JP6942952B2 - Battery separator, battery and battery separator coating - Google Patents

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Description

本発明は、電池用セパレータ、電池及び電池用セパレータ塗液に関する。 The present invention relates to a battery separator, a battery and a battery separator coating liquid.

リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴を有し、携帯電話や、携帯型音楽プレーヤー、ノート型パーソナルコンピューター等の携帯型電気機器の電源として広く利用されている。通常のリチウムイオン二次電池には、正負極間の接触を防ぐためにセパレータが備えられている。 Lithium-ion secondary batteries have a feature of high energy density, and are widely used as a power source for portable electric devices such as mobile phones, portable music players, and notebook personal computers. A normal lithium ion secondary battery is provided with a separator to prevent contact between the positive and negative electrodes.

従来、電池用セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる多孔性フィルムが用いられている。しかし、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる多孔性フィルムは耐熱性が低く、多孔性フィルムが収縮して内部短絡が起こると、電池内部で局部的な発熱が生じ、発火や破裂等が発生するという安全上の問題を抱えている。 Conventionally, as a battery separator, a porous film made of polyethylene or polypropylene has been used. However, the porous film made of polyethylene or polypropylene has low heat resistance, and when the porous film shrinks and an internal short circuit occurs, local heat is generated inside the battery, causing ignition, bursting, etc. for safety. I have a problem.

このような課題に対し、無機微粒子を含有する電池用セパレータが開発されている。無機微粒子を含有する電池用セパレータにおいては、無機微粒子によって細孔径をコントロールすることで、内部短絡の抑制や耐熱性の向上が可能となる。例えば、特許文献1には、無機微粒子とバインダー高分子を含む活性層を有する電池用セパレータが開示されている。ここでは、バインダー高分子により無機微粒子同士が結びつき、無機微粒子同士の間隙が気孔構造となっている。 To solve such problems, battery separators containing inorganic fine particles have been developed. In a battery separator containing inorganic fine particles, by controlling the pore diameter with the inorganic fine particles, it is possible to suppress an internal short circuit and improve heat resistance. For example, Patent Document 1 discloses a battery separator having an active layer containing inorganic fine particles and a binder polymer. Here, the inorganic fine particles are bound to each other by the binder polymer, and the gaps between the inorganic fine particles have a pore structure.

上述したような活性層を形成する際には、多孔性フィルムの表面に無機微粒子を含む塗液を塗工することが行われている。しかし、無機微粒子は水や有機溶媒に比べて比重が大きいため、無機微粒子含有スラリー中で沈降しやすく、一度沈降した場合、無機微粒子同士が凝集することがあり問題となっていた。また、無機微粒子の分散状態が良好ではない場合、多孔性フィルムに塗工した際に塗工ムラが生じるといった問題もあり、塗液中における無機微粒子の安定性の向上が求められていた。 When forming the active layer as described above, a coating liquid containing inorganic fine particles is applied to the surface of the porous film. However, since the inorganic fine particles have a higher specific gravity than water or an organic solvent, they tend to settle in the slurry containing the inorganic fine particles, and once settled, the inorganic fine particles may aggregate with each other, which is a problem. Further, if the dispersed state of the inorganic fine particles is not good, there is a problem that coating unevenness occurs when the porous film is coated, and it has been required to improve the stability of the inorganic fine particles in the coating liquid.

塗液中において無機微粒子の分散性を高めるためには、塗液に増粘剤を添加することが行われている。このような増粘剤としては、例えばキサンタンガム等の増粘剤が用いられている。また、特許文献2では、増粘剤としてセルロース繊維を用いることが検討されている。特許文献2には、セルロース繊維を含む電池用セパレータ塗液が開示されており、ここでは、バクテリアセルロース繊維や、結晶セルロースを解離することで作製したナノセルロース繊維が増粘剤として用いられている。 In order to improve the dispersibility of the inorganic fine particles in the coating liquid, a thickener is added to the coating liquid. As such a thickener, for example, a thickener such as xanthan gum is used. Further, in Patent Document 2, it is studied to use a cellulose fiber as a thickener. Patent Document 2 discloses a separator coating solution for a battery containing cellulose fibers, in which bacterial cellulose fibers and nanocellulose fibers produced by dissociating crystalline cellulose are used as a thickener. ..

特表2008−524824号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-524824 特開2015−84318号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-84318

電池用セパレータ塗液においては、優れた微粒子分散性と塗工性が求められる。また、リチウムイオン二次電池は、様々な用途で使用されるものであるから、用途によっては、優れた機械的強度が求められる場合がある。そこで、本発明は、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた電池用セパレータ塗液であって、優れた機械的強度を有する電池用セパレータを形成し得る電池用セパレータ塗液を提供することを目的とする。 Excellent fine particle dispersibility and coatability are required for the battery separator coating liquid. Further, since the lithium ion secondary battery is used for various purposes, excellent mechanical strength may be required depending on the application. Therefore, the present invention provides a battery separator coating liquid having both excellent fine particle dispersibility and coatability, which can form a battery separator having excellent mechanical strength. The purpose is.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、電池用セパレータ塗液において、繊維含有層に繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含有させることにより、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた電池用セパレータ塗液であって、優れた機械的強度を有する電池用セパレータを形成し得る電池用セパレータ塗液が得られることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have made fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less in the fiber-containing layer and having an ionic substituent in a battery separator coating solution. By containing the fine particles and the binder resin, a battery separator coating liquid having excellent fine particle dispersibility and coatability is formed, and a battery separator having excellent mechanical strength is formed. It has been found that a separator coating liquid for batteries can be obtained.
Specifically, the present invention has the following configuration.

[1] 基材と、繊維含有層とを有し、繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ。
[2] 繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[1]に記載の電池用セパレータ。
[3] 繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である[1]又は[2]に記載の電池用セパレータ。
[4] 繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である[1]〜[3]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[5] バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む[1]〜[4]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[6] 基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む[1]〜[5]のいずれかに記載の電池用セパレータ。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の電池用セパレータを備える電池。
[8] 繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ塗液。
[9] 繊維状セルロースはリン酸化セルロースである[8]に記載の電池用セパレータ塗液。
[10] 繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である[8]又は[9]に記載の電池用セパレータ塗液。
[11] 繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である[8]〜[10]のいずれかに記載の電池用セパレータ塗液。
[12] バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む[8]〜[11]のいずれかに記載の電池用セパレータ塗液。
[1] A battery having a base material and a fiber-containing layer, and the fiber-containing layer contains fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin. Separator for.
[2] The battery separator according to [1], wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[3] The battery separator according to [1] or [2], wherein the total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 part by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles.
[4] The battery separator according to any one of [1] to [3], wherein the mass ratio of the content of the fibrous cellulose to the content of the binder resin is 1:99 to 99: 1.
[5] The battery separator according to any one of [1] to [4], wherein the binder resin contains at least one selected from acrylic resin, polyolefin resin, urethane resin and silicone resin.
[6] The battery separator according to any one of [1] to [5], wherein the base material contains a polyolefin resin.
[7] A battery comprising the battery separator according to any one of [1] to [6].
[8] A battery separator coating solution containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin.
[9] The battery separator coating solution according to [8], wherein the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
[10] The battery separator coating according to [8] or [9], wherein the total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 part by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles. liquid.
[11] The battery separator coating solution according to any one of [8] to [10], wherein the mass ratio of the content of the fibrous cellulose to the content of the binder resin is 1:99 to 99: 1.
[12] The separator coating solution for a battery according to any one of [8] to [11], wherein the binder resin contains at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin.

本発明によれば、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた電池用セパレータ塗液を得ることができる。また、本発明の電池用セパレータ塗液から形成された電池用セパレータは、機械的強度に優れている。 According to the present invention, it is possible to obtain a battery separator coating liquid having both excellent fine particle dispersibility and coatability. Further, the battery separator formed from the battery separator coating liquid of the present invention is excellent in mechanical strength.

図1は、リン酸基を有する繊維原料に対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to a fiber raw material having a phosphoric acid group and the electrical conductivity. 図2は、カルボキシル基を有する繊維原料に対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added to the fiber raw material having a carboxyl group and the electrical conductivity.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments or specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments.

(電池用セパレータ)
本発明は、基材と、繊維含有層を有する電池用セパレータに関するものでもある。繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む。なお、本明細書においては、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを、微細繊維状セルロースともいう。
(Battery separator)
The present invention also relates to a battery separator having a base material and a fiber-containing layer. The fiber-containing layer contains fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin. In the present specification, fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less is also referred to as fine fibrous cellulose.

本発明の電池用セパレータは、上記構成を有するものであるため、機械的強度に優れている。具体的には、本発明の電池用セパレータにおいては、外部衝撃が加えられた場合であっても爆発の発生が抑制されており、安全性にも優れた電池用セパレータである。 Since the battery separator of the present invention has the above configuration, it is excellent in mechanical strength. Specifically, the battery separator of the present invention is a battery separator that suppresses the occurrence of an explosion even when an external impact is applied and is also excellent in safety.

本発明の電池用セパレータの繊維含有層は、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えた電池用セパレータ塗液を基材上に塗工することで形成されている。このため、形成される繊維含有層中では、微粒子が一様に分散しており、繊維含有層の塗工ムラが発生していない。なお、本明細書においては、塗工性の評価は繊維含有層の塗工ムラの有無で判定できる。
さらに、本発明の電池用セパレータにおいては、繊維含有層の全域にわたって均一な気孔が形成されている点にも特徴がある。このように、本発明の電池用セパレータにおける繊維含有層においては、塗工ムラの発生が抑えられており、微粒子の分散性に優れており、かつ均一な気孔が形成されているから、電池用セパレータとしての性能が良好であることに加え、安全性が高い。
The fiber-containing layer of the battery separator of the present invention is formed by applying a battery separator coating liquid having excellent fine particle dispersibility and coatability onto a base material. Therefore, the fine particles are uniformly dispersed in the formed fiber-containing layer, and uneven coating of the fiber-containing layer does not occur. In this specification, the evaluation of coatability can be determined by the presence or absence of coating unevenness in the fiber-containing layer.
Further, the battery separator of the present invention is also characterized in that uniform pores are formed over the entire fiber-containing layer. As described above, in the fiber-containing layer of the battery separator of the present invention, the occurrence of coating unevenness is suppressed, the dispersibility of fine particles is excellent, and uniform pores are formed, so that the battery can be used. In addition to having good performance as a separator, it is highly safe.

(繊維含有層)
本発明の電池用セパレータは繊維含有層を有する。繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む。
電池用セパレータは、基材の少なくとも一方の面に繊維含有層を有するものであればよく、基材の両面に繊維含有層を有するものであってもよいが、基材の片面に繊維含有層を有するものであることが好ましい。このような繊維含有層は、基材の表面に電池用セパレータ塗液を塗工することで形成される。本明細書においては、このような繊維含有層を塗工層と呼ぶこともある。なお、繊維含有層(塗工層)を形成する電池用セパレータ塗液の一部は、基材の微多孔の内部に侵入していてもよい。このような状態は、電池用セパレータ塗液の一部が、基材の表層領域に染みこんでいる状態とも言える。
(Fiber-containing layer)
The battery separator of the present invention has a fiber-containing layer. The fiber-containing layer contains fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin.
The battery separator may have a fiber-containing layer on at least one surface of the base material, and may have a fiber-containing layer on both sides of the base material, but the fiber-containing layer may be provided on one side of the base material. It is preferable that the fiber has. Such a fiber-containing layer is formed by applying a battery separator coating solution to the surface of the base material. In the present specification, such a fiber-containing layer may be referred to as a coating layer. A part of the battery separator coating liquid forming the fiber-containing layer (coating layer) may have penetrated into the microporous portion of the base material. Such a state can be said to be a state in which a part of the battery separator coating liquid has permeated into the surface layer region of the base material.

繊維含有層の厚みは、基材側の孔径、および厚さによって異なってくるが、例えば、0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましく、1μm以上であることがさらに好ましい。また、20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。 The thickness of the fiber-containing layer varies depending on the pore size and thickness on the substrate side, but is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and 1 μm or more, for example. Is even more preferable. Further, it is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and further preferably 10 μm or less.

<微細繊維状セルロース>
繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース(微細繊維状セルロース)を含む。
<Fine fibrous cellulose>
The fiber-containing layer contains fibrous cellulose (fine fibrous cellulose) having a fiber width of 1000 nm or less.

繊維含有層における微細繊維状セルロースの含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、0.01質量部以上40質量部以下であることが好ましい。微細繊維状セルロースの含有量は、0.05質量部以上であることがより好ましく、0.1質量部以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが特に好ましい。 The content of the fine fibrous cellulose in the fiber-containing layer is preferably 0.01 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The content of the fine fibrous cellulose is more preferably 0.05 parts by mass or more, and further preferably 0.1 parts by mass or more. The content of the fine fibrous cellulose is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, and 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The following is particularly preferable.

微細繊維状セルロースの平均重合度は、100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、200以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は、2000以下であることが好ましく、1500以下であることがより好ましく、1200以下であることがさらに好ましく、1000以下であることが一層好ましく、750以下であることが特に好ましい。なお、微細繊維状セルロースの平均重合度は、400未満であることも好ましい。微細繊維状セルロースの平均重合度を400未満とすることにより、繊維含有層を薄膜(例えば、繊維含有層の坪量を2.5g/m2)にした際の塗工ムラの発生を抑制することができる。 The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, and even more preferably 200 or more. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, further preferably 1200 or less, further preferably 1000 or less, and 750 or less. It is particularly preferable to have. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably less than 400. By setting the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose to less than 400, it is possible to suppress the occurrence of coating unevenness when the fiber-containing layer is made into a thin film (for example, the basis weight of the fiber-containing layer is 2.5 g / m 2). be able to.

なお、繊維含有層中の微細繊維状セルロースの平均重合度を算出する際には、以下の手順にて微細繊維状セルロースを電池用セパレータから単離した後に、測定を行う。
この場合は、まず、繊維含有層の表面を透過型電子顕微鏡で観察し、微細繊維状セルロースの存在を確認する。次いで、固体NMRを用いて、セルロースのI型結晶を検出する。
When calculating the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose in the fiber-containing layer, the fine fibrous cellulose is isolated from the battery separator by the following procedure, and then the measurement is performed.
In this case, first, the surface of the fiber-containing layer is observed with a transmission electron microscope to confirm the presence of fine fibrous cellulose. Then, solid-state NMR is used to detect type I crystals of cellulose.

繊維含有層表面に、微細繊維状セルロースの存在が確認された場合、以下の手順に従って微細繊維状セルロースを単離する。
まず、電池用セパレータを1cm角程度に断裁後、カッターミルを用いて1mm角程度にまで粉砕する。次いで、電池用セパレータの粉砕物1gに対し、100mlの割合となるように0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌して微細繊維状セルロースを溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除いた後、水中に滴下し、再生セルロースを得る。この再生セルロースは微細繊維状セルロースが銅エチレンジアミン溶液中で溶解し、水中で再生されたものである。得られた再生セルロースはろ別し、十分に水洗後、乾燥させる。
When the presence of fine fibrous cellulose is confirmed on the surface of the fiber-containing layer, the fine fibrous cellulose is isolated according to the following procedure.
First, the battery separator is cut into about 1 cm square and then pulverized to about 1 mm square using a cutter mill. Next, a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 1 g of the crushed product of the battery separator at a ratio of 100 ml, and the mixture is stirred to dissolve the fine fibrous cellulose. The obtained solution is filtered to remove the residue, and then added dropwise to water to obtain regenerated cellulose. This regenerated cellulose is obtained by dissolving fine fibrous cellulose in a copper ethylenediamine solution and regenerating it in water. The obtained regenerated cellulose is filtered off, washed thoroughly with water, and then dried.

そして、得られた再生セルロースの乾燥重量を測定する。この重量と、この重量を得るために用いた電池用セパレータの重量とから電池用セパレータに含まれる微細繊維状セルロースの含有量を求める。 Then, the dry weight of the obtained regenerated cellulose is measured. From this weight and the weight of the battery separator used to obtain this weight, the content of the fine fibrous cellulose contained in the battery separator is determined.

電池用セパレータに含まれる微細繊維状セルロースの平均重合度は、下記の論文を参考にして算出する。
TAPPI International Standard; ISO/FDIS 5351, 2009.
Smith, D. K.; Bampton, R. F.; Alexander, W. J. Ind. Eng. Chem.,Process Des. Dev. 1963, 2, 57-62.
The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose contained in the battery separator is calculated with reference to the following paper.
TAPPI International Standard; ISO / FDIS 5351, 2009.
Smith, DK; Bampton, RF; Alexander, WJ Ind. Eng. Chem., Process Des. Dev. 1963, 2, 57-62.

リファレンスを測定するために、空の50ml容量のスクリュー管に純水15mlと1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液を調製する。キャノンフェンスケ粘度計に上記の0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分間置いた後、25℃における落下時間を測定して溶媒落下時間とする。 To measure the reference, 15 ml of pure water and 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine are added to an empty 50 ml capacity screw tube to prepare a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. 10 ml of the above 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is placed in a Canon Fenceke viscometer, left for 5 minutes, and then the drop time at 25 ° C. is measured to determine the solvent drop time.

上記のようにして得られた再生セルロースは、遠沈管に分取して冷凍庫に一晩静置し、凍結させる。さらに凍結乾燥機で5日間以上乾燥させた後、105℃に設定した定温乾燥機で3時間以上4時間以下加熱し、絶乾状態の微細繊維状セルロースを得る。上記のようにして得られた再生セルロースの乾燥物0.14g以上0.16g以下に対し、30mlの0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌してセルロースを再度溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除く。その後キャノンフェンスケ粘度計に調製したろ液10mlを入れ、5分間置いた後、25℃における落下時間を測定する。落下時間の測定は三回行い、その平均値を微細繊維状セルロース溶液の落下時間とする。 The regenerated cellulose obtained as described above is separated into a centrifuge tube and allowed to stand in a freezer overnight to freeze. Further, it is dried in a freeze-dryer for 5 days or more, and then heated in a constant temperature dryer set at 105 ° C. for 3 hours or more and 4 hours or less to obtain fine fibrous cellulose in an absolutely dry state. To 0.14 g or more and 0.16 g or less of the dried product of regenerated cellulose obtained as described above, 30 ml of a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added, and the mixture is stirred to dissolve the cellulose again. The obtained solution is filtered to remove the residue. Then, 10 ml of the prepared filtrate is placed in a Canon Fenceke viscometer, left for 5 minutes, and then the drop time at 25 ° C. is measured. The fall time is measured three times, and the average value is taken as the fall time of the fine fibrous cellulose solution.

測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロースの質量、溶媒落下時間、及び微細繊維状セルロース溶液の落下時間から下式を用いて重合度を算出する。なお、下記の平均重合度は二回以上測定した場合は、各回の平均値である。
測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロース質量:a(g)(但し、aは0.14以上0.16以下)
溶液のセルロース濃度:c=a/30(g/mL)
溶媒落下時間:t0(sec)
微細繊維状セルロース溶液の落下時間:t(sec)
溶液の相対粘度:ηrel=t/t0
溶液の比粘度:ηsp=ηrel―1
固有粘度:[η]=ηsp/c(1+0.28ηsp
重合度:DP=[η]/0.57
なお、微細繊維状セルロースの平均重合度は、上記方法で算出されるものであるため、粘度平均重合度と呼ばれることもある。
The degree of polymerization is calculated from the mass of the absolutely dry fine fibrous cellulose used for the measurement, the solvent drop time, and the fall time of the fine fibrous cellulose solution using the following formula. The following average degree of polymerization is the average value of each measurement when measured twice or more.
Absolutely dry fine fibrous cellulose mass used for measurement: a (g) (where a is 0.14 or more and 0.16 or less)
Cellulose concentration in solution: c = a / 30 (g / mL)
Solvent drop time: t 0 (sec)
Falling time of fine fibrous cellulose solution: t (sec)
Relative viscosity of solution: η rel = t / t 0
Specific viscosity of solution: η sp = η rel- 1
Intrinsic viscosity: [η] = η sp / c (1 + 0.28 η sp )
Degree of polymerization: DP = [η] /0.57
Since the average degree of polymerization of fine fibrous cellulose is calculated by the above method, it is sometimes called the average degree of polymerization of viscosity.

微細繊維状セルロースを得るための繊維状セルロース原料としては特に限定されないが、入手しやすく安価である点から、パルプを用いることが好ましい。パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプを挙げることができる。木材パルプとしては例えば、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)、酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ等が挙げられる。また、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられるが、特に限定されない。非木材パルプとしてはコットンリンターやコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら、バガス等の非木材系パルプ、ホヤや海草等から単離されるセルロース、キチン、キトサン等が挙げられるが、特に限定されない。脱墨パルプとしては古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられるが、特に限定されない。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中で、入手のしやすさという点で、セルロースを含む木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。木材パルプの中でも化学パルプはセルロース比率が大きいため、繊維微細化(解繊)時の微細繊維状セルロースの収率が高く、またパルプ中のセルロースの分解が小さく、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる点で好ましい。中でもクラフトパルプ、サルファイトパルプが最も好ましく選択される。軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると高粘度が得られる傾向がある。 The fibrous cellulose raw material for obtaining fine fibrous cellulose is not particularly limited, but pulp is preferably used because it is easily available and inexpensive. Examples of the pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include broadleaf kraft pulp (LBKP), coniferous kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), and oxygen bleached craft. Examples thereof include chemical pulp such as pulp (OKP). Further, semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemiground wood pulp (CGP), mechanical pulp such as crushed wood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP) and the like can be mentioned, but are not particularly limited. Examples of the non-wood pulp include cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse, and cellulose, chitin and chitosan isolated from sea squirts and seaweed, but are not particularly limited. .. Examples of the deinked pulp include deinked pulp made from used paper, but the deinking pulp is not particularly limited. As the pulp of the present embodiment, one of the above types may be used alone, or two or more types may be mixed and used. Among the above pulps, wood pulp containing cellulose and deinked pulp are preferable in terms of availability. Among wood pulps, chemical pulp has a large cellulose ratio, so the yield of fine fibrous cellulose during fiber refining (defibration) is high, the decomposition of cellulose in the pulp is small, and the fine fibers with a large axial ratio are fine. It is preferable in that fibrous cellulose can be obtained. Of these, kraft pulp and sulfite pulp are most preferably selected. High viscosity tends to be obtained by using long-fiber fine fibrous cellulose having a large axial ratio.

微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、電子顕微鏡で観察して、1000nm以下である。平均繊維幅は、好ましくは2nm以上1000nm以下、より好ましくは2nm以上100nm以下であり、より好ましくは2nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは2nm以上10nm以下であるが、特に限定されない。微細繊維状セルロースの平均繊維幅が2nm未満であると、セルロース分子として水に溶解しているため、微細繊維状セルロースとしての物性(強度や剛性、寸法安定性)が発現しにくくなる傾向がある。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば繊維幅が1000nm以下である単繊維状のセルロースである。 The average fiber width of the fine fibrous cellulose is 1000 nm or less when observed with an electron microscope. The average fiber width is preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and further preferably 2 nm or more and 10 nm or less, but is not particularly limited. If the average fiber width of the fine fibrous cellulose is less than 2 nm, it is dissolved in water as a cellulose molecule, so that the physical properties (strength, rigidity, dimensional stability) of the fine fibrous cellulose tend to be difficult to develop. .. The fine fibrous cellulose is, for example, a monofibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less.

微細繊維状セルロースの電子顕微鏡観察による平均繊維幅の測定は以下のようにして行う。濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の微細繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。構成する繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。 The average fiber width of the fine fibrous cellulose is measured by electron microscopy as follows. An aqueous suspension of fine fibrous cellulose having a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less was prepared, and this suspension was cast on a hydrophilized carbon film-coated grid to form a sample for TEM observation. do. If it contains wide fibers, an SEM image of the surface cast on the glass may be observed. Observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50,000 times depending on the width of the constituent fibers. However, the sample, observation conditions and magnification should be adjusted so as to satisfy the following conditions.

(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
(1) A straight line X is drawn at an arbitrary position in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y that intersects the straight line perpendicularly is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.

上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を目視で読み取る。こうして少なくとも重なっていない表面部分の画像を3組以上観察し、各々の画像に対して、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を読み取る。このように少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。微細繊維状セルロースの平均繊維幅(単に、「繊維幅」ということもある。)はこのように読み取った繊維幅の平均値である。 The width of the fiber intersecting the straight line X and the straight line Y is visually read with respect to the observation image satisfying the above conditions. In this way, at least three sets of images of the non-overlapping surface portions are observed, and the widths of the fibers intersecting the straight lines X and Y are read for each image. In this way, at least 20 fibers × 2 × 3 = 120 fibers are read. The average fiber width of the fine fibrous cellulose (sometimes simply referred to as "fiber width") is the average value of the fiber widths read in this way.

微細繊維状セルロースの繊維長は特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下が好ましく、0.1μm以上800μm以下がさらに好ましく、0.1μm以上600μm以下が特に好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制でき、また微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることができる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、TEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. By setting the fiber length within the above range, the destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose can be suppressed, and the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose can be set within an appropriate range. The fiber length of the fine fibrous cellulose can be obtained by image analysis by TEM, SEM, or AFM.

微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造をとっていることは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は30%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。この場合、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。
The fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has an I-type crystal structure can be identified in the diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418 Å) monochromatic with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions, 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less.
The ratio of the type I crystal structure to the fine fibrous cellulose is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, still more preferably 70% or more. In this case, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion. The crystallinity is determined by a conventional method from the X-ray diffraction profile measured and the pattern (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).

微細繊維状セルロースは、イオン性置換基を有する。イオン性置換基はアニオン基又はカチオン基であることが好ましい。アニオン基としては、例えば、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基(単にリン酸基ということもある)、カルボキシル基又はカルボキシル基に由来する置換基(単にカルボキシル基ということもある)、及び、スルホン基又はスルホン基に由来する置換基(単にスルホン基ということもある)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リン酸基及びカルボキシル基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リン酸基であることが特に好ましい。すなわち、本発明で用いられる微細繊維状セルロースはリン酸化セルロースであることが好ましい。 Fine fibrous cellulose has an ionic substituent. The ionic substituent is preferably an anionic group or a cationic group. Examples of the anion group include a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group (sometimes simply referred to as a phosphate group), a carboxyl group or a substituent derived from a carboxyl group (sometimes simply referred to as a carboxyl group), and the like. In addition, it is preferably at least one selected from a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes simply referred to as a sulfone group), and at least one selected from a phosphate group and a carboxyl group. Is more preferable, and a phosphoric acid group is particularly preferable. That is, the fine fibrous cellulose used in the present invention is preferably phosphorylated cellulose.

微細繊維状セルロースは、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基を有するものであることが好ましい。リン酸基はリン酸からヒドロキシル基を取り除いたものにあたる、2価の官能基である。具体的には−PO32で表される基である。リン酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮重合した基、リン酸基の塩、リン酸エステル基などの置換基が含まれ、イオン性置換基であっても、非イオン性置換基であってもよい。 The fine fibrous cellulose preferably has a phosphoric acid group or a substituent derived from the phosphoric acid group. The phosphoric acid group is a divalent functional group obtained by removing the hydroxyl group from phosphoric acid. Specifically, it is a group represented by −PO 3 H 2. Substituents derived from phosphoric acid groups include substituents such as a group obtained by decomposing a phosphoric acid group, a salt of a phosphoric acid group, and a phosphoric acid ester group, and even if it is an ionic substituent, it is a nonionic substituent. It may be a group.

本発明では、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基は、下記式(1)で表される置換基であってもよい。

Figure 0006942952
In the present invention, the phosphate group or the substituent derived from the phosphoric acid group may be a substituent represented by the following formula (1).
Figure 0006942952

式(1)中、a、b、m及びnはそれぞれ独立に整数を表す(ただし、a=b×mである);αn(n=1以上n以下の整数)およびα’はそれぞれ独立に - R又はORを表す。Rは、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、又はこれらの誘導基である;β b+ は有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。 In equation (1), a, b, m and n each independently represent an integer (where a = b × m); α n (an integer of n = 1 or more and n or less) and α'are independent of each other. to O -, represents R or oR. R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched chain hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched chain hydrocarbon group. , Aromatic groups, or inducing groups thereof; β b + is a monovalent or higher cation consisting of an organic or inorganic substance.

<リン酸基導入工程>
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(以下、「リン酸化試薬」又は「化合物A」という)を反応させることにより行うことができる。このようなリン酸化試薬は、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に粉末や水溶液の状態で混合してもよい。また別の例としては、繊維原料のスラリーにリン酸化試薬の粉末や水溶液を添加してもよい。
<Phosphate group introduction process>
In the phosphate group introduction step, at least one selected from a compound having a phosphoric acid group and a salt thereof (hereinafter referred to as "phosphorylation reagent" or "Compound A") is reacted with a fiber raw material containing cellulose. Can be done by Such phosphorylation reagents may be mixed with the dry or wet fiber raw material in the form of powder or aqueous solution. As another example, a powder or an aqueous solution of a phosphorylation reagent may be added to the slurry of the fiber raw material.

リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(リン酸化試薬又は化合物A)を反応させることにより行うことができる。なお、この反応は、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」という)の存在下で行ってもよい。 The phosphate group introduction step can be carried out by reacting a fiber raw material containing cellulose with at least one selected from a compound having a phosphoric acid group and a salt thereof (phosphorylation reagent or compound A). This reaction may be carried out in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter referred to as "Compound B").

化合物Aを化合物Bの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を混合する方法が挙げられる。また別の例としては、繊維原料のスラリーに化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの水溶液を添加する方法、または湿潤状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が好ましい。また、化合物Aと化合物Bは同時に添加してもよいし、別々に添加してもよい。また、初めに反応に供試する化合物Aと化合物Bを水溶液として添加して、圧搾により余剰の薬液を除いてもよい。繊維原料の形態は綿状や薄いシート状であることが好ましいが、特に限定されない。 As an example of the method of allowing the compound A to act on the fiber raw material in the coexistence of the compound B, a method of mixing the powder or the aqueous solution of the compound A and the compound B with the fiber raw material in a dry state or a wet state can be mentioned. Another example is a method of adding a powder or an aqueous solution of Compound A and Compound B to a slurry of a fiber raw material. Of these, since the reaction uniformity is high, a method of adding an aqueous solution of compound A and compound B to a dry fiber raw material, or adding a powder or aqueous solution of compound A and compound B to a wet fiber raw material. The method is preferred. Further, compound A and compound B may be added at the same time or separately. Alternatively, compound A and compound B to be tested in the reaction may be added as an aqueous solution first, and the excess chemical solution may be removed by squeezing. The form of the fiber raw material is preferably cotton-like or thin sheet-like, but is not particularly limited.

本実施態様で使用する化合物Aは、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種である。
リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸のリチウム塩、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩などが挙げられるが、特に限定されない。リン酸のリチウム塩としては、リン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、またはポリリン酸リチウムなどが挙げられる。リン酸のナトリウム塩としてはリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、またはポリリン酸ナトリウムなどが挙げられる。リン酸のカリウム塩としてはリン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、またはポリリン酸カリウムなどが挙げられる。リン酸のアンモニウム塩としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。
The compound A used in this embodiment is at least one selected from a compound having a phosphoric acid group and a salt thereof.
Examples of the compound having a phosphoric acid group include, but are not limited to, phosphoric acid, a lithium salt of phosphoric acid, a sodium salt of phosphoric acid, a potassium salt of phosphoric acid, an ammonium salt of phosphoric acid, and the like. Examples of the lithium salt of phosphoric acid include lithium dihydrogen phosphate, dilithium hydrogen phosphate, trilithium phosphate, lithium pyrophosphate, and lithium polyphosphate. Examples of the sodium salt of phosphoric acid include sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium polyphosphate and the like. Examples of the potassium salt of phosphoric acid include potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, potassium polyphosphate and the like. Examples of the ammonium salt of phosphoric acid include ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, and ammonium polyphosphate.

これらのうち、リン酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、またはリン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましい。リン酸二水素ナトリウム、またはリン酸水素二ナトリウムがより好ましい。 Of these, from the viewpoints of high efficiency of introduction of phosphoric acid group, easy improvement of defibration efficiency in the defibration step described later, low cost, and easy industrial application, phosphoric acid and phosphoric acid A sodium salt, a potassium salt of phosphoric acid, or an ammonium salt of phosphoric acid is preferable. Sodium dihydrogen phosphate or disodium hydrogen phosphate is more preferred.

また、反応の均一性が高まり、かつリン酸基導入の効率が高くなることから化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。化合物Aの水溶液のpHは特に限定されないが、リン酸基の導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましく、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3以上pH7以下がさらに好ましい。化合物Aの水溶液のpHは例えば、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものとアルカリ性を示すものを併用し、その量比を変えて調整してもよい。化合物Aの水溶液のpHは、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものに無機アルカリまたは有機アルカリを添加すること等により調整してもよい。 Further, the compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is enhanced and the efficiency of introducing the phosphoric acid group is increased. The pH of the aqueous solution of compound A is not particularly limited, but is preferably 7 or less because the efficiency of introducing a phosphoric acid group is high, and more preferably 3 or more and pH 7 or less from the viewpoint of suppressing hydrolysis of pulp fibers. The pH of the aqueous solution of the compound A may be adjusted, for example, by using a compound having a phosphoric acid group that exhibits acidity and an alkalinity in combination and changing the amount ratio thereof. The pH of the aqueous solution of the compound A may be adjusted by adding an inorganic alkali or an organic alkali to the compound having a phosphoric acid group and showing acidity.

繊維原料に対する化合物Aの添加量は特に限定されないが、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量は0.5質量%以上100質量%以下が好ましく、1質量%以上50質量%以下がより好ましく、2質量%以上30質量%以下が最も好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量が上記範囲内であれば、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。繊維原料に対するリン原子の添加量を100質量%以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。一方、セルロース繊維に対するリン原子の添加量を上記下限値以上とすることにより、収率を高めることができる。 The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but when the amount of compound A added is converted to the phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5% by mass or more and 100% by mass. The following is preferable, 1% by mass or more and 50% by mass or less is more preferable, and 2% by mass or more and 30% by mass or less is most preferable. When the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material is within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. By setting the addition amount of phosphorus atoms to the fiber raw material to 100% by mass or less, the effect of improving the yield and the cost can be balanced. On the other hand, the yield can be increased by setting the addition amount of phosphorus atoms to the cellulose fibers to be equal to or higher than the above lower limit value.

本実施態様で使用する化合物Bとしては、尿素、ビウレット、1−フェニル尿素、1−ベンジル尿素、1−メチル尿素、1−エチル尿素などが挙げられる。 Examples of compound B used in this embodiment include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like.

化合物Bは化合物A同様に水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性が高まることから化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましく、150質量%以上300質量%以下であることが特に好ましい。 Compound B is preferably used as an aqueous solution like compound A. Further, since the uniformity of the reaction is enhanced, it is preferable to use an aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved. The amount of Compound B added to the fiber raw material (absolute dry mass) is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, and 100% by mass or more and 350% by mass or less. It is more preferably 150% by mass or more, and particularly preferably 300% by mass or less.

化合物Aと化合物Bの他に、アミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In addition to Compound A and Compound B, amides or amines may be included in the reaction system. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like. Among these, triethylamine in particular is known to act as a good reaction catalyst.

リン酸基導入工程においては加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。具体的には50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱には減圧乾燥機、赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置を用いてもよい。 It is preferable to perform heat treatment in the phosphoric acid group introduction step. The heat treatment temperature is preferably selected so that the phosphoric acid group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber. Specifically, it is preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and further preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Further, a vacuum dryer, an infrared heating device, and a microwave heating device may be used for heating.

加熱処理の際、化合物Aを添加した繊維原料スラリーに水が含まれている間において、繊維原料を静置する時間が長くなると、乾燥に伴い水分子と溶存する化合物Aが繊維原料表面に移動する。そのため、繊維原料中の化合物Aの濃度にムラが生じる可能性があり、繊維表面へのリン酸基の導入が均一に進行しない恐れがある。乾燥による繊維原料中の化合物Aの濃度ムラ発生を抑制するためには、ごく薄いシート状の繊維原料を用いるか、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は攪拌しながら加熱乾燥又は減圧乾燥させる方法を採ればよい。 During the heat treatment, if the fiber raw material is allowed to stand for a long time while the fiber raw material slurry to which the compound A is added contains water, the water molecules and the dissolved compound A move to the surface of the fiber raw material as it dries. do. Therefore, the concentration of the compound A in the fiber raw material may be uneven, and the introduction of the phosphoric acid group to the fiber surface may not proceed uniformly. In order to suppress the occurrence of uneven concentration of compound A in the fiber raw material due to drying, a very thin sheet-shaped fiber raw material is used, or the fiber raw material and compound A are kneaded or agitated with a kneader or the like and dried by heating or under reduced pressure. You can take the method.

加熱処理に用いる加熱装置としては、スラリーが保持する水分及びリン酸基などの繊維の水酸基への付加反応で生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましく、例えば送風方式のオーブン等が好ましい。装置系内の水分を常に排出すれば、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもでき、軸比の高い微細繊維を得ることができる。 The heating device used for the heat treatment is preferably a device capable of constantly discharging the water retained by the slurry and the water generated by the addition reaction of fibers such as phosphoric acid groups to the hydroxyl groups to the outside of the device system. For example, a ventilation type oven. Etc. are preferable. If the water in the apparatus system is constantly discharged, not only the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the phosphate esterification, can be suppressed, but also the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber can be suppressed. , Fine fibers having a high axial ratio can be obtained.

加熱処理の時間は、加熱温度にも影響されるが繊維原料スラリーから実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本発明では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リン酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。 Although the heat treatment time is affected by the heating temperature, it is preferably 1 second or more and 300 minutes or less after the water is substantially removed from the fiber raw material slurry, and more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less. It is preferable, and it is more preferably 10 seconds or more and 800 seconds or less. In the present invention, the amount of the phosphoric acid group introduced can be within a preferable range by setting the heating temperature and the heating time within an appropriate range.

リン酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、複数回繰り返すこともできる。この場合、より多くのリン酸基が導入されるので好ましい。本発明においては、例えば、リン酸基導入工程を2回行うことも好ましい態様である。 The phosphoric acid group introduction step may be performed at least once, but may be repeated a plurality of times. In this case, more phosphate groups are introduced, which is preferable. In the present invention, for example, it is also a preferable embodiment that the phosphoric acid group introduction step is performed twice.

リン酸基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることが特に好ましい。また、リン酸基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.50mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。また、リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、電池用セパレータ塗液用増粘剤として良好な特性を発揮することができる。なお、本明細書において、微細繊維状セルロースが有するリン酸基の含有量(リン酸基の導入量)は、後述するように微細繊維状セルロースが有するリン酸基の強酸性基量と等しい。 The amount of the phosphoric acid group introduced is preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g or more per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose. It is more preferable, and it is particularly preferable that it is 1.00 mmol / g or more. The amount of phosphoric acid group introduced is preferably 3.65 mmol / g or less, more preferably 3.50 mmol / g or less, and 3.00 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. Is more preferable. By setting the amount of the phosphoric acid group introduced within the above range, it is possible to facilitate the miniaturization of the fiber raw material and enhance the stability of the fine fibrous cellulose. Further, by setting the amount of the phosphoric acid group introduced within the above range, good characteristics can be exhibited as a thickener for a battery separator coating liquid. In the present specification, the content of the phosphoric acid group (the amount of the phosphoric acid group introduced) contained in the fine fibrous cellulose is equal to the amount of the strongly acidic group of the phosphoric acid group possessed by the fine fibrous cellulose, as will be described later.

リン酸基の繊維原料への導入量は、伝導度滴定法により測定することができる。具体的には、解繊処理工程により微細化を行い、得られた微細繊維状セルロース含有スラリーをイオン交換樹脂で処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定することができる。 The amount of the phosphoric acid group introduced into the fiber raw material can be measured by the conductivity titration method. Specifically, it is refined by a defibration treatment step, the obtained fine fibrous cellulose-containing slurry is treated with an ion exchange resin, and then the change in electrical conductivity is obtained while adding an aqueous sodium hydroxide solution. The amount introduced can be measured.

伝導度滴定では、アルカリを加えていくと、図1に示した曲線を与える。最初は、急激に電気伝導度が低下する(以下、「第1領域」という)。その後、わずかに伝導度が上昇を始める(以下、「第2領域」という)。さらにその後、伝導度の増分が増加する(以下、「第3領域」という)。なお、第2領域と第3領域の境界点は、伝導度の2回微分値、すなわち伝導度の増分(傾き)の変化量が最大となる点で定義される。すなわち、3つの領域が現れる。このうち、第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の強酸性基量と等しく、第2領域で必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の弱酸性基量と等しくなる。リン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上弱酸性基が失われ、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、強酸性基量は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致することから、単にリン酸基導入量(またはリン酸基量)、または置換基導入量(または置換基量)と言った場合は、強酸性基量のことを表す。すなわち、図1に示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して、置換基導入量(mmol/g)とする。 In the conductivity titration, the addition of alkali gives the curve shown in FIG. Initially, the electrical conductivity drops sharply (hereinafter referred to as the "first region"). After that, the conductivity begins to increase slightly (hereinafter referred to as "second region"). After that, the increment of conductivity increases (hereinafter referred to as "third region"). The boundary point between the second region and the third region is defined by the point at which the second derivative value of the conductivity, that is, the amount of change in the increment (slope) of the conductivity is maximized. That is, three regions appear. Of these, the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of strong acid groups in the slurry used for titration, and the amount of alkali required in the second region is equal to the amount of weakly acidic groups in the slurry used for titration. Become equal. When the phosphoric acid group causes condensation, the weakly acidic group is apparently lost, and the amount of alkali required for the second region is smaller than the amount of alkali required for the first region. On the other hand, since the amount of strongly acidic groups is the same as the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation, it is simply referred to as the amount of phosphate groups introduced (or the amount of phosphate groups) or the amount of substituents introduced (or the amount of substituents). When it is said, it means the amount of strongly acidic groups. That is, the amount of alkali (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 1 is divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated to obtain the amount of substituent introduced (mmol / g).

<カルボキシル基導入工程>
微細繊維状セルロースがカルボキシル基を有するものである場合、カルボキシル基導入工程を経ることで微細繊維状セルロースにカルボキシル基を導入することができる。カルボキシル基導入工程では、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物、その誘導体、またはその酸無水物もしくはその誘導体によって繊維原料を処理することで、微細繊維状セルロースにカルボキシル基を導入することができる。
<Carboxyl group introduction process>
When the fine fibrous cellulose has a carboxyl group, the carboxyl group can be introduced into the fine fibrous cellulose by going through the carboxyl group introduction step. In the carboxyl group introduction step, the fiber raw material is treated with an oxidation treatment such as TEMPO oxidation treatment, a compound having a group derived from a carboxylic acid, a derivative thereof, or an acid anhydride thereof or a derivative thereof, thereby forming a carboxyl group into the fine fibrous cellulose. Can be introduced.

カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等トリカルボン酸化合物が挙げられる。 The compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid and itaconic acid, and tricarboxylic acid compounds such as citric acid and aconitic acid. ..

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。 The acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. Be done.

カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。 The derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include an imide of an acid anhydride of a compound having a carboxyl group and a derivative of an acid anhydride of a compound having a carboxyl group. The imide of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include an imide of a dicarboxylic acid compound such as maleimide, succinateimide, and phthalateimide.

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されない。例えば、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。 The derivative of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited. For example, at least a part of hydrogen atoms of the acid anhydride of a compound having a carboxyl group, such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, diphenylmaleic anhydride, etc., are substituents (for example, alkyl group, phenyl group, etc.). ) Replaced by).

カルボキシル基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合、その処理をpHが6以上8以下の条件で行うことも好ましい。このような処理工程は中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、例えば、リン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、パルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシル基まで酸化することが出来る。 When the TEMPO oxidation treatment is carried out in the carboxyl group introduction step, it is also preferable to carry out the treatment under the conditions of pH 6 or more and 8 or less. Such a treatment step is also referred to as a neutral TEMPO oxidation treatment. The neutral TEMPO oxidation treatment involves, for example, adding a sodium phosphate buffer (pH = 6.8), pulp, and a reagent such as TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl) as a catalyst. This can be done by adding sodium hypochlorite as a radical or sacrificial reagent. Further, by coexisting with sodium chlorite, the aldehyde generated in the oxidation process can be efficiently oxidized to the carboxyl group.

カルボキシル基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることが特に好ましい。また、カルボキシル基の導入量は、3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.50mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。 The amount of the carboxyl group introduced is preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g or more per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose. Is more preferable, and 0.90 mmol / g or more is particularly preferable. The amount of the carboxyl group introduced is preferably 3.65 mmol / g or less, more preferably 3.50 mmol / g or less, and even more preferably 3.00 mmol / g or less.

カルボキシル基の導入量は伝導度滴定法で測定することができる。伝導度滴定法による測定の際には、得られた微細繊維状セルロース含有スラリーに、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定する。 The amount of carboxyl group introduced can be measured by the conductivity titration method. In the measurement by the conductivity titration method, the introduction amount is measured by determining the change in conductivity while adding an aqueous sodium hydroxide solution to the obtained fine fibrous cellulose-containing slurry.

伝導度滴定法では、アルカリを加えていくと、図2に示した曲線を与える。この曲線は、電気伝導度が減少した後、伝導度の増分(傾き)がほぼ一定となるまでを第1領域、その後、伝導度の増分(傾き)が増加する第2領域に区分される。なお、第1領域、第2領域の境界点は、伝導度の2回微分値、すなわち伝導度の増分(傾き)の変化量が最大となる点で定義される。図2で示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除して、カルボキシル基の導入量(mmol/g)とする。 In the conductivity titration method, the addition of alkali gives the curve shown in FIG. This curve is divided into a first region after the electrical conductivity decreases until the increment (slope) of the conductivity becomes almost constant, and then a second region where the increment (slope) of the conductivity increases. The boundary point between the first region and the second region is defined by the point at which the second derivative value of the conductivity, that is, the amount of change in the increment (slope) of the conductivity is maximized. The amount of alkali (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 2 is divided by the solid content (g) in the fine fibrous cellulose-containing slurry to be titrated, and the amount of carboxyl group introduced (mmol / mmol /). g).

<アルカリ処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、リン酸基導入工程やカルボキシル基導入工程といったイオン性置換基導入工程と、後述する解繊処理工程との間にアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、イオン性置換基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されないが、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれであってもよい。溶媒は、極性溶媒(水、またはアルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。
また、アルカリ溶液のうちでは、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が特に好ましい。
<Alkaline treatment>
When producing fine fibrous cellulose, an alkali treatment may be performed between the ionic substituent introduction step such as the phosphoric acid group introduction step and the carboxyl group introduction step and the defibration treatment step described later. The alkaline treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the ionic substituent-introduced fiber in an alkaline solution.
The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, but may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. The solvent is preferably a polar solvent (water or a polar organic solvent such as alcohol), and more preferably an aqueous solvent containing at least water.
Further, among the alkaline solutions, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is particularly preferable because of its high versatility.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は特に限定されないが、5℃以上80℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液への浸漬時間は特に限定されないが、5分以上30分以下が好ましく、10分以上20分以下がより好ましい。
アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は特に限定されないが、イオン性置換基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。
The temperature of the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, and more preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower.
The immersion time in the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 20 minutes or less.
The amount of the alkaline solution used in the alkaline treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, preferably 1000% by mass or more and 10000% by mass or less, based on the absolute dry mass of the ionic substituent-introduced fiber. More preferably.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、アルカリ処理工程の前に、イオン性置換基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄しても構わない。アルカリ処理後には、取り扱い性を向上させるために、解繊処理工程の前に、アルカリ処理済みイオン性置換基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。 In order to reduce the amount of the alkaline solution used in the alkaline treatment step, the ionic substituent-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent before the alkaline treatment step. After the alkali treatment, in order to improve the handleability, it is preferable to wash the alkali-treated ionic substituent-introduced fiber with water or an organic solvent before the defibration treatment step.

<酸処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性置換基導入工程と、後述する解繊処理工程の間に酸処理を行ってもよい。また、イオン性置換基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行ってもよい。
<Acid treatment>
When producing fine fibrous cellulose, acid treatment may be performed between the ionic substituent introduction step and the defibration treatment step described later. Further, the ionic substituent introduction step, the acid treatment, the alkali treatment and the defibration treatment may be carried out in this order.

酸処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、酸を含有する酸性液中に、イオン性置換基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は特に限定されないが、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下である。また、使用する酸性液のpHは特に限定されないが、0から4が好ましく、より好ましくは1から3である。酸性液に含まれる酸としては、例えば、無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。中でも、酸としては塩酸を用いることが好ましい。 The method of the acid treatment is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the ionic substituent-introduced fiber in an acidic liquid containing an acid. The concentration of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. The pH of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably 0 to 4, and more preferably 1 to 3. As the acid contained in the acidic liquid, for example, an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid or the like can be used. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chloric acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and the like. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid and the like. Of these, hydrochloric acid is preferably used as the acid.

酸処理工程における酸溶液の温度は特に限定されないが、5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。
酸処理工程における酸溶液への浸漬時間は特に限定されないが、5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。
酸処理における酸溶液の使用量は特に限定されないが、イオン性置換基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。
The temperature of the acid solution in the acid treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably 20 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
The immersion time in the acid solution in the acid treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 120 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less.
The amount of the acid solution used in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, preferably 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less, based on the absolute dry mass of the ionic substituent-introduced fiber. More preferably.

<解繊処理>
セルロース繊維は、解繊処理工程で解繊処理される。解繊処理工程では、通常、解繊処理装置を用いて、繊維を解繊処理して、微細繊維状セルロース含有スラリーを得るが、処理装置、処理方法は、特に限定されない。解繊処理工程では、イオン性置換基を有するセルロース繊維に対して解繊処理を施すことが解繊効率の観点から好ましい。
解繊処理装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミルなどを使用できる。あるいは、解繊処理装置としては、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできる。解繊処理装置は、上記に限定されるものではない。好ましい解繊処理方法としては、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミの心配が少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーが挙げられる。
<Fiber processing>
Cellulose fibers are defibrated in the defibration treatment step. In the defibration treatment step, the fibers are usually defibrated using a defibration treatment device to obtain a fine fibrous cellulose-containing slurry, but the treatment device and the treatment method are not particularly limited. In the defibration treatment step, it is preferable to perform the defibration treatment on the cellulose fiber having an ionic substituent from the viewpoint of defibration efficiency.
As the defibration processing apparatus, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type crusher), a high-pressure homogenizer, an ultra-high pressure homogenizer, a high-pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill and the like can be used. Alternatively, as the defibration processing device, use a wet pulverizing device such as a disc type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater. You can also. The defibration processing apparatus is not limited to the above. Preferred defibration treatment methods include a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high-pressure homogenizer, which are less affected by crushed media and less likely to cause contamination.

解繊処理の際には、繊維原料を、水と有機溶媒を単独または組み合わせて希釈してスラリー状にすることが好ましいが、特に限定されない。分散媒としては、水の他に、極性有機溶剤を使用することができる。好ましい極性有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、またはジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられるが、特に限定されない。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、またはt−ブチルアルコール等が挙げられる。ケトン類としては、アセトンまたはメチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。分散媒は1種であってもよいし、2種以上でもよい。また、分散媒中に繊維原料以外の固形分、例えば水素結合性のある尿素などを含んでも構わない。 In the defibration treatment, the fiber raw material is preferably diluted with water and an organic solvent alone or in combination to form a slurry, but is not particularly limited. As the dispersion medium, a polar organic solvent can be used in addition to water. Preferred polar organic solvents include, but are not limited to, alcohols, ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc) and the like. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, t-butyl alcohol and the like. Examples of the ketones include acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and the like. Examples of ethers include diethyl ether and tetrahydrofuran (THF). The dispersion medium may be one kind or two or more kinds. Further, the dispersion medium may contain a solid content other than the fiber raw material, for example, urea having a hydrogen bond property.

本発明では、微細繊維状セルロースを濃縮、乾燥させた後に解繊処理を行ってもよい。この場合、濃縮、乾燥の方法は特に限定されないが、例えば、微細繊維状セルロースを含有するスラリーに濃縮剤を添加する方法、一般に用いられる脱水機、プレス、乾燥機を用いる方法等が挙げられる。また、公知の方法、例えばWO2014/024876、WO2012/107642、およびWO2013/121086に記載された方法を用いることができる。また、濃縮した微細繊維状セルロースをシート化してもよい。該シートを粉砕して解繊処理を行うこともできる。 In the present invention, the defibration treatment may be performed after the fine fibrous cellulose is concentrated and dried. In this case, the method of concentration and drying is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a concentrating agent to a slurry containing fine fibrous cellulose, a method of using a commonly used dehydrator, press, and dryer. In addition, known methods such as those described in WO2014 / 024876, WO2012 / 107642, and WO2013 / 121086 can be used. Further, the concentrated fine fibrous cellulose may be made into a sheet. The sheet can also be crushed for defibration treatment.

微細繊維状セルロースを粉砕する際に粉砕に用いる装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできるが特に限定されない。また、処理条件も好ましい重合度が得られる条件であれば特に限定されない。 Equipment used for crushing fine fibrous cellulose includes high-speed defibrator, grinder (stone mill type crusher), high-pressure homogenizer, ultra-high pressure homogenizer, high-pressure collision type crusher, ball mill, bead mill, disc type refiner, and conical. Wet pulverizers such as refiners, twin-screw kneaders, vibration mills, homomixers under high-speed rotation, ultrasonic dispersers, beaters, etc. can also be used, but are not particularly limited. Further, the treatment conditions are not particularly limited as long as a preferable degree of polymerization can be obtained.

<微粒子>
微粒子としては、有機微粒子及び無機微粒子を挙げることができる。中でも微粒子は、無機微粒子であることが好ましい。
<Fine particles>
Examples of the fine particles include organic fine particles and inorganic fine particles. Among them, the fine particles are preferably inorganic fine particles.

有機微粒子を構成する樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等の(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリロニトリル等のビニルシアン化合物、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル化合物及びブタジエン等のビニル単量体を1種又は2種以上組み合わせて重合した樹脂が挙げられる。 Examples of the resin constituting the organic fine particles include aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene and p-methylstyrene, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate and the like. Resins polymerized by combining one or more vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylic acid esters, (meth) acrylonitrile, vinyl halide compounds such as vinyl chloride and vinylidene chloride, and vinyl monomers such as butadiene. Can be mentioned.

無機微粒子としては、例えば、酸化鉄、Al23(アルミナ)、SiO2(シリカ)、TiO2、BaTiO3、ZrO2、Li3PO4(リン酸三リチウム)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、Y23、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiy3(PLZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3(PMN−PT)、HfO2、Li3PO4、LixTiy(PO43(0<x<2、0<y<3)、LixAlyTiz(PO43(0<x<2、0<y<1、0<z<3)、(LiAlTiP)xy(0<x<4、0<y<13)、LixLayTiO3(0<x<2、0<y<3)、AlN(窒化アルミニウム)、Si34(窒化ケイ素)、CaF2(フッ化カルシウム)、BaF2(フッ化バリウム)、BaSO4(硫酸バリウム)、SiC、LixGeyzw(0<x<4、0<y<1、0<z<1、0<w<5)、Lixy(0<x<4、0<y<2)、SiS2(LixSiyz、0<x<3、0<y<2、0<z<4)、P25(Lixyz)(0<x<3、0<y<3、0<z<7)等が挙げられる。また、シリコーン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子;タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子;ベーマイト(AlOOH)、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイトなどの鉱物資源由来物質またはそれらの人造物;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子;なども用いることができる。中でも、BaTiO3、Li3PO4、アルミナ、シリカ及びベーマイトから選択される少なくとも1種の無機微粒子であることが好ましく、BaTiO3、アルミナ及びシリカから選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
また、上記微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料(例えば、上記絶縁性微粒子を構成する材料など)で表面被覆することで、電気絶縁性を持たせた微粒子とすることもできる。
Examples of the inorganic fine particles include iron oxide, Al 2 O 3 (alumina), SiO 2 (silica), TiO 2 , BaTIO 3 , ZrO 2 , Li 3 PO 4 (trilithium phosphate), SrTiO 3 , SnO 2 , and so on. CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, Y 2 O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y T y O 3 (PLZT), Pb (Mg 1) / 3 Nb 2/3 ) O 3- PbTiO 3 (PMN-PT), HfO 2 , Li 3 PO 4 , Li x T y (PO 4 ) 3 (0 <x <2, 0 <y <3), Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 (0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y (0 <x <4, 0 <y <13), li x La y TiO 3 (0 <x <2,0 <y <3), AlN ( aluminum nitride), Si 3 N 4 (silicon nitride), CaF 2 (calcium fluoride), BaF 2 (barium fluoride) , BaSO 4 (barium sulfate), SiC, Li x Ge y P z S w (0 <x <4,0 <y <1,0 <z <1,0 <w <5), Li x N y (0 <X <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x S y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), P 2 S 5 (Li x P y) S z ) (0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) and the like can be mentioned. Covalently bonded crystalline fine particles such as silicone and diamond; clay fine particles such as talc and montmorillonite; mineral resource-derived substances such as boehmite (AlOOH), zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, sericite and bentonite or theirs. Artificial products; carbonaceous fine particles such as carbon black and graphite; and the like can also be used. Among them, at least one kind of inorganic fine particles selected from BaTiO 3 , Li 3 PO 4 , alumina, silica and boehmite is preferable, and at least one kind selected from BaTiO 3 , alumina and silica is particularly preferable. ..
Further, by coating the surface of the fine particles with a material having an electrically insulating property (for example, a material constituting the insulating fine particles), the fine particles having an electrically insulating property can be obtained.

微粒子の形態としては、球状、多面体形状、板状などいずれの形態であってもよい。また、微粒子の1次平均粒子径は0.01μm以上であることが好ましく、5μm以下であることが好ましい。なお、微粒子が球状ではない場合は、同体積の球状であると仮定して1次平均粒子径を算出した値が上記範囲内であることが好ましい。 The form of the fine particles may be any of a spherical shape, a polyhedral shape, a plate shape, and the like. The primary average particle size of the fine particles is preferably 0.01 μm or more, and preferably 5 μm or less. When the fine particles are not spherical, it is preferable that the value obtained by calculating the primary average particle diameter on the assumption that the fine particles are spherical in the same volume is within the above range.

微粒子の含有量は、繊維含有層の全質量に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。また、微粒子の含有量は、99質量%以下であることが好ましく、96質量%以下であることがより好ましい。微粒子の含有量を上記範囲内とすることにより、電池用セパレータの耐熱性をより効果的に高めることができる。 The content of the fine particles is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, based on the total mass of the fiber-containing layer. The content of the fine particles is preferably 99% by mass or less, and more preferably 96% by mass or less. By setting the content of the fine particles within the above range, the heat resistance of the battery separator can be increased more effectively.

<バインダー樹脂>
繊維含有層は、バインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、イオン伝導能を有する高分子を用いることが好ましい。本発明において、バインダー樹脂とは、微細繊維状セルロースとの結着作用を発揮し得るものをいう。結着作用を発揮し得る樹脂としては例えば、熱融着性の合成高分子を挙げることができる。例えば、カルボキシメチルセルロースは微細繊維状セルロースとの結着作用を発揮しないものであるため、バインダー樹脂には含まれない。
<Binder resin>
The fiber-containing layer contains a binder resin. As the binder resin, it is preferable to use a polymer having ionic conductivity. In the present invention, the binder resin refers to a resin capable of exerting a binding action with fine fibrous cellulose. Examples of the resin capable of exerting a binding action include a heat-sealing synthetic polymer. For example, carboxymethyl cellulose is not included in the binder resin because it does not exert a binding action with fine fibrous cellulose.

バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1であることが好ましい。 The binder resin is preferably at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin.

アクリル系樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のオレフィン成分と、(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体樹脂;
(メタ)アクリル酸単量体単位および(メタ)アクリル酸と共重合可能な以下の単量体単位((メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルへキシル、(メタ)アクリル酸オクチル等)を含むアクリル酸アルキル樹脂;
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、スチレン又はその誘導体によって変性された上記アクリル酸アルキル樹脂等の変性アクリル酸アルキル樹脂;
(メタ)アクリロニトリル、アクリル酸エステル、ヒドロキシアルキルアクリル酸エステルなど)からなる樹脂;及びポリアクリル酸等を挙げることができる。
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン等を挙げることができる。
ウレタン系樹脂としては、例えば、ポリウレタン、エポキシ変性ポリウレタン樹脂、シリコーン変性ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。
シリコーン樹脂としては、例えば、メチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、アルキッド変性シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂等を挙げることができる。
Examples of the acrylic resin include a copolymer resin of an olefin component such as ethylene, propylene, butylene, and isobutylene and (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid ester;
The following monomeric units (meth) acrylic acid monomer unit and copolymerizable with (meth) acrylic acid (methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, propyl (meth) acrylic acid, (meth) ) Acrylic acid containing butyl acrylate, isobutyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, -2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, etc.) Acrylic acid;
Modified alkyl acrylate resin such as the above alkyl acrylate resin modified with epoxy resin, silicone resin, styrene or a derivative thereof;
Resins made of (meth) acrylonitrile, acrylic acid ester, hydroxyalkyl acrylic acid ester, etc.; and polyacrylic acid and the like can be mentioned.
Examples of the polyolefin resin include polypropylene, polyethylene, polyisobutylene, polystyrene and the like.
Examples of the urethane-based resin include polyurethane, epoxy-modified polyurethane resin, and silicone-modified polyurethane resin.
Examples of the silicone resin include methyl silicone resin, methylphenyl silicone resin, alkyd-modified silicone resin, epoxy-modified silicone resin, acrylic-modified silicone resin, polyester-modified silicone resin and the like.

また、バインダー樹脂として、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、アルキド系樹脂、アミノアルキド系樹脂、尿素系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ケイ素系樹脂、シラザン系樹脂、メラミン系樹脂等を用いてもよい。 Further, as the binder resin, fluorine-based rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), epoxy resin, polyvinyl chloride-based resin, vinyl acetate-based resin, phenol-based resin, alkyd-based resin, aminoalkyd-based resin, urea-based resin, vinyl. A based resin, a polyester resin, a silicon resin, a silazane resin, a melamine resin and the like may be used.

繊維含有層におけるバインダー樹脂の含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。バインダー樹脂の含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。また、バインダー樹脂の含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、15質量部以下であることが特に好ましい。 The content of the binder resin in the fiber-containing layer is preferably 0.1 part by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The content of the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. The content of the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, and 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. It is particularly preferable to have.

また、繊維含有層におけるバインダー樹脂の含有量は、繊維含有層の全質量に対して、1質量%以上であることが好ましい。なお、繊維含有層中に含有されるバインダー樹脂の同定、定量は例えば以下の様にして行う。繊維含有層に含有されるバインダー樹脂を熱分解GC−MSあるいはIR分光光度計により同定し、その後熱重量測定(TG)により、該当するバインダー樹脂分の熱分解による重量減少分より、含有されるバインダー樹脂及び含有量を測定する。 The content of the binder resin in the fiber-containing layer is preferably 1% by mass or more with respect to the total mass of the fiber-containing layer. The binder resin contained in the fiber-containing layer is identified and quantified as follows, for example. The binder resin contained in the fiber-containing layer is identified by thermal decomposition GC-MS or IR spectrophotometer, and then by thermogravimetric analysis (TG), it is contained from the weight loss due to thermal decomposition of the corresponding binder resin. Measure the binder resin and content.

微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが一層好ましく、5質量部以下であることが特に好ましい。微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量を上記範囲内とすることにより、繊維含有層の機械的強度をより高めることができる。 The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is preferably 0.1 part by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, further preferably 10 parts by mass or less, and 5 parts by mass. It is particularly preferable that the amount is less than or equal to a portion. By setting the total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin within the above range, the mechanical strength of the fiber-containing layer can be further increased.

微細繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1であることが好ましく、10:90〜90:10であることがより好ましい。微細繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比を上記範囲内とすることにより、繊維含有層の機械的強度をより高めることができる。 The mass ratio of the content of the fine fibrous cellulose to the content of the binder resin is preferably 1:99 to 99: 1, and more preferably 10:90 to 90:10. By setting the mass ratio of the content of the fine fibrous cellulose to the content of the binder resin within the above range, the mechanical strength of the fiber-containing layer can be further increased.

<他の成分>
繊維含有層は内添サイズ剤、アニオン性、ノニオン性、カチオン性あるいは両性の歩留り向上剤、濾水性向上剤等の内添助剤を必要に応じて添加することができる。内添サイズ剤の具体例としては、例えば、アルキルケテンダイマー系、アルケニル無水コハク酸系、スチレン−アクリル系、高級脂肪酸系、石油樹脂系サイズ剤、ロジン系サイズ剤、ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、歩留り向上剤、濾水性向上剤の具体例としては、例えば、アルミニウム等の多価金属化合物(具体的には、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、塩基性アルミニウム化合物等)、各種澱粉類、凝集剤、ポリエチレンイミン、ポリアミン、ポリエチレンオキサイド等が例示できる。さらに、染料、pH調整剤、スライムコントロール剤、消泡剤、粘剤等の添加助剤も用途に応じて適宜使用できる。上記の内添助剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Other ingredients>
The fiber-containing layer can be added with an internal additive such as an internal sizing agent, an anionic, nonionic, cationic or amphoteric yield improver, and a drainage improver, if necessary. Specific examples of the internal sizing agent include alkyl ketene dimer-based, alkenyl succinic anhydride-based, styrene-acrylic, higher fatty acid-based, petroleum resin-based sizing agent, rosin-based sizing agent, polyvinyl alcohol, and the like. Specific examples of the yield improver and the drainage improver include polyvalent metal compounds such as aluminum (specifically, aluminum sulfate band, aluminum chloride, sodium aluminate, basic aluminum compounds, etc.), and various starches. Kind, flocculant, polyethyleneimine, polyamine, polyethylene oxide and the like can be exemplified. Further, additive aids such as dyes, pH adjusters, slime control agents, antifoaming agents, and viscous agents can be appropriately used depending on the intended use. The above-mentioned internal supplement may be used alone or in combination of two or more.

繊維含有層は凝集剤を含んでもよく、凝集剤は、繊維含有層における微粒子の担持効率を高めることができる。凝集剤は、微細繊維状セルロースをある程度凝集させることができるため、繊維含有層において微粒子を担持しやすくすることができる。さらに、歩留まり向上剤、もしくは濾水性向上剤により、微細繊維状セルロースの基材への移動が抑止され、後述する基材の目詰まりを防ぐ働きもする。 The fiber-containing layer may contain a flocculant, and the flocculant can increase the efficiency of supporting fine particles in the fiber-containing layer. Since the flocculant can agglomerate the fine fibrous cellulose to some extent, it is possible to easily support the fine particles in the fiber-containing layer. Further, the yield improver or the drainage improver suppresses the movement of the fine fibrous cellulose to the base material, and also functions to prevent clogging of the base material described later.

繊維含有層は、上記成分のほかに、有機イオン等を含んでもよい。有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、例えばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラn−プロピルオニウムイオン、テトラn−ブチルオニウムイオンなども挙げることができる有機イオンの含有量は、繊維含有層中の微粒子の全質量に対して20質量%以下であることが好ましい。 The fiber-containing layer may contain organic ions or the like in addition to the above components. Examples of the organic ion include tetraalkylammonium ion and tetraalkylphosphonium ion. Examples of the tetraalkylammonium ion include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, tetraheptylammonium ion, tributylmethylammonium ion, and lauryltrimethyl. Examples thereof include ammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, octyldimethylethylammonium ion, lauryldimethylethylammonium ion, didecyldimethylammonium ion, lauryldimethylbenzylammonium ion and tributylbenzylammonium ion. Examples of the tetraalkylphosphonium ion include tetramethylphosphonium ion, tetraethylphosphonium ion, tetrapropylphosphonium ion, tetrabutylphosphonium ion, and lauryltrimethylphosphonium ion. Further, as tetrapropyl onium ion and tetrabutyl onium ion, tetra n-propyl onium ion, tetra n-butyl onium ion and the like can be mentioned, respectively. The content of the organic ion is the total mass of the fine particles in the fiber-containing layer. On the other hand, it is preferably 20% by mass or less.

(基材)
電池用セパレータは基材を含む。基材は、電解液に対し安定なものであって、多孔性基材であることが好ましい。
(Base material)
The battery separator includes a substrate. The base material is stable with respect to the electrolytic solution and is preferably a porous base material.

基材の具体的な構成材料としては、例えば、セルロース、セルロース変成体(カルボキシメチルセルロースなど)、ポリオレフィン(ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、エチレン由来の構造単位が85モル%以上の共重合ポリオレフィン等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの樹脂;ガラス、アルミナ、シリカなどの無機材料(無機酸化物)が挙げられる。
中でも基材の構成材料は、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましく、ポリプロピレン又はポリエチレンであることがより好ましい。基材はポリプロピレン又はポリエチレンからなる不織布もしくはフィルムであることが特に好ましい。
Specific constituent materials of the base material include, for example, cellulose, a cellulose modified product (carboxymethyl cellulose, etc.), polyolefin (polypropylene (PP), polyethylene (PE), and a copolymerized polyolefin having an ethylene-derived structural unit of 85 mol% or more. Etc.), polyester (polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), etc.), polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyamideimide, polyimide and other resins; Examples include inorganic materials (inorganic oxides).
Among them, the constituent material of the base material is preferably a polyolefin resin, and more preferably polypropylene or polyethylene. The base material is particularly preferably a non-woven fabric or film made of polypropylene or polyethylene.

基材がポリエチレンからなる不織布である場合は、ポリエチレン繊維を湿式抄紙法にて抄紙し不織布を形成することが好ましい。不織布においては、ポリエチレン繊維はランダムに配向していることが好ましい。 When the base material is a non-woven fabric made of polyethylene, it is preferable to form a non-woven fabric by papermaking polyethylene fibers by a wet papermaking method. In the non-woven fabric, the polyethylene fibers are preferably oriented at random.

基材がポリエチレンからなるフィルムである場合は、フィルムは延伸フィルムであることが好ましく、二軸延伸フィルムであることがより好ましい。 When the base material is a film made of polyethylene, the film is preferably a stretched film, more preferably a biaxially stretched film.

基材は接着剤を有してもよい。基材が接着剤を有する場合は、接着剤としてアクリル系樹脂を含有することが好ましい。アクリル系樹脂としては、例えば、エチレン−(メタ)アクリル酸系樹脂、プロピレン−(メタ)アクリル酸系樹脂などを挙げることができる。接着剤は基材表面に噴霧されることが好ましく、基材の表層領域に存在することが好ましい。このような接着剤は、基材と繊維含有層の接着性を高める働きをする。
また、必要に応じて、他の樹脂を併用することもできる。併用可能な樹脂としては、塩化ビニル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン/アクリル酸エステル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂や、SBR、NBR等のゴム系エマルジョンなどが挙げられる。
The substrate may have an adhesive. When the base material has an adhesive, it is preferable to contain an acrylic resin as the adhesive. Examples of the acrylic resin include ethylene- (meth) acrylic acid-based resin and propylene- (meth) acrylic acid-based resin. The adhesive is preferably sprayed onto the surface of the substrate and preferably present in the surface area of the substrate. Such an adhesive serves to enhance the adhesiveness between the base material and the fiber-containing layer.
Further, if necessary, other resins can be used in combination. Resins that can be used together include vinyl chloride resin, (meth) acrylic acid ester resin, styrene / acrylic acid ester copolymer resin, vinyl acetate resin, vinyl acetate / (meth) acrylic acid ester copolymer resin, urethane resin, etc. Examples thereof include silicone resins, epoxy resins, ethylene / vinyl acetate copolymer resins, polyester resins, polyvinyl alcohol resins, ethylene vinyl alcohol copolymer resins, and rubber emulsions such as SBR and NBR.

基材の坪量は、10g/m2以上であることが好ましく、20g/m2以上であることがより好ましい。また、基材の坪量は、100g/m2以下であることが好ましく、80g/m2以下であることがより好ましい。 The basis weight of the base material is preferably 10 g / m 2 or more, and more preferably 20 g / m 2 or more. The basis weight of the base material is preferably 100 g / m 2 or less, and more preferably 80 g / m 2 or less.

基材の密度は、0.1g/cm3以上であることが好ましく、0.2g/cm3以上であることがより好ましく、0.3g/cm3以上であることがさらに好ましい。また、基材の密度は、3.0g/cm3以下であることが好ましく、2.0g/cm3以下であることがより好ましく、1.0g/cm3以下であることがさらに好ましい。 The density of the base material is preferably 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.2 g / cm 3 or more, and further preferably 0.3 g / cm 3 or more. The density of the base material is preferably 3.0 g / cm 3 or less, more preferably 2.0 g / cm 3 or less, and even more preferably 1.0 g / cm 3 or less.

<電池用セパレータの製造方法>
電池用セパレータの製造工程は、基材の少なくとも一方の面に電池用セパレータ塗液を塗布する工程と、電池用セパレータ塗液が塗布された基材を乾燥する工程とを含むことが好ましい。電池用セパレータ塗液を基材表面に塗布する際には、従来から知られている塗工機を用いることができる。塗工機としては、例えば、ダイコーター、グラビアコーター、リバースロールコーター、スクイズロールコーター、カーテンコーター、ブレードコーター、ナイフコーターなどを挙げることができる。なお、電池用セパレータ塗液は基材の片面に塗布されることが好ましい。
<Manufacturing method of battery separator>
The process for manufacturing the battery separator preferably includes a step of applying the battery separator coating liquid to at least one surface of the base material and a step of drying the base material coated with the battery separator coating liquid. When applying the battery separator coating liquid to the surface of the base material, a conventionally known coating machine can be used. Examples of the coating machine include a die coater, a gravure coater, a reverse roll coater, a squeeze roll coater, a curtain coater, a blade coater, and a knife coater. The battery separator coating liquid is preferably applied to one side of the base material.

電池用セパレータ塗液の塗布量(繊維含有層坪量)は、1g/m2以上であることが好ましく、1.5g/m2以上であることがより好ましい。また、電池用セパレータ塗液の塗布量は50g/m2以下であることが好ましく、20g/m2以下であることがより好ましい。 The coating amount (fiber-containing layer basis weight) of the battery separator coating solution is preferably 1 g / m 2 or more, and more preferably 1.5 g / m 2 or more. The coating amount of the battery separator coating liquid is preferably 50 g / m 2 or less, and more preferably 20 g / m 2 or less.

(電池用セパレータ塗液)
本発明は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性官能基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含む電池用セパレータ塗液に関するものでもある。
(Battery separator coating liquid)
The present invention also relates to a battery separator coating solution containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic functional group, fine particles, and a binder resin.

本発明の電池用セパレータ塗液は、上記構成を有するものであるため、優れた微粒子分散性と、塗工性を兼ね備えている。このため、本発明の電池用セパレータ塗液から形成された繊維含有層においては、微粒子が一様に分散しており、電池用セパレータには塗工ムラが発生していない。また、本発明の電池用セパレータ塗液から形成された繊維含有層においては、全域にわたって均一な気孔が形成されている。さらに、本発明の電池用セパレータ塗液から形成された繊維含有層は機械的強度に優れている。 Since the battery separator coating liquid of the present invention has the above-mentioned structure, it has both excellent fine particle dispersibility and coatability. Therefore, in the fiber-containing layer formed from the battery separator coating liquid of the present invention, the fine particles are uniformly dispersed, and coating unevenness does not occur in the battery separator. Further, in the fiber-containing layer formed from the battery separator coating liquid of the present invention, uniform pores are formed over the entire area. Further, the fiber-containing layer formed from the battery separator coating liquid of the present invention is excellent in mechanical strength.

微細繊維状セルロースは、電池用セパレータ塗液中においては、電池用セパレータ塗液用増粘剤として機能し、微粒子等の分散性を高める働きをする。繊維含有層に含まれる微細繊維状セルロースは、塗工後には不純物となる恐れがあるため、その添加量は少ない方が好ましい。本発明では、微細繊維状セルロースを電池用セパレータ塗液用増粘剤として用いることにより、その添加量を少なくすることができる点にも特徴がある。本発明においては、電池用セパレータ塗液用増粘剤の添加量が少ない場合であっても微粒子の分散性を高めることができる。また、本発明においては、電池用セパレータ塗液用増粘剤の添加量を抑えることにより、その塗工容易性を高めることもできる。 The fine fibrous cellulose functions as a thickener for the battery separator coating liquid in the battery separator coating liquid, and functions to enhance the dispersibility of fine particles and the like. Since the fine fibrous cellulose contained in the fiber-containing layer may become impurities after coating, it is preferable that the amount added is small. The present invention is also characterized in that the amount of fine fibrous cellulose added can be reduced by using it as a thickener for a battery separator coating liquid. In the present invention, the dispersibility of the fine particles can be improved even when the amount of the thickener for the battery separator coating liquid added is small. Further, in the present invention, the ease of coating can be improved by suppressing the amount of the thickener for the battery separator coating liquid added.

さらに、本発明では、微細繊維状セルロースを電池用セパレータ塗液用増粘剤として用いることにより、基材の微多孔が塞がることを抑制することもできる。通常、基材の微多孔の閉塞の抑止と、裏抜けの発生の防止はトレードオフの関係にあるが、本発明では、微細繊維状セルロースを電池用セパレータ塗液用増粘剤として用いることにより、基材の微多孔の閉塞の抑止と、裏抜けの発生の防止の両方が達成される。 Further, in the present invention, by using fine fibrous cellulose as a thickener for a battery separator coating liquid, it is possible to suppress the microporous of the base material from being blocked. Normally, there is a trade-off relationship between suppressing the microporous blockage of the base material and preventing the occurrence of strike-through. However, in the present invention, fine fibrous cellulose is used as a thickener for a battery separator coating liquid. , Both suppression of microporous blockage of the substrate and prevention of strike-through are achieved.

電池用セパレータ塗液に含まれる微細繊維状セルロースは、上述した微細繊維状セルロースである。微細繊維状セルロースは、リン酸化セルロースであることが好ましい。 The fine fibrous cellulose contained in the battery separator coating liquid is the above-mentioned fine fibrous cellulose. The fine fibrous cellulose is preferably phosphorylated cellulose.

微細繊維状セルロースの平均重合度は、100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、200以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの平均重合度は、2000以下であることが好ましく、1500以下であることがより好ましく、1200以下であることがさらに好ましく、1000以下であることが一層好ましく、750以下であることが特に好ましい。なお、微細繊維状セルロースの平均重合度は、400未満であることが好ましい。微細繊維状セルロースの平均重合度を400未満とすることにより、繊維含有層を薄膜(例えば、繊維含有層の坪量を2.5g/m2)にした際の塗工ムラの発生を抑制することができる。 The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, and even more preferably 200 or more. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, further preferably 1200 or less, further preferably 1000 or less, and 750 or less. It is particularly preferable to have. The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose is preferably less than 400. By setting the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose to less than 400, it is possible to suppress the occurrence of coating unevenness when the fiber-containing layer is made into a thin film (for example, the basis weight of the fiber-containing layer is 2.5 g / m 2). be able to.

なお、電池用セパレータ塗液中の微細繊維状セルロースの平均重合度を算出する際には、以下の手順にて微細繊維状セルロースを電池用セパレータ塗液から単離した後に、測定を行う。
この場合は、まず、電池用セパレータ塗液を希釈し、乾燥させた後に、透過型電子顕微鏡で観察し、微細繊維状セルロースの存在を確認する。次いで、固体NMRを用いて、セルロースのI型結晶を検出する。
When calculating the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose in the battery separator coating solution, the measurement is performed after the fine fibrous cellulose is isolated from the battery separator coating solution by the following procedure.
In this case, first, the battery separator coating solution is diluted, dried, and then observed with a transmission electron microscope to confirm the presence of fine fibrous cellulose. Then, solid-state NMR is used to detect type I crystals of cellulose.

電池用セパレータ塗液中に、微細繊維状セルロースの存在が確認された場合、以下の手順に従って微細繊維状セルロースを単離する。
まず、50ml容量のアルミカップに電池用セパレータ塗液20±5gを量り取る。同様にして、電池用セパレータ塗液を量り取ったアルミカップを複数個用意する。送風定温乾燥機にて105℃で16時間加熱し電池用セパレータ塗液を乾燥させる。乾燥させた電池用セパレータ塗液1gに対し、100mlの割合となるように0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌して微細繊維状セルロースを溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除いた後、水中に滴下し、再生セルロースを得る。この再生セルロースは微細繊維状セルロースが銅エチレンジアミン溶液中で溶解し、水中で再生されたものである。得られた再生セルロースはろ別し、十分に水洗後、乾燥させる。
When the presence of fine fibrous cellulose is confirmed in the battery separator coating liquid, the fine fibrous cellulose is isolated according to the following procedure.
First, weigh 20 ± 5 g of the battery separator coating solution into a 50 ml capacity aluminum cup. In the same manner, prepare a plurality of aluminum cups from which the battery separator coating liquid has been weighed. The battery separator coating liquid is dried by heating at 105 ° C. for 16 hours in a blower constant temperature dryer. A 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added to 1 g of the dried battery separator coating solution at a ratio of 100 ml, and the mixture is stirred to dissolve the fine fibrous cellulose. The obtained solution is filtered to remove the residue, and then added dropwise to water to obtain regenerated cellulose. This regenerated cellulose is obtained by dissolving fine fibrous cellulose in a copper ethylenediamine solution and regenerating it in water. The obtained regenerated cellulose is filtered off, washed thoroughly with water, and then dried.

そして、得られた再生セルロースの乾燥重量を測定する。この重量と、この重量を得るために用いた電池用セパレータ塗液の重量とから電池用セパレータ塗液に含まれる微細繊維状セルロースの含有量を求める。 Then, the dry weight of the obtained regenerated cellulose is measured. From this weight and the weight of the battery separator coating solution used to obtain this weight, the content of fine fibrous cellulose contained in the battery separator coating solution is determined.

上記のようにして得られた再生セルロースの乾燥物0.14g以上0.16g以下に対し、30mlの0.5mol/L銅エチレンジアミン溶液を加え、撹拌してセルロースを再度溶解する。得られた溶解液を、ろ過して残渣を取り除く。その後キャノンフェンスケ粘度計に調製したろ液10mlを入れ、5分置いた後、25℃における落下時間を測定する。測定した落下時間から、前述の方法に従って固有粘度を求め、重合度に換算する。 To 0.14 g or more and 0.16 g or less of the dried product of regenerated cellulose obtained as described above, 30 ml of a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution is added, and the mixture is stirred to dissolve the cellulose again. The obtained solution is filtered to remove the residue. Then, 10 ml of the prepared filtrate is placed in a Canon Fenceke viscometer, left for 5 minutes, and then the drop time at 25 ° C. is measured. From the measured drop time, the intrinsic viscosity is obtained according to the above method and converted into the degree of polymerization.

微細繊維状セルロースの含有量は、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して、0.01質量部以上40質量部以下であることが好ましい。微細繊維状セルロースの含有量は、0.05質量部以上であることがより好ましく、0.1質量部以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量は、繊維含有層に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが特に好ましい。 The content of the fine fibrous cellulose is preferably 0.01 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. The content of the fine fibrous cellulose is more preferably 0.05 parts by mass or more, and further preferably 0.1 parts by mass or more. The content of the fine fibrous cellulose is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, and 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the fiber-containing layer. The following is particularly preferable.

バインダー樹脂の含有量は、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して、0.1質量部以上40質量部以下であることが好ましい。バインダー樹脂の含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。また、バインダー樹脂の含有量は、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、15質量部以下であることが特に好ましい。 The content of the binder resin is preferably 0.1 part by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. The content of the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. The content of the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less, and 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. The following is particularly preferable.

微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、電池用セパレータ塗液に含まれる微粒子100質量部に対して0.1質量部以上40質量部以下であるであることが好ましい。微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、0.2質量部以上であることがより好ましく、0.5質量部以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースとバインダー樹脂の合計含有量は、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましく、10質量部以下であることが一層好ましく、5質量部以下であることが特に好ましい。 The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is preferably 0.1 part by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles contained in the battery separator coating liquid. The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 0.2 parts by mass or more, and further preferably 0.5 parts by mass or more. The total content of the fine fibrous cellulose and the binder resin is more preferably 30 parts by mass or less, further preferably 20 parts by mass or less, further preferably 10 parts by mass or less, and 5 parts by mass. It is particularly preferable that the amount is less than or equal to a portion.

電池用セパレータ塗液に含まれる微細繊維状セルロースの含有量とバインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1であることが好ましく、10:90〜90:10であることがより好ましい。 The mass ratio of the content of the fine fibrous cellulose contained in the battery separator coating liquid to the content of the binder resin is preferably 1:99 to 99: 1, and preferably 10:90 to 90:10. More preferred.

電池用セパレータ塗液は微粒子を含む。微粒子としては、上述した微粒子を列挙することができ、好ましい具体例は上述した通りである。 The battery separator coating liquid contains fine particles. As the fine particles, the above-mentioned fine particles can be listed, and preferable specific examples are as described above.

電池用セパレータ塗液はバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、上述した凝集剤を列挙することができる。 The battery separator coating liquid contains a binder resin. As the binder resin, the above-mentioned flocculants can be listed.

<分散媒>
電池用セパレータ塗液は分散媒を含むことが好ましい。分散媒としては、水や有機溶媒、及びこれらの混合物が挙げられる。中でも分散媒は水であることが好ましい。有機溶媒としては、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソプロピルアルコール等が挙げられる。なお、本明細書において分散媒とは、電池用セパレータ塗液中において、繊維含有層形成時の乾燥の際に残る固形分を除いた残りの部分を指す。
<Dispersion medium>
The battery separator coating solution preferably contains a dispersion medium. Examples of the dispersion medium include water, an organic solvent, and a mixture thereof. Of these, the dispersion medium is preferably water. Examples of the organic solvent include toluene, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, isopropyl alcohol and the like. In the present specification, the dispersion medium refers to the remaining portion of the battery separator coating liquid excluding the solid content remaining during drying when the fiber-containing layer is formed.

分散媒の含有量は、電池用セパレータ塗液の全質量に対して、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましい。また、分散媒の含有量は、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。 The content of the dispersion medium is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, based on the total mass of the battery separator coating liquid. .. The content of the dispersion medium is preferably 90% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.

(用途)
本発明は、上述した電池用セパレータを備える電池に関するものであってもよい。本発明の電池は、有機電解液を用いるリチウム電池(一次電池および二次電池)や、スーパーキャパシタであることが好ましい。
(Use)
The present invention may relate to a battery provided with the battery separator described above. The battery of the present invention is preferably a lithium battery (primary battery and secondary battery) using an organic electrolytic solution or a supercapacitor.

リチウム二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(角筒形や円筒形など)や金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ形とすることもできる。 As for the form of the lithium secondary battery, a tubular shape (square tubular shape, cylindrical shape, etc.) using a steel can or an aluminum can as an outer can, or a soft package type with a metal-deposited laminated film as an outer body. You can also.

リチウムイオン電池を構成している部材は、正極電極、負極電極、セパレータ、電解液に大きく分けることができる。正極電極及び負極電極は各々、電子を送り出し受け取る酸化/還元反応を行う活物質を含有する。正極電極と負極電極とは、電池用セパレータを介して積層した積層構造の電極群や、更にこれを巻回した巻回構造の電極群の形態で用いることができる。 The members constituting the lithium ion battery can be roughly divided into a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution. The positive electrode and the negative electrode each contain an active material that undergoes an oxidation / reduction reaction that sends and receives electrons. The positive electrode and the negative electrode can be used in the form of a group of electrodes having a laminated structure laminated via a battery separator, or a group of electrodes having a wound structure in which the electrodes are further wound.

正極としては、従来から知られているリチウム二次電池に用いられている正極であれば特に制限はない。正極は、Li+イオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する。
負極としては、従来から知られているリチウム二次電池に用いられている負極であれば特に制限はない。負極はLi+イオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する。
The positive electrode is not particularly limited as long as it is a positive electrode used in a conventionally known lithium secondary battery. The positive electrode contains an active material that can occlude and release Li + ions.
The negative electrode is not particularly limited as long as it is a negative electrode used in a conventionally known lithium secondary battery. The negative electrode contains an active material that can occlude and release Li + ions.

正極と負極とは、本発明の電池用セパレータを介して積層した積層構造の電極群や、更にこれを巻回した巻回構造の電極群の形態で用いることができる。 The positive electrode and the negative electrode can be used in the form of an electrode group having a laminated structure laminated via the battery separator of the present invention, or an electrode group having a wound structure in which the positive electrode and the negative electrode are further wound.

電解液としては、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してLi+イオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に制限はない。有機溶媒としては、リチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。 As the electrolytic solution, a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. The lithium salt is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form Li + ions and does not cause side reactions such as decomposition in the voltage range used as a battery. The organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves a lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in the voltage range used as a battery.

リチウムイオン電池は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピューターなどの携帯機器、電気自動車、ハイブリッド式自動車、電動バイク、電動アシスト自転車、電動工具、シェーバーなどの各種機器の電源用途などに加えて、従来から知られている各種用途に用いられる。 Lithium-ion batteries have been known in the past, in addition to power applications for mobile devices such as mobile phones and notebook personal computers, electric vehicles, hybrid vehicles, electric bikes, electrically assisted bicycles, electric tools, and shavers. It is used for various purposes.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited by the specific examples shown below.

<微細繊維状セルロース1(実施例用)の製造>
乾燥質量100質量部の針葉樹クラフトパルプに、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を含浸させ、リン酸二水素アンモニウムが49質量部、尿素が130質量部となるように圧搾し、薬液含浸パルプを得た。得られた薬液含浸パルプを105℃の乾燥機で乾燥し、水分を蒸発させてプレ乾燥させた。その後、140℃に設定した送風乾燥機で、10分間加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。
<Manufacturing of fine fibrous cellulose 1 (for examples)>
100 parts by mass of dry coniferous kraft pulp is impregnated with a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea, and squeezed so that ammonium dihydrogen phosphate is 49 parts by mass and urea is 130 parts by mass, and the pulp is impregnated with a chemical solution. Got The obtained chemical-impregnated pulp was dried in a dryer at 105 ° C. to evaporate the water content and pre-dried. Then, it was heated for 10 minutes in a blower dryer set at 140 ° C., and a phosphoric acid group was introduced into the cellulose in the pulp to obtain phosphorylated pulp.

得られたリン酸化パルプをパルプ質量で100g分取し、10Lのイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。次いで、得られた脱水シートを10Lのイオン交換水で希釈し、撹拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加し、pHが12以上13以下のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、10Lのイオン交換水を添加した。撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。 100 g of the obtained phosphorylated pulp was taken out by the pulp mass, 10 L of ion-exchanged water was poured, the mixture was stirred and uniformly dispersed, and then filtered and dehydrated to obtain a dehydrated sheet. The process was repeated twice. Next, the obtained dehydrated sheet was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and a 1N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little with stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. Then, this pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then 10 L of ion-exchanged water was added. After stirring and uniformly dispersing, the steps of filtering and dehydrating to obtain a dehydrated sheet were repeated twice.

得られた脱水シートに対し、先と同様にして、リン酸基を導入する工程、濾過脱水する工程を繰り返し、二回リン酸化セルロースの脱水シート1を得た。得られた脱水シート1の赤外線吸収スペクトルをFT−IRで測定した。その結果、1230cm-1以上1290cm-1以下にリン酸基に基づく吸収が観察され、リン酸基の付加が確認された。 The dehydrated sheet 1 of phosphorylated cellulose was obtained twice by repeating the steps of introducing a phosphoric acid group and filtering and dehydrating the obtained dehydrated sheet in the same manner as above. The infrared absorption spectrum of the obtained dehydrated sheet 1 was measured by FT-IR. As a result, absorption based on the phosphate group was observed at 1230 cm -1 or more and 1290 cm -1 or less, and the addition of the phosphate group was confirmed.

得られた脱水シート1(二回リン酸化セルロース)にイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で200MPaの圧力にて15回処理し、微細繊維状セルロース1を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロース1はセルロースI型結晶を維持していることが確認された。 Ion-exchanged water was added to the obtained dehydrated sheet 1 (twice-phosphorylated cellulose) to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated 15 times at a pressure of 200 MPa with a wet atomizer (Ultimizer manufactured by Sugino Machine Limited) to obtain fine fibrous cellulose 1. By X-ray diffraction, it was confirmed that the fine fibrous cellulose 1 maintained the cellulose type I crystal.

<微細繊維状セルロース2(比較例用)の製造>
乾燥質量100質量部の針葉樹クラフトパルプをシングルディスクリファイナー(熊谷理機工業株式会社製、KRK加圧レファイナー)にて変則フリーネスが100mlになるまで叩解し、固形分濃度が2質量%のパルプ分散液を得た。これを固形分濃度が0.2質量%になるようにイオン交換水で希釈し、微細繊維状セルロース1の製造と同様に湿式微粒化装置で200MPaの圧力にて15回処理し、微細繊維状セルロース2を得た。
<Manufacturing of fine fibrous cellulose 2 (for comparative example)>
100 parts by mass of dry mass of softwood kraft pulp is beaten with a single disc refiner (KRK pressure refiner manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.) until the irregular freeness reaches 100 ml, and a pulp dispersion having a solid content concentration of 2% by mass is prepared. Obtained. This is diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration becomes 0.2% by mass, and treated 15 times at a pressure of 200 MPa with a wet atomizing device in the same manner as in the production of fine fibrous cellulose 1, and is in the form of fine fibers. Cellulose 2 was obtained.

<分散パルプ(比較例用)の製造>
乾燥質量100質量部の針葉樹クラフトパルプをシングルディスクリファイナー(熊谷理機工業株式会社製、KRK加圧レファイナー)にてフリーネス(測定はJIS P 8121に準じる)が400mlになるまで叩解し、固形分濃度が2質量%のパルプ分散液を得た。
<Manufacturing of dispersed pulp (for comparative examples)>
100 parts by mass of dry mass of softwood kraft pulp is beaten with a single disc refiner (KRK pressure refiner manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.) until the freeness (measurement conforms to JIS P 8121) reaches 400 ml, and the solid content concentration is increased. A 2% by mass pulp dispersion was obtained.

(セルロース繊維の物性)
<繊維幅の測定>
微細繊維状セルロース1及び2の繊維幅を下記の方法で測定した。
湿式微粒化装置にて処理をした微細繊維状セルロースの上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。乾燥後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子社製、JEOL−2000EX)により観察した。観測された繊維についてランダムに30点抽出し、平均繊維径を算出した。微細繊維状セルロース1の平均繊維径は4nm、微細繊維状セルロース2の繊維径は75nmであった。
分散パルプの繊維径についてはパルプ分散液をスライドガラス上に滴下し、110℃で乾燥後、デジタルマイクロスコープ(株式会社ハイロックス製、KH2700)により観察した。観測された繊維についてランダムに30点抽出し、平均繊維径を算出した。平均繊維径は16000nmであった。
(Physical characteristics of cellulose fiber)
<Measurement of fiber width>
The fiber widths of the fine fibrous celluloses 1 and 2 were measured by the following method.
The supernatant of the fine fibrous cellulose treated with the wet atomization device was diluted with water so that the concentration of the fine fibrous cellulose was 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and hydrophilized. It was added dropwise to the carbon grid film. After drying, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.). Thirty points were randomly extracted from the observed fibers, and the average fiber diameter was calculated. The average fiber diameter of the fine fibrous cellulose 1 was 4 nm, and the fiber diameter of the fine fibrous cellulose 2 was 75 nm.
Regarding the fiber diameter of the dispersed pulp, the pulp dispersion was dropped on a slide glass, dried at 110 ° C., and then observed with a digital microscope (KH2700, manufactured by Hirox Co., Ltd.). Thirty points were randomly extracted from the observed fibers, and the average fiber diameter was calculated. The average fiber diameter was 16000 nm.

<微細繊維状セルロース1の置換基量の測定>
置換基導入量は、繊維原料へのリン酸基の導入量である。置換基導入量は、対象となる微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈した後、イオン交換樹脂による処理、アルカリを用いた滴定によって測定した。イオン交換樹脂による処理では、0.2質量%繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った。その後、目開き90μmのメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離した。アルカリを用いた滴定では、イオン交換後の微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、スラリーが示す電気伝導度の値の変化を計測した。すなわち、図1に示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して、置換基導入量(mmol/g)とした。置換基量は1.60mmol/gであった。
<Measurement of Substituents of Fine Fibrous Cellulose 1>
The amount of the substituent introduced is the amount of the phosphoric acid group introduced into the fiber raw material. The amount of the substituent introduced was measured by diluting the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content was 0.2% by mass, treating with an ion-exchange resin, and titrating with an alkali. In the treatment with an ion exchange resin, a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) with a volume of 1/10 is added to a slurry containing 0.2 mass% fibrous cellulose and shaken for 1 hour. Was done. Then, it was poured onto a mesh having a mesh size of 90 μm to separate the resin and the slurry. In the titration using alkali, the change in the value of electrical conductivity exhibited by the slurry was measured while adding a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution to the fine fibrous cellulose-containing slurry after ion exchange. That is, the amount of alkali (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 1 was divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated to obtain the amount of substituent introduced (mmol / g). The amount of substituent was 1.60 mmol / g.

<重合度の測定>
微細繊維状セルロース及び分散パルプを構成するセルロース分子の平均重合度の評価は下記の論文を参考に行なった。
TAPPI International Standard; ISO/FDIS 5351, 2009.
Smith, D. K.; Bampton, R. F.; Alexander, W. J. Ind. Eng. Chem.,Process Des. Dev. 1963, 2, 57-62.
<Measurement of degree of polymerization>
The evaluation of the average degree of polymerization of the cellulose molecules constituting the fine fibrous cellulose and the dispersed pulp was carried out with reference to the following papers.
TAPPI International Standard; ISO / FDIS 5351, 2009.
Smith, DK; Bampton, RF; Alexander, WJ Ind. Eng. Chem., Process Des. Dev. 1963, 2, 57-62.

対象となる微細繊維状セルロース及び分散パルプをイオン交換水で含有量が2±0.3質量%となるように希釈した懸濁液30gを、遠沈管に分取して冷凍庫に一晩静置し、凍結させた。さらに凍結乾燥機で5日間以上乾燥させた後、105℃に設定した定温乾燥機で3時間以上4時間以下加熱し、絶乾状態の微細繊維状セルロース及び分散パルプを得た。
リファレンスを測定するために、50ml容量の空のスクリュー管に純水15mlと1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液を調製した。キャノンフェンスケ粘度計に上記の0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分間置いた後、25℃における落下時間を測定して溶媒落下時間とした。
30 g of a suspension obtained by diluting the target fine fibrous cellulose and dispersed pulp with ion-exchanged water so that the content is 2 ± 0.3% by mass is divided into a centrifuge tube and allowed to stand in a freezer overnight. And frozen. Further, it was dried in a freeze dryer for 5 days or more, and then heated in a constant temperature dryer set at 105 ° C. for 3 hours or more and 4 hours or less to obtain fine fibrous cellulose and dispersed pulp in an absolutely dry state.
To measure the reference, 15 ml of pure water and 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine were added to an empty screw tube having a capacity of 50 ml to prepare a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. 10 ml of the above 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution was placed in a Canon Fenceke viscometer, left for 5 minutes, and then the drop time at 25 ° C. was measured to determine the solvent drop time.

次に、微細繊維状セルロース及び分散パルプの粘度を測定するため、絶乾状態の微細繊維状セルロースもしくは分散パルプをそれぞれが0.14g以上0.16g以下となるように空の50ml容量のスクリュー管に量り取り、純水15mlを添加した。さらに1mol/Lの銅エチレンジアミン15mlを加え、自転公転式スーパーミキサーで1000rpm10分撹拌し、0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液とした。リファレンスの測定と同様に、キャノンフェンスケ粘度計に調製した0.5mol/Lの銅エチレンジアミン溶液10mlを入れ、5分間置いた後、25℃における落下時間を測定した。落下時間の測定は三回行い、その平均値を微細繊維状セルロース溶液もしくは分散パルプ溶液の落下時間とした。 Next, in order to measure the viscosity of the fine fibrous cellulose and the dispersed pulp, an empty 50 ml capacity screw tube is used so that the amount of the fine fibrous cellulose or the dispersed pulp in an absolutely dry state is 0.14 g or more and 0.16 g or less, respectively. Was weighed and 15 ml of pure water was added. Further, 15 ml of 1 mol / L copper ethylenediamine was added, and the mixture was stirred with a rotating and revolving supermixer at 1000 rpm for 10 minutes to prepare a 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution. In the same manner as in the reference measurement, 10 ml of the prepared 0.5 mol / L copper ethylenediamine solution was placed in a Canon Fenceke viscometer, left for 5 minutes, and then the drop time at 25 ° C. was measured. The fall time was measured three times, and the average value was taken as the fall time of the fine fibrous cellulose solution or the dispersed pulp solution.

測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロースもしくは分散パルプの質量、溶媒落下時間、及び微細繊維状セルロース溶液もしくは分散パルプ溶液の落下時間から下式を用いて重合度を算出した。なお、下記の平均重合度は三回測定した値の平均値である。
測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロース質量:a(g)(但し、aは0.14以上0.16以下)
溶液のセルロース濃度:c=a/30(g/mL)
溶媒落下時間:t0(sec)
微細繊維状セルロース溶液もしくは分散パルプ溶液の落下時間:t(sec)
溶液の相対粘度:ηrel=t/t0
溶液の比粘度:ηsp=ηrel―1
固有粘度:[η]=ηsp/c(1+0.28ηsp
重合度:DP=[η]/0.57
なお、微細繊維状セルロース1の平均重合度は370であり、微細繊維状セルロース2の平均重合度は850であり、分散パルプの平均重合度は2200であった。
The degree of polymerization was calculated using the following formula from the mass of the absolutely dry fine fibrous cellulose or dispersed pulp used in the measurement, the solvent drop time, and the fall time of the fine fibrous cellulose solution or the dispersed pulp solution. The average degree of polymerization below is the average value of the values measured three times.
Absolutely dry fine fibrous cellulose mass used for measurement: a (g) (where a is 0.14 or more and 0.16 or less)
Cellulose concentration in solution: c = a / 30 (g / mL)
Solvent drop time: t 0 (sec)
Fall time of fine fibrous cellulose solution or dispersed pulp solution: t (sec)
Relative viscosity of solution: η rel = t / t 0
Specific viscosity of solution: η sp = η rel- 1
Intrinsic viscosity: [η] = η sp / c (1 + 0.28 η sp )
Degree of polymerization: DP = [η] /0.57
The average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose 1 was 370, the average degree of polymerization of the fine fibrous cellulose 2 was 850, and the average degree of polymerization of the dispersed pulp was 2200.

<実施例1>
(チタン酸バリウム分散液の調製)
チタン酸バリウム粉末(共立マテリアル社製、BT−HP9DX、粒子径:0.4μm)100質量部、微細繊維状セルロース1の懸濁液(固形分濃度2質量%)5質量部、及び水120質量部の混合物をT.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で3000rpmにて1時間撹拌し、チタン酸バリウム分散液(1)を得た。
<Example 1>
(Preparation of barium titanate dispersion)
Barium titanate powder (manufactured by KCM Corporation, BT-HP9DX, particle size: 0.4 μm) 100 parts by mass, suspension of fine fibrous cellulose 1 (solid content concentration 2% by mass) 5 parts by mass, and water 120 parts by mass The mixture of parts was added to T.I. K. The mixture was stirred with a homodisper (manufactured by Tokushu Kagaku Kogyo Co., Ltd.) at 3000 rpm for 1 hour to obtain a barium titanate dispersion (1).

(電池用セパレータ塗液の調製)
チタン酸バリウム分散液(1)225質量部、ビニブラン2685(アクリル系エマルジョン、日信化学工業社製、固形分濃度30質量%)14.6質量部、および水20質量部を混合して電池用セパレータ塗液を得た。
(Preparation of battery separator coating liquid)
Barium titanate dispersion (1) 225 parts by mass, Vinibran 2685 (acrylic emulsion, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration 30% by mass) 14.6 parts by mass, and 20 parts by mass of water are mixed and used for batteries. A separator coating solution was obtained.

<実施例2>
(チタン酸バリウム分散液(2)の調製)
実施例1のチタン酸バリウム分散液の調製において、微細繊維状セルロース1の懸濁液(固形分濃度2質量%)の量を5質量部から25質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム分散液(2)を調製した。
<Example 2>
(Preparation of barium titanate dispersion (2))
In the preparation of the barium titanate dispersion of Example 1, the amount of the suspension (solid content concentration: 2% by mass) of the fine fibrous cellulose 1 was changed from 5 parts by mass to 25 parts by mass. A barium titanate dispersion (2) was prepared in the same manner.

(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例1の電池用セパレータ塗液の調製において、チタン酸バリウム分散液(1)225質量部に代えてチタン酸バリウム分散液(2)245質量部を用い、ビニブラン2685の量を14.6質量部から13.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
(Preparation of battery separator coating liquid)
In the preparation of the battery separator coating solution of Example 1, 245 parts by mass of barium titanate dispersion (2) was used instead of 225 parts by mass of barium titanate dispersion (1), and the amount of Vinibran 2685 was 14.6 mass. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the portion was changed from 1 part to 13.3 parts by mass.

<実施例3>
(チタン酸バリウム分散液(3)の調製)
実施例1のチタン酸バリウム分散液の調製において、微細繊維状セルロース1の懸濁液(固形分濃度2質量%)の量を5質量部から100質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてチタン酸バリウム分散液(3)を調製した。
<Example 3>
(Preparation of barium titanate dispersion (3))
In the preparation of the barium titanate dispersion of Example 1, the amount of the suspension of fine fibrous cellulose 1 (solid content concentration: 2% by mass) was changed from 5 parts by mass to 100 parts by mass. A barium titanate dispersion (3) was prepared in the same manner.

(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例1の電池用セパレータ塗液の調製において、チタン酸バリウム分散液(1)225質量部に代えてチタン酸バリウム分散液(3)320質量部を用い、ビニブラン2685の量を14.6質量部から8.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
(Preparation of battery separator coating liquid)
In the preparation of the battery separator coating solution of Example 1, 320 parts by mass of barium titanate dispersion (3) was used instead of 225 parts by mass of barium titanate dispersion (1), and the amount of Vinibran 2685 was 14.6 mass. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the portion was changed to 8.3 parts by mass.

<実施例4>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685の量を13.3質量部から33質量部に変更した以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 4>
(Preparation of battery separator coating liquid)
In the preparation of the battery separator coating solution of Example 2, the battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of Vinibran 2685 was changed from 13.3 parts by mass to 33 parts by mass.

<実施例5>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685に代えてハイテックP5060P(ポリプロピレンワックスエマルジョン、東邦化学工業社製、固形分濃度40質量%)を用い、添加量を10質量部とした以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 5>
(Preparation of battery separator coating liquid)
In the preparation of the battery separator coating solution of Example 2, Hitec P5060P (polypropylene wax emulsion, manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration 40% by mass) was used instead of Vinibran 2685, and the addition amount was 10 parts by mass. Prepared a battery separator coating solution in the same manner as in Example 2.

<実施例6>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685に代えてシャリーヌR−170BX(シリコーン・アクリル系エマルジョン、日信化学工業社製、固形分濃度45質量%)を用い、添加量を8.8質量部とした以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 6>
(Preparation of battery separator coating liquid)
In the preparation of the battery separator coating solution of Example 2, Charine R-170BX (silicone / acrylic emulsion, manufactured by Nisshin Kagaku Kogyo Co., Ltd., solid content concentration 45% by mass) was used instead of Vinibran 2685, and the addition amount was 8. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the volume was 0.8 parts by mass.

<実施例7>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2の電池用セパレータ塗液の調製において、ビニブラン2685に代えてスーパーフレックス150(水系ウレタン樹脂、第一工業製薬社製、固形分濃度30質量%)を用い、添加量を13.3質量部とした以外は、実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Example 7>
(Preparation of battery separator coating liquid)
In the preparation of the battery separator coating solution of Example 2, Superflex 150 (water-based urethane resin, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., solid content concentration 30% by mass) was used instead of Viniblanc 2685, and the addition amount was 13.3% by mass. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except for the portion.

<比較例1>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例1のチタン酸バリウム分散液の調製において微細繊維状セルロース1を使用せず、実施例1の電池用セパレータ塗液の調製においてビニブラン2685の量を14.6質量部から15質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Comparative example 1>
(Preparation of battery separator coating liquid)
Fine fibrous cellulose 1 was not used in the preparation of the barium titanate dispersion of Example 1, and the amount of Vinibran 2685 was changed from 14.6 parts by mass to 15 parts by mass in the preparation of the battery separator coating solution of Example 1. A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 1.

<比較例2>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2のチタン酸バリウム分散液の調製において微細繊維状セルロース1の代わりに微細繊維状セルロース2を250質量部使用した以外は実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Comparative example 2>
(Preparation of battery separator coating liquid)
A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that 250 parts by mass of fine fibrous cellulose 2 was used instead of fine fibrous cellulose 1 in the preparation of the barium titanate dispersion in Example 2.

<比較例3>
(電池用セパレータ塗液の調製)
実施例2のチタン酸バリウム分散液の調製において微細繊維状セルロース1の代わりにパルプ分散液を使用した以外は実施例2と同様にして電池用セパレータ塗液を調製した。
<Comparative example 3>
(Preparation of battery separator coating liquid)
A battery separator coating solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the pulp dispersion was used instead of the fine fibrous cellulose 1 in the preparation of the barium titanate dispersion in Example 2.

(電池用セパレータ塗液の評価)
<微粒子分散性>
電池用セパレータ塗液を23℃で1日静置した後、粒子の沈降の有無を確認し、以下の基準で評価した。
○:微粒子の沈降がなく、上澄み層が存在しない。
×:微粒子の沈降があり、上澄み層が存在する。
(Evaluation of battery separator coating liquid)
<Particle dispersibility>
After allowing the battery separator coating solution to stand at 23 ° C. for one day, the presence or absence of particle sedimentation was confirmed and evaluated according to the following criteria.
◯: There is no sedimentation of fine particles, and there is no supernatant layer.
X: There is sedimentation of fine particles, and a supernatant layer is present.

(基材の作製)
ポリエチレン繊維(繊維長:5mm、繊維強度:28cN/dtex、弾性率:900cN/dtex)を0.2質量%となるように水に分散し、湿式抄紙法にて、ランダムな配向のウェブを形成した。このウェブに接着剤としてエチレン−(メタ)アクリル酸系樹脂(東邦化学製、ハイテックS−3148、エチレン/アクリル酸=80質量部/20質量部、樹脂末端にウレタン基を有する)を対ポリエチレン繊維比で10質量%となるように噴霧した後、110℃に設定した熱風乾燥機にて乾燥することによって30g/m2の不織布を得た。この不織布に対しカレンダー処理を行い密度が0.64g/cm3の不織布を得た。この不織布を、電池用セパレータ塗液を塗工するための不織布基材とした。
(Preparation of base material)
Polyethylene fibers (fiber length: 5 mm, fiber strength: 28 cN / dtex, elastic modulus: 900 cN / dtex) are dispersed in water so as to have a modulus of 0.2% by mass, and a web of randomly oriented webs is formed by a wet papermaking method. bottom. Ethylene- (meth) acrylic acid resin (manufactured by Toho Chemical Co., Ltd., Hi-Tech S-3148, ethylene / acrylic acid = 80 parts by mass / 20 parts by mass, having a urethane group at the resin end) is applied to this web as an adhesive to polyethylene fibers. After spraying so as to have a ratio of 10% by mass, a non-woven fabric of 30 g / m 2 was obtained by drying with a hot air dryer set at 110 ° C. This non-woven fabric was subjected to calendar treatment to obtain a non-woven fabric having a density of 0.64 g / cm 3. This non-woven fabric was used as a non-woven fabric base material for coating the battery separator coating liquid.

(電池用セパレータの作製)
上記不織布基材に乾燥後の繊維含有層坪量が5g/m2となるよう、実施例及び比較例で得られた電池用セパレータ塗液を塗工して電池用セパレータを作製した。
(Making a battery separator)
A battery separator was prepared by applying the battery separator coating liquids obtained in Examples and Comparative Examples to the above-mentioned non-woven fabric base material so that the fiber-containing layer basis weight after drying was 5 g / m 2.

(電池用セパレータの評価)
<塗工性>
不織布基材に乾燥後の繊維含有層坪量が5g/m2となるよう、電池用セパレータ塗液を塗工し、塗工性を以下の基準で評価した。
○:塗工後の外観観察で全面にムラがない。
△:塗工後の外観観察で一部にムラ部分がある。
×:塗工後の外観観察で全面にムラがみられる。もしくは塗工自体が出来ない。
(Evaluation of battery separator)
<Paintability>
A separator coating liquid for batteries was applied to the non-woven fabric base material so that the fiber-containing layer basis weight after drying was 5 g / m 2, and the coatability was evaluated according to the following criteria.
◯: There is no unevenness on the entire surface when observing the appearance after coating.
Δ: There is some unevenness in the appearance observation after coating.
X: Unevenness is seen on the entire surface when observing the appearance after coating. Or the coating itself cannot be done.

<電池用セパレータの表面分析>
作製された電池用セパレータの表面を、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、以下の基準で評価した。
○:微粒子が一様に分散されており、繊維含有層のすべてにわたって均一な気孔が形成されている。
△:微粒子の分散性は良いが、高分子バインダーによって一部の気孔が塞がれている。
×:微粒子が凝集しており一様な気孔が形成されていない。
<Surface analysis of battery separator>
The surface of the prepared battery separator was observed using a scanning electron microscope (SEM) and evaluated according to the following criteria.
◯: Fine particles are uniformly dispersed, and uniform pores are formed over all of the fiber-containing layers.
Δ: The dispersibility of the fine particles is good, but some pores are blocked by the polymer binder.
X: Fine particles are aggregated and uniform pores are not formed.

(リチウム二次イオン電池の製造)
(正極の作製)
正極活物質としてLiCoO2粉末91質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン樹脂4.0質量部、導電剤としてグラファイト粉末5.0質量部、分散剤としてN−メチルピロリドンを配合したものを、分散機にて攪拌混合することにより正極活物質合剤の塗工用スラリーを調製し、アルミ箔から成る集電体に塗工し、オーブンで乾燥して分散剤を除去することにより正極活物質合剤塗膜を形成した。これを電極として一般的な密度までプレスし、所定サイズに切断して正極板を得た。
(Manufacturing of lithium secondary ion battery)
(Preparation of positive electrode)
A disperser containing 91 parts by mass of LiCoO 2 powder as a positive electrode active material, 4.0 parts by mass of polyvinylidene fluoride resin as a binder, 5.0 parts by mass of graphite powder as a conductive agent, and N-methylpyrrolidone as a dispersant. Prepare a slurry for coating the positive electrode active material mixture by stirring and mixing, apply it to a current collector made of aluminum foil, and dry it in an oven to remove the dispersant to apply the positive electrode active material mixture. A film was formed. This was pressed to a general density as an electrode and cut to a predetermined size to obtain a positive electrode plate.

(負極の作製)
人造黒鉛粉末を90質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン樹脂を10質量部、分散剤としてN−メチルピロリドンを配合したものを、分散機にて攪拌混合させることにより、負極活物質合剤の塗工用スラリーを調製し、銅箔から成る集電体に塗工し、オーブンで乾燥して分散剤を除去することにより負極活物質合剤塗膜を形成した。これを電極として一般的な密度にプレスし、所定サイズに切断して、負極板を得た。
(Preparation of negative electrode)
90 parts by mass of artificial graphite powder, 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride resin as a binder, and N-methylpyrrolidone as a dispersant are mixed by stirring with a disperser to coat a negative electrode active material mixture. The slurry for use was prepared, applied to a current collector made of copper foil, and dried in an oven to remove the dispersant to form a negative electrode active material mixture coating film. This was pressed to a general density as an electrode and cut to a predetermined size to obtain a negative electrode plate.

(電池の製造)
正極、負極及び電池用セパレータをスタック/折り畳み方式により組み立て、電池を作製した。このようにして組み立てられた電池に電解液を注入した。電解液は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で1:1:1に混合した溶媒に、LiPF6を1.1mol/Lの濃度になるよう溶解し、そこにFEC(フルオロエチレンカーボネート)を1.0質量%、VC(ビニレンカーボネート)を1.0質量%となるように溶解し、更に、2−プロピニル2−(ジエトキシホスホリル)アセテートを1.0質量%となるように添加した溶液である。
(Battery manufacturing)
A positive electrode, a negative electrode, and a battery separator were assembled by a stack / folding method to prepare a battery. The electrolytic solution was injected into the battery assembled in this way. The electrolytic solution is prepared by dissolving LiPF6 in a solvent in which ethylene carbonate, ethylmethyl carbonate and diethyl carbonate are mixed in a volume ratio of 1: 1: 1 so as to have a concentration of 1.1 mol / L, and FEC (fluoroethylene) is dissolved therein. Soluble carbonate) to 1.0% by mass, VC (vinylene carbonate) to 1.0% by mass, and 2-propynyl2- (diethoxyphosphoryl) acetate to 1.0% by mass. It is an added solution.

(電池の安全性評価)
作製したリチウム二次イオン電池について局部圧壊試験を行い、安全性を評価した。
局部圧壊試験は、直径2cmの棒状の冶具を、一定の速度にて電池表面に押し付け、強制的に正極と負極が接触する内部短絡を発生させ、電池の爆発の発生の有無を調べる試験である。
○:爆発の発生がない。
×:爆発の発生がある。
(Battery safety evaluation)
The produced lithium secondary ion battery was subjected to a local crush test to evaluate its safety.
The local crush test is a test in which a rod-shaped jig with a diameter of 2 cm is pressed against the battery surface at a constant speed to forcibly generate an internal short circuit in which the positive electrode and the negative electrode come into contact with each other, and the presence or absence of a battery explosion is examined. ..
◯: No explosion occurred.
×: There is an explosion.

Figure 0006942952
Figure 0006942952

表1からわかるように、実施例で得られた電池用セパレータ塗液から形成された電池用セパレータは、耐圧縮性(機械的強度)を有しており、安全性が高いことがわかる。また、実施例で得られた電池用セパレータ塗液は、塗工性が良好であり、電池用セパレータ塗液からは塗工ムラのない繊維含有層が形成された。さらに、実施例で得られた電池用セパレータ塗液から形成された電池用セパレータにおいては無機微粒子の分散性がよく、均一な気孔が形成されていた。 As can be seen from Table 1, the battery separator formed from the battery separator coating liquid obtained in the examples has compressibility (mechanical strength) and is highly safe. Further, the battery separator coating liquid obtained in the examples had good coatability, and a fiber-containing layer having no coating unevenness was formed from the battery separator coating liquid. Further, in the battery separator formed from the battery separator coating solution obtained in the examples, the inorganic fine particles had good dispersibility and uniform pores were formed.

Claims (10)

基材と、繊維含有層とを有し、
前記繊維含有層は、繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含み、
前記繊維状セルロースの平均重合度は750以下であり、
前記繊維状セルロースはリン酸化セルロースである、電池用セパレータ。
It has a base material and a fiber-containing layer,
The fiber-containing layer contains fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin.
The average degree of polymerization of the fibrous cellulose Ri der 750 or less,
A battery separator in which the fibrous cellulose is phosphorylated cellulose.
前記繊維状セルロースと前記バインダー樹脂の合計含有量は、前記微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である請求項1に記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to claim 1, wherein the total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 part by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles. 前記繊維状セルロースの含有量と前記バインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である請求項1又は2に記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to claim 1 or 2 , wherein the mass ratio of the content of the fibrous cellulose to the content of the binder resin is 1:99 to 99: 1. 前記バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む請求項1〜のいずれか1項に記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to any one of claims 1 to 3 , wherein the binder resin contains at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin. 前記基材は、ポリオレフィン系樹脂を含む請求項1〜のいずれか1項に記載の電池用セパレータ。 The battery separator according to any one of claims 1 to 4 , wherein the base material contains a polyolefin-based resin. 請求項1〜のいずれか1項に記載の電池用セパレータを備える電池。 A battery comprising the battery separator according to any one of claims 1 to 5. 繊維幅が1000nm以下であって、イオン性置換基を有する繊維状セルロースと、微粒子と、バインダー樹脂と、を含み、
前記繊維状セルロースの平均重合度は750以下であり、
前記繊維状セルロースはリン酸化セルロースである、電池用セパレータ塗液。
It contains fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having an ionic substituent, fine particles, and a binder resin.
The average degree of polymerization of the fibrous cellulose Ri der 750 or less,
The fibrous cellulose is a phosphorylated cellulose, which is a separator coating liquid for batteries.
前記繊維状セルロースと前記バインダー樹脂の合計含有量は、前記微粒子100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下である請求項に記載の電池用セパレータ塗液。 The separator coating solution for a battery according to claim 7 , wherein the total content of the fibrous cellulose and the binder resin is 0.1 part by mass or more and 5.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fine particles. 前記繊維状セルロースの含有量と前記バインダー樹脂の含有量の質量比は、1:99〜99:1である請求項7又は8に記載の電池用セパレータ塗液。 The battery separator coating solution according to claim 7 or 8 , wherein the mass ratio of the content of the fibrous cellulose to the content of the binder resin is 1:99 to 99: 1. 前記バインダー樹脂は、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂及びシリコーン系樹脂から選択される少なくとも1種を含む請求項7〜9のいずれか1項に記載の電池用セパレータ塗液。 The separator coating solution for a battery according to any one of claims 7 to 9 , wherein the binder resin contains at least one selected from an acrylic resin, a polyolefin resin, a urethane resin, and a silicone resin.
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