JP6513893B1 - 非水系二次電池用セパレータ及び非水系二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
[2] 前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との間の剥離強度が5N/m〜75N/mである、[1]に記載の非水系二次電池用セパレータ。
[3] 前記耐熱性多孔質層がさらに無機粒子を含有し、前記耐熱性多孔質層に占める前記無機粒子の質量割合が50質量%〜90質量%である、[1]又は[2]に記載の非水系二次電池用セパレータ。
[4] 多孔質基材と、前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ、分子中にアミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を有する耐熱性樹脂及び無機粒子の少なくとも一方を含有する耐熱性多孔質層と、前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との積層体の片面又は両面に設けられ、接着性樹脂粒子が前記積層体に付着してなる接着層と、を備え、前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との間の剥離強度が5N/m〜75N/mである、非水系二次電池用セパレータ。
[5] 前記接着性樹脂粒子が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む第一の接着性樹脂粒子とアクリル系樹脂を含む第二の接着性樹脂粒子との混合物を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータ。
[6] 前記非水系二次電池用セパレータのガーレ値と前記多孔質基材のガーレ値との差が20秒/100mL〜300秒/100mLである、[1]〜[5]のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータ。
[7] 前記非水系二次電池用セパレータのMD方向の引張強度及びTD方向の引張強度の少なくとも一方が500kgf/cm2〜3000kgf/cm2である、[1]〜[6]のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータ。
[8] 前記接着層の重量が前記積層体の片面あたり0.2g/m2〜2.0g/m2である、[1]〜[7]のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータ。
[9] 前記多孔質基材がポリプロピレンを含有する微多孔膜である、[1]〜[8]のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータ。
[10] 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された[1]〜[9]のいずれかに記載の非水系二次電池用セパレータと、を備え、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池。
第一の非水系二次電池用セパレータ(「第一のセパレータ」ともいう。)は、多孔質基材と、多孔質基材の片面又は両面に設けられた耐熱性多孔質層と、多孔質基材と耐熱性多孔質層との積層体の片面又は両面に設けられた接着層と、を備える。
また、第一のセパレータが備える接着層は、接着性樹脂粒子が耐熱性多孔質層の多孔性被膜又は多孔質基材に付着した構造を有することにより、耐熱性多孔質層又は多孔質基材から剥がれにくく且つ靱性に優れる。
したがって、第一のセパレータは、層間の界面破壊と各層の凝集破壊とが起りにくく、その結果、セパレータ全体として電極との接着強度が強いと推測される。
第二の非水系二次電池用セパレータ(「第二のセパレータ」ともいう。)は、多孔質基材と、多孔質基材の片面又は両面に設けられた耐熱性多孔質層と、多孔質基材と耐熱性多孔質層との積層体の片面又は両面に設けられた接着層と、を備える。
また、第二のセパレータが備える接着層は、接着性樹脂粒子が耐熱性多孔質層又は多孔質基材に付着した構造を有することにより、耐熱性多孔質層又は多孔質基材から剥がれにくい。
したがって、第二のセパレータは、層間の界面破壊が起りにくく、その結果、セパレータ全体として電極との接着強度が強いと推測される。
本開示において多孔質基材とは、内部に空孔ないし空隙を有する基材を意味する。このような基材としては、微多孔膜;繊維状物からなる、不織布、紙等の多孔性シート;などが挙げられる。本開示においては、セパレータの薄膜化及び強度の観点から、微多孔膜が好ましい。微多孔膜とは、内部に多数の微細孔を有し、これら微細孔が連結された構造となっており、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった膜を意味する。
多孔質基材の厚さは、電池のエネルギー密度を高める観点から、10.0μm以下が好ましく、8.0μm以下がより好ましく、セパレータの製造歩留り及び電池の製造歩留りの観点から、3.0μm以上が好ましく、5.0μm以上がより好ましい。
ε={1−(Wa/da+Wb/db+Wc/dc+…+Wn/dn)/t}×100
第一のセパレータにおける耐熱性多孔質層は、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する多孔性被膜を有する。多孔性被膜は、多数の微細孔を有し、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となった被膜である。多孔性被膜は、走査型電子顕微鏡により確認することができ、セパレータの断面を観察したり、耐熱性多孔質層の外面を面垂直方向から観察したりすれば、耐熱性多孔質層の外面を成す膜状に広がった樹脂部が観察され、当該樹脂部中に多数の空孔が形成されていることが観察できる。微細孔を有する緻密な多孔性被膜は、後述する湿式塗工法において、塗工液又は凝固液の組成を調整することにより多孔質基材上に形成できる。
第二のセパレータにおける耐熱性多孔質層は、分子中にアミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を有する耐熱性樹脂、及び/又は、無機粒子を含有する。耐熱性多孔質層は、多数の微細孔を有し、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となっている。
本開示のセパレータにおいて耐熱性多孔質層の厚さは、セパレータの耐熱性又はハンドリング性の観点から、片面0.5μm以上が好ましく、片面1.0μm以上がより好ましく、セパレータのハンドリング性又は電池のエネルギー密度の観点から、片面5.0μm以下が好ましく、片面4.0μm以下がより好ましい。耐熱性多孔質層の厚さは、耐熱性多孔質層が多孔質基材の片面のみにある場合でも両面にある場合でも、両面の合計として、1.0μm以上が好ましく、2.0μm以上がより好ましく、10.0μm以下が好ましく、8.0μm以下がより好ましい。
本開示のセパレータにおいて接着層は、多孔質基材と耐熱性多孔質層との積層体の片面又は両面に、接着性樹脂粒子が付着した構造を有する。接着層は、接着性樹脂粒子どうしに存在する隙間によって、一方の面から他方の面へと気体あるいは液体が通過可能となっている。接着性樹脂粒子が付着した構造とは、完成したセパレータにおいて、樹脂が粒子形状を保持している態様はもちろんのこと、接着層の材料として樹脂粒子を用いて完成したセパレータにおいて熱処理又は乾燥処理により樹脂粒子が一部溶融して粒子形状を保持していない態様も含む。
反応性界面活性剤であるアニオン性界面活性剤としては、例えば、スルホン酸基、スルホネート基、硫酸エステル基及びこれらの塩から選ばれる基を有するエチレン性不飽和単量体が挙げられ、スルホン酸基又はそのアンモニウム塩若しくはアルカリ金属塩である基(即ちアンモニウムスルホネート基若しくはアルカリ金属スルホネート基)を有する化合物であることが好ましい。具体的には、アルキルアリルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステル塩、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩、アンモニウム=α−スルホナト−ω−1−(アリルオキシメチル)アルキルオキシポリオキシエチレン、スチレンスルホン酸塩、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテルの硫酸エステル塩が挙げられる。
反応性界面活性剤であるノニオン性界面活性剤としては、例えば、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテルが挙げられる。
界面活性剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
本開示のセパレータの厚さは、セパレータの機械的強度の観点から、8.0μm以上が好ましく、9.0μm以上がより好ましく、電池のエネルギー密度の観点から、20.0μm以下が好ましく、15.0μm以下がより好ましい。
第一のセパレータは、例えば、下記の製造方法A又は製造方法Bによって製造される。製造方法Bは、下記の形態B−1〜B−4のいずれでもよい。製造方法A及びBにおいて、耐熱性多孔質層は湿式塗工法により多孔質基材上に形成する。
第一のセパレータを製造する場合、耐熱性多孔質層形成用塗工液(以下、製造方法の説明において「塗工液」という。)は、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を溶媒に溶解させて作製する。塗工液には、必要に応じて、無機粒子又はその他の成分を分散又は溶解させる。
接着性樹脂粒子分散液は、接着性樹脂粒子を水に分散させて作製する。接着性樹脂粒子分散液には、水への接着性樹脂粒子の分散性を高めるために界面活性剤を添加してもよい。接着性樹脂粒子分散液は、市販品又は市販品の希釈液でもよい。
塗工液を多孔質基材の少なくとも一方の面に塗工し、多孔質基材上に塗工層を形成する。多孔質基材への塗工液の塗工方法としては、ナイフコート法、マイヤーバーコート法、ダイコート法、リバースロールコート法、ロールコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スプレー法等が挙げられる。耐熱性多孔質層を多孔質基材の両面に形成する場合、塗工液を両面同時に多孔質基材へ塗工することが生産性の観点から好ましい。
第一のセパレータを製造する場合、塗工層を形成した多孔質基材を凝固液に浸漬し、塗工層において相分離を誘発しつつ全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を固化させ、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する多孔性被膜を形成する。これにより、多孔質基材と耐熱性多孔質層とからなる積層体を得る。
積層体を凝固液から引き揚げ、水洗する。水洗することによって、積層体から凝固液を除去する。さらに、乾燥することによって、積層体から水を除去する。水洗は、例えば、水洗浴中に積層体を搬送することによって行う。乾燥は、例えば、高温環境中に積層体を搬送すること、積層体に風をあてること、積層体をヒートロールに接触させること等によって行う。乾燥温度は40℃〜80℃が好ましい。
積層体の少なくとも一方の面に、接着性樹脂粒子分散液を塗工する。接着性樹脂粒子分散液を塗工する方法としては、ナイフコート法、グラビアコート法、マイヤーバーコート法、ダイコート法、リバースロールコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、スプレー法等が挙げられる。
積層体上の接着性樹脂粒子分散液を乾燥させ、接着性樹脂粒子を積層体の表面に付着させる。乾燥は、例えば、高温環境中に積層体を搬送すること、積層体に風をあてること等によって行う。乾燥温度は40℃〜100℃が好ましい。
本開示の非水系二次電池は、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池であり、正極と、負極と、本開示の非水系二次電池用セパレータとを備える。ドープとは、吸蔵、担持、吸着、又は挿入を意味し、正極等の電極の活物質にリチウムイオンが入る現象を意味する。
実施例及び比較例で適用した測定方法及び評価方法は、以下のとおりである。
無機粒子を、非イオン性界面活性剤であるTriton X−100を含有する水に分散し、レーザー回折式粒度分布測定装置(シスメックス社、マスターサイザー2000)を用いて粒度分布を測定した。体積基準の粒度分布において、小径側から累積50%となる粒径(D50)を無機粒子の体積平均粒径(μm)とした。
多孔質基材及びセパレータの厚さ(μm)は、接触式の厚み計(ミツトヨ社、LITEMATIC VL−50)にて20点を測定し、これを平均することで求めた。測定端子は直径5mmの円柱状の端子を用い、測定中に0.01Nの荷重が印加されるように調整した。
目付(1m2当たりの質量、g/m2)は、サンプルを10cm×30cmに切り出し、質量を測定し、質量を面積で除算して求めた。
各層の塗工量(g/m2)は、層形成後の目付(g/m2)から層形成前の目付(g/m2)を減算して求めた。
多孔質基材及びセパレータのガーレ値(秒/100mL)は、JIS P8117:2009に従い、ガーレ式デンソメータ(東洋精機社、G−B2C)を用いて測定した。
セパレータを10mm×100mmに切り出し、引張試験機(A&D社、RTC−1225A)を用い、ロードセル荷重5kgf、チャック間距離50mmの条件で測定した。
セパレータをMD方向180mm×TD方向60mmに切り出し、試験片とした。試験片の一端をクリップで把持し、150℃のオーブン中にMD方向が重力方向となるように試験片をつるし、無張力の状態で30分間放置した。熱処理前後のMD方向の長さを測定し、以下の式から熱収縮率を算出し、さらに試験片3枚の熱収縮率を平均した。
セパレータにT字剥離試験を行った。具体的には、セパレータの一方の表面に粘着テープ(3M社(韓国)、製品番号550、幅12mm)を貼り(貼る際に、粘着テープの長さ方向をセパレータのMD方向に一致させた。)、セパレータを粘着テープごと、TD方向12mm、MD方向70mmに切り出した。粘着テープを直下の接着層及び耐熱性多孔質層と共に少し剥がし、2つに分離した端部をテンシロン(オリエンテック社、RTC−1210A)に把持させてT字剥離試験を行った。なお、粘着テープは、接着層及び耐熱性多孔質層を多孔質基材から剥がすための支持体として用いたものである。T字剥離試験の引張速度は20mm/分とし、測定開始後10mmから40mmまでの荷重(N)を0.4mm間隔で採取し、その平均を算出し、幅10mmあたりの荷重(N/10mm)に換算した。さらに試験片3枚の荷重を平均し、この平均値(N/10mm)を100倍して、剥離強度(N/m)とした。
正極活物質であるコバルト酸リチウム97g、導電助剤であるアセチレンブラック1.5g、バインダであるポリフッ化ビニリデン1.5g、及び適量のN−メチル−ピロリドンを双腕式混合機にて攪拌混合し、正極用スラリーを作製した。この正極用スラリーを厚さ20μmのアルミ箔の片面に塗布し、乾燥後プレスして、正極活物質層を有する正極(片面塗工)を得た。
上記[電極とセパレータの接着強度]における正極作製と同様にして正極(片面塗工)を作製した。
B:合格した個数割合が95%以上、100%未満(不合格が1個又は2個)。
C:合格した個数割合が90%以上、95%未満(不合格が3個〜5個)。
D:合格した個数割合が90%未満(不合格が6個以上)。
上記[製造歩留り]と同様にして電池素子を50個作製した。この電池素子をアルミラミネートフィルム製パック中に収容し電解液を浸み込ませ、真空シーラーを用いて封入した。電解液としては、1mol/L LiPF6−エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート(質量比3:7)を用いた。その後、電池素子及び電解液を収容したアルミラミネートフィルム製パックを熱プレス機により熱プレス(温度85℃、荷重1MPa、プレス時間10秒間)して、試験用の二次電池50個を得た。
B:合格した個数割合が95%以上、100%未満(不合格が1個又は2個)。
C:合格した個数割合が95%未満(不合格が3個以上)。
[実施例A1]
メタ型アラミド(ポリメタフェニレンイソフタルアミド、帝人、コーネックス)と、水酸化マグネシウム(協和化学社、キスマ5P、体積平均粒径0.8μm、BET比表面積6.8m2/g)とを、両者の質量比が20:80で、メタ型アラミド濃度が4質量%となるように、ジメチルアセトアミド(DMAc)とトリプロピレングリコール(TPG)の混合溶媒(DMAc:TPG=80:20[質量比])に攪拌混合し、塗工液(A1)を得た。
PVDF粒子分散液を、アクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)が水に分散したアクリル樹脂粒子分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
メタ型アラミドを、下記のパラ型アラミド(ポリパラフェニレンテレフタルアミド)に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
耐熱性多孔質層又は接着層の塗工量を表1に記載のとおりに変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
水酸化マグネシウムの含有量を表1に記載のとおりに変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
塗工液(A1)を、下記の塗工液(A15)に変更し、凝固液の温度を20℃に変更し、水洗槽の水温を20℃に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリエチレン微多孔膜を、多層構造の微多孔膜(ポリプロピレン層/ポリエチレン層/ポリプロピレン層、厚さ12μm、空孔率44%、ガーレ値242秒/100mL)に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比90:10にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比70:30にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比50:50にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂(フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、重量平均分子量113万、ヘキサフルオロプロピレン含有量5.4質量%)を、ポリフッ化ビニリデン系樹脂濃度が5質量%となるように、DMAc:TPG=90:10[質量比]の混合溶媒に攪拌混合し、接着層形成用塗工液を得た。
アルミナ粒子(住友化学社、AKP−3000、体積平均粒径0.45μm、テトラポッド状粒子)と、粘度調整剤であるカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社、D1200、エーテル化度0.8〜1.0)と、結着樹脂としてアクリル樹脂(DIC社、DICNAL LSE−16AD4)と、非イオン性界面活性剤(サンノプコ社、SNウェット366)とを質量比94.6:3.8:1.4:0.2にて混合し、水を添加して分散させ、固形分濃度40質量%の塗工液(AC2)を作製した。
塗工液を作製する溶媒を、DMAc:TPG=60:40[質量比]の混合溶媒に変更した以外は、実施例A1と同様にしてセパレータを作製した。
[実施例B1]
ポリアミドイミド(Solvay社、Torlon4000TF)と、水酸化マグネシウム(協和化学社、キスマ5P、体積平均粒径0.8μm、BET比表面積6.8m2/g)とを、両者の質量比が20:80で、ポリアミドイミド濃度が8質量%となるように、ジメチルアセトアミド(DMAc)とトリプロピレングリコール(TPG)の混合溶媒(DMAc:TPG=90:10[質量比])に攪拌混合し、塗工液(B1)を得た。
PVDF粒子分散液を、アクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)が水に分散したアクリル樹脂粒子分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリアミドイミド(Solvay社、Torlon4000TF)を、高分子量ポリアミドイミド(Solvay社、Torlon4000T HV)に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
耐熱性多孔質層又は接着層の塗工量を表3に記載のとおりに変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
水酸化マグネシウムの含有量を表3に記載のとおりに変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
塗工液(B1)を、下記の塗工液(B15)に変更し、凝固液の温度を20℃に変更し、水洗槽の水温を20℃に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリエチレン微多孔膜を、多層構造の微多孔膜(ポリプロピレン層/ポリエチレン層/ポリプロピレン層、厚さ12μm、空孔率44%、ガーレ値242秒/100mL)に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比90:10にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比70:30にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比50:50にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂(フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、重量平均分子量113万、ヘキサフルオロプロピレン含有量5.4質量%)を、ポリフッ化ビニリデン系樹脂濃度が5質量%となるように、DMAc:TPG=90:10[質量比]の混合溶媒に攪拌混合し、接着層形成用塗工液を得た。
アルミナ粒子(住友化学社、AKP−3000、体積平均粒径0.45μm、テトラポッド状粒子)と、粘度調整剤であるカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社、D1200、エーテル化度0.8〜1.0)と、結着樹脂としてアクリル樹脂(DIC社、DICNAL LSE−16AD4)と、非イオン性界面活性剤(サンノプコ社、SNウェット366)とを質量比94.6:3.8:1.4:0.2にて混合し、水を添加して分散させ、固形分濃度40質量%の塗工液(BC2)を作製した。
塗工液を作製する溶媒を、DMAc:TPG=60:40[質量比]の混合溶媒に変更した以外は、実施例B1と同様にしてセパレータを作製した。
[実施例C1]
ポリイミド(PI技術研究所、Q−VR−X1444)と、水酸化マグネシウム(協和化学社、キスマ5P、体積平均粒径0.8μm、BET比表面積6.8m2/g)とを、両者の質量比が20:80で、ポリイミド濃度が6質量%となるように、ジメチルアセトアミド(DMAc)とトリプロピレングリコール(TPG)の混合溶媒(DMAc:TPG=90:10[質量比])に攪拌混合し、塗工液(C1)を得た。
PVDF粒子分散液を、アクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)が水に分散したアクリル樹脂粒子分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
耐熱性多孔質層又は接着層の塗工量を表5に記載のとおりに変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
水酸化マグネシウムの含有量を表5に記載のとおりに変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
塗工液(C1)のポリイミド濃度を8質量%に変更し、凝固液の温度を20℃に変更し、水洗槽の水温を20℃に変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリエチレン微多孔膜を多層構造の微多孔膜(ポリプロピレン層/ポリエチレン層/ポリプロピレン層、厚さ12μm、空孔率44%、ガーレ値242秒/100mL)に変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比90:10にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比70:30にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比50:50にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂(フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、重量平均分子量113万、ヘキサフルオロプロピレン含有量5.4質量%)を、ポリフッ化ビニリデン系樹脂濃度が5質量%となるように、DMAc:TPG=90:10[質量比]の混合溶媒に攪拌混合し、接着層形成用塗工液を得た。
アルミナ粒子(住友化学社、AKP−3000、体積平均粒径0.45μm、テトラポッド状粒子)と、粘度調整剤であるカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社、D1200、エーテル化度0.8〜1.0)と、結着樹脂としてアクリル樹脂(DIC社、DICNAL LSE−16AD4)と、非イオン性界面活性剤(サンノプコ社、SNウェット366)とを質量比94.6:3.8:1.4:0.2にて混合し、水を添加して分散させ、固形分濃度40質量%の塗工液(CC2)を作製した。
塗工液を作製する溶媒を、DMAc:TPG=60:40[質量比]の混合溶媒に変更した以外は、実施例C1と同様にしてセパレータを作製した。
[実施例D1]
メタ型アラミド(ポリメタフェニレンイソフタルアミド、帝人、コーネックス)と、水酸化マグネシウム(協和化学社、キスマ5P、体積平均粒径0.8μm、BET比表面積6.8m2/g)とを、両者の質量比が20:80で、メタ型アラミド濃度が4質量%となるように、ジメチルアセトアミド(DMAc)とトリプロピレングリコール(TPG)の混合溶媒(DMAc:TPG=80:20[質量比])に攪拌混合し、塗工液(D1)を得た。
PVDF粒子分散液を、アクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)が水に分散したアクリル樹脂粒子分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
メタ型アラミドを、下記のパラ型アラミド(ポリパラフェニレンテレフタルアミド)に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
メタ型アラミドを、ポリエーテルイミド(SABIC社、ウルテム)に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
耐熱性多孔質層又は接着層の塗工量を表7に記載のとおりに変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
水酸化マグネシウムの含有量を表7に記載のとおりに変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
塗工液(D1)を、下記の塗工液(D16)に変更し、凝固液の温度を20℃に変更し、水洗槽の水温を20℃に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
アルミナ粒子(住友化学社、AKP−3000、体積平均粒径0.45μm、テトラポッド状粒子)と、粘度調整剤であるカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社、D1200、エーテル化度0.8〜1.0)と、結着樹脂としてアクリル樹脂(DIC社、DICNAL LSE−16AD4)と、非イオン性界面活性剤(サンノプコ社、SNウェット366)とを質量比85:3.8:11:0.2にて混合し、水を添加して分散させ、固形分濃度40質量%の塗工液(D17)を作製した。
ポリエチレン微多孔膜を、多層構造の微多孔膜(ポリプロピレン層/ポリエチレン層/ポリプロピレン層、厚さ12μm、空孔率44%、ガーレ値242秒/100mL)に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比90:10にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比70:30にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
PVDF粒子分散液を、ポリフッ化ビニリデン樹脂粒子(融点140℃、体積平均粒径0.2μm)とアクリル樹脂粒子(ガラス転移温度59℃、体積平均粒径0.5μm)とが質量比50:50にて水に分散した水性分散液(固形分濃度7質量%)に変更した以外は、実施例D1と同様にしてセパレータを作製した。
ポリフッ化ビニリデン系樹脂(フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、重量平均分子量113万、ヘキサフルオロプロピレン含有量5.4質量%)を、ポリフッ化ビニリデン系樹脂濃度が5質量%となるように、DMAc:TPG=90:10[質量比]の混合溶媒に攪拌混合し、接着層形成用塗工液を得た。
メタ型アラミドを、実施例D4で使用したポリエーテルイミドに変更した以外は、比較例D1と同様にしてセパレータを作製した。
実施例D17で作製した塗工液(D17)と、比較例D1で作製した接着層形成用塗工液を用意した。
アルミナ粒子(住友化学社、AKP−3000、体積平均粒径0.45μm、テトラポッド状粒子)と、粘度調整剤であるカルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社、D1200、エーテル化度0.8〜1.0)と、結着樹脂としてアクリル樹脂(DIC社、DICNAL LSE−16AD4)と、非イオン性界面活性剤(サンノプコ社、SNウェット366)とを質量比94.6:3.8:1.4:0.2にて混合し、水を添加して分散させ、固形分濃度40質量%の塗工液(DC4)を作製した。
2017年12月27日に出願された日本国出願番号第2017−252242号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
2017年12月27日に出願された日本国出願番号第2017−252243号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
2017年12月27日に出願された日本国出願番号第2017−252244号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
20 多孔質基材
30 耐熱性多孔質層
40 積層体
50 接着層
52 接着性樹脂粒子
Claims (10)
- 多孔質基材と、
前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する多孔性被膜を有する耐熱性多孔質層と、
前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との積層体の片面又は両面に設けられ、接着性樹脂粒子が前記積層体に付着してなる接着層と、
を備えた非水系二次電池用セパレータ。 - 前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との間の剥離強度が5N/m〜75N/mである、請求項1に記載の非水系二次電池用セパレータ。
- 前記耐熱性多孔質層がさらに無機粒子を含有し、前記耐熱性多孔質層に占める前記無機粒子の質量割合が50質量%〜90質量%である、請求項1又は請求項2に記載の非水系二次電池用セパレータ。
- 多孔質基材と、
前記多孔質基材の片面又は両面に設けられ、分子中にアミド結合及びイミド結合の少なくとも一方を有する耐熱性樹脂及び無機粒子の少なくとも一方を含有する耐熱性多孔質層と、
前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との積層体の片面又は両面に設けられ、接着性樹脂粒子が前記積層体に付着してなる接着層と、を備え、
前記多孔質基材と前記耐熱性多孔質層との間の剥離強度が5N/m〜75N/mである、非水系二次電池用セパレータ。 - 前記接着性樹脂粒子が、ポリフッ化ビニリデン系樹脂を含む第一の接着性樹脂粒子とアクリル系樹脂を含む第二の接着性樹脂粒子との混合物を含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
- 前記非水系二次電池用セパレータのガーレ値と前記多孔質基材のガーレ値との差が20秒/100mL〜300秒/100mLである、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
- 前記非水系二次電池用セパレータのMD方向の引張強度及びTD方向の引張強度の少なくとも一方が500kgf/cm2〜3000kgf/cm2である、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
- 前記接着層の重量が前記積層体の片面あたり0.2g/m2〜2.0g/m2である、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
- 前記多孔質基材がポリプロピレンを含有する微多孔膜である、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータ。
- 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の非水系二次電池用セパレータと、を備え、リチウムのドープ・脱ドープにより起電力を得る非水系二次電池。
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