JP6405715B2 - 蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス - Google Patents
蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP6405715B2 JP6405715B2 JP2014114681A JP2014114681A JP6405715B2 JP 6405715 B2 JP6405715 B2 JP 6405715B2 JP 2014114681 A JP2014114681 A JP 2014114681A JP 2014114681 A JP2014114681 A JP 2014114681A JP 6405715 B2 JP6405715 B2 JP 6405715B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- styrene
- storage device
- bis
- separator
- mass
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Description
また、特許文献5では粒子添加に伴う粒子脱落の問題があり、各種物性への影響が懸念される。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂(A)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、蓄電デバイス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。
一方、MFRが15g/10分以下とすることで、蓄電デバイス用セパレータの強度を十分に有することができる。なお、MFRはJIS K7210に準拠して温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定している。
本発明においては、ポリプロピレン系樹脂(A)にスチレン系エラストマー(B)を添加することが重要である。スチレン系エラストマー(B)を添加することにより、効率的に微細で均一性の高い多孔構造を得ることができ、空孔の形状や孔径を制御し易くなる。
前記樹脂組成物におけるポリプロピレン系樹脂(A)が85質量部以下、すなわち、スチレン系エラストマー(B)が15質量部以上であることによって、延伸による多孔化が生じ、十分な透気特性を確保することができる。一方、前記樹脂組成物中のポリプロピレン系樹脂(A)が55質量部以上、すなわち、スチレン系エラストマー(B)が45質量部以下であることによって、前記ポリプロピレン系樹脂組成物中のスチレン系エラストマー(B)同士が凝集を生じやすくなり、均質な孔径を得ることは困難である。
また、効率的に樹脂組成物中にスチレン系エラストマー(B)を分散させるためには、前記スチレン系エラストマー(B)の中でも、ポリプロピレン系樹脂(A)との相溶性が高い、エチレン成分、ブチレン成分が含有されているものが好ましく、中でも、スチレン−エチレン・プロピレンブロック共重合体(SEP)、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)がより好ましい。
本発明では、樹脂組成物に結晶核剤(C)をさらに含有することが好ましい。結晶核剤(C)を含有することにより、ポリプロピレン系樹脂(A)の緻密な球晶を得ることができるようになる。そうすると延伸工程時において、結晶部分と非晶部分での開孔も生じ易くなるため、上述したスチレン系エラストマー(B)を含有する方法に加えて、開孔起点を得ることが可能となり、均質微細な多孔構造を得ることができるようになる。
本発明の樹脂組成物には、その性質を損なわない程度に添加剤、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、結晶核剤、着色剤、帯電防止剤、加水分解防止剤、滑剤、難燃剤などの各種添加剤を適宜配合してもよい。またその性質を損なわない程度に他の樹脂組成物を含んでも良い。さらに、本発明の樹脂組成物には、本発明を損なわない範囲で必要に応じてコロナ処理、プラズマ処理、印刷、コーティング、蒸着等の表面加工、更にはミシン目加工などを施すことができる。
(厚み)
本発明の蓄電デバイス用セパレータの厚みは、100μm未満が好ましく、50μm未満がより好ましく、40μm未満がさらに好ましい。一方で下限として、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。厚みが100μm未満であれば、蓄電デバイス用セパレータの電気抵抗が小さくできるため、蓄電デバイスの性能を十分に確保することができる。また、厚みが5μm以上あれば、実質的に必要な電気絶縁性を得ることができ、例えば大きな電圧がかかった場合にも短絡しにくく安全性に優れる。
本発明の蓄電デバイス用セパレータは、25℃での透気度が100秒/100ml以下であることが好ましく、より好ましくは70秒/100ml以下、さらに好ましくは50秒/100ml以下である。25℃での透気度が100秒/100ml以下とすることによって、室温下で十分な電気抵抗を有することができ、優れた性能を有することができる。
透気度は蓄電デバイス用セパレータの厚み方向の空気の通り抜け難さを表し、具体的には100mlの空気が当該蓄電デバイス用セパレータ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易く、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蓄電デバイス用セパレータ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当該蓄電デバイス用セパレータの厚み方向の連通性が悪いことを意味する。連通性とは蓄電デバイス用セパレータの厚み方向の孔のつながり度合いである。
空孔率は多孔構造を規定する為の重要なファクターであって、蓄電デバイス用セパレータ中の空間部分の割合を示す数値である。本発明の蓄電デバイス用セパレータにおいては、空孔率が30%以上であることが好ましく、より好ましくは40%以上、更に好ましくは50%以上である。空孔率が30%以上であれば、連通性を十分に確保し透気特性に優れた蓄電デバイス用セパレータとすることができる。
次に、本発明の蓄電デバイス用セパレータの製造方法について説明する。
本発明では、まずポリプロピレン系樹脂の融点以上、分解温度未満の温度条件下で押出機等を用いて溶融・成形することによって、無孔膜状物を得る。無孔膜状物の成形方法として、より具体的にはTダイ成形、インフレーション成形等が挙げられ、本発明においては、Tダイ成形を用いることが好ましい。
蓄電デバイスとして、ニッケル・水素電池、リチウムイオン二次電池のような電池系デバイスと、アルミ電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタのようなコンデンサ系デバイスがある。蓄電デバイスの1つとして、リチウムイオン二次電池について、以下に説明する。
本発明の蓄電デバイス用セパレータを収容しているリチウムイオン二次電池について、図1を参照して説明する。
正極板21、負極板22の両極は蓄電デバイス用セパレータ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、蓄電デバイス用セパレータ10は厚みが5〜40μmであることが好ましく、5〜30μmであることがより好ましい。厚みを5μm以上にすることにより蓄電デバイス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1.4mol/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。
・A−1;ポリプロピレン(ノバテックFY6H、MFR:1.9g/10分、日本ポリプロ社製)
(スチレン系エラストマー(B))
・B−1;スチレン−エチレン・プロピレンブロック共重合体(グレード名;SEPTON1001、スチレン含有量:35質量%、MFR:0.1g/10分、クラレ社製)
・B−2;スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(グレード名:SEPTON2006、スチレン含有量:35質量%、MFR:<0.1g/10分、クラレ社製)
・B−3;スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(グレード名:SEPTON8006、スチレン含有量:33質量%、MFR:<0.1g/10分、クラレ社製)
・B−4;スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(グレード名:SEPTON2007、スチレン含有量:30質量%、MFR:2.7g/10分、クラレ社製)
(結晶核剤(C))
・C−1;β晶核剤(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)
・C−2;α晶核剤(ソルビトール系化合物、グレード名:ゲルオールMD―LM30G、新日本理化社製)
ポリプロピレン系樹脂(A−1)80質量%、スチレン系エラストマー(B−1)20質量%を混合して、二軸押出機にて200℃で溶融押出した。リップ開度1mmのTダイで成形を行い、キャストロールに導かれて膜状物を得た。膜状物の厚みは平均100μmであった。
膜状物は縦延伸機を用いて、20℃に設定したロールと40℃に設定したロール間において、ドロー比100%(縦延伸倍率2.0倍)を掛けて低温延伸を行った。次いで、120℃に設定したロール間において、ドロー比100%(縦延伸倍率2.0倍)を掛けて高温延伸を行った。縦延伸後のフィルムは、フィルムテンター設備(京都機械社製)にて、予熱温度145℃、予熱時間12秒間で予熱した後、延伸温度145℃で横方向に3.0倍延伸した後、145℃で熱処理を行い、蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂(A−1)60質量%、スチレン系エラストマー(B−1)40質量%を混合する以外、実施例1と同様の方法で蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂(A−1)70質量%、スチレン系エラストマー(B−2)30質量%を混合して、二軸押出機にて200℃で溶融押出した。リップ開度1mmのTダイで成形を行い、キャストロールに導かれて膜状物を得た。膜状物の厚みは平均100μmであった。
膜状物は縦延伸機を用いて、20℃に設定したロールと40℃に設定したロール間において、ドロー比50%(縦延伸倍率1.5倍)を掛けて低温延伸を行った。次いで、120℃に設定したロール間において、ドロー比100%(縦延伸倍率2.0倍)を掛けて高温延伸を行った。縦延伸後のフィルムは、実施例1と同様の方法で横延伸を行い、蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂(A−1)70質量%、スチレン系エラストマー(B−3)30質量%を混合し、実施例1と同様の方法で縦延伸後フィルムを得た。その後、縦延伸後フィルムを実施例1と同様の方法で、2倍横延伸を行い、蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂(A−1)70質量%、スチレン系エラストマー(B−1)30質量%、結晶核剤(C−1)0.1質量%を混合した以外は、実施例4と同様の方法で蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂(A−1)70質量%、スチレン系エラストマー(B−1)30質量%、結晶核剤(C−2)0.1質量%を混合した以外は、実施例1と同様の方法で蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂(A−1)90質量%、スチレン系エラストマー(B−1)10質量%を混合した以外は、実施例3と同様の方法で蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂と(A−1)50質量%、スチレン系エラストマー(B−1)50質量%を混合した以外は、実施例1と同様の方法で蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
ポリプロピレン系樹脂と(A−1)70質量%、スチレン系エラストマー(B−4)30質量%を混合した以外は、実施例3と同様の方法で蓄電デバイス用セパレータを得た。得られた蓄電デバイス用セパレータの評価結果を表1に纏める。
1/1000mmのダイアルゲージを用いて無作為に10点測定して、その平均値を厚みとした。
25℃の空気雰囲気下にて、JIS P8117に準拠して透気度を測定した。測定機器として、デジタル型王研式透気度専用機(旭精工社製)を用いた。
蓄電デバイス用セパレータの実質量W1を測定し、樹脂組成物の密度に基づいて空孔率が0%の場合の質量W0を計算し、これらの値から下記式に基づいて空孔率を算出した。
空孔率(%)={(W0−W1)/W0}×100
20 リチウムイオン二次電池
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
Claims (6)
- ホモポリプロピレンであり、温度230℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR)が1.0〜10g/10分であるポリプロピレン系樹脂(A)が55〜85質量部、スチレン含有量が10質量%〜40質量%であり、温度230℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレート(MFR)が1g/10分以下のスチレン系エラストマー(B)が15〜45質量部の割合で含有する樹脂組成物を含み、
空孔率が30%以上であり、透気度が100秒/100ml以下であることを特徴とする蓄電デバイス用セパレータ。 - 前記スチレン系エラストマー(B)が、スチレン−エチレン・プロピレンブロック共重合体(SEP)、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)およびスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)からなる群の中から1種類以上含有する請求項1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記樹脂組成物に結晶核剤(C)をさらに含有する請求項1または2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 前記結晶核剤(C)の含有率が、前記樹脂組成物100質量部に対して0.001〜5.0質量部である請求項3に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 厚みが100μm未満である請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
- 請求項5に記載の蓄電デバイス用セパレータが組み込まれている蓄電デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014114681A JP6405715B2 (ja) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014114681A JP6405715B2 (ja) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015230743A JP2015230743A (ja) | 2015-12-21 |
JP6405715B2 true JP6405715B2 (ja) | 2018-10-17 |
Family
ID=54887438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014114681A Active JP6405715B2 (ja) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6405715B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6682964B2 (ja) * | 2016-04-01 | 2020-04-15 | 三菱ケミカル株式会社 | 積層多孔性フィルム及びその製造方法 |
JP6922161B2 (ja) * | 2016-06-17 | 2021-08-18 | 三菱ケミカル株式会社 | 延伸多孔フィルムの製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60234320D1 (de) * | 2001-02-21 | 2009-12-24 | New Japan Chem Co Ltd | Aufeinanderfolgend biaxial ausgerichtete, poröse polypropylenfolie und verfahren ihrer herstellung |
JP2005145998A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Chisso Corp | 熱可塑性樹脂多孔膜 |
JP4985454B2 (ja) * | 2008-02-15 | 2012-07-25 | ソニー株式会社 | セパレータ、セパレータの製造方法および非水電解質電池 |
DE102009050439A1 (de) * | 2009-10-20 | 2011-05-05 | Treofan Germany Gmbh & Co. Kg | Nanoskaliges ß-Nukleierungsmittel für Polypropylen |
-
2014
- 2014-06-03 JP JP2014114681A patent/JP6405715B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015230743A (ja) | 2015-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10680223B2 (en) | Laminated separator, polyolefin microporous membrane, and separator for electricity storage device | |
US10507436B2 (en) | Polyolefin microporous membrane, method for producing same, and battery separator | |
JP5658758B2 (ja) | 積層多孔性フィルム、電池用セパレータ及び電池 | |
WO2011115117A1 (ja) | ポリオレフィン樹脂多孔性フィルムおよび電池用セパレータ | |
JP5994016B2 (ja) | 多孔性フィルムの製造方法 | |
JP5942145B2 (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜及びその製造方法 | |
JP6154585B2 (ja) | 積層多孔性フィルム | |
WO2013002164A1 (ja) | 多孔性フィルム、電池用セパレータ、および電池 | |
JP2016203621A (ja) | 積層多孔性フィルム、電池用セパレータ、及び電池 | |
JP2011111484A (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜 | |
JP6405715B2 (ja) | 蓄電デバイス用セパレータおよび蓄電デバイス | |
JP6103921B2 (ja) | 積層多孔性フィルム、電池用セパレータ、および電池 | |
JP2011081994A (ja) | 高温保存特性蓄電デバイス用セパレータ | |
JP5750511B2 (ja) | 電池用セパレータおよび電池 | |
JP5848193B2 (ja) | 積層多孔フィルム、非水電解液二次電池用セパレータ、及び非水電解液二次電池 | |
JP5997000B2 (ja) | ポリプロピレン系樹脂多孔性フィルム | |
JP2014074143A (ja) | ポリオレフィン微多孔膜 | |
US20230282938A1 (en) | Separator for electric storage device and electric storage device | |
US20230335860A1 (en) | Separator for electric storage device and electric storage device | |
JP2016141786A (ja) | ポリプロピレン系樹脂多孔体、並びに、それを用いた電子部材用セパレータ及び電子部材 | |
JP2014113734A (ja) | 積層多孔フィルム、非水電解液二次電池用セパレータ及び非水電解液二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170424 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170602 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180327 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20180525 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180723 |
|
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: 20180821 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180903 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6405715 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |