも高級脂肪族エステルが好ましく、グリセリンモノエステルがより好ましい。
中でも、A層/B層/A層の2種3層構成は、得られる積層多孔性フィルムのカール度合いや表面平滑性が良好となるため特に優れている。
A層及びB層以外の他の層が存在する場合、当該他の層はA層とB層との関係が前述した関係からはずれないように設ける必要がある。他の層の厚みの合計が全体の厚み1に対して0.1〜0.5となるのが好ましく、0.1〜0.3となるのがより好ましい。
本発明の積層多孔性フィルムの形態としては、平面状、チューブ状の何れであっても良いが、製品として数丁取りが可能であることが生産性の観点から好ましく、更に内面コードなどの処理を施すのに簡便なことから平面状がより好ましい。
本発明の積層多孔性フィルムの厚みは1〜500μmであり、好ましくは5〜300μm、より好ましくは5〜100μm、更に好ましくは7〜50μm、特に好ましくは10〜40mである。厚みが1μm以上、好ましくは5μm以上であれば、実質的に十分な透気特性を得ることができ、機械強度の観点においても問題とならないため好ましい。また、厚みが500μm以下、好ましくは300μm以下であれば、実質的に十分な機械強度を得ることができ、透気特性の観点においても問題とならないため好ましい。
その指標として、本発明の積層多孔性フィルムをリチウムイオン二次電池用セパレータ用途に用いる場合には、25℃での透気度は5〜3000秒/100mlが好ましく、より好ましくは20〜2000秒/100mlであり、更に好ましくは50〜1000秒/100mlであり、特に好ましくは50〜500秒/100mlである。
すなわち、前記透気度が3000秒/100ml以下であれば、連通性を有し、十分な透気特性を有することが示唆されるので、電池用セパレータとして使用する場合、室温使用時においてイオン伝達性を確保し、十分な電池特性を得ることができる。
一方、透気度が5秒/100ml以上であれば、孔径が適度に小さく、電池用セパレータとして使用する場合、機械的強度が維持でき、内部短絡等のトラブルを回避することができる。
透気度は積層多孔性フィルムの厚み方向の空気の通り抜け難さを表し、具体的には、100mlの空気が当該多孔性フィルムを通過するのに必要な秒数で表現されている。そのため、数値が小さい方が通り抜けやすく、数値が大きい方が通り抜け難いことを意味する。すなわち、その数値が小さい方が積層多孔性フィルムの厚み方向の連通性が良いことを意味し、その数値が大きい方が積層多孔性フィルムの厚み方向の連通性が悪いことを意味する。連通性とは積層多孔性フィルムの厚み方向の孔のつながり度合いである。本発明の透気度が低いということは、電池用セパレータとして使用する場合、イオンの移動が容易であることを意味し、電気特性に優れるため好ましい。なお、透気度は実施例に記載の方法で測定している。
また、前記シャットダウン特性は、空孔率や孔径に左右される。以下の内容に限られないが、例えば、ポリエチレン系樹脂に前記化合物xを加え、当該化合物xの種類や配合量を調整すること、若しくは、結晶核剤を添加してポリエチレン系樹脂の結晶を微小化することによって、135℃で5秒間加熱した後の透気度を制御することができる。
また、製造方法において、延伸倍率や延伸温度を調整することによって、135℃で5秒間加熱後の透気度を10000秒/100ml以上とすることが可能である。
次に本発明の積層多孔性フィルムの製造方法について説明するが、本発明は係る製造方法により製造される積層多孔性フィルムのみに限定されるものではない。
本発明の積層多孔性フィルムの製造方法は、積層と多孔化の順序によって次の3つに大別される。
(a)A層の多孔性フィルムとB層の多孔性フィルムを作製し、ついで少なくともA層の多孔性フィルムとB層の多孔性フィルムを積層する方法。
(b)A層とB層の積層無孔膜状物を作成し、ついで該無孔膜状物を多孔化する方法。
(c)A層とB層の2層のうちいずれか1層を多孔化したのち、もう1層の無孔膜状物と積層し、多孔化する方法。
前記(b)の方法としては、A層の無孔膜状物とB層の無孔膜状物をそれぞれ作製し、A層の無孔膜状物とB層の無孔膜状物を熱ラミネートや接着剤等で積層化した後に多孔化する方法、または共押出でA層とB層を少なくとも有する積層無孔膜状物を作製した後、多孔化する方法などが挙げられる。
前記(c)の方法としては、A層の多孔性フィルムとB層の無孔膜状物、またはA層の無孔膜状物とB層の多孔性フィルムを熱ラミネートや接着剤等で積層化する方法が挙げられる。
本発明において、その工程の簡便さ、生産性の観点から(b)の方法が好ましく、A層の無孔膜状物とB層の無孔膜状物を熱ラミネートで積層化した後で多孔化することが最も好ましい。
すなわちA層にβ活性を有させる場合、延伸することによって微細孔を容易に形成することができる。一方、B層を多孔化する方法としては、例えば延伸法、相分離法、抽出法、化学処理法、照射エッチング法、発泡法またはこれらの技術の組み合わせなど公知の方法を用いることができる。中でも本発明においてはその工程の簡便さ、生産性の観点から延伸法を用いることが好ましい。
次にA層とB層の無孔膜状物は熱ラミネートで積層される。例えばA層/B層/A層の3層の積層においては、フィルムが3組の原反ロールスタンドから巻きだされ、加熱されたロール間でニップロールにて熱圧着されることにより積層化される。積層は各層を構成する樹脂組成物の融点以下で熱圧着することが必要である。
次に積層化した無孔膜状物を少なくとも直交する2方向に延伸する。積層化した無孔膜状物の延伸方法については、ロール延伸法、圧延法、テンター延伸法、同時二軸延伸や逐次二軸延伸などの二軸延伸法などの手法があり、これらを単独あるいは2つ以上組み合わせて延伸を行う。
使用するTダイのギャップは、最終的に必要な積層多孔性フィルムの厚み、延伸条件、ドラフト率などの各種条件等から決定されるが、一般的には0.1〜3.0mm程度が好ましく、より好ましくは0.5〜1.0mmである。0.1mm未満では溶融押出時の背圧が高くなり過ぎ、生産速度という観点から好ましくない。
キャストロールの冷却固化温度は、好ましくは80〜150℃、より好ましくは90〜140℃、更に好ましくは100〜130℃である。冷却固化温度を80℃以上とすることで冷却固化させたA層中のβ活性度を十分に増加させることができるため好ましい。また、150℃以下とすることで押出された溶融樹脂がキャストロールへ粘着し巻きついてしまうなどのトラブルが起こり難く、効率よく製膜することが可能であるため好ましい。
また、延伸工程の延伸速度としては、500〜12000%/分が好ましく、750〜10000%/分がより好ましく、1000〜80000%/分が更に好ましい。前記範囲内の延伸速度で延伸することで、大きな欠陥構造のような空孔が出来ることなく微細な多孔構造を発現させることができる。
次に、本発明の前記積層多孔性フィルムを電池用セパレータとして収容している非水電解液電池について、図1を参照して説明する。
正極板21、負極板22の両極は電池用セパレータ10を介して互いに重なるようにして渦巻き状に捲回し、巻き止めテープで外側を止めて捲回体としている。この渦巻き状に巻回する際、電池用セパレータ10は厚みが5〜40μmであることが好ましく、5〜30μmであることが特に好ましい。厚みを5μm以上にすることにより電池用セパレータが破れにくくなり、40μm以下にすることにより所定の電池缶に捲回して収納する際電池面積を大きくとることができ、ひいては電池容量を大きくすることができる。
なかでも、エチレンカーボネート1質量部に対してメチルエチルカーボネートを2質量部混合した溶媒中に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0mol/Lの割合で溶解した電解質が好ましい。
負極に炭素材料を用いる場合、炭素材料としてはリチウムイオンをドープ、脱ドープできるものであればよく、例えば黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などを用いることができる。
本発明のB層の主成分であるポリエチレン系樹脂組成物を230℃の測定温度にてせん断ひずみ速度が100〜102/secの範囲における複素粘度挙動を測定した。前記範囲における複素粘度データを累乗近似した式を微分した値を算出した。
得られた積層多孔性フィルムを1/1000mmのダイヤルゲージにて、面内を不特定に5箇所測定しその平均を厚みとした。
得られた積層多孔性フィルムから直径φ40mmの大きさでサンプルを切り出し、JIS P8117に準拠して25℃での透気度(秒/100ml)を測定した。
得られた積層多孔性フィルムを縦60mm×横60mm角に切り出し、図2(A)に示すように中央部にφ40mmの円状の穴をあけたアルミ板(材質:JIS規格A5052、サイズ:縦60mm、横60mm、厚み1mm)2枚の間に挟み、図2(B)に示すように周囲にグリセリン(ナカライテスク社製、1級)を底面から100mmとなるまで満たした。135℃のオイルバス(アズワン社製、OB−200A)の中央部に、アルミ板2枚で固定された状態のフィルムを浸漬し、5秒間過熱した、加熱後直ちに別途用意した25℃のグリセリンを満たして冷却槽に浸漬して5分間冷却した後、2−プノパノール(ナカライテスク社製、特級)で洗浄し、25℃の空気雰囲気下にて15分乾燥させた後に上記(3)の方法に従い測定した。
(5)示差走査型熱量測定(DSC)
得られた積層多孔性フィルムをパーキンエルマー社製の示差走査型熱量計(DSC−7)を用いて、25℃から240℃まで走査速度10℃/分で昇温後1分間保持し、次に240℃から25℃まで走査速度10℃/分で降温後1分間保持し、次に25℃から240℃まで走査速度10℃/分で再昇温させた。ポリプロピレン系樹脂がホモポリプロピレンの場合は、再昇温時にポリプロピレン系樹脂のβ晶に由来する結晶融解ピーク温度(Tmβ)である145〜175℃にピークが検出されるか否かによりβ活性の有無を以下の基準にて評価した。また、ポリプロピレン系樹脂がランダムポリプロピレンの場合は、上述の(β活性)に基づいてβ活性の有無を評価した。
○:Tmβが145℃〜175℃の範囲内に検出された場合(β活性あり)
×:Tmβが145℃〜175℃の範囲内に検出されなかった場合(β活性なし)
なお、β活性の測定は、試料量10mgで、窒素雰囲気下にて行った。
前記135℃で5秒間加熱後の透気度の測定と同様に、積層多孔性フィルムを縦60mm×横60mm角に切り出し、図2(A)(B)に示すように固定した。
アルミ板2枚に拘束した状態の積層多孔性フィルムを設定温度180℃、表示温度180℃である送風定温恒温器(ヤマト科学株式会社製、型式:DKN602)に入れ3分間保持した後、設定温度を100℃に変更し、10分以上の時間をかけて100℃まで徐冷を行った。表示温度が100℃になった時点で積層多孔性フィルムを取り出し、アルミ板2枚に拘束した状態のまま25℃の雰囲気下で5分間冷却して得られた積層多孔性フィルムについて、以下の測定条件で、中央部の40mmφの円状の部分について広角X線回折測定を行った。
・広角X線回折測定装置:マックサイエンス社製、型番:XMP18A
・X線源:CuKα線、出力:40kV、200mA
・走査方法:2θ/θスキャン、2θ範囲:5°〜25°、走査間隔:0.05°、走査速度:5°/min
得られた回折プロファイルについて、ポリプロピレン系樹脂のβ晶の(300)面に由来するピークより、β活性の有無を以下のように評価した。
○:ピークが2θ=16.0〜16.5°の範囲に検出された場合(β活性あり)
×:ピークが2θ=16.0〜16.5°の範囲に検出されなかった場合(β活性なし)
なお、積層多孔性フィルムが60mm×60mm角に切り出せない場合は、中央部に40mmφの円状の穴にフィルムが設置されるように調整しても構わない。
A層を構成するポリプロピレン系樹脂組成物として、ポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製、プライムポリプロ F300SV、MFR:3g/10分)100質量部に対し、β晶核剤として、3,9−ビス[4−(N−シクロヘキシルカルバモイル)フェニル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン0.1質量部を加え、東芝機械株式会社製の同方向二軸押出機(口径φ40mm、L/D:32)を用いて280℃にて溶融混練してペレット状に加工した樹脂組成物A1を得た。
次にB層を構成するポリエチレン系樹脂組成物として、高密度ポリエチレンPE−1(三井化学社製、ハイゼックス3000B、密度:0.961g/cm3、MFR:0.63g/10分)を押出機にて200℃で押出し、リップギャップを1mmとしたTダイより200℃で押出し、エアノズルにて25℃で冷却しながら厚み20μm(ドラフト比:50)の無孔膜状物を得た。
次に、A層を製膜すべく前記樹脂組成物A1を押出機にて200℃で押出をして、125℃のキャスティングロールで冷却固化させて、厚み90μmの無孔膜状物を得た。
続いて、表層がA層で、裏層がB層の積層無孔膜状物を次のように製造した。2組のA層の無孔膜状物とB層の無孔膜状物とを、それぞれ巻きだし速度1m/minで巻きだし、加熱ロールに導き、温度125℃、線圧1.5kg/cmで熱圧着し、その後同速度で50℃の冷却ロールに導いて巻き取った。
巻き取った積層無孔膜状物を、縦方向に50℃に保持されたニップロール間で75%延伸を行い、引き続き80℃に保持されたロール間で65%延伸を行った後、テンター延伸機にて横方向に100℃で2.0倍に逐次二軸延伸をして積層多孔性フィルムを得た。得られた積層多孔性フィルムの結果を表1に示す。
横方向の延伸倍率を2.5倍にした以外は、実施例1と同様の方法にて積層多孔性フィルムを得た。得られた積層多孔性フィルムの結果を表1に示す。
横延伸の延伸倍率を3.0倍にした以外は、実施例1と同様の方法にて積層多孔性フィルムを得た。得られた積層多孔性フィルムの結果を表1に示す。
B層の無孔膜状物の厚みを70μmとした以外は、実施例1と同様の方法にて積層多孔性フィルムを得た。得られた積層多孔性フィルムの結果を表1に示す。
実施例1にて、ポリエチレン系樹脂組成物として高密度ポリエチレンPE−2(三井化学社製、ハイゼックス3300F、密度:0.950g/cm3、MFR:1.1g/10分)を用いた以外は同様の方法にて積層多孔性フィルムを得た。得られた積層多孔性フィルムの結果を表1に示す。透気性を有する積層多孔性フィルムを得ることができなかった。
実施例1にて、ポリエチレン系樹脂組成物として高密度ポリエチレンPE−3(三井化学社製、ハイゼックス2200J、密度:0.964g/cm3、MFR:5.2g/10分)を用いた以外は同様の方法にて積層多孔性フィルムを得た。得られた積層多孔性フィルムの結果を表1に示す。透気性を有する積層多孔性フィルムを得ることができなかった。
20 非水電解液電池
21 正極板
22 負極板
24 正極リード体
25 負極リード体
26 ガスケット
27 正極蓋
31 アルミ板
32 フィルム
33 クリップ
34 フィルム縦方向
35 フィルム横方向
Claims (8)
- 少なくとも2層の多孔質層を積層した積層多孔性フィルムであって、前記2層の多孔質層のうち1層がポリプロピレン系樹脂組成物を主成分とするA層と、もう1層が230℃でのひずみ速度が100〜102/secの範囲でのせん断粘度の累乗近似の微分値が−5000以下となるポリエチレン系樹脂組成物を主成分とするB層とを有することを特徴とする積層多孔性フィルム。
- 前記ポリエチレン系樹脂組成物のMFRは0.03〜15g/10分である請求項1に記載の積層多孔性フィルム。
- 前記A層はβ活性を有する請求項1または2に記載の積層多孔性フィルム。
- 前記A層のポリプロピレン系樹脂組成物について、ポリプロピレン系樹脂にβ晶核剤が含まれている請求項1〜3のいずれかに記載の積層多孔性フィルム。
- 前記β晶核剤は、前記ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して0.0001〜5.0質量部の割合で含まれている請求項4に記載の積層多孔性フィルム。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルムからなる電池用セパレータ。
- 前記A層と前記B層とをそれぞれ別々に溶融押出して積層した積層膜状物を、10℃〜50℃の延伸温度で少なくとも1方向に延伸する工程を少なくとも1回以上経ることにより多孔化することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層多孔性フィルムの製造方法。
- 前記A層と前記B層とをそれぞれ別々に溶融押出して積層した積層膜状物を、少なくと
も直交する2方向に延伸して多孔化することを特徴とする請求項7に記載の積層多孔性フ
ィルムの製造方法。
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