JP6550159B1 - Separator for secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

【課題】耐熱性及び機械的強度に優れ、内部抵抗が低く、簡易な方法で製造が可能な二次電池用セパレータを提供する。【解決手段】本発明に係る二次電池用セパレータは、ポリオレフィン系多孔性膜と、ポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層された、セルロースナノファイバーに複数のセラミックスナノ粒子が直線的に連続して担持されてなるセラミックスナノ粒子集合体からなる層とを含む。【選択図】 図1Disclosed is a secondary battery separator that is excellent in heat resistance and mechanical strength, has low internal resistance, and can be manufactured by a simple method. A separator for a secondary battery according to the present invention includes a polyolefin-based porous membrane and a plurality of ceramic nanoparticles linearly bonded to cellulose nanofibers laminated on at least one surface of the polyolefin-based porous membrane. And a layer made of a ceramic nanoparticle aggregate supported continuously. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、二次電池用セパレータ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a separator for a secondary battery and a method of manufacturing the same.

高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池を代表とする二次電池は、携帯型電気機器や電気自転車等の電源として利用が拡大している中、さらなる高容量化や大電流での充放電といった性能が求められている。さらに、二次電池は水系の電解液を用いることができないため、十分な耐酸化還元性を有する非水電解液(有機電解液)を用いているが、それら非水電解液は可燃性であるため発火等の危険性があることから、二次電池には安全性の向上も要求されている。   While secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries having high energy density are being widely used as power sources for portable electric devices and electric bicycles, they are said to be further increased in capacity and charged / discharged with large current Performance is required. Furthermore, since a secondary battery can not use a water-based electrolyte, a non-aqueous electrolyte (organic electrolyte) having sufficient oxidation-reduction resistance is used, but these non-aqueous electrolytes are flammable. Because of the danger of ignition and so on, secondary batteries are also required to have improved safety.

例えば、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用されているポリオレフィン系樹脂の多孔質フィルム(本明細書では「多孔質膜」とも称する。)は、120℃付近の温度で溶融することによって自身の孔を閉塞し、電流やイオンの流れを遮断することによって電池の温度上昇を抑制するシャットダウン機能を有している。しかしながら、外熱等による温度上昇が生じた場合には、シャットダウン機能が働いても電池温度はさらに上昇し、例えば、電池温度が150℃以上にまで達した場合には、多孔質フィルムが収縮して正負極を隔離する機能が失われ、内部短絡が生じて発火等を引き起こす可能性がある。   For example, a porous film of a polyolefin resin used as a separator for a lithium ion secondary battery (also referred to herein as a "porous film") has its own pores by melting at a temperature around 120 ° C. And shut off the flow of current and ions, and has a shutdown function to suppress the temperature rise of the battery. However, when the temperature rises due to external heat, etc., the battery temperature rises even if the shutdown function works, and for example, when the battery temperature reaches 150 ° C. or more, the porous film shrinks. As a result, the function of isolating the positive and negative electrodes is lost, and an internal short circuit may occur to cause ignition or the like.

このような課題に対し、ポリオレフィン系樹脂の多孔質フィルムよりも熱収縮温度を上げることによって内部短絡を起こり難くして発火を抑制すると共に、ジュール熱の発生を抑制するために電解液を含浸したセパレータの抵抗値(膜抵抗)を下げる必要がある。この2つの課題に対して、ポリオレフィン系多孔質フィルムの表面を無機微粒子で被覆したセパレータが開発されている。   To solve these problems, the internal temperature is reduced by raising the heat shrinkage temperature more than the porous film of polyolefin resin to prevent the occurrence of internal short circuit and to suppress the ignition, and the electrolyte is impregnated to suppress the generation of Joule heat. It is necessary to reduce the resistance value (membrane resistance) of the separator. To address these two problems, separators in which the surface of a polyolefin-based porous film is coated with inorganic fine particles have been developed.

例えば、特許文献1には、無機フィラーが含まれている耐熱性樹脂からなる耐熱性多孔質層が、少なくとも一方の表面に積層されたポリオレフィン系多孔性薄膜フィルムから構成される非水系二次電池用セパレータが開示されている。また、特許文献2には、複数の無機物粒子及びバインダー高分子の混合物が、融点が200℃以上である耐熱性多孔性基材の少なくとも一面にコートされたセパレータが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a non-aqueous secondary battery in which a heat-resistant porous layer made of a heat-resistant resin containing an inorganic filler is composed of a polyolefin-based porous thin film laminated on at least one surface. A separator is disclosed. Patent Document 2 discloses a separator in which a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder polymer is coated on at least one surface of a heat resistant porous substrate having a melting point of 200 ° C. or higher.

また、nmサイズの繊維径を有するセルロース繊維(セルロースナノファイバー)で形成された、不織布からなるセパレータも開発されている。ただし、セルロースナノファイバーで形成されたセパレータは、隔離性能等に優れる反面、透気度が大きい。例えば、特許文献3には、セルロース繊維間の空隙構造に保持された水を溶媒置換した後、乾燥することによって、多孔質で低密度でありながら気密度が高いセパレータを得る方法が開示されている。   In addition, separators made of non-woven fabric, which are formed of cellulose fibers (cellulose nanofibers) having a fiber diameter of nm size, have also been developed. However, while the separator formed of cellulose nanofibers is excellent in the separation performance etc., it has a large air permeability. For example, Patent Document 3 discloses a method of obtaining a porous, low-density separator having high airtightness by solvent-substituting water held in a void structure between cellulose fibers and then drying it. There is.

さらに、特許文献4には、水に分散させたセルロースナノファイバーとポリオレフィンを2軸混練機で複合化してペレットを作製した後、再度2軸混練機にてパラフィンと混合して得られる、高い突刺強度等を有する、セルロースナノファイバー入りポリオレフィン微多孔延伸フィルムの製造方法が開示されている。   Furthermore, in Patent Document 4, after making a pellet by making cellulose nanofibers and polyolefin dispersed in water complexed with a twin-screw kneader, a high puncture can be obtained by mixing with paraffin again with a twin-screw kneader. A method for producing a cellulose nanofiber-containing polyolefin microporous stretched film having strength and the like is disclosed.

国際公開第2008/156033号International Publication No. 2008/156033 特表2010−525542号公報JP-A-2010-525542 特開平10−223196号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-223196 特開2013−56958号公報JP, 2013-56958, A

特許文献1又は2のように、多孔質樹脂フィルムと無機微粒子を組合せる方法は、セパレータの耐熱性向上に有効であるが、無機微粒子が多孔質樹脂フィルムの細孔を閉塞してイオンの移動抵抗が増加するという課題があり、また、セパレータの薄膜化については、更なる検討が必要である。また、特許文献3又は4の方法は、耐熱性と機械的強度に優れるセルロースナノファイバーの効果的な使用方法ではあるが、製造工程が煩雑であり、改善の余地がある。   As in Patent Document 1 or 2, the method of combining the porous resin film and the inorganic fine particles is effective for improving the heat resistance of the separator, but the inorganic fine particles clog the pores of the porous resin film to move ions. There is a problem that the resistance is increased, and further study on thinning of the separator is necessary. Moreover, although the method of patent document 3 or 4 is an effective usage method of the cellulose nanofiber which is excellent in heat resistance and mechanical strength, a manufacturing process is complicated and there exists room for improvement.

本発明は、耐熱性及び機械的強度に優れ、内部抵抗が低く、簡易な方法で製造が可能な二次電池用セパレータを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a separator for a secondary battery which is excellent in heat resistance and mechanical strength, has a low internal resistance, and can be manufactured by a simple method.

本発明者らは、鋭意検討した結果、セルロースナノファイバーを軸又は基材として、これに無機微粒子が複数連なって担持又は配列してなるナノ粒子集合体を、ポリオレフィン系多孔質膜(ポリオレフィン系樹脂)の表面に積層することによって、耐熱性及び機械的強度に優れ、且つ内部抵抗の低い二次電池用セパレータが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive investigations, the present inventors conducted a polyolefin-based porous film (polyolefin-based resin) in which a nanoparticle assembly formed by supporting or arranging a plurality of inorganic fine particles in a row by using cellulose nanofibers as a shaft or a substrate. It has been found that by laminating on the surface of the above, a secondary battery separator having excellent heat resistance and mechanical strength and low internal resistance can be obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係る二次電池用セパレータは、
ポリオレフィン系多孔性膜と、
前記ポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層された、セルロースナノファイバーに複数のセラミックスナノ粒子が直線的に連続して担持されてなるセラミックスナノ粒子集合体からなる層とを含むことを特徴とする。
That is, the secondary battery separator according to the present invention is
A polyolefin-based porous membrane,
It is characterized in that it comprises: a layer composed of a ceramic nanoparticle aggregate in which a plurality of ceramic nanoparticles are supported linearly and continuously on cellulose nanofibers laminated on at least one surface of the polyolefin-based porous membrane. I assume.

上記二次電池用セパレータによれば、ポリオレフィン系多孔性膜の表面に積層されたセラミックスナノ粒子集合体からなる層を構成する複数のセラミックスナノ粒子が、セルロースナノファイバーに担持又は誘導されてなる特異な形状を呈している。つまり、セラミックスナノ粒子が単一の独立粒子としてポリオレフィン系多孔性膜の表面に全く又はほとんど存在しない。従って、セパレータを薄膜化すべく、セラミックスナノ粒子を微粒子化しても、セラミックスナノ粒子が多孔性膜の孔内に侵入、又は閉塞させることがなく、良好なイオン透過性が保持される。   According to the separator for a secondary battery, a unique feature is that a plurality of ceramic nanoparticles constituting a layer composed of a ceramic nanoparticle aggregate laminated on the surface of a polyolefin-based porous film is supported or induced by cellulose nanofibers. It has an interesting shape. That is, the ceramic nanoparticles are not present at all or almost at the surface of the polyolefin-based porous membrane as single independent particles. Therefore, even if the ceramic nanoparticles are micronized in order to thin the separator, the ceramic nanoparticles do not intrude or clog the pores of the porous membrane, and good ion permeability is maintained.

また、本発明の二次電池用セパレータによれば、耐熱性に優れるセラミックスナノ粒子及びセルロースナノファイバーによって、ポリオレフィン系多孔性膜の表面が被覆されるため、230℃の耐熱性を実現することができ、例えばリチウムイオン電池においてリチウム金属の発火温度である190℃以上の耐熱性を有する。さらに、機械的強度に優れたセルロースナノファイバーによって、ポリオレフィン系多孔性膜の表面が被覆されるため、本発明の二次電池用セパレータは、低坪量・低厚みでありながら、引張強度等の機械強度が高い。   In addition, according to the separator for a secondary battery of the present invention, the surface of the polyolefin-based porous film is covered with ceramic nanoparticles and cellulose nanofibers having excellent heat resistance, so that heat resistance of 230 ° C. can be realized. For example, in a lithium ion battery, it has a heat resistance of 190 ° C. or higher, which is the ignition temperature of lithium metal. Furthermore, since the surface of the polyolefin-based porous membrane is covered with cellulose nanofibers having excellent mechanical strength, the separator for a secondary battery of the present invention has low basis weight and low thickness, but also has high tensile strength and the like. Mechanical strength is high.

また、本発明の二次電池用セパレータを構成するセルロースナノファイバーは、例えば国際公開第2013/042720号に記載されるとおり、バインダーとしての機能を有しているので、別途バインダーを必要とすることなくポリオレフィン系多孔性膜の表面に積層することができる。そのため、二次電池に占める活物質の割合を増やすことが可能となり、エネルギー密度に優れる二次電池の実現が可能である。ただし、本発明は、セラミックスナノ粒子集合体からなる層をポリオレフィン系多孔性膜の表面に積層する際に、別途のバインダーを用いる場合を排除しない。   Moreover, since the cellulose nanofiber which comprises the separator for secondary batteries of this invention has a function as a binder as described, for example in WO 2013/042720, it needs a binder separately Can be laminated on the surface of the polyolefin-based porous membrane. Therefore, it is possible to increase the ratio of the active material in the secondary battery, and it is possible to realize a secondary battery excellent in energy density. However, this invention does not exclude the case where a separate binder is used, when laminating | stacking the layer which consists of a ceramic nanoparticle assembly on the surface of a polyolefin type porous membrane.

また、本発明に係る二次電池用セパレータの製造方法は、
次の工程(I)〜(III):
(I)少なくとも1種の金属元素を含むセラミックス原料化合物及びセルロースナノファイバーを含有するスラリーを調製する工程、
(II)前記工程(I)で得られたスラリーを、水熱反応に付して前記セルロースナノファイバーに担持されたセラミックスナノ粒子集合体を得る工程、及び、
(III)前記工程(II)で得られた、前記セルロースナノファイバーに担持された前記セラミックスナノ粒子集合体を、ポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層する工程、
を含むことを特徴とする。
Further, a method of manufacturing a separator for a secondary battery according to the present invention is
Next steps (I) to (III):
(I) preparing a slurry containing a ceramic raw material compound containing at least one metal element and cellulose nanofibers,
(II) subjecting the slurry obtained in the step (I) to a hydrothermal reaction to obtain a ceramic nanoparticle aggregate supported on the cellulose nanofibers;
(III) laminating the ceramic nanoparticle aggregate supported by the cellulose nanofibers obtained in the step (II) on at least one surface of a polyolefin-based porous membrane;
It is characterized by including.

上記二次電池用セパレータの製造方法によれば、簡易な方法でセルロースナノファイバーに担持されたセラミックスナノ粒子集合体を得ることができ、かかるセラミックスナノ粒子集合体は、常用の方法によってポリオレフィン系多孔性膜の表面に簡便に積層することができる。これにより、膜抵抗性、耐熱性及び機械的強度に優れる二次電池用セパレータを簡便に提供することができる。   According to the above method for producing a separator for a secondary battery, a ceramic nanoparticle aggregate supported on cellulose nanofibers can be obtained by a simple method, and such a ceramic nanoparticle aggregate can be formed into a polyolefin-based porous material by a common method. It can be easily laminated on the surface of the sexing membrane. Thereby, the separator for secondary batteries which is excellent in film resistance, heat resistance, and mechanical strength can be provided simply.

本発明によれば、耐熱性及び機械的強度に優れ、内部抵抗が低く、簡易な方法で製造が可能な二次電池用セパレータが実現される。   According to the present invention, a secondary battery separator which is excellent in heat resistance and mechanical strength, has a low internal resistance, and can be manufactured by a simple method is realized.

製造例1で得られたベーマイト(AlOOH)からなるセラミックスナノ粒子集合体を示すTEM写真である。It is a TEM photograph which shows the ceramic nanoparticle assembly which consists of boehmite (AlOOH) obtained by manufacture example 1. FIG.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[構造]
本発明に係る二次電池用セパレータは、ポリオレフィン系多孔性膜と、ポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層された、セルロースナノファイバーに複数のセラミックスナノ粒子が直線的に連続して担持されてなるセラミックスナノ粒子集合体からなる層とを含んでなる。
[Construction]
In the separator for a secondary battery according to the present invention, a plurality of ceramic nanoparticles are supported linearly and continuously on cellulose nanofibers laminated on the surface of at least one of a polyolefin-based porous film and a polyolefin-based porous film. And a layer consisting of an assembly of ceramic nanoparticles.

セラミックスナノ粒子集合体(以下、「ナノアレイ」とも称する。)は、セルロースナノファイバー(以下、「CNF」とも称する。)に複数のセラミックスナノ粒子が直線的に連続して担持してなる、特異な形状を呈する。ナノアレイとは、一方のナノスケールの構造体に、他方のナノスケールの構造体が配列化されてなる形状を意味する。   A ceramic nanoparticle assembly (hereinafter also referred to as “nanoarray”) is a unique structure in which a plurality of ceramic nanoparticles are linearly and continuously supported on cellulose nanofibers (hereinafter also referred to as “CNF”). It takes a shape. The nanoarray means a shape in which one nanoscale structure is arranged and the other nanoscale structure is arranged.

本発明におけるナノアレイは、例えば平均繊維径が50nm以下のCNF、すなわち一方のナノスケールの構造体に、例えば平均粒径が30nm以下の複数のセラミックスナノ粒子、すなわち他方のナノスケールの構造体が直線的に連続して担持してなる、特異な形状を呈する。ここで、「平均粒子径」とは、電子顕微鏡による観察において、数十個の粒子の粒子径(長軸の長さ)の測定値の平均値を指す。   The nano array in the present invention is, for example, CNF having an average fiber diameter of 50 nm or less, ie, one nanoscale structure, for example, a plurality of ceramic nanoparticles having an average particle size of 30 nm or less, ie, the other nanoscale structure is linear. It has a unique shape, supported in a continuous manner. Here, the "average particle size" refers to the average value of the measured values of the particle sizes (length of the major axis) of several tens of particles in the observation with an electron microscope.

上記ナノアレイは、セラミックスナノ粒子がCNFに直線的に連続して担持してなるため、凝集抑制を目的としてセラミックスナノ粒子に表面修飾を施したり、分散剤を使用する必要がなく、さらに適度な分散状態を保持していることから、簡便にポリオレフィン系多孔性膜の表面に薄層(薄膜)として積層することができる。また、セラミックスナノ粒子は強固にCNFに担持しているため、ナノアレイが分解してセラミックスナノ粒子が単一の独立粒子として振る舞うことはない。   In the above nano array, since the ceramic nanoparticles are supported on CNF linearly and continuously, it is not necessary to modify the surface of the ceramic nanoparticles or to use a dispersing agent for the purpose of aggregation suppression, and it is further suitably dispersed. Since the state is maintained, it can be easily laminated as a thin layer (thin film) on the surface of the polyolefin-based porous membrane. In addition, since the ceramic nanoparticles are firmly supported by CNF, the nanoarray does not decompose and the ceramic nanoparticles do not behave as single independent particles.

上記ナノアレイは、CNFの表面がセラミックスの不均質核生成の核生成部位となり、セラミックスナノ粒子が極細のCNFを囲い込むように結晶成長しつつ、同様に結晶成長中の隣接するナノ粒子と接するまで結晶成長を継続することによって、ナノ粒子が不要に凝集することなく、整然と連なりながらCNFに連続して堅固に担持されて、特異な形状が形成されてなるものと考えられる。   In the above nano-array, the surface of CNF becomes a nucleation site for heterogeneous nucleation of ceramics, and while the ceramic nanoparticles grow so as to enclose ultra-thin CNF, similarly, they are in contact with adjacent nanoparticles during crystal growth. By continuing the crystal growth, it is considered that the nanoparticles are continuously and firmly supported on the CNF continuously in an orderly manner without unnecessary aggregation, whereby a unique shape is formed.

ナノアレイからなる積層部(セラミックスナノ粒子集合体からなる層)は、基材となるポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面を被覆していればよいが、両面を被覆している方がさらに好ましい。両面を被覆することでカールの問題がなくなってハンドリング性が良好となるだけでなく、高温時の寸法安定性も大幅に改善され、二次電池の耐久性も向上できる。   The layered portion (layer of the aggregate of ceramic nanoparticles) formed of nanoarrays may be coated on at least one surface of the polyolefin-based porous film as a base material, but it is more preferable to cover both surfaces . By covering both surfaces, not only the problem of curling is eliminated and the handling property is improved, but also the dimensional stability at high temperature is significantly improved, and the durability of the secondary battery can also be improved.

(セルロースナノファイバー:CNF)
ナノアレイを構成するCNFとは、全ての植物細胞壁の約5割を占める骨格成分であって、かかる細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得ることができる軽量高強度繊維であり、水への良好な分散性も有している。
(Cellulose nanofibers: CNF)
CNFs that constitute nanoarrays are skeletal components that occupy about 50% of all plant cell walls, and are lightweight high-strength fibers that can be obtained by disentanglement of plant fibers that constitute such cell walls to nanosize etc. It also has good dispersibility in water.

CNFの平均繊維径は、例えば50nm以下であって、好ましくは20nm以下であり、より好ましくは10nm以下である。下限値については特に制限はないが、通常1nm以上である。   The average fiber diameter of CNF is, for example, 50 nm or less, preferably 20 nm or less, and more preferably 10 nm or less. The lower limit value is not particularly limited, but is usually 1 nm or more.

CNFの平均長さは、ポリオレフィン系多孔性膜の表面への積層を効率的に行う観点、及びバインダーとしてポリオレフィン系多孔性膜の表面に有効に積層する観点から、好ましくは1μm〜500μmであり、より好ましくは5μm〜200μmであり、さらに好ましくは10μm〜100μmである。   The average length of CNF is preferably 1 μm to 500 μm from the viewpoint of efficiently laminating on the surface of the polyolefin porous membrane, and from the viewpoint of effectively laminating on the surface of the polyolefin porous membrane as a binder, More preferably, it is 5 micrometers-200 micrometers, More preferably, it is 10 micrometers-100 micrometers.

上記CNFを用いた10質量%濃度のCNFスラリーの25℃における粘度は、好ましくは30000mPa・s〜200000mPa・sであり、より好ましくは40000mPa・s〜150000mPa・sであり、さらに好ましくは45000mPa・s〜120000mPa・sである。   The viscosity at 25 ° C. of a 10 mass% concentration CNF slurry using the above CNF is preferably 30000 mPa · s to 200000 mPa · s, more preferably 40000 mPa · s to 150,000 mPa · s, still more preferably 45000 mPa · s It is-120000 mPa · s.

(セラミックスナノ粒子)
ナノアレイを構成するセラミックスナノ粒子としては、少なくとも1種の金属元素を含み、かつナノサイズの粒子を形成することが可能であって、電気絶縁性を有しているものであればよく、特に限定されない。かかるセラミックスナノ粒子としては、金属元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、及びそれらの複合化物等の粒子が挙げられ、なかでも、加熱された際に吸熱反応である脱水反応が生じて電池の温度上昇を抑制する効果を有する水酸化物又は含水酸化物が好ましい。
(Ceramics nanoparticles)
The ceramic nanoparticles that constitute the nanoarray include at least one metal element and can form nano-sized particles, as long as they have electrical insulating properties, and are particularly limited. I will not. Examples of such ceramic nanoparticles include particles of oxides, hydroxides, carbonates, phosphates of metal elements, and composites thereof. Among them, dehydration reaction is an endothermic reaction when heated. Hydroxide or hydrous oxide having the effect of suppressing temperature rise of the battery is preferable.

セラミックスナノ粒子の構成材料として、具体的には、SiO、TiO、ZnO、SnO、Al、MnO、MnO、NiO、Eu、Y、Nb、Nb、InO、ZnO、Fe、Fe、Co、ZrO、CeO、VO、V、AlOOH(ベーマイト)、YAl12、BaTiO、In−SnO、MgO−Al−SiO、SiO−Al、SiO−TiO、SiO−ZrO、TiO−ZrO、SiO−Al−ZrO、Al(OH)、Mg(OH)、Ca(OH)、Ni(OH)、Mn(OH)、Fe(OH)、Zn(OH)、HBO、Cr・nHO、CaO・SiO・nHO、CaO・Al・nHO、CaCO、MgCO、BaCO、NaCO、KCO、AlPO、Ca(PO等が挙げられる。これらの中では、AlOOH、Al(OH)、Mg(OH)、Ca(OH)、Ni(OH)、HBO、Cr・nHO、CaO・SiO・nHO、CaO・Al・nHOが好ましく、脱水温度の低いAl(OH)、Mg(OH)、又は化学的安定性の高いAlOOHがより好ましい。 Specifically, SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 , SnO 2 , Al 2 O 3 , MnO, MnO 2 , NiO, Eu 2 O 3 , Y 2 O 3 , Nb 2 O as constituent materials of ceramic nanoparticles. 3 , Nb 2 O 5 , InO, ZnO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Co 3 O 4 , Co 2 O 4 , ZrO 2 , CeO 2 , VO 2 , V 2 O 5 , AlOOH (boehmite), Y 3 Al 5 O 12 BaTiO 3 , In 2 O 3 -SnO 2 , MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 , SiO 2 -Al 2 O 3 , SiO 2 -TiO 2 , SiO 2 -ZrO 2 , TiO 2 -ZrO 2 , SiO 2 2 -Al 2 O 3 -ZrO 2, Al (OH) 3, Mg (OH) 2, Ca (OH) 2, Ni (OH) 2, Mn (OH) 2, Fe (OH) 2, Zn (O ) 2, H 3 BO 3, Cr 2 O 3 · nH 2 O, CaO · SiO 2 · nH 2 O, CaO · Al 2 O 3 · nH 2 O, CaCO 3, MgCO 3, BaCO 3, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , AlPO 4 , Ca 3 (PO 4 ) 2 and the like. Among these, AlOOH, Al (OH) 3 , Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 , Ni (OH) 2 , H 3 BO 3 , Cr 2 O 3 .nH 2 O, CaO.SiO 2. nH 2 O, CaO.Al 2 O 3 .nH 2 O is preferable, and Al (OH) 3 , Mg (OH) 2 , or AlOOH having high chemical stability is more preferable, which has a low dehydration temperature.

さらに、Al(OH)、Mg(OH)、及びAlOOHは、非水系二次電池内に存在するフッ酸から正極を保護し、二次電池の耐久性を改善する効果がある、という観点からも好ましい。すなわち、非水系二次電池においては、フッ酸は正極活物質を侵し耐久性を低下させる原因となるが、AlOOHはフッ酸を吸着・共沈させる機能がある。このため、AlOOHを含有するセパレータを使用すれば、電解液中のフッ酸濃度を低いレベルに維持することが可能となり、二次電池の耐久性を改善することが可能となる。 Furthermore, the viewpoint that Al (OH) 3 , Mg (OH) 2 and AlOOH have the effect of protecting the positive electrode from hydrofluoric acid present in the non-aqueous secondary battery and improving the durability of the secondary battery. Are also preferred. That is, in the non-aqueous secondary battery, hydrofluoric acid corrodes the positive electrode active material to cause deterioration in durability, but AlOOH has a function of adsorbing and coprecipitating hydrofluoric acid. Therefore, if a separator containing AlOOH is used, the concentration of hydrofluoric acid in the electrolyte can be maintained at a low level, and the durability of the secondary battery can be improved.

ナノアレイを構成するセラミックスナノ粒子は、微結晶粒子からなる。具体的には、かかるセラミックスナノ粒子の平均粒子径は、好ましくは30nm以下であり、より好ましくは20nm以下である。下限値については特に制限はないが、通常3nm以上である。このように、セラミックスナノ粒子は非常に微小な粒子であり、上記の平均繊維径の非常に細いCNFと相俟って、軸径の非常に細いナノアレイを構成することができる。このため、かかるナノアレイがポリオレフィン系多孔性膜の表面に積層しても、得られる本発明の二次電池用セパレータを薄膜とすることが可能となる。   The ceramic nanoparticles that constitute the nanoarray consist of microcrystalline particles. Specifically, the average particle size of such ceramic nanoparticles is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less. The lower limit value is not particularly limited, but is usually 3 nm or more. Thus, ceramic nanoparticles are very small particles, and together with the above-described very thin CNF of average fiber diameter, can form a very thin nanoarray of axial diameter. For this reason, even if such a nanoarray is laminated on the surface of a polyolefin-based porous film, it is possible to make the obtained separator for a secondary battery of the present invention a thin film.

セラミックスナノ粒子の晶癖(結晶の外形)としては、板状、針状、六面体、柱状等が挙げられる。なかでも、CNFとの担持が強固である観点、及びポリオレフィン系多孔性膜へ積層する際に必要となるバインダー量を低減する観点から、CNFの軸長方向に伸延した六面体粒子が好ましい。   Examples of the crystal habit of the ceramic nanoparticles (the outer shape of the crystal) include plate-like, needle-like, hexahedron and column-like. Among them, hexahedral particles extended in the axial direction of CNF are preferable from the viewpoint of strong support with CNF and a reduction in the amount of binder required for lamination to a polyolefin-based porous film.

なお、上記ナノアレイは、粒子径や形状が均一なセラミックスナノ粒子の集合体であることが好ましいが、粒子径や形状が異なるセラミックスナノ粒子の集合体であってもよく、また化学組成が異なる2種以上のセラミックスナノ粒子の集合体であってもよい。   The nano-array is preferably an aggregate of ceramic nanoparticles having a uniform particle size and shape, but may be an aggregate of ceramic nanoparticles having different particle sizes and shapes, and the chemical composition is different 2 It may be an aggregate of species or more of ceramic nanoparticles.

(ポリオレフィン系多孔性膜)
本発明の二次電池用セパレータを構成するポリオレフィン系多孔性膜は、ポリオレフィンからなり、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又は液体が通過可能となった膜である。ポリオレフィンとしては、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリメチルペンテン、これらの組合せ等が挙げられる。特に好ましいのはポリエチレンであるが、このポリエチレンとしては高密度ポリエチレンや、高密度ポリエチレンと超高分子量ポリエチレンの混合物等が好適である。
(Polyolefin-based porous membrane)
The polyolefin-based porous film constituting the separator for a secondary battery according to the present invention is made of a polyolefin, has a large number of micropores inside, and has a structure in which these micropores are connected. Is a membrane that allows passage of gas or liquid to the surface of the Examples of the polyolefin include polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, and combinations thereof. Particularly preferable is polyethylene, but high density polyethylene, a mixture of high density polyethylene and ultrahigh molecular weight polyethylene, and the like are preferable as this polyethylene.

ポリオレフィン系多孔性膜は、空孔率が20%〜60%のものが好ましい。空孔率が20%未満の場合、二次電池用セパレータとした際の膜抵抗が高くなりすぎて二次電池の出力を低下させるため好ましくない。また、空孔率が60%を超える場合、シャットダウン特性の低下が顕著となり好ましくない。   The polyolefin-based porous membrane preferably has a porosity of 20% to 60%. If the porosity is less than 20%, the membrane resistance when used as a secondary battery separator becomes too high, which is not preferable because it reduces the output of the secondary battery. In addition, when the porosity exceeds 60%, the deterioration of the shutdown characteristics becomes remarkable, which is not preferable.

ポリオレフィン系多孔性膜の、JIS P 8117「紙及び板紙−透気度及び透気抵抗度試験方法(中間領域)−ガーレー法」に規定される透気度は、単位厚み当たりで10秒/100cc・μm以上が好ましい。単位厚み当たりの透気度が10秒/100cc・μmよりも低い場合、ナノアレイからなる積層部(セラミックスナノ粒子集合体からなる層)とポリオレフィン系多孔性膜との界面において、ポリオレフィン系多孔性膜の目詰まりが発生して膜抵抗が顕著に増加したり、シャットダウン特性の顕著な低下を招いたりするおそれがあるため好ましくない。   The air permeability of the polyolefin porous membrane specified in JIS P 8117 "Paper and paperboard-Air permeability and air resistance test method (intermediate region)-Gurley method" is 10 seconds / 100 cc per unit thickness.・ Μm or more is preferable. When the air permeability per unit thickness is lower than 10 seconds / 100 cc · μm, a polyolefin-based porous membrane is formed at the interface between the nano-array layered portion (layer comprising ceramic nanoparticle aggregate) and the polyolefin-based porous membrane It is not preferable because clogging may occur to cause a marked increase in the membrane resistance or a marked decrease in the shutdown characteristics.

本発明の二次電池用セパレータにおいて、ポリオレフィン系多孔性膜の膜厚は10μm以上であることが好ましい。ポリオレフィン系多孔性薄膜フィルムの膜厚が10μmより薄いと、引張強度や突刺強度といった機械的強度が足りず好ましくない。   In the separator for a secondary battery of the present invention, the thickness of the polyolefin-based porous film is preferably 10 μm or more. When the film thickness of the polyolefin-based porous thin film is smaller than 10 μm, mechanical strength such as tensile strength and piercing strength is not sufficient, which is not preferable.

(二次電池用セパレータ)
本発明の二次電池用セパレータの膜厚、すなわち、セラミックスナノ粒子集合体からなる層とポリオレフィン系多孔性膜とを含む全体の厚さは、45μm以下が好ましく、さらに40μm以下が好ましい。セパレータの膜厚が45μmを超える場合、これを適用した二次電池の出力特性が低下するため好ましくない。
(Separator for secondary battery)
The film thickness of the separator for a secondary battery of the present invention, that is, the total thickness including the layer composed of the ceramic nanoparticle assembly and the polyolefin-based porous film is preferably 45 μm or less, and more preferably 40 μm or less. When the film thickness of a separator exceeds 45 micrometers, since the output characteristic of the secondary battery to which this is applied falls, it is unpreferable.

すなわち、ポリオレフィン系多孔性膜に積層されるセラミックスナノ粒子集合体からなる層の厚さは、35μm以下が好ましく、さらに30μm以下が好ましい。より具体的には、セラミックスナノ粒子集合体からなる層がポリオレフィン系多孔性膜の片面に積層される場合、かかるセラミックスナノ粒子集合体からなる層の厚さは、好ましくは5μm〜35μm、より好ましくは5μm〜25μmであり、また、セラミックスナノ粒子集合体からなる層がポリオレフィン系多孔性膜の両面に積層される場合、かかるセラミックスナノ粒子集合体からなる層の厚さは、好ましくは5μm〜17.5μm、より好ましくは5μm〜10μmである。   That is, the thickness of the layer composed of the ceramic nanoparticle aggregate to be laminated on the polyolefin-based porous membrane is preferably 35 μm or less, and more preferably 30 μm or less. More specifically, when a layer composed of a ceramic nanoparticle assembly is laminated on one side of a polyolefin-based porous film, the thickness of the layer composed of such a ceramic nanoparticle assembly is preferably 5 μm to 35 μm, more preferably Is 5 μm to 25 μm, and when the layer of the ceramic nanoparticle assembly is laminated on both sides of the polyolefin-based porous film, the thickness of the layer of the ceramic nanoparticle assembly is preferably 5 μm to 17 And more preferably 5 μm to 10 μm.

本発明の二次電池用セパレータは、105℃で30分間加熱した場合の熱収縮率が、10%以下であるのが好ましい。前記加熱条件下で熱収縮率が10%を超える場合は、微小短絡で生じる発熱によりセパレータの破膜面積が広がり、大電流が流れるおそれがある。   The secondary battery separator of the present invention preferably has a heat shrinkage of 10% or less when heated at 105 ° C. for 30 minutes. When the thermal contraction rate exceeds 10% under the heating condition, the heat generation caused by the micro short circuit may expand the ruptured membrane area of the separator, and a large current may flow.

二次電池用セパレータの熱収縮率の測定に際しては、以下の方法を採用することができる。   The following method can be employed for measuring the thermal contraction rate of the secondary battery separator.

二次電池用セパレータをφ17mmに打ち抜き、直径をノギスにより10点計測して、その平均値から加熱処理前の面積を算出する。次いで、かかるセパレータ断片を105℃の恒温槽中に実質的に張力を掛けない状態で30分間静置した後、室温(例えば25℃)まで冷却後、直径をノギスにより10点計測して、その平均値から加熱処理後の面積を算出する。そして、二次電池用セパレータの熱収縮率は、下記式(1)で算出される。この熱収縮率の測定を、同時に作成した異なる5片の二次電池用セパレータに行い、その平均値を求めて熱収縮率とした。
熱収縮率={(加熱前の二次電池用セパレータの面積)−(加熱後の二次電池用セパレータの面積)}/(加熱前の二次電池用セパレータの面積)*100% ・・・ (1)
The secondary battery separator is punched out to a diameter of 17 mm, the diameter is measured at 10 points with a caliper, and the area before heat treatment is calculated from the average value. Next, the separator fragments are allowed to stand in a thermostat at 105 ° C. for 30 minutes with no substantial tension applied, and then cooled to room temperature (eg 25 ° C.), and the diameter is measured at 10 points with a caliper The area after heat treatment is calculated from the average value. And the thermal contraction rate of the separator for secondary batteries is computed by following formula (1). The measurement of this thermal contraction rate was performed to the separator of 5 different secondary batteries prepared simultaneously, the average value was calculated | required, and it was set as the thermal contraction rate.
Thermal contraction rate = {(area of secondary battery separator before heating) − (area of secondary battery separator after heating)} / (area of secondary battery separator before heating) * 100% (1)

本発明の二次電池用セパレータにおいて、膜抵抗は5Ω・cm以下が好ましく、4Ω・cm以下がより好ましい。ここで膜抵抗とは、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒(体積比1:1)に、LiPFを1M溶解した電解液を用い、20℃で測定された交流インピーダンス法による値である。膜抵抗が5Ω・cmよりも大きい場合、二次電池とした場合に良好なレート特性及びサイクル特性を得ることが困難になる。 In the separator for a secondary battery of the present invention, the membrane resistance is preferably 5 Ω · cm 2 or less, more preferably 4 Ω · cm 2 or less. Here, the film resistance is a value according to an alternating current impedance method measured at 20 ° C. using an electrolytic solution in which 1 M of LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of propylene carbonate and ethylene carbonate (volume ratio 1: 1). When the film resistance is larger than 5 Ω · cm 2, it becomes difficult to obtain good rate characteristics and cycle characteristics in the case of a secondary battery.

本発明の二次電池用セパレータの突刺強度は、300g以上が好ましく、より好ましくは400g以上である。ここで突刺強度とは、二次電池用セパレータにニードル針(直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針)を突刺速度100mm/分の条件で貫通させた時の、最大突刺荷重である。   The puncture strength of the separator for a secondary battery according to the present invention is preferably 300 g or more, more preferably 400 g or more. Here, the piercing strength is the maximum piercing when a needle needle (a semicircular needle with a diameter of 1.0 mm and a tip radius of 0.5 mm) is penetrated through a separator for a secondary battery under a piercing speed of 100 mm / min. It is a load.

なお、上記二次電池用セパレータを適用する二次電池は、正極、負極、電解液、及びセパレータを必須構成とするものであれば、特に限定されない。   The secondary battery to which the secondary battery separator is applied is not particularly limited as long as it has the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, and the separator as essential components.

[製造方法]
本発明に係る二次電池用セパレータは、次の、工程(I)〜(III):
(I)少なくとも1種の金属元素を含むセラミックス原料化合物及びセルロースナノファイバーを含有するスラリーを調製する工程、
(II)前記工程(I)で得られたスラリーを、水熱反応に付してセルロースナノファイバーに担持されたセラミックスナノ粒子集合体を得る工程、及び、
(III)前記工程(II)で得られた、セルロースナノファイバーに担持されたセラミックスナノ粒子集合体を、ポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層する工程
を含む製造方法によって、得ることができる。
[Production method]
The separator for a secondary battery according to the present invention comprises the following steps (I) to (III):
(I) preparing a slurry containing a ceramic raw material compound containing at least one metal element and cellulose nanofibers,
(II) subjecting the slurry obtained in the step (I) to a hydrothermal reaction to obtain an aggregate of ceramic nanoparticles supported on cellulose nanofibers,
(III) obtaining the ceramic nanoparticle aggregate supported on cellulose nanofibers obtained in the step (II) by at least one surface of a polyolefin-based porous membrane it can.

この製造方法を用いることで、簡易な方法により、有用な二次電池用セパレータが形成される。   By using this manufacturing method, a useful secondary battery separator can be formed by a simple method.

(工程(I))
工程(I)は、少なくとも1種の金属元素を含むセラミックス原料化合物及びセルロースナノファイバーを含有するスラリーを調製する工程である。工程(I)では、先ず、少なくとも1種の金属元素を含むセラミックス原料化合物、水、及びセルロースナノファイバーを混合してスラリーAを得る。
(Step (I))
Step (I) is a step of preparing a slurry containing a ceramic raw material compound containing at least one metal element and cellulose nanofibers. In step (I), first, a ceramic raw material compound containing at least one metal element, water, and cellulose nanofibers are mixed to obtain a slurry A.

セラミックス原料化合物としては、具体的には、例えば、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、ニッケル化合物、クロム化合物、ケイ素化合物又はホウ素化合物等の金属化合物が挙げられる。なかでも、上記金属元素の硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物等を好適に使用することができる。   Specifically as a ceramic raw material compound, metal compounds, such as an aluminum compound, a magnesium compound, a calcium compound, a nickel compound, a chromium compound, a silicon compound, or a boron compound, are mentioned, for example. Among them, sulfates, nitrates, carbonates, acetates, oxalates, oxides, hydroxides, halides and the like of the above metal elements can be suitably used.

これらセラミックス原料化合物及びセルロースナノファイバーを混合してスラリーAを調製する際、水を用いる。かかる水の使用量は、各原料の溶解性又は分散性、撹拌の容易性、及び水熱反応の効率等の観点から、セラミックス原料化合物の金属元素1モルに対して10モル〜300モルが好ましく、さらに50モル〜200モルが好ましい。また、スラリーA中におけるセルロースナノファイバーの含有量は、スラリーA中の水100質量部に対し、好ましくは0.1質量部〜20質量部であり、より好ましくは0.1質量部〜10質量部である。   Water is used when preparing the slurry A by mixing these ceramic raw material compounds and cellulose nanofibers. The amount of water used is preferably 10 moles to 300 moles with respect to 1 mole of the metal element of the ceramic material compound from the viewpoint of solubility or dispersibility of each raw material, ease of stirring, efficiency of hydrothermal reaction, etc. Furthermore, 50 mol-200 mol are preferable. In addition, the content of the cellulose nanofibers in the slurry A is preferably 0.1 parts by mass to 20 parts by mass, and more preferably 0.1 parts by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water in the slurry A It is a department.

また、セラミックス原料化合物とセルロースナノファイバーとの混合比率は、セルロースナノファイバー100質量部に対して、セラミックス原料化合物が0.1質量部〜10000質量部であり、より好ましくは1質量部〜1000質量部であり、特に好ましくは5質量部〜200質量部である。セルロースナノファイバーに対する、セラミックス原料化合物の混合量が極めて多くなると、次工程(II)における水熱反応においてナノアレイ化されない余剰の金属成分同士が結合し、大径の結晶となってナノアレイ中の夾雑物となる。このような夾雑物を含むナノアレイを、次々工程(III)においてポリオレフィン系多孔性膜の表面に積層して二次電池用セパレータを形成した場合、かかる夾雑物が電気抵抗となって放電特性が低下したり、夾雑物の周囲に孔径の大きな細孔が生じて短絡を生じる可能性がある。   The mixing ratio of the ceramic raw material compound to the cellulose nanofibers is 0.1 parts by mass to 10000 parts by mass of the ceramic raw material compound, and more preferably 1 part by mass to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofibers. Part, particularly preferably 5 parts by mass to 200 parts by mass. When the mixing amount of the ceramic raw material compound with respect to the cellulose nanofibers is extremely large, surplus metal components which are not nanoarrayed in the hydrothermal reaction in the next step (II) are combined to form large diameter crystals and contaminants in the nanoarray It becomes. When a nano-array containing such contaminants is successively laminated on the surface of a polyolefin-based porous film in step (III) to form a separator for a secondary battery, such contaminants become electrical resistance and discharge characteristics deteriorate. Alternatively, pores with large pore sizes may be generated around the contaminants to cause a short circuit.

工程(I)では、次に、上記スラリーAにアルカリ溶液を添加してスラリーBとし、中和反応によって、スラリーB中に溶解又は分散している金属成分を金属水酸化物にする。アルカリ溶液を添加するには、25℃におけるスラリーBのpHが10〜14に保持するのに充分な量を滴下するのが好ましい。かかるアルカリ溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等の水溶液を用いることができ、そのなかでも、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム又はそれらの混合溶液を用いるのが好ましい。   In the step (I), next, an alkaline solution is added to the above-mentioned slurry A to make a slurry B, and a metal component dissolved or dispersed in the slurry B is made a metal hydroxide by a neutralization reaction. In order to add the alkaline solution, it is preferable to add a sufficient amount to keep the pH of the slurry B at 25 ° C. at 10-14. As such an alkaline solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, ammonia and the like can be used, and among them, it is preferable to use sodium hydroxide, sodium carbonate or a mixed solution thereof.

スラリーBは、金属水酸化物を良好に生成させる観点から、撹拌して中和反応を進行させるのが好ましい。中和反応中におけるスラリーBの温度は、5℃以上が好ましく、より好ましくは10℃〜60℃である。また、スラリーBの撹拌時間は、5分〜120分が好ましく、30分〜60分がより好ましい。   The slurry B is preferably stirred to allow the neutralization reaction to proceed from the viewpoint of generating a metal hydroxide well. The temperature of the slurry B during the neutralization reaction is preferably 5 ° C. or more, more preferably 10 ° C. to 60 ° C. Moreover, 5 minutes-120 minutes are preferable, and, as for the stirring time of the slurry B, 30 minutes-60 minutes are more preferable.

(工程(II))
工程(II)は、得られたスラリーBを、水熱反応に付して、ナノアレイ(セラミックスナノ粒子集合体からなる層)を得る工程である。
(Step (II))
The step (II) is a step of subjecting the obtained slurry B to a hydrothermal reaction to obtain a nanoarray (a layer composed of a ceramic nanoparticle assembly).

水熱反応中の温度は、100℃以上であるのが好ましく、さらにセルロースナノファイバーの熱分解を抑制する観点から、190℃以下であるのがより好ましい。また、前記温度は、130℃〜180℃がさらに好ましく、140℃〜160℃が特に好ましい。水熱反応は耐圧容器中で行うのが好ましく、190℃以下で行う場合、この時の圧力は1.2MPa以下であるのが好ましく、100℃〜190℃で水和反応を行う場合、0.1MPa〜1.2MPaであるのが好ましく、130℃〜180℃では0.3MPa〜0.9MPaであるのが好ましく、140℃〜160℃では0.3MPa〜0.6MPaであるのが好ましい。水熱反応時間は、0.5時間〜24時間が好ましく、さらに0.5時間〜15時間が好ましい。水熱反応時間が24時間を超える場合、ナノアレイを構成するセラミックスナノ粒子が過剰に大径化するおそれがある。   The temperature during the hydrothermal reaction is preferably 100 ° C. or more, and more preferably 190 ° C. or less from the viewpoint of suppressing the thermal decomposition of the cellulose nanofibers. Moreover, 130 degreeC-180 degreeC are more preferable, and, as for the said temperature, 140 degreeC-160 degreeC are especially preferable. The hydrothermal reaction is preferably carried out in a pressure-resistant vessel, and when carried out at 190 ° C. or less, the pressure at this time is preferably 1.2 MPa or less, and when the hydration reaction is carried out at 100 ° C. to 190 ° C., 0. It is preferably 1 MPa to 1.2 MPa, and preferably 130 MPa to 0.9 MPa at 130 ° C. to 180 ° C., and preferably 0.3 MPa to 0.6 MPa at 140 ° C. to 160 ° C. The hydrothermal reaction time is preferably 0.5 hours to 24 hours, and more preferably 0.5 hours to 15 hours. When the hydrothermal reaction time exceeds 24 hours, there is a possibility that the diameter of the ceramic nanoparticles constituting the nanoarray becomes excessively large.

得られる水熱反応生成物は、セルロースナノファイバーと金属酸化物、又はセルロースナノファイバーと結晶水を有する金属酸化物からなるナノアレイであり、ろ過後、水で洗浄し、乾燥することによりこれを単離できる。かかるナノアレイを水で洗浄する際、ナノアレイ1質量部に対し、水を5質量部〜100質量部用いるのが好ましい。   The resulting hydrothermal reaction product is a nanoarray consisting of cellulose nanofibers and metal oxides, or metal oxides having cellulose nanofibers and water of crystallization, and after filtration, it is washed with water and dried to obtain a single product. It can be released. When such a nanoarray is washed with water, it is preferable to use 5 parts by mass to 100 parts by mass of water per 1 part by mass of the nanoarray.

洗浄後、得られたナノアレイに含まれる水分を除去するために、必要に応じて乾燥処理が施される。乾燥手段は、凍結乾燥、真空乾燥、温風乾燥が用いられ、凍結乾燥又は温風乾燥が好ましい。温風乾燥を行う場合、温風の温度は、セルロースナノファイバーの熱分解を抑制する観点から、50℃〜230℃であればよく、70℃〜200℃が好ましい。また、乾燥に要する処理時間は温度に応じて適宜設定される。   After washing, in order to remove the water contained in the obtained nanoarray, a drying process is applied as needed. As a drying means, lyophilization, vacuum drying, hot air drying is used, and lyophilization or hot air drying is preferable. When hot air drying is performed, the temperature of the hot air may be 50 ° C. to 230 ° C., preferably 70 ° C. to 200 ° C., from the viewpoint of suppressing the thermal decomposition of the cellulose nanofibers. Moreover, the processing time which drying requires is suitably set according to temperature.

また、ナノアレイの凝集を低減できる観点から、ナノアレイの洗浄後、乾燥を行わず、リパルプすることによって所望の濃度のナノアレイを含有するスラリーを調製してもよい。次の工程(III)で行われる、ポリオレフィン系多孔性膜の表面への積層時のハンドリングの観点から、スラリー中のナノアレイの濃度は、好ましくは1質量%〜40質量%であり、より好ましくは5質量%〜30質量%であり、さらに好ましくは10質量%〜30質量%である。   Also, from the viewpoint of being able to reduce the aggregation of the nanoarrays, after washing of the nanoarrays, drying may not be performed, and repulping may be performed to prepare a slurry containing the nanoarrays of a desired concentration. The concentration of the nanoarray in the slurry is preferably 1% by mass to 40% by mass, and more preferably, from the viewpoint of handling at the time of lamination to the surface of the polyolefin porous membrane performed in the next step (III). It is 5% by mass to 30% by mass, and more preferably 10% by mass to 30% by mass.

なお、セルロースナノファイバーの分散性を高めることで、高い分散性を有するナノアレイを得る観点から、工程(I)においてセルロースナノファイバーのスラリーを予め水熱処理した後、工程(II)においてセラミックス原料化合物のスラリーを添加して、さらなる(2回目の)水熱反応に付すことによって、ナノアレイを得てもよい。   From the viewpoint of obtaining a nano-array having high dispersibility by enhancing the dispersibility of the cellulose nanofibers, the slurry of the cellulose nanofibers is previously subjected to hydrothermal treatment in step (I), and then the ceramic raw material compound is added in step (II). The slurry may be added and subjected to an additional (second time) hydrothermal reaction to obtain a nanoarray.

(工程(III))
工程(III)は、工程(II)によって得られたナノアレイをポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層する工程である。
(Step (III))
Step (III) is a step of laminating the nanoarray obtained by step (II) on at least one surface of the polyolefin-based porous membrane.

前述のとおり、ナノアレイはバインダー効果も有するため、この工程(III)では、ナノアレイ又はナノアレイスラリーを、水と有機溶媒(例えばエタノール、エチレングリコール)からなる溶媒中に撹拌、混合してなるナノアレイスラリーCを用いて、ポリオレフィン系多孔性膜の表面にナノアレイを積層すればよい。   As described above, since the nanoarray also has a binder effect, in this step (III), the nanoarray or nanoarray slurry is stirred and mixed in a solvent consisting of water and an organic solvent (eg, ethanol, ethylene glycol) The slurry C may be used to laminate the nanoarray on the surface of the polyolefin-based porous membrane.

なお、上記ナノアレイスラリーCに、バインダーを混合しても良い。バインダーとしては、例えば、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。このバインダーの使用により、より強固に、ポリオレフィン系多孔性膜の表面にナノアレイを積層することができる。この際、ナノアレイスラリーCに混合するバインダーの混合量は、かかるスラリーC中のナノアレイ100質量部に対して、好ましくは0.1質量部〜5質量部であり、より好ましくは0.5質量部〜2質量部である。   A binder may be mixed with the nano-array slurry C. As a binder, a carboxymethylcellulose is mentioned, for example. By using this binder, the nano-array can be more firmly laminated on the surface of the polyolefin-based porous membrane. At this time, the mixing amount of the binder mixed in the nano-array slurry C is preferably 0.1 parts by mass to 5 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the nano-array in the slurry C. It is part to 2 parts by mass.

ポリオレフィン系多孔性膜の表面へのナノアレイの積層方法には、ナイフコーター、ダイコーター、グラビアコーター、マイヤーバーコーター、リバースロールコーター、グラビアコーターなどの汎用の塗工方式が利用できる。また、ポリオレフィン系多孔性膜の両面にナノアレイを積層する方法としては、2本の対峙したマイヤーバー、リバースロール、ダイなどの間にポリオレフィン系多孔性膜を通し、両面同時にナノアレイスラリーCを塗工する方法が好適である。なお、ポリオレフィン系多孔性膜の両面にナノアレイを積層する場合、単に、ナノアレイスラリーCにポリオレフィン系多孔性膜を浸漬させてもよい。   A general coating method such as a knife coater, a die coater, a gravure coater, a Mayer bar coater, a reverse roll coater, or a gravure coater can be used for laminating the nanoarray on the surface of the polyolefin-based porous film. In addition, as a method of laminating the nano array on both sides of the polyolefin-based porous membrane, the polyolefin-based porous membrane is passed between two opposing Meyer bars, a reverse roll, a die, etc. The method of working is preferred. In addition, when laminating | stacking a nano array on both surfaces of a polyolefin-type porous membrane, you may make a polyolefin-type porous membrane immerse in the nano array slurry C.

塗工処理後のナノアレイスラリーCの乾燥方法は、特に片面塗工品における乾燥時のカールを防止する観点から、40℃以下の温度での真空乾燥、恒温乾燥、温風乾燥が好ましく、中でも真空乾燥がより好ましい。   The drying method of the nano array slurry C after the coating treatment is preferably vacuum drying, isothermal drying or hot air drying at a temperature of 40 ° C. or lower, particularly from the viewpoint of preventing curling during drying in single-sided coated products. Vacuum drying is more preferred.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例に示す各二次電池用セパレータの膜厚は、膜厚計(Mitutoyo社製、ID−C112XB)による測定値である。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the film thickness of each secondary battery separator shown to the following Example and a comparative example is a measured value by a film thickness meter (made by Mitutoyo, ID-C112XB).

[製造例1:ベーマイト(AlOOH)からなるナノアレイ]
硫酸アルミニウムAl(SO・16HO 3.15g、セルロースナノファイバー 3.89g(ダイセルファインケム社製、KY100G、含水量90質量%)、及び水 55mLを60分間混合してスラリーA1を作製した。得られたスラリーA1に、10質量%濃度のNaOH水溶液 12.0gを添加し、5分間混合してスラリーB1を作製した。
[Production example 1: Nano-array made of boehmite (AlOOH)]
3.15 g of aluminum sulfate Al 2 (SO 4 ) 3 .16H 2 O, 3.89 g of cellulose nanofibers (manufactured by Daicel Finechem, KY 100 G, water content 90 mass%), and 55 mL of water are mixed for 60 minutes to prepare a slurry A1 Made. To the obtained slurry A1, 12.0 g of a 10% by mass aqueous solution of NaOH was added and mixed for 5 minutes to prepare a slurry B1.

スラリーB1をオートクレーブに投入し、140℃、0.36MPaで1時間水熱反応を行った。得られた水熱反応生成物を放冷した後、ろ過して、水で洗浄して、ベーマイト(AlOOH)のナノアレイ(ベーマイトの平均粒径:9nm)のケーキC1(含水率:37%)を得た。上記ケーキC1を80℃で温風乾燥して得られた、ベーマイトからなるナノアレイのTEM観察像(日本電子株式会社製、JEM−ARM200F)を図1に示す。   The slurry B1 was charged into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 140 ° C. and 0.36 MPa for 1 hour. The resulting hydrothermal reaction product is allowed to cool, then filtered and washed with water to obtain cake C1 (moisture content: 37%) of a nanoarray of boehmite (AlOOH) (average particle diameter of boehmite: 9 nm) Obtained. The TEM observation image (JEM-ARM200F by Nippon Denshi Co., Ltd. make) of the nano array which consists of boehmite obtained by hot-air-drying the said cake C1 at 80 degreeC is shown in FIG.

[製造例2:ベーマイト粒子]
セルロースナノファイバーを使用しない以外、製造例1と同様にして、ベーマイト(平均粒径:9nm)のゾルC2(含水率:23%)を得た。
[Production Example 2: Boehmite Particles]
A sol C2 (water content: 23%) of boehmite (average particle diameter: 9 nm) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that cellulose nanofibers were not used.

[実施例1:ベーマイトからなるナノアレイをポリエチレンセパレータの片面に薄く積層した二次電池用セパレータ]
エタノールと水を質量比2:1で混合した溶媒50mLに、製造例1で得られたケーキC1 2.8gを混合したスラリーを、25℃の温度に保持しながら5分間撹拌して、固形分量が2.5質量%のスラリーD1を得た。
[Example 1: A separator for a secondary battery in which a nano-array of boehmite is thinly laminated on one side of a polyethylene separator]
A slurry was prepared by mixing 2.8 g of the cake C1 obtained in Production Example 1 with 50 mL of a solvent in which ethanol and water were mixed at a mass ratio of 2: 1, and stirring for 5 minutes while maintaining the temperature of 25 ° C. There was obtained a 2.5% by mass slurry D1.

厚さ20μmの市販のポリエチレンセパレータ(ダブルスコープ社製、COD−20−B)の片面に、スラリーD1をロールコーターで塗工した後、40℃での真空乾燥を行い、層厚8μmのベーマイトからなるナノアレイが片面に積層された二次電池用セパレータE1(全体厚み:28μm)を得た。   After coating the slurry D1 with a roll coater on one side of a commercially available polyethylene separator (double scope, COD-20-B) with a thickness of 20 μm, vacuum drying at 40 ° C. is carried out to obtain boehmite having a layer thickness of 8 μm. Thus, a secondary battery separator E1 (entire thickness: 28 μm) in which the nano array is laminated on one side was obtained.

[実施例2:ベーマイトからなるナノアレイをポリエチレンセパレータの片面に厚く積層した二次電池用セパレータ]
ロールコーターを調整してポリエチレンセパレータの片面に塗工するスラリーD1の厚みを変更した以外、実施例1と同様にして、層厚24μmのベーマイトからなるナノアレイが片面に積層された二次電池用セパレータE2(全体厚み:44μm)を得た。
[Example 2: A separator for a secondary battery in which a nano-array of boehmite is thickly laminated on one side of a polyethylene separator]
A separator for a secondary battery in which a nanoarray of boehmite having a layer thickness of 24 μm is laminated on one side in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the slurry D1 coated on one side of the polyethylene separator is changed by adjusting a roll coater. E2 (total thickness: 44 μm) was obtained.

[実施例3:ベーマイトからなるナノアレイをポリエチレンセパレータの両面に積層した二次電池用セパレータ]
実施例1で得られた二次電池用セパレータE1の、ナノアレイが積層されていない側の面に、実施例1と同様にしてベーマイトからなるナノアレイを積層して、層厚8μmのベーマイトからなるナノアレイが両面に積層された二次電池用セパレータE3(全体厚み:36μm)を得た。
[Example 3: Separator for a secondary battery in which nanoarrays of boehmite are laminated on both sides of a polyethylene separator]
A nanoarray made of boehmite is laminated in the same manner as in Example 1 on the side of the separator E1 for a secondary battery obtained in Example 1 on which the nanoarray is not laminated, and the nanoarray made of boehmite with a layer thickness of 8 μm A separator E3 (total thickness: 36 .mu.m) for the secondary battery was laminated on both sides.

[比較例1:ベーマイト粒子をポリエチレンセパレータの両面に積層した二次電池用セパレータ]
エタノールと水を質量比2:1で混合した溶媒50mLに、製造例2で得られたベーマイトのゾルC2 2.5gを混合したスラリーを、25℃の温度に保持しながら5分間撹拌して、固形分量が2.5質量%のスラリーD2を得た。
[Comparative Example 1: Separator for secondary battery in which boehmite particles are laminated on both sides of polyethylene separator]
A slurry in which 2.5 g of the sol C2 of boehmite obtained in Preparation Example 2 was mixed with 50 mL of a solvent in which ethanol and water were mixed at a mass ratio of 2: 1 was stirred for 5 minutes while maintaining the temperature of 25 ° C. The slurry D2 having a solid content of 2.5% by mass was obtained.

厚さ20μmの市販のポリエチレンセパレータ(COD−20−B)の片面に、スラリーD2をロールコーターで塗工した後、40℃での真空乾燥を行い、ベーマイト粒子が片面に積層されたセパレータを得た後、ベーマイト粒子が積層されていない側の面にも同様の手順でベーマイト粒子を積層させて、層厚6.5μmのベーマイト粒子が両面に積層された二次電池用セパレータF1(全体厚み:33μm)を得た。   After coating the slurry D2 with a roll coater on one side of a commercially available polyethylene separator (COD-20-B) having a thickness of 20 μm, vacuum drying at 40 ° C. is performed to obtain a separator in which boehmite particles are laminated on one side. After that, the secondary battery separator F1 in which boehmite particles having a layer thickness of 6.5 μm were laminated on both sides by laminating the boehmite particles on the side on which the boehmite particles are not laminated according to the same procedure (overall thickness: 33 μm) was obtained.

[比較例2:ベーマイト粒子とCNFをポリエチレンセパレータの両面に積層した二次電池用セパレータ]
エタノールと水を質量比2:1で混合した溶媒50mLに、製造例2で得られたベーマイトのゾルC2 1.7gと、セルロースナノファイバー(CNF) 3.89g(KY−100G)とを混合したスラリーを、25℃の温度に保持しながら5分間撹拌して、固形分量が2.5質量%のスラリーD3を得た。
[Comparative Example 2: Separator for secondary battery in which boehmite particles and CNF are laminated on both sides of polyethylene separator]
1.7 g of the sol C2 of boehmite obtained in Preparation Example 2 and 3.89 g of cellulose nanofibers (CNF) (KY-100G) were mixed in 50 mL of a solvent in which ethanol and water were mixed at a mass ratio of 2: 1. The slurry was stirred for 5 minutes while maintaining the temperature at 25 ° C. to obtain a slurry D3 with a solid content of 2.5% by mass.

厚さ20μmの市販のポリエチレンセパレータ(COD−20−B)の片面に、スラリーD3をロールコーターで塗工した後、40℃での真空乾燥を行い、ベーマイト粒子とCNFが片面に積層されたセパレータを得た後、ベーマイト粒子とCNFが積層されていない側の面にも同様の手順でベーマイト粒子とCNFを積層させて、層厚7.5μmのベーマイト粒子とCNFの混合層が両面に積層された二次電池用セパレータF2(全体厚み:35μm)を得た。   A slurry D3 is coated on one side of a commercially available polyethylene separator (COD-20-B) having a thickness of 20 μm by a roll coater and then vacuum dried at 40 ° C. to obtain a separator in which boehmite particles and CNF are laminated on one side. Then, the boehmite particles and CNF are laminated in the same manner on the side where the boehmite particles and CNF are not laminated, and a mixed layer of boehmite particles and CNF with a layer thickness of 7.5 μm is laminated on both sides. A secondary battery separator F2 (total thickness: 35 μm) was obtained.

[比較例3:ベーマイトからなるナノアレイをポリエチレンセパレータの片面に極めて厚く積層した二次電池用セパレータ]
ロールコーターを調整してポリエチレンセパレータの片面に塗工するスラリーD1の厚みを変更した以外、実施例1と同様にして、層厚39μmのベーマイトからなるナノアレイが片面に積層された二次電池用セパレータF3(全体厚み:59μm)を得た。
Comparative Example 3 A Separator for a Secondary Battery in which a Nano-Array Made of Boehmite is Very Thickly Laminated on One Side of a Polyethylene Separator
A separator for a secondary battery in which a nanoarray of 39 μm thick boehmite was laminated on one side in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the slurry D1 coated on one side of the polyethylene separator was changed by adjusting the roll coater. F3 (total thickness: 59 μm) was obtained.

[参考例1:ポリオレフィン系多孔性膜のみからなる二次電池用セパレータ]
参考例の二次電池用セパレータF4として、市販のポリエチレンセパレータ(ダブル・スコープ社製、COD−20−B)を採用した(膜厚20μm)。
Reference Example 1: Separator for Secondary Battery Composed of Polyolefin-Based Porous Membrane Only
A commercially available polyethylene separator (manufactured by Double Scope, COD-20-B) was adopted as the secondary battery separator F4 of the reference example (film thickness 20 μm).

≪熱収縮率の評価≫
全ての実施例、比較例及び参考例の二次電池用セパレータ(E1〜E3、F1〜F4)について、105℃で30分間加熱した場合の熱収縮率を、前記方法及び前記式(1)から求めた。得られた結果を表1に示す。
«Evaluation of heat shrinkage rate»
The heat shrinkage ratio when heated at 105 ° C. for 30 minutes for the secondary battery separators (E1 to E3 and F1 to F4) of all the examples, comparative examples and reference examples is shown by the above method and the formula (1). I asked. The obtained results are shown in Table 1.

≪膜抵抗の測定≫
全ての実施例、比較例及び参考例の二次電池用セパレータ(E1〜E3、F1〜F4)について、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートを体積比1:1で混合した溶媒に、LiPFを1M溶解した電解液を用い、20℃で測定された交流インピーダンス法による膜抵抗を測定した。
«Measurement of membrane resistance»
In the separators (E1 to E3 and F1 to F4) for secondary batteries of all the Examples, Comparative Examples and Reference Examples, 1 M of LiPF 6 was dissolved in a solvent in which propylene carbonate and ethylene carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1. The film resistance was measured by an alternating current impedance method measured at 20 ° C. using an electrolyte.

具体的には、リードタブが装着された2cm×2cmのアルミ箔2枚の間に、3cm×3cmの二次電池用セパレータ(E1〜E3、F1〜F4)をアルミ箔が短絡しないように挟み込んだ後、二次電池用セパレータ(E1〜E3、F1〜F4)に上記電解液を含浸させたものを、タブが外に出るようにしてアルミラミネートパックに減圧封入して試験用セルを得た。   Specifically, a 3 cm × 3 cm secondary battery separator (E1 to E3, F1 to F4) was sandwiched between two 2 cm × 2 cm aluminum foils on which lead tabs were attached so that the aluminum foil did not short circuit. After that, the secondary battery separators (E1 to E3, F1 to F4) impregnated with the above-mentioned electrolytic solution were sealed under reduced pressure in an aluminum laminate pack so that the tabs would come out, to obtain a test cell.

アルミ箔間のセパレータの枚数が2枚及び3枚の類似の試験用セルを同様に作製した後、これらセルを20℃の恒温槽中に入れ、振幅10mV、周波数100kHzの交流インピーダンス法で抵抗を測定した。セパレータの枚数に対する抵抗値のプロットを線形近似して得られた傾きに、電極面積(4cm)を乗じて、セパレータ1枚当たりの膜抵抗(Ω・cm)を求めた。 After preparing similar test cells having two or three separators between the aluminum foils similarly, these cells are placed in a constant temperature bath at 20 ° C., and resistance is measured by an alternating current impedance method with an amplitude of 10 mV and a frequency of 100 kHz. It was measured. The slope obtained by linear approximation of the plot of the resistance value with respect to the number of separators was multiplied by the electrode area (4 cm 2 ) to obtain the film resistance (Ω · cm 2 ) per one separator.

得られた結果を表1に示す。   The obtained results are shown in Table 1.

≪突刺強度の測定≫
全ての実施例、比較例及び参考例の二次電池用セパレータ(E1〜E3、F1〜F4)について、突刺強度を突刺強度試験機(イマダ社製、ZTS)で測定した。
«Measurement of puncture strength»
The puncture strength of each of the secondary battery separators (E1 to E3 and F1 to F4) of all the examples, comparative examples and reference examples was measured by a puncture strength tester (ZTS manufactured by Imada Co., Ltd.).

得られた結果を表1に示す。   The obtained results are shown in Table 1.

≪二次電池における充放電特性の評価≫
全ての実施例、比較例及び参考例の二次電池用セパレータ(E1〜E3、F1〜F4)をセパレータとする、リチウムイオン二次電池を作製した。
<< Evaluation of charge / discharge characteristics of secondary battery >>
Lithium ion secondary batteries were manufactured using the secondary battery separators (E1 to E3 and F1 to F4) of all the examples, comparative examples, and reference examples as separators.

具体的には、まず、水熱法で製造したオリビン型リン酸マンガン鉄リチウム(LiMn0.7Fe0.3PO4)に、水30ml及びCNF(ダイセルファインケム製、セリッシュFD200L、含水量20質量%)を添加し、その後ボールミルにて粉砕・混合した後、窒素雰囲気下で、700℃、1時間焼成して正極活物質を得た。次いで、この正極活物質、ケッチェンブラック、ポリフッ化ビニリデンを質量比90:5:5の配合割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。次いで、塗工機を用いて、正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。その後、φ14mmの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスし、正極とした。 Specifically, first, 30 ml of water and CNF (manufactured by Daicel Finechem, Celish FD 200 L, water content 20 mass%) were added to lithium olivine type manganese iron phosphate (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 ) manufactured by a hydrothermal method. Then, the resultant was pulverized and mixed in a ball mill, and fired at 700 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain a positive electrode active material. Next, this positive electrode active material, ketjen black, and polyvinylidene fluoride were mixed at a blending ratio of 90: 5: 5 in mass ratio, N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto, and the mixture was sufficiently kneaded to prepare a positive electrode slurry. . Then, using a coater, the positive electrode slurry was applied to a current collector made of an aluminum foil with a thickness of 20 μm, and vacuum drying was performed at 80 ° C. for 12 hours. Then, it punched out in disk shape of (phi) 14 mm, and pressed for 2 minutes at 16 MPa using a hand press, and it was set as the positive electrode.

負極には、φ15mmに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒に、LiPF6を1モル/Lの濃度で溶解したものを用いた。 As a negative electrode, lithium foil punched out to φ 15 mm was used. The electrolytic solution volume of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate ratio of 1: 1 solvent mixture in a ratio of used was LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L.

セパレータには、全ての実施例、比較例及び参考例の二次電池用セパレータ(E1〜E3、F1〜F4)を用いた。   As the separators, the secondary battery separators (E1 to E3 and F1 to F4) of all the examples, comparative examples and reference examples were used.

これらの電池部品を露点が−50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型二次電池(CR−2032)を得た。   These battery parts were incorporated and stored in an atmosphere having a dew point of −50 ° C. or less by a conventional method to obtain a coin-type secondary battery (CR-2032).

得られた二次電池を用いて定電流密度での充放電特性を評価した。具体的には、気温30℃環境において放電容量測定装置(北斗電工社製、HJ−1001SD8)を用いて行った。このときの充電条件は、電流0.2CA(17mA/g)、電圧4.5Vの定電流充電とし、放電条件は、電流3CA、終止電圧2.0Vの定電流放電とした。   The charge / discharge characteristics at constant current density were evaluated using the obtained secondary battery. Specifically, the measurement was performed using a discharge capacity measurement device (HJ-1001SD8 manufactured by Hokuto Denko Corporation) in an environment of a temperature of 30 ° C. The charging conditions at this time were constant current charging with a current of 0.2 CA (17 mA / g) and a voltage of 4.5 V, and the discharging conditions were constant current discharging with a current of 3 CA and a final voltage of 2.0 V.

得られた結果を表1に示す。   The obtained results are shown in Table 1.

表1より、実施例1〜3により得られた二次電池用セパレータ(E1〜E3)は熱収縮率、膜抵抗が小さく、高い突刺強度を示すことが分かる。また、これらの各二次電池用セパレータ(E1〜E3)を含む二次電池は、充放電特性に優れていることが分かる。   From Table 1, it can be seen that the secondary battery separators (E1 to E3) obtained in Examples 1 to 3 have a small thermal contraction rate and a small membrane resistance, and exhibit high puncture strength. Moreover, it turns out that the secondary battery containing these each secondary battery separators (E1-E3) is excellent in the charge / discharge characteristic.

Claims (6)

ポリオレフィン系多孔性膜と、
前記ポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層された、セルロースナノファイバーに複数のセラミックスナノ粒子が直線的に連続して担持されてなるセラミックスナノ粒子集合体からなる層とを含むことを特徴とする、二次電池用セパレータ。
A polyolefin-based porous membrane,
It is characterized in that it comprises: a layer composed of a ceramic nanoparticle aggregate in which a plurality of ceramic nanoparticles are supported linearly and continuously on cellulose nanofibers laminated on at least one surface of the polyolefin-based porous membrane. To be a separator for secondary batteries.
前記セラミックスナノ粒子の平均粒径が30nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の二次電池用セパレータ。   The separator for a secondary battery according to claim 1, wherein an average particle diameter of the ceramic nanoparticles is 30 nm or less. 前記セルロースナノファイバーの平均繊維径が50nm以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の二次電池用セパレータ。   The separator for a secondary battery according to claim 1, wherein an average fiber diameter of the cellulose nanofibers is 50 nm or less. 前記セラミックスナノ粒子集合体からなる層の厚さは片面5μm以上であり、前記セラミックスナノ粒子集合体からなる層と前記ポリオレフィン系多孔性膜とを含む全体の厚さは45μm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用セパレータ。   The thickness of the layer made of the ceramic nanoparticle aggregate is 5 μm or more on one side, and the total thickness including the layer made of the ceramic nanoparticle aggregate and the polyolefin-based porous film is 45 μm or less. The separator for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, which is assumed to be. 前記セラミックスナノ粒子が、Al(OH)、Mg(OH)、及びAlOOHから選ばれる一種又は二種以上を含んでなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用セパレータ。 The said ceramic nanoparticle contains 1 type, or 2 or more types selected from Al (OH) 3 , Mg (OH) 2 , and AlOOH, It is characterized by the above-mentioned. Secondary battery separator. 次の工程(I)〜(III):
(I)少なくとも1種の金属元素を含むセラミックス原料化合物及びセルロースナノファイバーを含有するスラリーを調製する工程、
(II)前記工程(I)で得られたスラリーを、水熱反応に付して前記セルロースナノファイバーに担持されたセラミックスナノ粒子集合体を得る工程、及び、
(III)前記工程(II)で得られた、前記セルロースナノファイバーに担持された前記セラミックスナノ粒子集合体を、ポリオレフィン系多孔性膜の少なくとも一方の表面に積層する工程
を含むことを特徴とする、二次電池用セパレータの製造方法。
Next steps (I) to (III):
(I) preparing a slurry containing a ceramic raw material compound containing at least one metal element and cellulose nanofibers,
(II) subjecting the slurry obtained in the step (I) to a hydrothermal reaction to obtain a ceramic nanoparticle aggregate supported on the cellulose nanofibers;
(III) A step of laminating the ceramic nanoparticle aggregate supported by the cellulose nanofibers obtained in the step (II) on at least one surface of a polyolefin-based porous membrane , And a method of manufacturing a separator for a secondary battery.
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