JP7344644B2 - Multilayer porous membrane with polyolefin microporous membrane - Google Patents

Multilayer porous membrane with polyolefin microporous membrane Download PDF

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Description

本発明は、ポリオレフィン微多孔膜を備える多層多孔膜等に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multilayer porous membrane including a polyolefin microporous membrane.

リチウムイオン二次電池(LIB)に代表される非水系二次電池は、携帯用電子機器の小型電源として従来広く利用され、近年、産業用又は車載用の大型蓄電産業への適用について一層期待が高まっている。この種の非水系二次電池の内部において、正負極間にはセパレータが配されている。セパレータは、正極と負極との直接的な接触を防ぎ、かつ、微多孔中に保持した非水電解液を通じてイオンを透過させる機能を有する。特にポリオレフィン微多孔膜は、イオン透過性に優れる傾向にあるため、LIB用セパレータの構成材料として広く利用されている。 Non-aqueous secondary batteries, represented by lithium-ion secondary batteries (LIBs), have traditionally been widely used as small power sources for portable electronic devices, and in recent years, there have been increasing expectations for their application to large-scale power storage industries for industrial and automotive use. It's increasing. Inside this type of non-aqueous secondary battery, a separator is arranged between the positive and negative electrodes. The separator has the function of preventing direct contact between the positive electrode and the negative electrode and allowing ions to pass through the nonaqueous electrolyte held in the micropores. In particular, microporous polyolefin membranes tend to have excellent ion permeability and are therefore widely used as constituent materials for LIB separators.

例えば、特許文献1には、水溶性重合体と、水と、BET比表面積が3.0m2/g以上6.3m2/g以下である硫酸バリウムとを含む組成物を用いて形成した多孔層を、ポリオレフィン多孔性基材に積層した、LIB用セパレータが記載されている。また、特許文献2には、モース硬度が6以下である硫酸バリウムと、ポリビニルアルコール(PVA)である樹脂バインダとを含む耐熱層を、ポリオレフィン製の積層多孔フィルムに積層した、LIB用セパレータが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a porous structure formed using a composition containing a water-soluble polymer, water, and barium sulfate having a BET specific surface area of 3.0 m 2 /g or more and 6.3 m 2 /g or less. A separator for LIB is described in which the layers are laminated to a porous polyolefin substrate. Further, Patent Document 2 describes a separator for LIB in which a heat-resistant layer containing barium sulfate having a Mohs hardness of 6 or less and a resin binder made of polyvinyl alcohol (PVA) is laminated on a laminated porous film made of polyolefin. has been done.

特許第6337512号公報Patent No. 6337512 特許第5697328号公報Patent No. 5697328

大型蓄電産業への非水系二次電池の適用について一層期待が高まっている背景の下、セパレータには、良好なイオン透過性の確保と共に、更なる安全性の確保(例えば、高温時におけ熱収縮率の低減)が切望されている。
しかしながら、従来より、良好なイオン透過性の確保と熱収縮率の低減とはトレードオフの関係にあるためその両立を図ることが困難、との認識が強かった。その両立を図る観点について、特許文献1、及び2でも具体的に検討されておらず、特許文献1、及び2を含めた従来技術に対して改良の余地があった。なお、このような問題は、大型蓄電産業に適用される非水系二次電池のセパレータに限られず、小型電源として利用される非水系二次電池のセパレータにおいても同様に存在する。
Against the backdrop of growing expectations for the application of non-aqueous secondary batteries to the large-scale energy storage industry, separators must not only ensure good ion permeability but also ensure further safety (for example, heat shrinkage at high temperatures). reduction in the rate of increase) is desperately needed.
However, it has long been recognized that there is a trade-off between ensuring good ion permeability and reducing thermal shrinkage, and that it is difficult to achieve both. Patent Documents 1 and 2 also do not specifically consider the aspect of achieving both, and there is room for improvement over the prior art including Patent Documents 1 and 2. Note that such problems are not limited to separators of non-aqueous secondary batteries applied to the large-scale power storage industry, but also exist in separators of non-aqueous secondary batteries used as small power sources.

従って、本発明が解決しようとする課題は、良好なイオン透過性の確保と、熱収縮率の低減と、の両立を図ることができる多層多孔膜、及びそのような多層多孔膜を備えるセパレータを提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a multilayer porous membrane that can both ensure good ion permeability and reduce thermal shrinkage, and a separator equipped with such a multilayer porous membrane. It is about providing.

本発明者らは、鋭意検討した結果、以下の要件を具備することで上記の課題を解決できることを見出して本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]
ポリオレフィン微多孔膜と、イオン性無機フィラー、及びバインダを含み、前記ポリオレフィン微多孔膜の少なくとも片面に設けられる多孔層とを備え、
前記イオン性無機フィラーのメジアン径(D50)が0.05~0.40μmであり、
前記イオン性無機フィラーに対する前記バインダの量が固形分で0.1~4.0質量%である、多層多孔膜。
[2]
前記イオン性無機フィラーのBET比表面積が7~100m2/gである、[1]に記載の多層多孔膜。
[3]
前記イオン性無機フィラーが硫酸バリウムを含む、[1]又は[2]に記載の多層多孔膜。
[4]
前記バインダの体積平均粒径に対する前記ポリオレフィン微多孔膜の孔径の比が0.01~1.0である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の多層多孔膜。
[5]
前記バインダの体積平均粒径が0.05~0.3μmである、[1]~[4]のいずれか1項に多層多孔膜。
[6]
前記イオン性無機フィラーのメジアン径(D50)に対する前記バインダの体積平均粒径の比が、0.10~1.0である、[1]~[5]のいずれか1項に多層多孔膜。
[7]
前記バインダがアクリル酸エステル単量体を含む、[1]~[6]のいずれか1項に多層多孔膜。
[8]
前記多孔層の剥離強度が200~1000g/cmである、[1]~[7]のいずれか1項に多層多孔膜。
[9]
[1]~[8]のいずれか1項に記載の多層多孔膜を備える、セパレータ。
[10]
正極と、[1]~[8]のいずれか1項に記載の多層多孔膜と、負極とを備える、非水系二次電池。
As a result of intensive studies, the present inventors have completed the present invention by discovering that the above problems can be solved by meeting the following requirements. That is, the present invention is as follows.
[1]
A microporous polyolefin membrane, a porous layer containing an ionic inorganic filler and a binder, and provided on at least one side of the microporous polyolefin membrane,
The ionic inorganic filler has a median diameter (D50) of 0.05 to 0.40 μm,
A multilayer porous membrane, wherein the amount of the binder relative to the ionic inorganic filler is 0.1 to 4.0% by mass in terms of solid content.
[2]
The multilayer porous membrane according to [1], wherein the ionic inorganic filler has a BET specific surface area of 7 to 100 m 2 /g.
[3]
The multilayer porous membrane according to [1] or [2], wherein the ionic inorganic filler contains barium sulfate.
[4]
The multilayer porous membrane according to any one of [1] to [3], wherein the ratio of the pore diameter of the polyolefin microporous membrane to the volume average particle diameter of the binder is 0.01 to 1.0.
[5]
The multilayer porous film according to any one of [1] to [4], wherein the binder has a volume average particle diameter of 0.05 to 0.3 μm.
[6]
The multilayer porous membrane according to any one of [1] to [5], wherein the ratio of the volume average particle size of the binder to the median diameter (D50) of the ionic inorganic filler is 0.10 to 1.0.
[7]
The multilayer porous membrane according to any one of [1] to [6], wherein the binder contains an acrylic acid ester monomer.
[8]
The multilayer porous film according to any one of [1] to [7], wherein the porous layer has a peel strength of 200 to 1000 g/cm.
[9]
A separator comprising the multilayer porous membrane according to any one of [1] to [8].
[10]
A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, the multilayer porous membrane according to any one of [1] to [8], and a negative electrode.

本発明に係る多層多孔膜によれば、メジアン径D50を比較的小さい特定の範囲内に制御しているため、比較的密な多孔層を実現でき、更にバインダ量を少量に抑えながらも、十分な結着力を確保できるため、熱収縮率の低減を図ることができる。しかも、バインダ量を少量に抑えることができる分、良好なイオン透過性を確保できる。従って、本発明によれば、良好なイオン透過性の確保と、熱収縮率の低減との両立を図ることができる多層多孔膜、及びそのような多層多孔膜を備えるセパレータを提供することができる。 According to the multilayer porous membrane according to the present invention, since the median diameter D50 is controlled within a relatively small specific range, a relatively dense porous layer can be realized, and furthermore, even though the amount of binder is kept small, it is possible to Since a strong binding force can be ensured, the thermal shrinkage rate can be reduced. Moreover, since the amount of binder can be kept to a small amount, good ion permeability can be ensured. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a multilayer porous membrane that can both ensure good ion permeability and reduce thermal shrinkage, and a separator equipped with such a multilayer porous membrane. .

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について説明する。以下の実施形態は、本発明の一態様であるため、本発明は以下の実施形態のみに限定されない。以下の実施形態は、本発明の要旨の範囲内で適宜変形して実施可能である。
本明細書における「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」、及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。また、本明細書での「~」とは、特に断りがない場合、その両端の数値を上限値、及び下限値として含む意味である。
Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described. Since the following embodiment is one aspect of the present invention, the present invention is not limited only to the following embodiment. The following embodiments can be modified and implemented as appropriate within the scope of the gist of the present invention.
"(Meth)acrylic" in this specification means "acrylic" and "methacrylic" corresponding thereto. Further, in this specification, "~" means that unless otherwise specified, the numerical values at both ends thereof are included as an upper limit value and a lower limit value.

<多層多孔膜>
本実施形態に係る多層多孔膜(以下、単に「多層多孔膜」ともいう。)は、ポリオレフィン微多孔膜と、イオン性無機フィラー、及びバインダを含む多孔層とを備える。イオン性無機フィラーのメジアン径D50が、0.05~0.40μmであり、かつ、イオン性無機フィラーに対するバインダの量が、固形分で0.1~4.0質量部である。
多孔層は、ポリオレフィン微多孔膜の少なくとも片面に設けられる。従って、ポリオレフィン微多孔膜の片面のみに多孔層が設けられる態様と、ポリオレフィン微多孔膜の両面に多孔層が設けられる態様とのいずれも本発明に含まれる。なお、本明細書における「片面」とは、非水系二次電池に組み込まれたとき、正極又は負極に対向する面を意味する。
<Multilayer porous membrane>
The multilayer porous membrane according to this embodiment (hereinafter also simply referred to as "multilayer porous membrane") includes a microporous polyolefin membrane, and a porous layer containing an ionic inorganic filler and a binder. The median diameter D50 of the ionic inorganic filler is 0.05 to 0.40 μm, and the amount of binder to the ionic inorganic filler is 0.1 to 4.0 parts by mass in terms of solid content.
The porous layer is provided on at least one side of the microporous polyolefin membrane. Therefore, both an embodiment in which a porous layer is provided on only one side of a microporous polyolefin membrane and an embodiment in which a porous layer is provided on both sides of a microporous polyolefin membrane are included in the present invention. In addition, "single side" in this specification means the surface facing the positive electrode or the negative electrode when incorporated into a non-aqueous secondary battery.

従来より、良好なイオン透過性の確保と熱収縮率の低減とはトレードオフの関係にありその両立を図ることが困難、との認識が強かった。すなわち、基材と多孔層とを備えるセパレータにおいて、高温時における熱収縮率の低減を図るべく、多孔層に含有させる無機フィラー(アルミナ又はベーマイト等)の粒径を下げる等して、多孔層の密度を増加させ、フィラー間の結着点の個数を増やすことを検討したと仮定する。しかしその場合、従来技術の下では、多孔層に含有させるバインダ量も増加させざるを得ず、そうすると、セパレータのイオン透過性が低下する傾向にあった。
これに対して、本実施形態に係る多層多孔膜によれば、良好なイオン透過性の確保と、熱収縮率の低減との両立を図ることができる。
It has long been recognized that there is a trade-off between ensuring good ion permeability and reducing thermal shrinkage, and that it is difficult to achieve both. That is, in a separator comprising a base material and a porous layer, in order to reduce the thermal shrinkage rate at high temperatures, the particle size of the inorganic filler (alumina, boehmite, etc.) contained in the porous layer is reduced, etc. It is assumed that consideration has been given to increasing the density and increasing the number of binding points between fillers. However, in that case, under the conventional technology, the amount of binder contained in the porous layer has to be increased, which tends to reduce the ion permeability of the separator.
On the other hand, according to the multilayer porous membrane according to the present embodiment, it is possible to ensure both good ion permeability and a reduction in thermal shrinkage rate.

多層多孔膜が奏する作用効果については、下記の通り推察することができる。
すなわち、イオン結合性を有しない無機フィラー(アルミナ又はベーマイト等)は、その粒子表面が水酸基で覆われているのに対して、本実施形態に係るイオン性無機フィラーは、その粒子表面の成分を含めてイオン結合性を有している。そのため、イオン性無機フィラーを用いることで、その粒子表面の少なくとも一部のイオンが溶媒中で積極的に電離し、これにより、粒子表面に電荷を生じ易くなる。つまり、イオン性無機フィラーを用いることで、多孔層中の結着、及び/又はポリオレフィン微多孔膜と多孔層との結着において、電荷同士のクーロン力をより強く作用させることができるようになる。よって、単位結着面積当たりの結着力を向上させることができる。
The effects of the multilayer porous membrane can be estimated as follows.
That is, while inorganic fillers (such as alumina or boehmite) that do not have ionic binding properties have their particle surfaces covered with hydroxyl groups, the ionic inorganic filler according to this embodiment has components on its particle surface covered with hydroxyl groups. It has ionic bonding properties. Therefore, by using an ionic inorganic filler, at least a portion of the ions on the particle surface are actively ionized in the solvent, thereby making it easier to generate electric charge on the particle surface. In other words, by using an ionic inorganic filler, the Coulomb force between charges can be made to act more strongly in binding within the porous layer and/or binding between the microporous polyolefin membrane and the porous layer. . Therefore, the binding force per unit binding area can be improved.

このように、本実施形態に係る多層多孔膜によれば、フィラーの粒径を下げてフィラー間の結着点の個数を増やしつつ、バインダ量を少量に抑えながらも、フィラー間の十分な結着力を確保でき、熱収縮率の低減を図ることができる。かかる多層多孔膜によれば、該多層多孔膜を備えるセパレータを用いた非水系二次電池に対する、釘刺し試験における安全性の向上が期待される。バインダ量を少量に抑えながらも十分な結着力を確保できるという上記の効果の発現は、硫酸バリウムを含むイオン性無機フィラーを用いた場合に顕著であると期待される。 As described above, according to the multilayer porous film according to the present embodiment, the particle size of the filler is reduced to increase the number of bonding points between the fillers, and while the amount of binder is kept to a small amount, sufficient bonding between the fillers can be achieved. It is possible to secure adhesion and reduce the heat shrinkage rate. According to such a multilayer porous membrane, it is expected that safety in a nail penetration test for a nonaqueous secondary battery using a separator provided with the multilayer porous membrane will be improved. The above-mentioned effect of being able to secure sufficient binding force while keeping the amount of binder to a small amount is expected to be remarkable when an ionic inorganic filler containing barium sulfate is used.

しかも、本実施形態に係る多層多孔膜によれば、バインダ量を少量に抑えることができる分、良好なイオン透過性を確保できる。そして、かかる多層多孔膜によれば、良好なイオン透過性を確保できることで、該多層多孔膜を備えるセパレータを用いた非水系二次電池の電池特性(レート特性)の向上等も期待される。 Moreover, according to the multilayer porous membrane according to the present embodiment, good ion permeability can be ensured since the amount of binder can be kept to a small amount. According to such a multilayer porous membrane, since good ion permeability can be ensured, it is expected that the battery characteristics (rate characteristics) of a non-aqueous secondary battery using a separator provided with the multilayer porous membrane will be improved.

なお、本実施形態に係るイオン性無機フィラーは、そのメジアン径D50を比較的小さい特定の範囲内に制御しているため、比較的密な多孔層を実現でき、また、フィラー間の結着点も比較的多く確保できる。これらも熱収縮率の低減に寄与している。メジアン径D50を比較的小さい特定の範囲内に制御している分、そのBET比表面積は比較的大きくなる傾向にあるが、本実施形態に係る各種構成の組み合わせにより、多孔膜中の、残存水分量の増加の抑制も図られる。
以上に亘って、多層多孔膜が奏する作用効果について推察したが、本発明は、上記の通り推察した理論に拘束されない。
In addition, since the ionic inorganic filler according to the present embodiment has its median diameter D50 controlled within a relatively small specific range, a relatively dense porous layer can be realized, and the bonding points between the fillers can be can be secured in relatively large quantities. These also contribute to reducing the heat shrinkage rate. Since the median diameter D50 is controlled within a relatively small specific range, its BET specific surface area tends to be relatively large. It is also possible to suppress the increase in quantity.
Although the effects of the multilayer porous membrane have been speculated above, the present invention is not limited to the theory conjectured as described above.

多層多孔膜の厚さとしては、特に限定されないが、好ましくは3.0μm以上、より好ましくは10μm以上である。一方、多層多孔膜の厚さは、好ましくは50.0μm以下、より好ましくは30.0μm以下である。多層多孔膜の厚さが5.0μm以上であることは、セパレータの耐電圧又は機械的強度の観点から好ましい。一方、多層多孔膜の厚さが50.0μm以下であることは、電池の容量の観点から好ましい。多層多孔膜の厚さは、後述する多孔層とポリオレフィン微多孔膜の膜厚の変更等により制御可能である。 The thickness of the multilayer porous membrane is not particularly limited, but is preferably 3.0 μm or more, more preferably 10 μm or more. On the other hand, the thickness of the multilayer porous membrane is preferably 50.0 μm or less, more preferably 30.0 μm or less. It is preferable that the thickness of the multilayer porous membrane is 5.0 μm or more from the viewpoint of the withstand voltage or mechanical strength of the separator. On the other hand, it is preferable from the viewpoint of battery capacity that the thickness of the multilayer porous membrane is 50.0 μm or less. The thickness of the multilayer porous membrane can be controlled by changing the thicknesses of the porous layer and the microporous polyolefin membrane, which will be described later.

多層多孔膜の透気度としては、特に限定されないが、好ましくは500秒/100cm3以下、より好ましくは300秒/100cm3以下であり、さらに好ましくは200秒/100cm3以下である。透気度が500秒/100cm3以下であることは、良好な充放電特性を得る観点から好ましい。透気度は、JIS P-8117に準拠して測定される透気抵抗度である。 The air permeability of the multilayer porous membrane is not particularly limited, but is preferably 500 seconds/100 cm 3 or less, more preferably 300 seconds/100 cm 3 or less, and still more preferably 200 seconds/100 cm 3 or less. It is preferable that the air permeability is 500 seconds/100 cm 3 or less from the viewpoint of obtaining good charge/discharge characteristics. Air permeability is air permeability resistance measured in accordance with JIS P-8117.

多層多孔膜の150℃における熱収縮率としては、釘刺し時の安全性を向上させる観点から、好ましくは10.0%未満であり、より好ましくは5.0%以下、更に好ましくは4.0%以下である。ここで、セパレータの熱収縮率としては、MD熱収縮率、及びTD熱収縮率の両者のうち、大きい方の値を用いる。熱収縮率の測定方法は実施例の項目において後述する。セパレータの熱収縮率は、後述の微多孔膜の最大熱収縮応力と多孔層の構成を適宜組み合わせることにより調整することができる。 The heat shrinkage rate at 150° C. of the multilayer porous membrane is preferably less than 10.0%, more preferably 5.0% or less, and even more preferably 4.0% from the viewpoint of improving safety during nail penetration. % or less. Here, as the thermal contraction rate of the separator, the larger value of both the MD thermal contraction rate and the TD thermal contraction rate is used. The method for measuring the heat shrinkage rate will be described later in the section of Examples. The thermal contraction rate of the separator can be adjusted by appropriately combining the maximum thermal contraction stress of the microporous membrane and the configuration of the porous layer, which will be described later.

多層多孔膜の突刺強度としては、特に限定されないが、好ましくは200gf以上、より好ましくは300gf以上、更に好ましくは350gf以上である。突刺強度が200gf以上であることは、セパレータを電極と共に捲回したときにおける、脱落した活物質等による破膜を抑制する観点、及び充放電に伴う電極の膨張収縮によって短絡する懸念を抑制する観点からも好ましい。突刺強度は、実施例に記載の方法に準じて測定される。突刺強度は、ポリオレフィン微多孔膜の延伸倍率、及び/又は延伸温度の変更等により制御可能である。 The puncture strength of the multilayer porous membrane is not particularly limited, but is preferably 200 gf or more, more preferably 300 gf or more, and still more preferably 350 gf or more. The puncture strength of 200 gf or more is from the viewpoint of suppressing membrane rupture due to fallen active material etc. when the separator is wound together with the electrode, and from the viewpoint of suppressing the fear of short circuit due to expansion and contraction of the electrode due to charging and discharging. It is also preferable. Puncture strength is measured according to the method described in Examples. The puncture strength can be controlled by changing the stretching ratio and/or stretching temperature of the microporous polyolefin membrane.

多層多孔膜は、それ自体がセパレータとして利用可能である。また、本発明の作用効果を阻害しない範囲内であれば、多層多孔膜上に他の層(例えば、接着層として機能する熱可塑性ポリマー含有層)を積層でき、このような他の層を含む多層多孔膜もセパレータとして利用可能である。以下、多層多孔膜を構成可能な各部材について説明する。 The multilayer porous membrane itself can be used as a separator. In addition, other layers (for example, a thermoplastic polymer-containing layer that functions as an adhesive layer) can be laminated on the multilayer porous membrane within a range that does not impede the effects of the present invention. Multilayer porous membranes can also be used as separators. Each member that can constitute the multilayer porous membrane will be described below.

[ポリオレフィン微多孔膜(基材)]
ポリオレフィン微多孔膜は、それ自体が従来セパレータとして用いられていたものでもよい。ポリオレフィン微多孔膜としては、孔径の微細な多孔質膜が好ましく、加えて、電子伝導性がなくイオン伝導性があり、かつ、非水電解液(有機溶媒)の耐性が高いものがより好ましい。
ポリオレフィン微多孔膜は、ポリオレフィン樹脂を含む。ポリオレフィン樹脂の含有量は、ポリオレフィン微多孔膜の全質量に対して、好ましくは75質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、なおも更に好ましくは95質量%以上、特に好ましくは98質量%以上であり、そして100質量%であってもよい。
[Polyolefin microporous membrane (base material)]
The microporous polyolefin membrane itself may be one that has been conventionally used as a separator. As the polyolefin microporous membrane, a porous membrane with a fine pore size is preferable, and in addition, one having no electronic conductivity, ionic conductivity, and high resistance to non-aqueous electrolytes (organic solvents) is more preferable.
The polyolefin microporous membrane contains a polyolefin resin. The content of the polyolefin resin is preferably 75% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, based on the total mass of the polyolefin microporous membrane. , particularly preferably 98% by mass or more, and may be 100% by mass.

ポリオレフィン樹脂としては、特に限定されないが、例えば、通常の押出、射出、インフレーション、及びブロー成形等に使用できるポリオレフィン樹脂であってもよい。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、及び1-オクテン等を単量体とするホモポリマー、並びにそれらの単量体2種以上のコポリマー、及び多段ポリマーが挙げられる。これらのホモポリマー、コポリマー、及び多段ポリマーは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The polyolefin resin is not particularly limited, but may be, for example, a polyolefin resin that can be used in conventional extrusion, injection, inflation, blow molding, and the like. Examples of polyolefin resins include homopolymers containing ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene as monomers, and two or more of these monomers. copolymers, and multistage polymers. These homopolymers, copolymers, and multistage polymers may be used alone or in combination of two or more.

ポリオレフィン樹脂の代表例としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリブテンが挙げられ、より詳細には、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、エチレン-プロピレンランダムコポリマー、ポリブテン、及びエチレンプロピレンラバーが挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Typical examples of polyolefin resins include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, and polybutene, and more specifically, low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high density polyethylene, etc. Includes molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, ethylene-propylene random copolymer, polybutene, and ethylene propylene rubber. These may be used alone or in combination of two or more.

中でも、ポリオレフィン樹脂としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、及び超高分子量ポリエチレンのようなポリエチレンが好ましい。特に、低融点、かつ、高強度であることから、高密度ポリエチレンが好ましく、JIS K 7112に従って測定した密度が0.93g/cm3以上であるポリエチレンがより好ましい。これらのポリエチレンの製造時に用いられる重合触媒は、特に限定されないが、例えば、チーグラー・ナッタ系触媒、フィリップス系触媒、及びメタロセン系触媒が挙げられる。
非水系二次電池に短絡又は過充電等の異常事態が生じると、最悪の場合には発火に至る可能性がある。このような事態を防ぐため、非水系二次電池には、様々な安全機能が組み込まれている。安全機能の一つに、シャットダウン機能がある。シャットダウン機能とは、電池が異常発熱を起こした際、セパレータの微多孔が熱溶融等により閉塞することで非水電解液内のイオン伝導を抑制し、電気化学反応の進行をストップさせる機能である。一般に、シャットダウン温度が低いほど、安全性が高いとされる。ポリエチレンは、適度なシャットダウン温度を有するため、基材の構成要素として好ましく用いられる。
Among these, polyethylenes such as low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and ultra-high molecular weight polyethylene are preferred as the polyolefin resin. In particular, high-density polyethylene is preferred because it has a low melting point and high strength, and polyethylene whose density measured according to JIS K 7112 is 0.93 g/cm 3 or more is more preferred. The polymerization catalyst used in producing these polyethylenes is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts, Phillips catalysts, and metallocene catalysts.
If an abnormal situation such as a short circuit or overcharging occurs in a non-aqueous secondary battery, it may lead to a fire in the worst case. In order to prevent such a situation, non-aqueous secondary batteries are equipped with various safety functions. One of the safety functions is a shutdown function. The shutdown function is a function that suppresses ion conduction in the nonaqueous electrolyte by clogging the micropores in the separator due to thermal melting when the battery generates abnormal heat, stopping the progress of electrochemical reactions. . Generally, the lower the shutdown temperature, the higher the safety. Polyethylene is preferably used as a component of the base material because it has a suitable shutdown temperature.

また、セパレータの耐熱性を向上させるため、ポリオレフィン微多孔膜は、ポリプロピレンと、ポリプロピレン以外のポリオレフィン樹脂とを含むことも好ましい。ポリプロピレンの立体構造としては、特に限定されないが、例えば、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン、及びアタクティックポリプロピレンが挙げられる。ポリプロピレン以外のポリオレフィン樹脂の例は上記の通りである。ポリプロピレンの製造時に用いられる重合触媒は、特に限定されないが、例えば、チーグラー・ナッタ系触媒、及びメタロセン系触媒が挙げられる。 Moreover, in order to improve the heat resistance of the separator, it is also preferable that the polyolefin microporous membrane contains polypropylene and a polyolefin resin other than polypropylene. The steric structure of polypropylene is not particularly limited, and examples thereof include isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, and atactic polypropylene. Examples of polyolefin resins other than polypropylene are as described above. The polymerization catalyst used in the production of polypropylene is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts and metallocene catalysts.

ポリオレフィン微多孔膜中のポリオレフィンの全質量に対するポリプロピレンの含有割合(ポリプロピレン/ポリオレフィン)としては、特に限定されないが、耐熱性と良好なシャットダウン機能との両立の観点から、好ましくは1~35質量%、より好ましくは3~20質量%、更に好ましくは4~10質量%である。同様の観点から、ポリオレフィン微多孔膜中のポリオレフィンの全質量に対するポリプロピレン以外のオレフィン樹脂、例えばポリエチレンの含有割合(ポリプロピレン以外のオレフィン樹脂/ポリオレフィン)は、好ましくは65~99質量%、より好ましくは80~97質量%、更に好ましくは90~96質量%である。 The content ratio of polypropylene (polypropylene/polyolefin) to the total mass of polyolefin in the microporous polyolefin membrane is not particularly limited, but from the viewpoint of achieving both heat resistance and good shutdown function, it is preferably 1 to 35% by mass, More preferably 3 to 20% by weight, still more preferably 4 to 10% by weight. From the same point of view, the content ratio of olefin resin other than polypropylene, for example polyethylene (olefin resin other than polypropylene/polyolefin) to the total mass of polyolefin in the microporous polyolefin membrane is preferably 65 to 99% by mass, more preferably 80% by mass. ~97% by weight, more preferably 90~96% by weight.

ポリオレフィン微多孔膜を構成するポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量としては、特に限定されないが、好ましくは3万以上1200万以下、より好ましくは5万以上200万未満、更に好ましくは10万以上100万未満である。粘度平均分子量が3万以上であると、溶融成形のときのメルトテンションが大きくなり成形性がより良好になると共に、ポリマー同士の絡み合いにより更に高強度となる傾向にあるため好ましい。一方、粘度平均分子量が1200万以下であると、均一に溶融混練をすることが容易となり、シートの成形性、特に厚み安定性に優れる傾向にあるため好ましい。更に、粘度平均分子量が100万未満であると、温度上昇時に孔を閉塞し易く、より良好なシャットダウン機能が得られる傾向にあるため好ましい。なお、粘度平均分子量(Mv)は、ASTM-D4020に基づき、溶剤としてデカリンを用い、測定温度135℃で測定された極限粘度[η]から、下記式により算出される。
ポリエチレン:[η]=6.77×10-4Mv0.67(Chiangの式)
ポリプロピレン:[η]=1.10×10-4Mv0.80
なお、例えば、粘度平均分子量100万未満のポリオレフィンを単独で用いる代わりに、粘度平均分子量200万のポリオレフィンと粘度平均分子量27万のポリオレフィンとの混合物であって、その粘度平均分子量が100万未満の混合物を用いてもよい。
The viscosity average molecular weight of the polyolefin resin constituting the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, but is preferably 30,000 or more and 12 million or less, more preferably 50,000 or more and less than 2 million, and even more preferably 100,000 or more and less than 1 million. be. It is preferable that the viscosity average molecular weight is 30,000 or more because the melt tension during melt molding increases, resulting in better moldability, and the entanglement of polymers tends to further increase strength. On the other hand, when the viscosity average molecular weight is 12 million or less, uniform melt-kneading becomes easy and sheet formability, particularly thickness stability, tends to be excellent, which is preferable. Furthermore, it is preferable that the viscosity average molecular weight is less than 1 million, because the pores tend to be easily blocked when the temperature rises, and a better shutdown function tends to be obtained. The viscosity average molecular weight (Mv) is calculated by the following formula from the intrinsic viscosity [η] measured at a measurement temperature of 135° C. using decalin as a solvent, based on ASTM-D4020.
Polyethylene: [η] = 6.77×10 -4 Mv 0.67 (Chiang's formula)
Polypropylene: [η] = 1.10×10 -4 Mv 0.80
For example, instead of using a polyolefin with a viscosity average molecular weight of less than 1 million, a mixture of a polyolefin with a viscosity average molecular weight of 2 million and a polyolefin with a viscosity average molecular weight of 270,000, the viscosity average molecular weight of which is less than 1 million. Mixtures may also be used.

ポリオレフィン微多孔膜は、任意の添加剤を含有することができる。添加剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン以外のポリマー;無機フィラー(無機粒子);フェノール系、リン系、及びイオウ系等の酸化防止剤;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類;紫外線吸収剤;光安定剤;帯電防止剤;防曇剤;並びに着色顔料等が挙げられる。これらの添加剤の合計含有量は、ポリオレフィン微多孔膜中のポリオレフィン樹脂100質量部に対して、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。勿論、添加剤の合計含有量は、ポリオレフィン微多孔膜中のポリオレフィン樹脂100質量部に対して0質量部であってもよい。 The polyolefin microporous membrane can contain arbitrary additives. Examples of additives include, but are not limited to, polymers other than polyolefins; inorganic fillers (inorganic particles); phenol-based, phosphorus-based, and sulfur-based antioxidants; metal soaps such as calcium stearate and zinc stearate. UV absorbers; light stabilizers; antistatic agents; antifogging agents; and coloring pigments. The total content of these additives is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, still more preferably 5 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the polyolefin resin in the microporous polyolefin membrane. Of course, the total content of the additives may be 0 parts by mass based on 100 parts by mass of the polyolefin resin in the microporous polyolefin membrane.

無機フィラーとしては、特に限定されないが、例えば、200℃以上の融点を持ち、電気絶縁性が高く、かつ、非水系二次電池の使用範囲で電気化学的に安定であるものが挙げられる。従って、ポリオレフィン微多孔膜が含有可能な、上記の添加剤としての無機フィラーは、本実施形態に係るイオン性無機フィラーに該当する無機フィラーでもよく、該イオン性無機フィラーに該当しない無機フィラーでもよい。
なお、本実施形態に係るイオン性無機フィラーの具体例と、本実施形態に係るイオン性無機フィラーに該当しない無機フィラーの具体例とについては後述する。
The inorganic filler is not particularly limited, but includes, for example, those that have a melting point of 200° C. or higher, have high electrical insulation properties, and are electrochemically stable within the range of use of non-aqueous secondary batteries. Therefore, the inorganic filler as the above-mentioned additive that can be contained in the polyolefin microporous membrane may be an inorganic filler that corresponds to the ionic inorganic filler according to the present embodiment, or an inorganic filler that does not correspond to the ionic inorganic filler. .
Note that specific examples of the ionic inorganic filler according to this embodiment and specific examples of inorganic fillers that do not correspond to the ionic inorganic filler according to this embodiment will be described later.

ポリオレフィン微多孔膜の気孔率としては、特に限定されないが、好ましくは20%以上、より好ましくは35%以上、更に好ましくは40%以上である。一方、その気孔率は、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下である。気孔率を20%以上とすることは、イオン透過性をより有効、かつ、確実に確保する観点から好ましい。一方、気孔率を90%以下とすることは、突刺強度をより有効、かつ、確実に確保する観点から好ましい。気孔率は、例えば、ポリオレフィン微多孔膜の試料の体積(cm3)、質量(g)、膜密度(g/cm3)から、下記式:
気孔率=(体積-質量/膜密度)/体積×100
により求めることができる。ここで、例えばポリエチレンから成るポリオレフィン微多孔膜の場合、膜密度を0.95(g/cm3)と仮定して計算することができる。気孔率は、ポリオレフィン微多孔膜の延伸倍率の変更等により制御可能である。
The porosity of the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, but is preferably 20% or more, more preferably 35% or more, and still more preferably 40% or more. On the other hand, the porosity thereof is preferably 90% or less, more preferably 80% or less. It is preferable to set the porosity to 20% or more from the viewpoint of ensuring ion permeability more effectively and reliably. On the other hand, it is preferable to set the porosity to 90% or less from the viewpoint of ensuring puncture strength more effectively and reliably. The porosity can be calculated, for example, from the volume (cm 3 ), mass (g), and membrane density (g/cm 3 ) of a sample of a microporous polyolefin membrane using the following formula:
Porosity = (volume - mass / film density) / volume x 100
It can be found by Here, for example, in the case of a microporous polyolefin membrane made of polyethylene, calculations can be made assuming that the membrane density is 0.95 (g/cm 3 ). The porosity can be controlled by changing the stretching ratio of the microporous polyolefin membrane.

ポリオレフィン微多孔膜の透気度としては、特に限定されないが、好ましくは10秒/100cm3以上、より好ましくは50秒/100cm3以上である。一方、その透気度は、好ましくは500秒/100cm3以下、より好ましくは300秒/100cm3以下である。透気度を10秒/100cm3以上とすることは、非水系二次電池の自己放電を抑制する観点から好ましい。一方、透気度を500秒/100cm3以下とすることは、良好な充放電特性を得る観点から好ましい。透気度は、ポリオレフィン微多孔膜の延伸温度、及び/又は延伸倍率の変更等により制御可能である。 The air permeability of the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, but is preferably 10 seconds/100 cm 3 or more, more preferably 50 seconds/100 cm 3 or more. On the other hand, its air permeability is preferably 500 seconds/100 cm 3 or less, more preferably 300 seconds/100 cm 3 or less. It is preferable that the air permeability is 10 seconds/100 cm 3 or more from the viewpoint of suppressing self-discharge of the non-aqueous secondary battery. On the other hand, it is preferable to set the air permeability to 500 seconds/100 cm 3 or less from the viewpoint of obtaining good charge/discharge characteristics. The air permeability can be controlled by changing the stretching temperature and/or stretching ratio of the polyolefin microporous membrane.

ポリオレフィン微多孔膜の孔径(平均孔径)としては、好ましくは0.15μm以下、より好ましくは0.10μm以下である。一方、孔径は、好ましくは0.01μm以上である。孔径を0.15μm以下とすることは、非水系二次電池の自己放電を抑制し、容量低下を抑制する観点から好適である。孔径は、実施例に記載の方法に準じて測定される。孔径は、ポリオレフィン微多孔膜を製造するときの延伸倍率の変更等により制御可能である。 The pore diameter (average pore diameter) of the polyolefin microporous membrane is preferably 0.15 μm or less, more preferably 0.10 μm or less. On the other hand, the pore diameter is preferably 0.01 μm or more. Setting the pore diameter to 0.15 μm or less is preferable from the viewpoint of suppressing self-discharge of the non-aqueous secondary battery and suppressing capacity reduction. Pore diameter is measured according to the method described in Examples. The pore diameter can be controlled by changing the stretching ratio when producing the microporous polyolefin membrane.

ポリオレフィン微多孔膜の厚さとしては、特に限定されないが、好ましくは2μm以上、より好ましくは5μm以上である。一方、その厚さは、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下である。膜厚を2μm以上とすることは、機械強度を向上させる観点から好ましい。一方、膜厚を50μm以下とすることは、非水系二次電池におけるセパレータの占有体積が減るため、非水系二次電池の高容量化の点において有利となる傾向があるので好ましい。ポリオレフィン微多孔膜の厚さは、実施例に記載の方法に準じて測定される。ポリオレフィン微多孔膜の厚さは、ポリオレフィン微多孔膜の延伸倍率の変更等により制御可能である。 The thickness of the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, but is preferably 2 μm or more, more preferably 5 μm or more. On the other hand, the thickness thereof is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, even more preferably 30 μm or less. It is preferable that the film thickness be 2 μm or more from the viewpoint of improving mechanical strength. On the other hand, setting the film thickness to 50 μm or less is preferable because the volume occupied by the separator in the non-aqueous secondary battery is reduced, which tends to be advantageous in terms of increasing the capacity of the non-aqueous secondary battery. The thickness of the polyolefin microporous membrane is measured according to the method described in Examples. The thickness of the microporous polyolefin membrane can be controlled by changing the stretching ratio of the microporous polyolefin membrane.

ポリオレフィン微多孔膜の最大熱収縮応力(例えば、30~200℃での最大熱収縮応力)としては、特に限定されないが、好ましくは10.0g以下、より好ましくは7.0g以下、更に好ましくは5.0g以下である。最大熱収縮応力が10.0g以下であることが好ましい。ポリオレフィン微多孔膜の最大熱収縮応力は、実施例に記載の方法に準じて測定される。ポリオレフィン微多孔膜の最大熱収縮応力は、ポリオレフィン微多孔膜の延伸倍率の変更等により制御可能である。 The maximum heat shrinkage stress (for example, the maximum heat shrinkage stress at 30 to 200°C) of the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, but is preferably 10.0 g or less, more preferably 7.0 g or less, and even more preferably 5 .0g or less. It is preferable that the maximum thermal shrinkage stress is 10.0 g or less. The maximum heat shrinkage stress of the polyolefin microporous membrane is measured according to the method described in Examples. The maximum thermal shrinkage stress of the microporous polyolefin membrane can be controlled by changing the stretching ratio of the microporous polyolefin membrane.

以上説明したポリオレフィン微多孔膜は、単層に限られず、複数の層を含むことができる。従って、例えば、異なるポリオレフィン樹脂を含むポリオレフィン微多孔膜を複数層に亘って積層した積層体も、本発明のポリオレフィン微多孔膜に含まれる。 The polyolefin microporous membrane explained above is not limited to a single layer, but can include a plurality of layers. Therefore, for example, a laminate in which a plurality of microporous polyolefin membranes containing different polyolefin resins are laminated is also included in the microporous polyolefin membrane of the present invention.

[多孔層]
本実施形態に係る多孔層は、イオン性無機フィラー、及びバインダを含み、上記のポリオレフィン微多孔膜の少なくとも片面に設けられる。
[Porous layer]
The porous layer according to the present embodiment includes an ionic inorganic filler and a binder, and is provided on at least one side of the microporous polyolefin membrane.

多孔層の剥離強度としては、特に限定されないが、200~1000g/cmであることが好ましい。多孔層の剥離強度が大きいことは、ポリオレフィン微多孔膜とフィラーとの結着点、及びフィラー同士の結着点1個当たりの結着力が大きいことにつながり、耐変形性が向上する傾向にある。多孔層の剥離強度は、実施例に記載の方法に準じて測定される。多孔層の剥離強度は、多孔層に含まれるイオン性無機フィラー、及び/又はバインダの種類、更にはこれらの含有量の変更等により制御可能である。 The peel strength of the porous layer is not particularly limited, but is preferably 200 to 1000 g/cm. A high peel strength of the porous layer leads to a high binding force per bonding point between the polyolefin microporous membrane and the filler and a bonding point between the fillers, which tends to improve deformation resistance. . The peel strength of the porous layer is measured according to the method described in Examples. The peel strength of the porous layer can be controlled by changing the type of ionic inorganic filler and/or binder contained in the porous layer, and also by changing the content thereof.

多孔層の厚さとしては、特に限定されないが、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上である。一方、多孔層の厚さは、好ましくは10.0μm以下、より好ましくは8.0μm以下、更に好ましくは6.0μmである。多孔層の厚さが0.5μm以上であると、耐熱性がより向上する傾向にあるため好ましい。一方、多孔層の厚さが10.0μm以下であることは、イオン透過性の観点から好ましい。なお、ここで言う多孔層の厚さは、ポリオレフィン微多孔膜の両面に多孔層が設けられている場合、少なくとも一方の面における多孔層の厚さである。多孔層の厚さは、実施例に記載の方法に準じて測定される。多孔層の厚さは、多孔層を構成する各成分の配合量、及び多孔層を形成するための塗布液の塗布量の変更等により制御可能である。 The thickness of the porous layer is not particularly limited, but is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0 μm or more. On the other hand, the thickness of the porous layer is preferably 10.0 μm or less, more preferably 8.0 μm or less, and even more preferably 6.0 μm. It is preferable that the thickness of the porous layer is 0.5 μm or more because heat resistance tends to be further improved. On the other hand, it is preferable from the viewpoint of ion permeability that the thickness of the porous layer is 10.0 μm or less. In addition, the thickness of the porous layer referred to here is the thickness of the porous layer on at least one surface when the porous layer is provided on both surfaces of the microporous polyolefin membrane. The thickness of the porous layer is measured according to the method described in Examples. The thickness of the porous layer can be controlled by changing the amount of each component constituting the porous layer and the amount of coating liquid applied to form the porous layer.

多孔層の透気度としては、好ましくは100秒/100cm3以下、より好ましくは50秒/100cm3以下である。透気度が100秒/100cm3以下であることは、良好な充放電特性を得る観点から好ましい。一方、多孔層の透気度としては、良好なイオン透過性の確保する観点から、45秒/100cm3未満であることが好ましい。また、多孔層の透気度は、実質的に0秒/100cm3であっても構わない。
ここでの透気度は、以下の式から算出する。
多孔層の透気度(秒/100cm3)=多層多孔膜の透気度-ポリオレフィン微多孔膜の透気度
The air permeability of the porous layer is preferably 100 seconds/100 cm 3 or less, more preferably 50 seconds/100 cm 3 or less. It is preferable that the air permeability is 100 seconds/100 cm 3 or less from the viewpoint of obtaining good charge/discharge characteristics. On the other hand, the air permeability of the porous layer is preferably less than 45 seconds/100 cm 3 from the viewpoint of ensuring good ion permeability. Further, the air permeability of the porous layer may be substantially 0 sec/100 cm 3 .
The air permeability here is calculated from the following formula.
Air permeability of porous layer (sec/100cm 3 ) = Air permeability of multilayer porous membrane - Air permeability of microporous polyolefin membrane

[イオン性無機フィラー]
本実施形態に係るイオン性無機フィラーは、イオン結合性を有する無機フィラーである。すなわち、イオン性無機フィラーとは、カチオンとアニオンとの組み合わせから成り、イオン結合性の高い化学結合によって電気的に中性である無機フィラーをいう。本実施形態に係る多層多孔膜は、その構成要素の一つにこのようなイオン性無機フィラーを含むことで、バインダ量を少量に抑えながらも十分な結着力を確保できる。
[Ionic inorganic filler]
The ionic inorganic filler according to this embodiment is an inorganic filler having ionic bonding properties. That is, an ionic inorganic filler is an inorganic filler that is made of a combination of a cation and an anion and is electrically neutral due to highly ionic chemical bonds. By including such an ionic inorganic filler as one of its constituent elements, the multilayer porous membrane according to the present embodiment can ensure sufficient binding force while suppressing the amount of binder to a small amount.

イオン性無機フィラーのアニオンは、特に限定されないが、バインダ量を少量に抑えながらも十分な結着力を確保する観点から、好ましくは硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、炭酸イオン、ハロゲン化物イオンであり、電池内部での安定性の観点から、より好ましくは硫酸イオン、リン酸イオン、ハロゲン化物イオンであり、更に好ましくは硫酸イオン、リン酸イオンであり、特に好ましくは硫酸イオンである。
イオン性無機フィラーのカチオンは、特に限定されないが、好ましくはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンであって、より好ましくはリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオンであり、更に好ましくはマグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオンであり、特に好ましくはバリウムイオンである。
The anion of the ionic inorganic filler is not particularly limited, but from the viewpoint of ensuring sufficient binding strength while suppressing the amount of binder to a small amount, it is preferably a sulfate ion, a nitrate ion, a phosphate ion, a carbonate ion, or a halide ion. From the viewpoint of stability inside the battery, sulfate ions, phosphate ions, and halide ions are more preferred, sulfate ions and phosphate ions are more preferred, and sulfate ions are particularly preferred.
The cations of the ionic inorganic filler are not particularly limited, but are preferably alkali metal ions and alkaline earth metal ions, more preferably lithium ions, sodium ions, potassium ions, magnesium ions, calcium ions, strontium ions, and barium. ions, more preferably magnesium ions, calcium ions, and barium ions, particularly preferably barium ions.

従って、本実施形態に係るイオン性無機フィラーとしては、例えば、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カリウム等、リン酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸マグネシウム、リン酸カリウム等、フッ化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム等が挙げられ、中でも硫酸バリウムが最も好ましい。イオン性無機フィラーとして硫酸バリウムを用いることで、他のイオン性無機フィラーを用いる場合と比べ、バインダ量を少量に抑えながらも結着力の更なる向上が期待される。従って、硫酸バリウムを含むイオン性無機フィラーが用いられることで、例えば、多孔層の剥離強度の更なる向上が期待される。イオン性無機フィラーは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Therefore, examples of the ionic inorganic filler according to the present embodiment include lithium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, barium sulfate, lithium nitrate, sodium nitrate, magnesium nitrate, potassium nitrate, lithium phosphate, sodium phosphate, etc. , magnesium phosphate, potassium phosphate, etc., lithium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, lithium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, etc. Among them, barium sulfate is most preferred. By using barium sulfate as the ionic inorganic filler, it is expected that the binding force will be further improved while suppressing the amount of binder to a small amount compared to the case of using other ionic inorganic fillers. Therefore, the use of an ionic inorganic filler containing barium sulfate is expected to further improve the peel strength of the porous layer, for example. Ionic inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more.

いわゆる金属酸化物は、イオン結合性よりも化学結合性が高いため、本実施形態に係るイオン性無機フィラーには含まれない。従って、本実施形態に係るイオン性無機フィラーに該当しない無機フィラーの具体例としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、及び酸化鉄等の無機酸化物;窒化ケイ素、窒化チタン、及び窒化ホウ素等の無機窒化物;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、タルク、カオリナイト、ディカイト、ナクライト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、及びケイ砂等のセラミックス;並びにガラス繊維が挙げられる。
なお、本実施形態に係る多孔層は、本発明の作用効果を阻害しない範囲内で、イオン性無機フィラーに該当しない無機フィラーを含んでもよい。多孔層の全質量に対する、本実施形態に係るイオン性無機フィラーに該当しない無機フィラーの含有割合(イオン性無機フィラーに該当しない無機フィラー/多孔層)は、例えば、50質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、実質的に0質量%であることが更に好ましい。
Since so-called metal oxides have higher chemical bonding properties than ionic bonding properties, they are not included in the ionic inorganic filler according to the present embodiment. Therefore, specific examples of inorganic fillers that do not fall under the ionic inorganic filler according to the present embodiment include alumina, silica, titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, barium titanate, and iron oxide. Inorganic oxides; inorganic nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride; silicon carbide, calcium carbonate, aluminum hydroxide, aluminum hydroxide oxide, barium titanate, talc, kaolinite, dickite, nacrite, halloysite, pyro Ceramics such as phyllite, montmorillonite, sericite, mica, amethyte, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand; and glass fibers may be mentioned.
Note that the porous layer according to the present embodiment may contain an inorganic filler that does not correspond to the ionic inorganic filler within a range that does not impede the effects of the present invention. The content ratio of the inorganic filler that does not correspond to the ionic inorganic filler according to the present embodiment (inorganic filler that does not correspond to the ionic inorganic filler/porous layer) with respect to the total mass of the porous layer is preferably 50% by mass or less, and 10% by mass or less. It is more preferably less than % by mass, and even more preferably substantially 0% by mass.

イオン性無機フィラーのメジアン径D50としては、0.05~0.40μmが好ましい。メジアン径D50を比較的小さい特定の範囲内に制御しているため、比較的密な多孔層を実現でき、また、バインダとの結着点も比較的多く確保できる。従って、上記のメジアン径D50は、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.08μm以上、更に好ましくは0.10μm以上である。メジアン径D50が上記の値以上であることは、多孔層が密になり過ぎることを防止し易くなる観点、ひいては、良好なイオン透過性を確保し易くなる観点から好ましい。一方、上記のメジアン径D50は、好ましくは0.40μm以下、より好ましくは0.35μm以下、更に好ましくは0.30μm以下である。メジアン径D50が上記の値以下であることは、熱収縮率の低減を図り易くなる観点から好ましい。メジアン径D50は、実施例に記載の方法に準じて測定される。メジアン径D50は、イオン性無機フィラーの粒径、及びその分布等により制御可能である。 The median diameter D50 of the ionic inorganic filler is preferably 0.05 to 0.40 μm. Since the median diameter D50 is controlled within a relatively small specific range, a relatively dense porous layer can be realized and a relatively large number of bonding points with the binder can be secured. Therefore, the above median diameter D50 is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.08 μm or more, and still more preferably 0.10 μm or more. It is preferable that the median diameter D50 is equal to or larger than the above value from the viewpoint of easily preventing the porous layer from becoming too dense and, furthermore, from the viewpoint of easily ensuring good ion permeability. On the other hand, the above median diameter D50 is preferably 0.40 μm or less, more preferably 0.35 μm or less, and still more preferably 0.30 μm or less. It is preferable that the median diameter D50 is equal to or less than the above-mentioned value from the viewpoint of making it easier to reduce the thermal shrinkage rate. The median diameter D50 is measured according to the method described in Examples. The median diameter D50 can be controlled by the particle size of the ionic inorganic filler, its distribution, etc.

イオン性無機フィラーの形状としては、板状、鱗片状、針状、柱状、球状、多面体状、及び塊状(ブロック状)等が挙げられ、上記の形状を有するイオン性無機フィラーを複数種併用してもよい。このようなイオン性無機フィラーは、例えば、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル等の適宜の粉砕装置を用い、所定の無機原料を粉砕することで得ることができる。そのため、粉砕の程度を調節することで、イオン性無機フィラーの粒径、及びその分布を制御可能である。 Examples of the shape of the ionic inorganic filler include plate-like, scale-like, needle-like, columnar, spherical, polyhedral, and lump-like (block-like) shapes. It's okay. Such an ionic inorganic filler can be obtained by pulverizing a predetermined inorganic raw material using an appropriate pulverizing device such as a ball mill, bead mill, jet mill, or the like. Therefore, by adjusting the degree of pulverization, the particle size of the ionic inorganic filler and its distribution can be controlled.

イオン性無機フィラーのBET比表面積としては、特に限定されないが、7~100m2/gであることが好ましく、より好ましくは10m2/g以上、更に好ましくは12m2/g以上である。イオン性無機フィラーのBET比表面積は、既知であるBET法により算出される。イオン性無機フィラーのBET比表面積は、イオン性無機フィラーの粒径、及びその分布の変更等により制御可能である。 The BET specific surface area of the ionic inorganic filler is not particularly limited, but it is preferably 7 to 100 m 2 /g, more preferably 10 m 2 /g or more, even more preferably 12 m 2 /g or more. The BET specific surface area of the ionic inorganic filler is calculated by the known BET method. The BET specific surface area of the ionic inorganic filler can be controlled by changing the particle size and distribution of the ionic inorganic filler.

多孔層の全質量に対するイオン性無機フィラーの含有割合(イオン性無機フィラー/多孔層)としては、特に限定されないが、例えば、70質量%以上100質量%未満が好ましく、90質量%以上99質量%以下が更に好ましく、95質量%以上98質量%以下が特に好ましい。 The content ratio of the ionic inorganic filler to the total mass of the porous layer (ionic inorganic filler/porous layer) is not particularly limited, but is preferably 70% by mass or more and less than 100% by mass, and 90% by mass or more and 99% by mass. The following is more preferable, and 95% by mass or more and 98% by mass or less is particularly preferable.

(バインダ)
本実施形態に係るバインダは、例えば、いわゆる樹脂バインダである。樹脂バインダの樹脂の種類としては、特に限定されないが、非水電解質に不溶であり、かつ、非水系二次電池の使用範囲において電気化学的に安定なものを用いることができる。
(binder)
The binder according to this embodiment is, for example, a so-called resin binder. The type of resin for the resin binder is not particularly limited, but any resin that is insoluble in the non-aqueous electrolyte and electrochemically stable within the range of use of the non-aqueous secondary battery can be used.

本実施形態に係るバインダの樹脂の具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、及びポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素樹脂;フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体、及びエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素ゴム;スチレン-ブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びその水素化物、メタクリル酸エステル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体、エチレンプロピレンラバー、PVA、ポリ酢酸ビニル等のゴム類;エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;並びにポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、及びポリエステル等の、融点、及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Specific examples of the binder resin according to the present embodiment include, for example, fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and polytetrafluoroethylene; vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer; Fluororubbers such as ethylene-tetrafluoroethylene copolymers; styrene-butadiene copolymers and their hydrides, acrylonitrile-butadiene copolymers and their hydrides, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers and their hydrides Rubbers such as , methacrylic acid ester-acrylic ester copolymer, styrene-acrylic ester copolymer, acrylonitrile-acrylic ester copolymer, ethylene propylene rubber, PVA, polyvinyl acetate; ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose , cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose; and resins with a melting point and/or glass transition temperature of 180°C or higher, such as polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, and polyester. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

樹脂バインダの具体例としては、以下の1)~6)が挙げられる。
1)共役ジエン系重合体:例えば、スチレン-ブタジエン共重合体、及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びその水素化物;
2)アクリル系重合体:例えば、メタクリル酸エステル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、及びアクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体、アクリルアミド単量体単位を含む共重合体;
3)PVA系樹脂:例えば、PVA、及びポリ酢酸ビニル;
4)含フッ素樹脂:例えば、PVdF、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体、及びエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体;
5)セルロース誘導体:例えば、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びカルボキシメチルセルロース;並びに
6)融点、及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂あるいは融点を有しないが分解温度が200℃以上のポリマー:例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、及びポリエステル。
Specific examples of the resin binder include the following 1) to 6).
1) Conjugated diene polymer: For example, styrene-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene copolymer and its hydride, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and its hydride;
2) Acrylic polymers: for example, methacrylic ester-acrylic ester copolymers, styrene-acrylic ester copolymers, and acrylonitrile-acrylic ester copolymers, copolymers containing acrylamide monomer units;
3) PVA-based resin: for example, PVA and polyvinyl acetate;
4) Fluororesin: For example, PVdF, polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer;
5) Cellulose derivatives: for example, ethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, and carboxymethylcellulose; and 6) Resins with a melting point and/or glass transition temperature of 180°C or higher, or polymers without a melting point but with a decomposition temperature of 200°C or higher: For example, polyphenylene ether, polysulfone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, and polyester.

バインダは、樹脂ラテックスバインダを含むことが好ましい。樹脂ラテックスバインダとしては、例えば、不飽和カルボン酸単量体と、これらと共重合可能な他の単量体との共重合体を用いることができる。ここで、脂肪族共役ジエン系単量体としては、例えばブタジエン、及びイソプレンが挙げられ、不飽和カルボン酸単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ、他の単量体としては、例えば、スチレンが挙げられる。中でも、バインダは、アクリル酸エステル単量体を含むことが好ましい。アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアメタクリレート;エポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート;が挙げられ、これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
このような共重合体の重合方法に特に制限はないが、乳化重合が好ましい。乳化重合の方法としては、特に制限はなく、既知の方法を用いることができる。単量体、及びその他の成分の添加方法については、特に制限されるものではなく、一括添加方法、分割添加方法、及び連続添加方法の何れも採用することができ、重合方法は、一段重合、二段重合、又は三段階以上の多段階重合のいずれも採用することができる。
Preferably, the binder includes a resin latex binder. As the resin latex binder, for example, a copolymer of an unsaturated carboxylic acid monomer and another monomer copolymerizable with these monomers can be used. Here, examples of the aliphatic conjugated diene monomer include butadiene and isoprene, examples of the unsaturated carboxylic acid monomer include (meth)acrylic acid ester, and examples of other monomers include Examples include styrene. Among these, it is preferable that the binder contains an acrylic acid ester monomer. Examples of acrylic esters include (meth)acrylic acid alkyl esters, such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl amethacrylate; ) Acrylic esters, such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate; these may be used alone or in combination of two or more.
Although there are no particular limitations on the method of polymerizing such a copolymer, emulsion polymerization is preferred. The emulsion polymerization method is not particularly limited, and known methods can be used. The method of adding monomers and other components is not particularly limited, and any of a batch addition method, a divided addition method, and a continuous addition method can be adopted, and the polymerization method includes one-stage polymerization, Either two-stage polymerization or multi-stage polymerization of three or more stages can be employed.

ここで、バインダは、水溶性重合体又は粒子状分散重合体であることが好ましい。ここで、水溶性重合体とは25℃においてその物質0.5gを100gの水に溶解したとき、不溶分が0.005g(1.0質量%)未満である重合体である。具体的には、水溶性重合体としては、ポリ(メタ)アクリルアミド、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、PVA、ポリカルボン酸、及びこれらの塩等が挙げられる。
また、粒子状分散重合体は水中で粒子形状を有した状態で分散する重合体である。具体的には、樹脂ラテックスバインダ、PVA、PVdF等が挙げられる。なお、粒子状分散重合体は、長期の分散安定性を保つため、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ジメチルアミノエタノール等のアミン類を用いてpH5~12の範囲に調整することが好ましい。
Here, the binder is preferably a water-soluble polymer or a particulate dispersed polymer. Here, the water-soluble polymer is a polymer whose insoluble matter is less than 0.005 g (1.0% by mass) when 0.5 g of the substance is dissolved in 100 g of water at 25°C. Specifically, examples of the water-soluble polymer include poly(meth)acrylamide, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, PVA, polycarboxylic acid, and salts thereof.
Further, a particulate dispersion polymer is a polymer that is dispersed in a particle shape in water. Specifically, resin latex binders, PVA, PVdF, etc. can be mentioned. In order to maintain long-term dispersion stability of the particulate dispersion polymer, it is preferable to adjust the pH to a range of 5 to 12 using amines such as ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and dimethylaminoethanol.

バインダの体積平均粒径としては、特に限定されないが、0.01~0.50μmが好ましい。より好ましくは0.45μm以下、更に好ましくは0.40μm以下、特に好ましくは0.35μm以下である。体積平均粒径が上記の範囲内の値であることは、イオン性無機フィラーとの結着点を確保する観点から好ましい。バインダの体積平均粒径は、実施例に記載の方法に準じて測定される。バインダの体積平均粒径は、例えば、重合時間、重合温度、原料組成比、原料投入順序、及びpH等を調整することで制御することが可能である。 The volume average particle diameter of the binder is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 0.50 μm. It is more preferably 0.45 μm or less, still more preferably 0.40 μm or less, particularly preferably 0.35 μm or less. It is preferable that the volume average particle diameter is within the above range from the viewpoint of ensuring bonding points with the ionic inorganic filler. The volume average particle size of the binder is measured according to the method described in Examples. The volume average particle diameter of the binder can be controlled by adjusting, for example, the polymerization time, polymerization temperature, raw material composition ratio, raw material input order, pH, and the like.

(バインダと他の構成要素との関係)
イオン性無機フィラーに対するバインダの量(バインダ/イオン性無機フィラー)は、固形分で0.1~4.0質量%が好ましい。本実施形態においては、バインダ量を少量に抑えながらも、十分な結着力を確保でき、ひいては、熱収縮率の低減を図ることができる。しかも、バインダ量を少量に抑えることができる分、バインダ量が多くなるのに起因してイオン透過性が低下する事態を回避でき、これにより、良好なイオン透過性を確保できる。従って、イオン性無機フィラーに対するバインダの量は、固形分で、好ましくは4.0質量%以下であり、より好ましくは3.0質量%以下である。バインダの量が上記の値以下であることで、イオン透過性が低下する事態を確実に回避することができる。
(Relationship between binder and other components)
The amount of binder relative to the ionic inorganic filler (binder/ionic inorganic filler) is preferably 0.1 to 4.0% by mass in terms of solid content. In this embodiment, sufficient binding force can be ensured while suppressing the amount of binder to a small amount, and as a result, it is possible to reduce the thermal shrinkage rate. Furthermore, since the amount of binder can be kept to a small amount, it is possible to avoid a situation where the ion permeability decreases due to an increase in the amount of binder, thereby ensuring good ion permeability. Therefore, the amount of binder relative to the ionic inorganic filler is preferably 4.0% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less, in terms of solid content. When the amount of the binder is less than or equal to the above value, it is possible to reliably avoid a situation in which the ion permeability decreases.

イオン性無機フィラーのメジアン径D50に対するバインダの体積平均粒径の比(バインダの体積平均粒径/イオン性無機フィラーのメジアン径D50は、0.10~1.0であることが好ましい。かかる比は、より好ましくは0.9以下、更に好ましくは0.8である。かかる比が上記の値以下であることは、バインダの体積平均粒径が、イオン性無機フィラーのメジアン径D50よりも十分に小さいことを意味する。イオン性無機フィラーの粒子数に応じて結着点の数が有限である中で、イオン性無機フィラーのメジアン径D50よりも十分に小さいことで、イオン性無機フィラーとバインダとの結着点が多くなり易く、その結果、熱収縮率の低減を図り易い傾向にある。一方、かかる比は、より好ましくは0.12以上、更に好ましくは0.15以上である。かかる比が上記の値以上であることで、イオン性無機フィラー同士の隙間に比べてバインダの径が小さくなり過ぎることを防止でき、その結果、バインダがイオン性無機フィラー間に存在し易くなり、本発明の効果を確実に得ることができる。 The ratio of the volume average particle diameter of the binder to the median diameter D50 of the ionic inorganic filler (volume average particle diameter of the binder/median diameter D50 of the ionic inorganic filler is preferably 0.10 to 1.0. Such a ratio is more preferably 0.9 or less, still more preferably 0.8. This ratio is less than or equal to the above value because the volume average particle diameter of the binder is sufficiently larger than the median diameter D50 of the ionic inorganic filler. Although the number of binding points is limited depending on the number of particles of the ionic inorganic filler, it is sufficiently smaller than the median diameter D50 of the ionic inorganic filler. The number of bonding points with the binder tends to increase, and as a result, the thermal shrinkage rate tends to be reduced.On the other hand, this ratio is more preferably 0.12 or more, and still more preferably 0.15 or more. By having such a ratio equal to or higher than the above value, it is possible to prevent the diameter of the binder from becoming too small compared to the gap between the ionic inorganic fillers, and as a result, the binder is likely to exist between the ionic inorganic fillers, The effects of the present invention can be reliably obtained.

バインダの体積平均粒径に対するポリオレフィン微多孔膜の孔径の比(ポリオレフィン微多孔膜の孔径/バインダの体積平均粒径)は、0.01~1.0であることが好ましい。かかる比は、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.10以上である。かかる比が上記の値以上であることで、ポリオレフィン微多孔膜の孔径が小さくなり過ぎず、ポリオレフィン微多孔膜の良好な透過性を確保し易くなる。一方、かかる比は、より好ましくは0.90以下、更に好ましくは0.80以下である。かかる比が上記の値以下であることで、ポリオレフィン微多孔膜の多孔中へのバインダの落ち込みを防止し易くなり、その結果、良好なイオン透過性を確保し易くなる。 The ratio of the pore diameter of the polyolefin microporous membrane to the volume average particle diameter of the binder (pore diameter of the polyolefin microporous membrane/volume average particle diameter of the binder) is preferably from 0.01 to 1.0. This ratio is more preferably 0.05 or more, still more preferably 0.10 or more. When this ratio is at least the above value, the pore diameter of the microporous polyolefin membrane does not become too small, making it easy to ensure good permeability of the microporous polyolefin membrane. On the other hand, this ratio is more preferably 0.90 or less, still more preferably 0.80 or less. When this ratio is below the above value, it becomes easier to prevent the binder from falling into the pores of the polyolefin microporous membrane, and as a result, it becomes easier to ensure good ion permeability.

[任意の層]
上記で説明した多層多孔膜上に、任意の層を設けた態様も本発明に含まれる。従って、ポリオレフィン微多孔膜の片面に多孔層を備えた多層多孔膜に対しては、多孔層側の面上に任意の層を設けた態様、ポリオレフィン微多孔膜側の面上に任意の層を設けた態様、及び両方の面上に任意の層を設けた態様のいずれも本発明に含まれる。また、ポリオレフィン微多孔膜の両面に多孔層を備えた多層多孔膜に対しては、一方の多孔層側の面上に任意の層を設けた態様、他方の多孔層側の面上に任意の層を設けた態様、多孔層とポリオレフィン微多孔膜の間に任意の層を設けた態様、及び両方の面上に任意の層を設けた態様のいずれも本発明に含まれる。
[Any layer]
The present invention also includes an embodiment in which an arbitrary layer is provided on the multilayer porous membrane described above. Therefore, for a multilayer porous membrane with a porous layer on one side of a microporous polyolefin membrane, there are two types: one in which an arbitrary layer is provided on the surface on the porous layer side, and the other in which an arbitrary layer is provided on the surface on the microporous polyolefin membrane side. The present invention includes both an embodiment in which an arbitrary layer is provided on both surfaces and an embodiment in which an arbitrary layer is provided on both surfaces. In addition, for multilayer porous membranes that have porous layers on both sides of a microporous polyolefin membrane, there are two types: one in which an arbitrary layer is provided on the surface on one porous layer side, and one in which an arbitrary layer is provided on the surface on the other porous layer side. The present invention includes an embodiment in which a layer is provided, an embodiment in which an arbitrary layer is provided between the porous layer and the microporous polyolefin membrane, and an embodiment in which an arbitrary layer is provided on both surfaces.

任意の層としては、例えば、接着層として機能し得る熱可塑性ポリマー含有層が挙げられる。熱可塑性ポリマー含有層の存在形態(パターン)は、例えば、多層多孔膜の全面にわたって熱可塑性ポリマーが相互に分散して存在する状態でもよく、海島状に存在する状態でもよい。熱可塑性ポリマーが海縞状に存在する場合、その配置パターンとしては、例えば、ドット状、ストライプ状、格子状、縞状、亀甲状、ランダム状等、及びこれらの組み合わせが挙げられる。この他、任意の層としては、本実施形態に係る多孔層とは異なる多孔層も挙げられる。
これら任意の層の、種類、総数、存在形態(パターン)、及び厚さは、本発明の作用効果を阻害しない範囲内であれば特に制限されない。
Optional layers include, for example, a thermoplastic polymer-containing layer that can function as an adhesive layer. The existing form (pattern) of the thermoplastic polymer-containing layer may be, for example, a state in which the thermoplastic polymers are mutually dispersed over the entire surface of the multilayer porous membrane, or a state in which the thermoplastic polymers are present in a sea-island shape. When the thermoplastic polymer is present in a striped pattern, examples of the arrangement pattern include dots, stripes, lattice, stripes, hexagonal, random, etc., and combinations thereof. In addition, examples of the arbitrary layer include a porous layer different from the porous layer according to this embodiment.
The type, total number, existing form (pattern), and thickness of these arbitrary layers are not particularly limited as long as they do not impede the effects of the present invention.

<セパレータの製造方法>
[ポリオレフィン微多孔膜の製造方法]
ポリオレフィン微多孔膜を製造する方法は、特に限定されず、既知の製造方法を採用することができる。例えば、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤とを溶融混練してシート状に成形後、場合により延伸した後、可塑剤を抽出することにより多孔化させる方法;ポリオレフィン系の樹脂を主成分として含むポリオレフィン樹脂組成物を溶融混練して高ドロー比で押出した後、熱処理と延伸によってポリオレフィン結晶界面を剥離させることにより多孔化させる方法;ポリオレフィン樹脂組成物と無機充填材とを溶融混練してシート上に成形後、延伸によってポリオレフィンと無機充填材との界面を剥離させることにより多孔化させる方法;及びポリオレフィン樹脂組成物を溶解後、ポリオレフィンに対する貧溶媒に浸漬させポリオレフィンを凝固させると同時に溶剤を除去することにより多孔化させる方法が挙げられる。
<Separator manufacturing method>
[Method for manufacturing microporous polyolefin membrane]
The method for producing the polyolefin microporous membrane is not particularly limited, and known production methods can be employed. For example, a method in which a polyolefin resin composition and a plasticizer are melt-kneaded, formed into a sheet shape, optionally stretched, and then made porous by extracting the plasticizer; a polyolefin resin containing a polyolefin resin as a main component A method in which the composition is melt-kneaded and extruded at a high draw ratio, and then the polyolefin crystal interface is peeled off by heat treatment and stretching to make it porous; a polyolefin resin composition and an inorganic filler are melt-kneaded and formed into a sheet. After that, the interface between the polyolefin and the inorganic filler is peeled off by stretching to make it porous; and after the polyolefin resin composition is dissolved, it is immersed in a poor solvent for the polyolefin to coagulate the polyolefin and simultaneously remove the solvent. Examples include a method of making the material porous.

以下、ポリオレフィン微多孔膜を製造する方法の一例として、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤とを溶融混練してシート状に成形後、可塑剤を抽出する方法について説明する。まず、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤を溶融混練する。溶融混練方法としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、及び必要によりその他の添加剤を、押出機、ニーダー、ラボプラストミル、混練ロール、及びバンバリーミキサー等の樹脂混練装置に投入し、樹脂成分を加熱溶融させながら任意の比率で可塑剤を導入して混練する方法が挙げられる。この際、ポリオレフィン樹脂、その他の添加剤、及び可塑剤を樹脂混練装置に投入する前に、予めヘンシェルミキサー等を用い所定の割合で事前混練しておくことが好ましい。より好ましくは、事前混練において可塑剤の一部のみを投入し、残りの可塑剤を樹脂混練装置サイドフィードしながら混練する。 Hereinafter, as an example of a method for manufacturing a polyolefin microporous membrane, a method will be described in which a polyolefin resin composition and a plasticizer are melt-kneaded, molded into a sheet shape, and then the plasticizer is extracted. First, a polyolefin resin composition and a plasticizer are melt-kneaded. As a melt-kneading method, for example, a polyolefin resin and other additives as necessary are put into a resin kneading device such as an extruder, a kneader, a laboplast mill, a kneading roll, or a Banbury mixer, and the resin components are heated and melted. An example of this method is to introduce a plasticizer in an arbitrary ratio and knead the mixture. At this time, it is preferable to pre-knead the polyolefin resin, other additives, and plasticizer in a predetermined ratio using a Henschel mixer or the like before introducing the polyolefin resin, other additives, and plasticizer into the resin kneading device. More preferably, only a part of the plasticizer is added during preliminary kneading, and the remaining plasticizer is kneaded while being side-fed to the resin kneading device.

可塑剤としては、ポリオレフィンの融点以上において均一溶液を形成し得る不揮発性溶媒を用いることができる。このような不揮発性溶媒の具体例として、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス等の炭化水素類;フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル等のエステル類;オレイルアルコール、及びステアリルアルコール等の高級アルコールが挙げられる。これらの中で、流動パラフィンが好ましい。 As the plasticizer, a nonvolatile solvent capable of forming a homogeneous solution at a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin can be used. Specific examples of such nonvolatile solvents include hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax; esters such as dioctyl phthalate and dibutyl phthalate; and higher alcohols such as oleyl alcohol and stearyl alcohol. Among these, liquid paraffin is preferred.

ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤の比率は、これらを均一に溶融混練して、シート状に成形できる範囲であれば特に限定はない。例えば、ポリオレフィン樹脂組成物と可塑剤とから成る組成物中に占める可塑剤の質量分率は、好ましくは30質量%以上80質量%以下、より好ましくは40質量%以上70質量%以下である。可塑剤の質量分率をこの範囲とすることにより、溶融成形時のメルトテンションと、均一かつ微細な孔構造の形成性とが両立する観点で好ましい。 The ratio of the polyolefin resin composition to the plasticizer is not particularly limited as long as they can be uniformly melt-kneaded and molded into a sheet. For example, the mass fraction of the plasticizer in a composition consisting of a polyolefin resin composition and a plasticizer is preferably 30% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 70% by mass or less. Setting the mass fraction of the plasticizer within this range is preferable from the viewpoint of achieving both melt tension during melt molding and formability of a uniform and fine pore structure.

次に、上記のようにして加熱溶融、及び混練して得られた溶融混練物をシート状に成形する。シート状成形体を製造する方法としては、例えば、溶融混練物を、Tダイ等を介してシート状に押し出し、熱伝導体に接触させて樹脂成分の結晶化温度より充分に低い温度まで冷却して固化する方法が挙げられる。冷却固化に用いられる熱伝導体としては、金属、水、空気、及び可塑剤自体が挙げられるが、金属製のロールが熱伝導の効率が高いため好ましい。この場合、金属製のロールに接触させる際に、ロール間で溶融混練物を挟み込むと、熱伝導の効率が更に高まると共に、シートが配向して膜強度が増し、シートの表面平滑性も向上するため、より好ましい。Tダイよりシート状に押し出す際のダイリップ間隔は400μm以上3000μm以下であることが好ましく、500μm以上2500μm以下であることが更に好ましい。 Next, the melt-kneaded product obtained by heating, melting and kneading as described above is formed into a sheet shape. As a method for producing a sheet-like molded product, for example, a melt-kneaded product is extruded into a sheet-like form through a T-die, etc., and cooled to a temperature sufficiently lower than the crystallization temperature of the resin component by contacting with a heat conductor. An example of this method is to solidify the material. Thermal conductors used for cooling and solidification include metals, water, air, and plasticizers themselves, but metal rolls are preferred because of their high heat conduction efficiency. In this case, if the molten mixture is sandwiched between the rolls when it comes into contact with the metal rolls, the heat conduction efficiency will be further increased, the sheet will be oriented, the film strength will be increased, and the surface smoothness of the sheet will also be improved. Therefore, it is more preferable. The die lip interval when extruding into a sheet form from a T-die is preferably 400 μm or more and 3000 μm or less, more preferably 500 μm or more and 2500 μm or less.

このようにして得たシート状成形体を、次いで延伸することが好ましい。延伸処理としては、一軸延伸又は二軸延伸のいずれも好適に用いることができる。得られる微多孔膜の強度等の観点から二軸延伸が好ましい。シート状成形体を二軸方向に高倍率延伸すると、分子が面方向に配向し、最終的に得られる微多孔膜が裂け難くなり、高い突刺強度を有するものとなる。延伸方法としては、例えば、同時二軸延伸、逐次二軸延、多段延伸、及び多数回延伸等の方法を挙げることができる。突刺強度の向上、延伸の均一性、シャットダウン性の観点から同時二軸延伸が好ましい。 It is preferred that the sheet-like molded product thus obtained is then stretched. As the stretching treatment, either uniaxial stretching or biaxial stretching can be suitably used. Biaxial stretching is preferred from the viewpoint of the strength of the resulting microporous membrane. When a sheet-like molded body is stretched biaxially at a high magnification, the molecules are oriented in the plane direction, and the microporous membrane finally obtained becomes difficult to tear and has high puncture strength. Examples of the stretching method include simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, multistage stretching, and multiple stretching. Simultaneous biaxial stretching is preferred from the viewpoint of improving puncture strength, uniformity of stretching, and shutdown properties.

延伸倍率は、面倍率で20倍以上100倍以下の範囲であることが好ましく、25倍以上50倍以下の範囲であることが更に好ましい。各軸方向の延伸倍率は、MD方向に4倍以上10倍以下、TD方向に4倍以上10倍以下の範囲であることが好ましく、MD方向に5倍以上8倍以下、TD方向に5倍以上8倍以下の範囲であることが更に好ましい。延伸倍率をこの範囲の倍率とすることにより、より十分な強度を付与することができると共に、延伸工程における膜破断を防ぎ、高い生産性が得られる点で好ましい。
なお、MD方向とは、例えばポリオレフィン微多孔膜を連続成形するときの機械方向を意味し、TD方向とは、MD方向を90°の角度で横切る方向を意味する。
The stretching ratio is preferably in the range of 20 times or more and 100 times or less in area magnification, and more preferably in the range of 25 times or more and 50 times or less. The stretching ratio in each axial direction is preferably in the range of 4 times or more and 10 times or less in the MD direction, 4 times or more and 10 times or less in the TD direction, 5 times or more and 8 times or less in the MD direction, and 5 times in the TD direction. More preferably, it is in a range of 8 times or less. Setting the stretching ratio within this range is preferable because more sufficient strength can be imparted, film breakage in the stretching process can be prevented, and high productivity can be obtained.
Note that the MD direction means, for example, the machine direction when continuously molding a polyolefin microporous membrane, and the TD direction means a direction that crosses the MD direction at an angle of 90°.

上記のようにして得られたシート状成形体を、更に圧延してもよい。圧延は、例えば、ダブルベルトプレス機等を使用したプレス法にて実施することができる。圧延により、特にシート状成形体の表層部分の配向を増大させることができる。圧延面倍率は1倍より大きく3倍以下であることが好ましく、1倍より大きく2倍以下であることがより好ましい。この範囲の圧延倍率とすることにより、最終的に得られる微多孔膜の膜強度が増加し、かつ、膜の厚さ方向により均一な多孔構造を形成することができる点で好ましい。 The sheet-like molded product obtained as described above may be further rolled. Rolling can be carried out, for example, by a pressing method using a double belt press machine or the like. By rolling, the orientation of the surface layer portion of the sheet-like molded product can be increased. The rolling surface magnification is preferably greater than 1 time and not more than 3 times, more preferably greater than 1 time and not more than 2 times. A rolling ratio within this range is preferable because the strength of the microporous membrane finally obtained can be increased and a porous structure can be formed more uniformly in the thickness direction of the membrane.

次いで、シート状成形体から可塑剤を除去して微多孔膜を得る。可塑剤を除去する方法としては、例えば、抽出溶剤にシート状成形体を浸漬して可塑剤を抽出し、充分に乾燥させる方法が挙げられる。可塑剤を抽出する方法はバッチ式、連続式のいずれであってもよい。微多孔膜の収縮を抑えるために、浸漬、乾燥の一連の工程中にシート状成形体の端部を拘束することが好ましい。また、微多孔膜中の可塑剤の残存量は1質量%未満にすることが好ましい。 Next, the plasticizer is removed from the sheet-like molded body to obtain a microporous membrane. As a method for removing the plasticizer, for example, a method of immersing the sheet-like molded body in an extraction solvent to extract the plasticizer, and thoroughly drying the molded body is exemplified. The method for extracting the plasticizer may be either a batch method or a continuous method. In order to suppress shrinkage of the microporous membrane, it is preferable to restrain the ends of the sheet-like molded body during the series of steps of dipping and drying. Further, the amount of plasticizer remaining in the microporous membrane is preferably less than 1% by mass.

抽出溶剤としては、ポリオレフィン樹脂に対して貧溶媒で、かつ可塑剤に対して良溶媒であり、沸点がポリオレフィン樹脂の融点より低いものを用いることが好ましい。このような抽出溶剤としては、例えば、n-ヘキサン、及びシクロヘキサン等の炭化水素類;塩化メチレン、及び1,1,1-トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類;ハイドロフルオロエーテル、及びハイドロフルオロカーボン等の非塩素系ハロゲン化溶剤;エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;ジエチルエーテル、及びテトラヒドロフラン等のエーテル類;並びにアセトン、及びメチルエチルケトン等のケトン類が挙げられる。なお、これらの抽出溶剤は、蒸留等の操作により回収して再利用してよい。 As the extraction solvent, it is preferable to use one that is a poor solvent for the polyolefin resin, a good solvent for the plasticizer, and has a boiling point lower than the melting point of the polyolefin resin. Examples of such extraction solvents include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane; halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and 1,1,1-trichloroethane; hydrofluoroethers and hydrofluorocarbons; Non-chlorinated halogenated solvents; alcohols such as ethanol and isopropanol; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran; and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. Note that these extraction solvents may be recovered and reused by operations such as distillation.

微多孔膜の収縮を抑制するために、延伸工程後又は微多孔膜の形成後に熱固定や熱緩和等の熱処理を行ってもよい。微多孔膜に、界面活性剤等による親水化処理、電離性放射線等による架橋処理等の後処理を行ってもよい。 In order to suppress shrinkage of the microporous membrane, heat treatment such as heat setting or thermal relaxation may be performed after the stretching step or after the formation of the microporous membrane. The microporous membrane may be subjected to post-treatments such as hydrophilic treatment using a surfactant or the like, crosslinking treatment using ionizing radiation, or the like.

[多孔層の形成方法]
多孔層を形成する方法としては、特に限定されず、既知の方法によって形成することができる。例えば、イオン性無機フィラーとバインダとを含有する塗布液をポリオレフィン微多孔膜に塗布する方法が挙げられる。また、イオン性無機フィラー、及びバインダを含む原料と、ポリオレフィン微多孔膜の原料とを共押出法により積層して押し出してもよいし、ポリオレフィン微多孔膜と多孔層とを個別に作製後、それらを貼り合せてもよい。
[Method for forming porous layer]
The method for forming the porous layer is not particularly limited, and any known method can be used. For example, there is a method of applying a coating liquid containing an ionic inorganic filler and a binder to a microporous polyolefin membrane. Alternatively, a raw material containing an ionic inorganic filler and a binder and a raw material for a microporous polyolefin membrane may be laminated and extruded by a coextrusion method, or the microporous polyolefin membrane and the porous layer may be separately produced and then extruded. may be pasted together.

塗布液の溶媒としては、イオン性無機フィラーとバインダとを均一かつ安定に分散又は溶解できるものが好ましく、例えば、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、水、エタノール、トルエン、熱キシレン、塩化メチレン、及びヘキサンが挙げられる。
塗布液には、界面活性剤等の分散剤;増粘剤;湿潤剤;消泡剤;酸、アルカリを含むPH調製剤等の各種添加剤を加えてもよい。
The solvent for the coating solution is preferably one that can uniformly and stably disperse or dissolve the ionic inorganic filler and the binder, such as N-methylpyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, water, Includes ethanol, toluene, hot xylene, methylene chloride, and hexane.
Various additives such as a dispersant such as a surfactant; a thickener; a wetting agent; an antifoaming agent; a PH adjuster containing an acid or an alkali may be added to the coating liquid.

イオン性無機フィラーとバインダとを、塗布液の媒体に分散又は溶解させる方法としては、例えば、ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ロールミル、高速インペラー分散、ディスパーザー、ホモジナイザー、高速衝撃ミル、超音波分散、及び撹拌羽根等による機械撹拌が挙げられる。 Methods for dispersing or dissolving the ionic inorganic filler and binder in the medium of the coating solution include, for example, a ball mill, bead mill, planetary ball mill, vibrating ball mill, sand mill, colloid mill, attritor, roll mill, high-speed impeller dispersion, and disperser. , a homogenizer, a high-speed impact mill, ultrasonic dispersion, and mechanical stirring using a stirring blade.

塗布液をポリオレフィン微多孔膜に塗布する方法については、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ディップコーター法、ナイフコーター法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、スクイズコーター法、キャストコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、及びスプレー塗布法が挙げられる。 Examples of methods for applying a coating liquid to a polyolefin microporous membrane include a gravure coater method, a small-diameter gravure coater method, a reverse roll coater method, a transfer roll coater method, a kiss coater method, a dip coater method, a knife coater method, and an air doctor coater method. , blade coater method, rod coater method, squeeze coater method, cast coater method, die coater method, screen printing method, and spray coating method.

塗布後に塗布膜から溶媒を除去する方法については、ポリオレフィン微多孔膜に悪影響を及ぼさない方法であれば特に限定はない。例えば、ポリオレフィン微多孔膜を固定しながら、ポリオレフィン微多孔膜を構成する材料の融点以下の温度にて乾燥する方法、低温で減圧乾燥する方法、バインダに対する貧溶媒に浸漬してバインダを凝固させると同時に溶媒を抽出する方法が挙げられる。またデバイス特性に著しく影響を及ぼさない範囲においては溶媒を一部残存させてもよい。 The method for removing the solvent from the coating film after coating is not particularly limited as long as it does not adversely affect the microporous polyolefin membrane. For example, drying the microporous polyolefin membrane while fixing it at a temperature below the melting point of the material that makes up the microporous polyolefin membrane, drying it under reduced pressure at a low temperature, or solidifying the binder by immersing it in a poor solvent for the binder. One example is a method of simultaneously extracting the solvent. Further, a portion of the solvent may remain as long as it does not significantly affect the device characteristics.

<セパレータ>
本実施形態に係るセパレータは、上記の多層多孔膜を備える。多層多孔膜のそれ自体をセパレータとして用いることができ、また、多層多孔膜に対して上記の任意の層を設けた積層体もセパレータとして用いることができる。このようなセパレータは、上記の多層多孔膜を備えるため、良好なイオン透過性の確保と、熱収縮率の低減との両立を図ることができる。従って、LIBに代表される非水系二次電池に好適に用いることができる。
<Separator>
The separator according to this embodiment includes the multilayer porous film described above. The multilayer porous membrane itself can be used as a separator, and a laminate obtained by providing any of the above layers on a multilayer porous membrane can also be used as a separator. Since such a separator includes the multilayer porous membrane described above, it is possible to ensure both good ion permeability and a reduction in thermal shrinkage. Therefore, it can be suitably used in non-aqueous secondary batteries such as LIB.

<蓄電デバイス>
本実施形態に係るセパレータは、非水系二次電池をはじめとする各種の蓄電デバイスに好適に用いることができる。蓄電デバイスとしては、特に限定されないが、例えば、非水系二次電池、コンデンサー、及びキャパシタが挙げられる。それらの中でも、本発明による作用効果による利益がより有効に得られる観点から、電池が好ましく、非水系二次電池がより好ましく、LIBが更に好ましい。
<Electricity storage device>
The separator according to this embodiment can be suitably used in various power storage devices including non-aqueous secondary batteries. Examples of power storage devices include, but are not limited to, non-aqueous secondary batteries, capacitors, and capacitors. Among them, batteries are preferred, non-aqueous secondary batteries are more preferred, and LIBs are even more preferred, from the viewpoint of more effectively obtaining the benefits of the effects of the present invention.

セパレータを用いてLIBを製造する場合、正極、負極、及び非水電解液に限定はなく、それぞれ既知のものを用いることができる。
正極としては、正極集電体上に正極活物質を含む正極活物質層が形成されてなる正極を好適に用いることができる。正極集電体としては、例えばアルミニウム箔が挙げられる。正極活物質としては、例えば、LiCoO2、LiNiO2、スピネル型LiMnO4、及びオリビン型LiFePO4等のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。正極活物質層には、正極活物質の他、バインダ、導電材等を適宜含んでいてもよい。
When manufacturing LIB using a separator, there are no limitations on the positive electrode, negative electrode, and non-aqueous electrolyte, and known ones can be used for each.
As the positive electrode, a positive electrode in which a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on a positive electrode current collector can be suitably used. Examples of the positive electrode current collector include aluminum foil. Examples of the positive electrode active material include lithium-containing composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , spinel-type LiMnO 4 , and olivine-type LiFePO 4 . The positive electrode active material layer may appropriately contain a binder, a conductive material, etc. in addition to the positive electrode active material.

負極としては、負極集電体上に負極活物質を含む負極活物質層が形成されてなる負極を好適に用いることができる。負極集電体としては、例えば銅箔が挙げられる。負極活物質としては、例えば、黒鉛質、難黒鉛化炭素質、易黒鉛化炭素質、及び複合炭素体等の炭素材料;並びにシリコン、スズ、金属リチウム、及び各種合金材料が挙げられる。 As the negative electrode, a negative electrode in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on a negative electrode current collector can be suitably used. Examples of the negative electrode current collector include copper foil. Examples of negative electrode active materials include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon materials, easily graphitizable carbon materials, and composite carbon bodies, as well as silicon, tin, metallic lithium, and various alloy materials.

非水電解液としては、特に限定されないが、電解質を有機溶媒に溶解した電解液を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートが挙げられる。電解質としては、例えば、LiClO4、LiBF4、及びLiPF6等のリチウム塩が挙げられる。 The nonaqueous electrolyte is not particularly limited, but an electrolyte in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent can be used. Examples of organic solvents include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethylmethyl carbonate. Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , and LiPF 6 .

<非水系二次電池の製造方法>
セパレータを用いて非水系二次電池を製造する方法は、特に限定されない。例えば、以下の方法を例示することができる。まず、幅10~500mm(好ましくは80~500mm)、長さ200~4000m(好ましくは1000~4000m)の縦長形状のセパレータを製造する。次いで、正極-セパレータ-負極-セパレータ、又は負極-セパレータ-正極-セパレータの順で積層し、円又は扁平な渦巻状に捲回して捲回体を得る。その捲回体をデバイス缶(例えば電池缶)内に収納し、更に電解液を注入することにより、製造することができる。又は電極、及びセパレータを折り畳んで捲回体としたものを、デバイス容器(例えばアルミニウム製のフィルム)に入れて電解液を注液する方法によって製造してもよい。
<Method for manufacturing non-aqueous secondary battery>
The method of manufacturing a non-aqueous secondary battery using a separator is not particularly limited. For example, the following method can be exemplified. First, a vertically elongated separator having a width of 10 to 500 mm (preferably 80 to 500 mm) and a length of 200 to 4000 m (preferably 1000 to 4000 m) is manufactured. Next, the layers are laminated in the order of positive electrode-separator-negative electrode-separator or negative electrode-separator-positive electrode-separator and wound into a circular or flat spiral shape to obtain a wound body. It can be manufactured by housing the wound body in a device can (for example, a battery can) and further injecting an electrolyte. Alternatively, the electrode and the separator may be folded to form a wound body, which is then placed in a device container (for example, an aluminum film), and an electrolyte solution may be poured into the device container.

このとき、捲回体に対して、プレスを行うことができる。具体的には、セパレータと、集電体、及びその集電体の少なくとも片面に形成された活物質層を有する電極とを、前者の熱可塑性ポリマー含有層と活物質層とが対向するように重ね合わせてプレスを行う方法を例示することができる。 At this time, the wound body can be pressed. Specifically, a separator, a current collector, and an electrode having an active material layer formed on at least one side of the current collector are arranged such that the thermoplastic polymer-containing layer and the active material layer of the former face each other. A method of stacking and pressing can be exemplified.

プレス温度は、効果的に接着性を発現できる温度として例えば20℃以上が好ましい。また熱プレスによるセパレータにおける孔の目詰まり又は熱収縮を抑える点で、プレス温度は微多孔膜に含まれる材料の融点よりも低いことが好ましく、120℃以下が更に好ましい。プレス圧力はセパレータにおける孔の目詰まりを抑える観点から20MPa以下が好ましい。プレス時間については、ロールプレスを用いたときに1秒以下でもよく、数時間の面プレスでもよいが、生産性の観点から2時間以下が好ましい。 The pressing temperature is preferably, for example, 20° C. or higher as a temperature at which adhesiveness can be effectively developed. Further, in order to suppress clogging of holes or thermal shrinkage in the separator due to heat pressing, the pressing temperature is preferably lower than the melting point of the material contained in the microporous membrane, and more preferably 120° C. or lower. The press pressure is preferably 20 MPa or less from the viewpoint of suppressing clogging of holes in the separator. The pressing time may be 1 second or less when using a roll press, or may be surface pressing for several hours, but from the viewpoint of productivity, 2 hours or less is preferable.

上記のようにして製造された非水系二次電池、特にLIBは、本実施形態に係る多層多孔膜を備えるため、良好なイオン透過性の確保と、熱収縮率の低減との両立を図ることができる。従って、優れた電池特性(レート特性)の発揮、また、更なる安全性の向上(例えば、多孔層の剥離強度、及び多層多孔膜における釘差し強度の向上)が期待される。 Since the non-aqueous secondary battery, especially LIB, manufactured as described above includes the multilayer porous membrane according to the present embodiment, it is possible to ensure both good ion permeability and a reduction in thermal shrinkage rate. I can do it. Therefore, it is expected to exhibit excellent battery characteristics (rate characteristics) and further improve safety (for example, improve the peel strength of the porous layer and the nail insertion strength of the multilayer porous membrane).

以下、実施例により、本発明の実施形態をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

以下の測定方法により、各物性を評価した。
(1)膜厚(μm)
微小測厚器(東洋精機社製,タイプKBM(商標))を用い、ポリオレフィン微多孔膜又は多孔層の膜厚を、室温23℃で測定した。
Each physical property was evaluated by the following measurement method.
(1) Film thickness (μm)
The thickness of the polyolefin microporous membrane or porous layer was measured at room temperature of 23° C. using a micro-thickness meter (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., type KBM (trademark)).

(2)透気度(秒/100cm3
JIS P-8117準拠のガーレー式透気度計(東洋精機社製,G-B2(商標))を用い、ポリオレフィン微多孔膜、及び多層多孔膜の透気度を測定した。そして、下記の式に基づき、多孔層を算出した。
多孔層の透気度(秒/100cm3)=多層多孔膜の透気度-ポリオレフィン微多孔膜の透気度
(2) Air permeability (sec/100cm 3 )
The air permeability of the polyolefin microporous membrane and the multilayer porous membrane was measured using a Gurley air permeability meter (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., G-B2 (trademark)) based on JIS P-8117. Then, the porous layer was calculated based on the following formula.
Air permeability of porous layer (sec/100cm 3 ) = Air permeability of multilayer porous membrane - Air permeability of microporous polyolefin membrane

(3)突刺強度(gf)
ハンディー圧縮試験器「KES-G5」(カトーテック社製)を用い、開口部の直径11.3mmの試料ホルダーで多層多孔膜を固定した。固定された多層多孔膜の中央部に対し、針先端の曲率半径0.5mm、及び突刺速度2mm/秒の条件下で、25℃雰囲気下で突刺試験を行うことにより、多層多孔膜の突刺強度(gf)を測定した。
(3) Puncture strength (gf)
Using a handy compression tester "KES-G5" (manufactured by Kato Tech), the multilayer porous membrane was fixed with a sample holder having an opening diameter of 11.3 mm. The puncture strength of the multilayer porous membrane was determined by performing a puncture test on the central part of the fixed multilayer porous membrane in an atmosphere of 25°C under the conditions of a needle tip radius of curvature of 0.5 mm and a puncture speed of 2 mm/sec. (gf) was measured.

(4)ポリオレフィン微多孔膜の孔径の測定(μm)
バブルポイント法(JIS K 3832)の測定原理を応用した米国Porus Materials、Inc.製のパームポロメーター(Perm-Porometer)によって測定した平均流量孔径の値をポリオレフィン微多孔膜の孔径とした。測定に際しては、含浸溶媒として、PMI社製GALWICK(表面張力15.9dyn/cm)を用いた。
(4) Measurement of pore diameter of polyolefin microporous membrane (μm)
Porus Materials, Inc. in the United States applied the measurement principle of the bubble point method (JIS K 3832). The value of the average flow pore diameter measured with a Perm-Porometer manufactured by Co., Ltd. was taken as the pore diameter of the microporous polyolefin membrane. In the measurement, GALWICK manufactured by PMI (surface tension: 15.9 dyn/cm) was used as the impregnating solvent.

(5)多孔層の剥離強度
幅76mm×長さ126mmのスライドガラス上に、両面テープ(ナイスタックNWBB-15)で、多孔層側が上に向くように多層多孔膜を張り付けた。
試験片の多孔層側の面に、メンディングテープ(スコッチ MP-12)を貼り付けた。スライドガラスを平らな状態に固定し、かつメンディングテープの一端を折り返し、スライドガラスに対して水平方向に引張り速度100mm/分で引っ張って剥がし、そのときの応力を測定した。測定を2回行い、その平均値を求めてこれを剥離強度とした。
(5) Peel strength of porous layer A multilayer porous membrane was pasted onto a slide glass with a width of 76 mm and a length of 126 mm using double-sided tape (Nicetack NWBB-15) with the porous layer side facing upward.
Mending tape (Scotch MP-12) was attached to the surface of the test piece on the porous layer side. The slide glass was fixed in a flat state, one end of the mending tape was folded back, and the mending tape was pulled and peeled off horizontally at a pulling speed of 100 mm/min, and the stress at that time was measured. The measurement was performed twice, and the average value was determined and used as the peel strength.

(6)150℃での熱収縮率(%)
多層多孔膜を一辺100mm(MDに沿って100mm、及びTDに沿って100mm)の正方形状に切り出し、予め150℃に熱してある熱風乾燥機内に1時間、サンプルを静置した。このとき、温風がサンプルに直接当たらないよう、サンプルを2枚のコピー紙に挟んだ。サンプルをオーブンから取り出して冷却した後、長さ(mm)を測定し、以下の式にて熱収縮率(%)を算出した。測定はMD、TDの各々に沿って行い、数値の大きい方の値を熱収縮率(%)とした。
熱収縮率(%)={(100-加熱後の長さ)/100}×100
(6) Heat shrinkage rate (%) at 150℃
The multilayer porous membrane was cut out into a square shape with a side of 100 mm (100 mm along the MD and 100 mm along the TD), and the sample was left standing in a hot air dryer preheated to 150° C. for 1 hour. At this time, the sample was sandwiched between two sheets of copy paper so that the hot air would not directly hit the sample. After the sample was taken out of the oven and cooled, the length (mm) was measured, and the heat shrinkage rate (%) was calculated using the following formula. The measurement was performed along each of the MD and TD, and the larger value was taken as the heat shrinkage rate (%).
Heat shrinkage rate (%) = {(100-length after heating)/100} x 100

(7)釘刺し試験
a.正極の作製
正極活物質であるリチウム、ニッケル、マンガン、コバルト複合酸化物粉末(Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2)とリチウムマンガン複合酸化物粉末(LiMn24)を質量比率70:30で機械混合した混合正極活物質:85質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:6質量部、及びバインダであるPVdF:9質量部を、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。この正極合剤含有ペーストを、アルミニウム箔からなる厚さ20μmの集電体の両面に均一に塗布し、130℃において3分間乾燥させた後、ロールプレス機で圧縮成形を行って、全厚が130μmになるように正極合剤層の厚さを調整し、アルミニウム箔をリードタブとした正極を作製した。
(7) Nail penetration test a. Preparation of positive electrode Lithium, nickel, manganese, cobalt composite oxide powder (Li[Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ]O 2 ) and lithium manganese composite oxide powder (LiMn 2 O 4 ) which are positive electrode active materials ) in a mass ratio of 70:30, 85 parts by mass of acetylene black as a conductive aid, 9 parts by mass of PVdF as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone. (NMP) was used as a solvent and mixed uniformly to prepare a positive electrode mixture-containing paste. This positive electrode mixture-containing paste was uniformly applied to both sides of a 20 μm thick current collector made of aluminum foil, dried at 130°C for 3 minutes, and then compression molded using a roll press to reduce the total thickness. The thickness of the positive electrode mixture layer was adjusted to 130 μm, and a positive electrode was produced using aluminum foil as a lead tab.

b.負極の作製
負極活物質である黒鉛:91質量部と、バインダであるPVdF:9質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して、負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚さ15μmの集電体の両面に均一に塗布し、120℃において3分間乾燥させた後、ロールプレス機で圧縮成形を行って、全厚が130μmになるように負極合剤層の厚さを調整し、銅箔をリードタブとした負極を作製した。
b. Preparation of Negative Electrode 91 parts by mass of graphite as a negative electrode active material and 9 parts by mass of PVdF as a binder were uniformly mixed using NMP as a solvent to prepare a paste containing a negative electrode mixture. This negative electrode mixture-containing paste was uniformly applied to both sides of a 15 μm thick current collector made of copper foil, dried at 120°C for 3 minutes, and then compression molded using a roll press to reduce the total thickness. The thickness of the negative electrode mixture layer was adjusted to 130 μm, and a negative electrode was produced using copper foil as a lead tab.

c.非水電解液の調製
非水電解液としてエチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1.0mol/Lとなるように溶解させて調製した。
c. Preparation of non-aqueous electrolyte As a non-aqueous electrolyte, add LiPF 6 as a solute to a mixed solvent of ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate: dimethyl carbonate = 1:1:1 (volume ratio) at a concentration of 1.0 mol/L. Prepared by dissolving.

d.セル作製
上記の正極シート27枚、負極シート28枚を交互に重ね、各々を多層多孔膜にて隔離することで電極板積層体を作製した。多層多孔膜は交互に九十九折に折りたたむことで電極板積層体を作製した。この電極板積層体をアルミニウム製ラミネートフィルムに収納し、3辺をヒートシールした。なお、正極リードタブ、及び負極リードタブをラミネートフィルム1辺から導出させた。更に、乾燥後、この容器内に上記の非水電解液を注入し、残りの1辺を封口した。こうして作製される評価用の電池は、容量が10Ahとなるように設計された。
d. Cell Preparation An electrode plate laminate was produced by alternately stacking the above 27 positive electrode sheets and 28 negative electrode sheets and separating them with a multilayer porous membrane. The multilayer porous membrane was alternately folded into ninety-nine folds to produce an electrode plate laminate. This electrode plate laminate was housed in an aluminum laminate film, and three sides were heat-sealed. Note that the positive electrode lead tab and the negative electrode lead tab were led out from one side of the laminate film. Furthermore, after drying, the above-mentioned non-aqueous electrolyte was poured into the container, and the remaining one side was sealed. The battery for evaluation thus produced was designed to have a capacity of 10 Ah.

e.釘刺し評価
d.で得た電池を、25℃の環境下、0.3Cの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で充電したラミネートセルを防爆ブース内に静置し、セル中央部に、直径2.5mmの鉄製釘を、25℃前後の環境下で、3mm/秒の速度で貫通させた。釘は貫通した状態で維持させ、1分以内に発火、爆発したものを×、15分以内に発火、爆発したものを△、発火、爆発しないものを○とした。
e. Nail penetration evaluation d. The battery obtained was charged with a constant current of 0.3C in an environment of 25 ° C, and after reaching 4.2V, the laminated cell charged with a constant voltage of 4.2V was placed in an explosion-proof booth, An iron nail with a diameter of 2.5 mm was penetrated into the center of the cell at a speed of 3 mm/sec in an environment around 25°C. The nail was maintained in a penetrating state, and those that ignited and exploded within 1 minute were rated ×, those that ignited and exploded within 15 minutes were rated △, and those that did not ignite or explode were rated ○.

(8)多層多孔膜のレート特性
a.正極の作製
正極活物質としてリチウム、ニッケル、マンガン、コバルト複合酸化物粉末(Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2)を91.2質量部、導電助材としてグラファイト、及びアセチレンブラックを各々2.3質量部、並びにバインダとしてPVdFを4.2質量部の比率で用意し、これらをN-メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを、正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に、ダイコーターを用いて正極活物質塗布量が120g/m2となるように塗布した。130℃で3分間乾燥後、ロールプレス機を用い、正極活物質のかさ密度が2.90g/cm3となるように圧縮成形した。これを面積2.00cm2の円形に打ち抜いたものを、正極として用いた。
(8) Rate characteristics of multilayer porous membrane a. Preparation of positive electrode 91.2 parts by mass of lithium, nickel, manganese, cobalt composite oxide powder (Li[Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ]O 2 ) as a positive electrode active material, graphite as a conductive additive, A slurry was prepared by dispersing these in N-methylpyrrolidone (NMP). This slurry was applied onto one side of a 20 μm thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector using a die coater so that the coating amount of the positive electrode active material was 120 g/m 2 . After drying at 130° C. for 3 minutes, compression molding was performed using a roll press machine so that the bulk density of the positive electrode active material was 2.90 g/cm 3 . This was punched out into a circular shape with an area of 2.00 cm 2 and used as a positive electrode.

b.負極の作製
負極活物質として人造グラファイトを96.6質量部、バインダとして、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.4質量部とスチレン-ブタジエン共重合体ラテックス1.7質量部を用意し、これらを精製水に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを負極集電体となる厚さ16μmの銅箔の片面に、ダイコーターを用いて負極活物質塗布量が53g/m2となるように塗布した。120℃で3分間乾燥後、ロールプレス機を用い、負極活物質のかさ密度が1.35g/cm3となるように圧縮成形した。これを面積2.05cm2の円形に打ち抜いたものを、負極として用いた。
b. Preparation of Negative Electrode Prepare 96.6 parts by mass of artificial graphite as a negative electrode active material, 1.4 parts by mass of ammonium salt of carboxymethylcellulose and 1.7 parts by mass of styrene-butadiene copolymer latex as binders, and mix them with purified water. to prepare a slurry. This slurry was applied onto one side of a 16 μm thick copper foil serving as a negative electrode current collector using a die coater so that the amount of negative electrode active material applied was 53 g/m 2 . After drying at 120° C. for 3 minutes, compression molding was performed using a roll press machine so that the bulk density of the negative electrode active material was 1.35 g/cm 3 . This was punched out into a circular shape with an area of 2.05 cm 2 and used as a negative electrode.

c.非水電解液の調製
エチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート=1:2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1.0mol/Lとなるように溶解させることにより、非水電解液を調製した。
c. Preparation of non-aqueous electrolyte A non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving LiPF 6 as a solute in a mixed solvent of ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 1:2 (volume ratio) to a concentration of 1.0 mol/L. Prepared.

d.電池組立
正極と負極の各々の活物質面が対向するように、下から、負極、多層多孔膜、及び正極の順に重ねた。この積層体を、本体容器と蓋とが絶縁されている蓋付きステンレス金属製容器に収容することでセルを得た。このセルを、減圧下、65℃で12時間乾燥した後、アルゴンボックス中でこの容器内に非水電解液を注入して密閉することで、評価用の電池を得た。
d. Battery Assembly The negative electrode, multilayer porous membrane, and positive electrode were stacked in this order from the bottom so that the active material surfaces of each of the positive and negative electrodes faced each other. A cell was obtained by accommodating this laminate in a stainless metal container with a lid, in which the main container and the lid were insulated. After drying this cell at 65° C. for 12 hours under reduced pressure, a non-aqueous electrolyte was injected into the container in an argon box and the container was sealed, thereby obtaining a battery for evaluation.

e.レート特性の評価
d.で得た電池を、25℃の環境下、0.3Cの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で充電して、0.3Cの定電流で3.0Vまで放電した。定電流での充電と定電圧での充電時間の合計を8時間とした。なお、1Cとは電池が1時間で放電される電流値である。
次に、簡易電池を1Cの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で充電して、1Cの定電流で3.0Vまで放電した。定電流での充電と定電圧での充電時間の合計を3時間とし、1Cの定電流で放電した時の容量を1C放電容量(mAh)とした。
次に、簡易電池を1Cの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で充電して、10Cの定電流で3.0Vまで放電した。定電流での充電と定電圧での充電時間の合計を3時間とし、2Cの定電流で放電した時の容量を2C放電容量(mAh)とした。
そして、下記式より1C放電容量に対する10C放電容量の割合を算出し、この値を出力特性とした。
出力特性(%)=(10C放電容量/1C放電容量)×10
e. Evaluation of rate characteristics d. The battery obtained in step 3 was charged at a constant current of 0.3C in an environment of 25°C, and after reaching 4.2V, it was charged at a constant voltage of 4.2V, and then charged at a constant current of 0.3C. It was discharged to 0V. The total time of constant current charging and constant voltage charging was 8 hours. Note that 1C is the current value at which the battery is discharged in one hour.
Next, the simple battery was charged with a constant current of 1C, and after reaching 4.2V, it was charged with a constant voltage of 4.2V, and discharged to 3.0V with a constant current of 1C. The total time of charging at constant current and charging at constant voltage was 3 hours, and the capacity when discharging at 1C constant current was defined as 1C discharge capacity (mAh).
Next, the simple battery was charged with a constant current of 1C, and after reaching 4.2V, it was charged with a constant voltage of 4.2V, and discharged to 3.0V with a constant current of 10C. The total time of charging at constant current and charging at constant voltage was 3 hours, and the capacity when discharging at 2C constant current was defined as 2C discharge capacity (mAh).
Then, the ratio of 10C discharge capacity to 1C discharge capacity was calculated from the following formula, and this value was taken as the output characteristic.
Output characteristics (%) = (10C discharge capacity/1C discharge capacity) x 10

(9)最大熱収縮応力(g)
島津製作所製TMA50(商標)を用いて測定した。MD(TD)の値を測定する場合は、TD(MD)に幅3mmに切り出したサンプルを、チャック間距離が10mmとなるようにチャックに固定し、専用プローブにセットする。初期荷重を1.0gとし、定長で30℃から200℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、その時発生する荷重(g)を測定し、その最大値を求めた。MD、及びTDについて測定行い、数値の大きい方を最大熱収縮応力(g)とした。
(9) Maximum heat shrinkage stress (g)
Measurement was performed using TMA50 (trademark) manufactured by Shimadzu Corporation. When measuring the value of MD (TD), a sample cut out to a width of 3 mm in TD (MD) is fixed on a chuck so that the distance between the chucks is 10 mm, and set in a dedicated probe. The initial load was set to 1.0 g, and the sample was heated in a fixed length from 30° C. to 200° C. at a temperature increase rate of 10° C./min. The load (g) generated at that time was measured, and its maximum value was determined. MD and TD were measured, and the larger value was taken as the maximum thermal shrinkage stress (g).

(10)イオン性無機フィラーの粒径(μm)
レーザー式粒度分布測定装置(日機装(株)製マイクロトラックMT3300EX)を用い、イオン性無機フィラーの分散液又は塗料スラリーにおける、粒径分布を測定した。必要に応じて、ベースラインとして水又は樹脂バインダの粒径分布を用い、上記の分散液又はスラリー塗工液における粒径分布を調整した。累積頻度が50%となる粒径を、イオン性無機フィラーのメジアン径D50とした。
(10) Particle size of ionic inorganic filler (μm)
The particle size distribution of the ionic inorganic filler dispersion or paint slurry was measured using a laser particle size distribution measuring device (Microtrac MT3300EX manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). If necessary, the particle size distribution in the above dispersion or slurry coating liquid was adjusted using the particle size distribution of water or the resin binder as a baseline. The particle size at which the cumulative frequency was 50% was defined as the median diameter D50 of the ionic inorganic filler.

(11)バインダの体積平均粒径(μm)
光散乱法による粒径測定装置(LEED&NORTHRUP社製MICROTRACTMUPA150)を用い、バインダの体積平均粒径(μm)を測定した。
(11) Volume average particle diameter of binder (μm)
The volume average particle size (μm) of the binder was measured using a particle size measuring device using a light scattering method (MICROTRACT MUPA150 manufactured by LEED & NORTHRUP).

[製造例1]ポリオレフィン微多孔膜
Mv25万のホモ高密度ポリエチレン46.0質量部と、Mv70万のホモ高密度ポリエチレン47.0量部と、Mv40万のホモポリマーのポリプロピレン7.0質量部とをタンブラーブレンダーを用いてドライブレンドし、ポリマー混合物を得た。得られたポリマー混合物100質量部に対して、酸化防止剤としてペンタエリスリチル-テトラキス-[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を1.0質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、ポリマー等混合物を得た。得られたポリマー等混合物に対して窒素で置換を行った後、二軸押出機へ、窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10-52/s)を押出機シリンダーに、プランジャーポンプにより注入した。これらを溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィン量比が62質量%(樹脂組成物濃度が38質量%)となるように、フィーダー、及びポンプの駆動を制御した。これにより、溶融混練物を得た。なお、溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数100rpm、及び吐出量230kg/hで行った。
[Production Example 1] Polyolefin microporous membrane 46.0 parts by mass of homo high density polyethylene with Mv 250,000, 47.0 parts by mass of homo high density polyethylene with Mv 700,000, and 7.0 parts by mass of homopolymer polypropylene with Mv 400,000. were dry blended using a tumbler blender to obtain a polymer mixture. To 100 parts by mass of the obtained polymer mixture, 1.0 parts by mass of pentaerythrityl-tetrakis-[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] was added as an antioxidant. Then, dry blending was performed again using a tumbler blender to obtain a mixture of polymers, etc. After the resulting mixture of polymers, etc. was replaced with nitrogen, it was fed to a twin-screw extruder by a feeder under a nitrogen atmosphere. Additionally, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78°C: 7.59×10 −5 m 2 /s) was injected into the extruder cylinder using a plunger pump. These were melt-kneaded, and the drive of the feeder and pump was controlled so that the liquid paraffin amount ratio in the entire extruded mixture was 62% by mass (resin composition concentration: 38% by mass). Thereby, a melt-kneaded product was obtained. The melt-kneading conditions were a set temperature of 200° C., a screw rotation speed of 100 rpm, and a discharge rate of 230 kg/h.

続いて、得られた溶融混練物を、T-ダイを経て表面温度25℃に制御された冷却ロール上に押出しキャストすることにより、厚さ1200μmのゲルシートを得た。
次に、得られたゲルシートを同時二軸テンター延伸機に導き、二軸延伸を行った。設定延伸条件は、MD倍率7.0倍、TD倍率6.4倍、設定温度123℃とした。次に、二軸延伸後のシートを塩化メチレン槽に導き、かかるシート塩化をメチレン中に充分に浸漬して流動パラフィンを抽出除去し、次いで、塩化メチレンを乾燥除去した。その後にシートをTDテンターに導き、熱固定を行った。熱固定温度は125℃で、TD最大倍率を1.5倍、緩和率は1.3とした。以上の工程により、厚さ12μmのポリオレフィン微多孔膜A1を得た。
得られたポリオレフィン微多孔膜A1について、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
Subsequently, the obtained melt-kneaded product was extruded and cast through a T-die onto a cooling roll whose surface temperature was controlled to 25° C. to obtain a gel sheet with a thickness of 1200 μm.
Next, the obtained gel sheet was introduced into a simultaneous biaxial tenter stretching machine and biaxially stretched. The stretching conditions were as follows: MD magnification 7.0 times, TD magnification 6.4 times, and temperature set at 123°C. Next, the biaxially stretched sheet was introduced into a methylene chloride bath, and the sheet was sufficiently immersed in methylene to extract and remove liquid paraffin, and then the methylene chloride was removed by drying. Thereafter, the sheet was introduced into a TD tenter and heat-set. The heat setting temperature was 125° C., the TD maximum magnification was 1.5 times, and the relaxation rate was 1.3. Through the above steps, a microporous polyolefin membrane A1 having a thickness of 12 μm was obtained.
The physical properties of the obtained microporous polyolefin membrane A1 were measured by the method described above. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[製造例2](ポリオレフィン微多孔膜)
上記の溶融混練条件における吐出量を180kg/hとし、また、得られるゲルシートの厚さを1000μmとした以外は、製造例1と同様にして、ポリオレフィン微多孔膜A2を得た。ポリオレフィン微多孔膜A2について、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Production Example 2] (Polyolefin microporous membrane)
Polyolefin microporous membrane A2 was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the discharge rate under the above melt-kneading conditions was 180 kg/h, and the thickness of the resulting gel sheet was 1000 μm. The physical properties of the polyolefin microporous membrane A2 were measured by the method described above. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[製造例3](ポリオレフィン微多孔膜)
上記の溶融混練条件における吐出量を260kg/hとし、また、得られるゲルシートの厚さを1500μmとした以外は、製造例1と同様にして、ポリオレフィン微多孔膜A3を得た。ポリオレフィン微多孔膜A3について、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Production Example 3] (Polyolefin microporous membrane)
Polyolefin microporous membrane A3 was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the discharge rate under the above melt-kneading conditions was 260 kg/h, and the thickness of the resulting gel sheet was 1500 μm. The physical properties of the polyolefin microporous membrane A3 were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[製造例4](ポリオレフィン微多孔膜)
二軸延伸の設定延伸条件を、MD倍率10.0倍、TD倍率8.0倍とした以外は、製造例1と同様にして、ポリオレフィン微多孔膜A4を得た。ポリオレフィン微多孔膜A4について、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Production Example 4] (Polyolefin microporous membrane)
A microporous polyolefin membrane A4 was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the stretching conditions for biaxial stretching were 10.0 times MD magnification and 8.0 times TD magnification. The physical properties of the polyolefin microporous membrane A4 were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[製造例5](ポリオレフィン微多孔膜)
二軸延伸の設定延伸条件を、MD倍率10.0倍、TD倍率8.0倍、及び設定温度127℃とした以外は、製造例1と同様にして、ポリオレフィン微多孔膜A5を得た。ポリオレフィン微多孔膜A5について、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Production Example 5] (Polyolefin microporous membrane)
A microporous polyolefin membrane A5 was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the stretching conditions for biaxial stretching were 10.0 times MD magnification, 8.0 times TD magnification, and 127° C. set temperature. The physical properties of the polyolefin microporous membrane A5 were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[実施例1](多層多孔膜)
硫酸バリウム(D50=0.35μm、比表面積12m2/g)を100質量%、アクリルラテックス(体積平均粒径=0.12μm)を硫酸バリウムに対して固形分で2.0質量%、及びポリカルボン酸アンモニウムを硫酸バリウムに対して固形分で1.0質量部を用意し、これらを硫酸バリウムに対して100質量%の水に均一に分散させて塗布液を得た。上記ポリオレフィン微多孔膜A1の表面にグラビアコーターを用いて塗布液を塗布した後、60℃にて乾燥して水を除去することで、ポリオレフィン微多孔膜A1上に厚さ3μmの多孔層が形成された、総膜厚15μm、透気度175秒/100cm3の多層多孔膜を得た。
得られた多層多孔膜をセパレータとして用い、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Example 1] (Multilayer porous membrane)
100% by mass of barium sulfate (D50 = 0.35 μm, specific surface area 12 m 2 /g), 2.0% by mass of acrylic latex (volume average particle diameter = 0.12 μm) in solid content based on barium sulfate, and polyester. A coating liquid was obtained by preparing ammonium carboxylate in a solid content of 1.0 parts by mass based on barium sulfate, and uniformly dispersing them in water at a concentration of 100% by mass based on barium sulfate. After applying a coating solution to the surface of the above microporous polyolefin membrane A1 using a gravure coater, drying at 60°C to remove water forms a porous layer with a thickness of 3 μm on the microporous polyolefin membrane A1. A multilayer porous membrane having a total membrane thickness of 15 μm and an air permeability of 175 seconds/100 cm 3 was obtained.
The obtained multilayer porous membrane was used as a separator, and its physical properties were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[実施例2~11]
イオン性無機フィラー、及び/又はバインダの粒径又は配合量等を表1又は表2の通りに異ならせた以外は、実施例1と同様にして、多層多孔膜を得た。得られた多層多孔膜をセパレータとして用い、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Examples 2 to 11]
A multilayer porous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the particle size or blending amount of the ionic inorganic filler and/or binder was varied as shown in Table 1 or Table 2. The obtained multilayer porous membrane was used as a separator, and its physical properties were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[実施例12~15]
ポリオレフィン微多孔膜の厚さ又は孔径を表1又は表2の通りに異ならせた以外は、実施例1と同様にして、多層多孔膜を得た。得られた多層多孔膜をセパレータとして用い、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Examples 12 to 15]
A multilayer porous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the thickness or pore diameter of the polyolefin microporous membrane was varied as shown in Table 1 or Table 2. The obtained multilayer porous membrane was used as a separator, and its physical properties were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[実施例16]
グラビアコーターで2度塗布することでポリオレフィン微多孔膜の両面に厚さ1.5μmずつの多孔層を形成した以外は、実施例1と同様にして、多層多孔膜を得た。得られた多層多孔膜をセパレータとして用い、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Example 16]
A multilayer porous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that porous layers each having a thickness of 1.5 μm were formed on both sides of the microporous polyolefin membrane by coating twice with a gravure coater. The obtained multilayer porous membrane was used as a separator, and its physical properties were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[実施例17]
接着性樹脂(アクリルポリマー、ガラス転移温度70℃、平均粒子径380nm、電解液膨潤度2.8)を80質量部と、異なるガラス転移温度を有する接着性樹脂(アクリルポリマー、ガラス転移温度-6℃、平均粒子径132nm、電解液膨潤度2.5)を20質量%とを混合し、水を加えることで接着性樹脂含有塗布液(接着性樹脂濃度3質量%)調製した。これを実施例1に記載の多孔層を備えるポリオレフィン微多孔膜の表面にグラビアコーターを用いてドット状に塗布した。その後、60℃にて乾燥して水を除去した。更に、もう片面も同様にして塗布液を塗工し、乾燥させることにより、接着性樹脂の重量0.2g/m2、表面被覆率30%、ドットの平均長径50μm、厚さ0.5μmの接着層を有する多層多孔膜を得た。
得られた多層多孔膜をセパレータとして用い、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。
[Example 17]
80 parts by mass of adhesive resin (acrylic polymer, glass transition temperature 70°C, average particle size 380 nm, electrolyte swelling degree 2.8) and adhesive resin (acrylic polymer, glass transition temperature -6) having different glass transition temperatures. ℃, average particle size 132 nm, electrolyte swelling degree 2.5) and 20% by mass, and water was added to prepare an adhesive resin-containing coating liquid (adhesive resin concentration 3% by mass). This was applied in the form of dots onto the surface of the polyolefin microporous membrane having the porous layer described in Example 1 using a gravure coater. Thereafter, water was removed by drying at 60°C. Furthermore, by applying the coating liquid on the other side in the same manner and drying it, the weight of the adhesive resin is 0.2 g/m 2 , the surface coverage is 30%, the average major axis of the dots is 50 μm, and the thickness is 0.5 μm. A multilayer porous membrane having an adhesive layer was obtained.
The obtained multilayer porous membrane was used as a separator, and its physical properties were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.

[比較例1~8]
イオン性無機フィラー、及び/又はバインダの構成等を表1又は表2の通りに異ならせた以外は、実施例1と同様にして、多層多孔膜を得た。得られた多層多孔膜をセパレータとして用い、上記方法により物性を測定した。得られた結果を表1又は表2に示す。

Figure 0007344644000001
Figure 0007344644000002
[Comparative Examples 1 to 8]
A multilayer porous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition of the ionic inorganic filler and/or binder was changed as shown in Table 1 or Table 2. The obtained multilayer porous membrane was used as a separator, and its physical properties were measured by the above method. The results obtained are shown in Table 1 or Table 2.
Figure 0007344644000001
Figure 0007344644000002

上記のとおり、多層多孔膜の150℃における熱収縮率は、釘刺し時の安全性を向上させる観点から10.0%未満が好ましく、かつ、多孔層の透気度は、良好なイオン透過性の確保する観点から45秒/100cm3未満が好ましい。
表1、及び2から分かるように、実施例1~17は、多層多孔膜の150℃における熱収縮率と、多孔層の透気度とのいずれも上記の範囲内であった。これに対して、比較例1~8では、多層多孔膜の150℃における熱収縮率と、多孔層の透気度とのうち、一方が範囲外となった。
従って、実施例1~17によれば、良好なイオン透過性の確保と、熱収縮率の低減と、の両立を図ることができることが確認された。
As mentioned above, the heat shrinkage rate at 150°C of the multilayer porous membrane is preferably less than 10.0% from the viewpoint of improving safety during nail penetration, and the air permeability of the porous layer is preferably less than 10.0%. From the viewpoint of ensuring the following, it is preferable that the time is less than 45 seconds/100 cm 3 .
As can be seen from Tables 1 and 2, in Examples 1 to 17, both the heat shrinkage rate at 150° C. of the multilayer porous membrane and the air permeability of the porous layer were within the above ranges. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 8, one of the heat shrinkage rate at 150° C. of the multilayer porous membrane and the air permeability of the porous layer was out of the range.
Therefore, according to Examples 1 to 17, it was confirmed that both ensuring good ion permeability and reducing the thermal shrinkage rate could be achieved.

本発明に係る多層多孔膜、及びセパレータは、良好なイオン透過性の確保と共に、高温時における熱収縮率の低減の向上を図ることができる。
従って、本発明に係る多層多孔膜、及びセパレータを用いた非水系二次電池によれば、優れた電池特性(レート特性)の発揮、また、更なる安全性の向上(例えば、多孔層の剥離強度の向上、及び多層多孔膜における釘差し強度の向上等)が期待される。このため、本発明に係る多層多孔膜、及びセパレータは、近年、特に高容量化が望まれる、電気自動車(EV)に搭載されるLIBをはじめとして、携帯用電子機器の小型電源のみならず、産業用又は車載用の大型蓄電産業への好適に適用することができる。
The multilayer porous membrane and separator according to the present invention can ensure good ion permeability and can improve the reduction in thermal shrinkage at high temperatures.
Therefore, the non-aqueous secondary battery using the multilayer porous membrane and separator of the present invention exhibits excellent battery characteristics (rate characteristics) and further improves safety (e.g., peeling of the porous layer It is expected to improve the strength of the membrane, and improve the nail insertion strength of multilayer porous membranes. Therefore, the multilayer porous membrane and separator of the present invention can be used not only in small power supplies for portable electronic devices, such as LIBs installed in electric vehicles (EVs), for which high capacity has been particularly desired in recent years. It can be suitably applied to large-scale power storage industry for industrial use or on-vehicle use.

Claims (10)

ポリオレフィン微多孔膜と、イオン性無機フィラー、及びバインダを含み、前記ポリオレフィン微多孔膜の少なくとも片面に設けられる多孔層とを備え、
前記イオン性無機フィラーが硫酸バリウムであり、
前記バインダが、アクリル酸エステル単量体を含む樹脂ラテックスバインダを含み、
前記イオン性無機フィラーのメジアン径(D50)が0.05~0.40μmであり、
前記イオン性無機フィラーに対する前記バインダの量が固形分で0.1~4.0質量%であり、
前記多孔層の剥離強度が200~1000g/cmである、多層多孔膜。
A microporous polyolefin membrane, a porous layer containing an ionic inorganic filler and a binder, and provided on at least one side of the microporous polyolefin membrane,
the ionic inorganic filler is barium sulfate,
The binder includes a resin latex binder containing an acrylic ester monomer,
The ionic inorganic filler has a median diameter (D50) of 0.05 to 0.40 μm,
The amount of the binder relative to the ionic inorganic filler is 0.1 to 4.0% by mass in terms of solid content,
A multilayer porous membrane , wherein the porous layer has a peel strength of 200 to 1000 g/cm .
前記イオン性無機フィラーのBET比表面積が7~100m2/gである、請求項1に記載の多層多孔膜。 The multilayer porous membrane according to claim 1, wherein the ionic inorganic filler has a BET specific surface area of 7 to 100 m 2 /g. 前記バインダの体積平均粒径に対する前記ポリオレフィン微多孔膜の孔径の比が0.01~1.0である、請求項1又は2に記載の多層多孔膜。 The multilayer porous membrane according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the pore diameter of the microporous polyolefin membrane to the volume average particle diameter of the binder is 0.01 to 1.0. 前記バインダの体積平均粒径が0.05~0.3μmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の多層多孔膜。 The multilayer porous film according to any one of claims 1 to 3, wherein the binder has a volume average particle size of 0.05 to 0.3 μm. 前記イオン性無機フィラーのメジアン径(D50)に対する前記バインダの体積平均粒径の比が、0.10~1.0である、請求項1~4のいずれか1項に記載の多層多孔膜。
The multilayer porous membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the ratio of the volume average particle size of the binder to the median diameter (D50) of the ionic inorganic filler is 0.10 to 1.0.
請求項1~のいずれか1項に記載の多層多孔膜を備える、セパレータ。 A separator comprising the multilayer porous membrane according to any one of claims 1 to 5 . 150℃における熱収縮率が5%以下である、請求項に記載のセパレータ。 The separator according to claim 6 , having a heat shrinkage rate of 5% or less at 150°C. 前記ポリオレフィン微多孔膜の孔径が0.15μm以下である、請求項又はに記載のセパレータ。 The separator according to claim 6 or 7 , wherein the microporous polyolefin membrane has a pore diameter of 0.15 μm or less. 前記ポリオレフィン微多孔膜の最大熱収縮応力が5.0g以下である、請求項のいずれか1項に記載のセパレータ。 The separator according to any one of claims 6 to 8 , wherein the microporous polyolefin membrane has a maximum thermal shrinkage stress of 5.0 g or less. 正極と、請求項1~のいずれか1項に記載の多層多孔膜と、負極とを備える、非水系二次電池。 A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode, the multilayer porous membrane according to any one of claims 1 to 5 , and a negative electrode.
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