JPH10283838A - Aprotic type electrolytic thin film and production thereof - Google Patents

Aprotic type electrolytic thin film and production thereof

Info

Publication number
JPH10283838A
JPH10283838A JP9106680A JP10668097A JPH10283838A JP H10283838 A JPH10283838 A JP H10283838A JP 9106680 A JP9106680 A JP 9106680A JP 10668097 A JP10668097 A JP 10668097A JP H10283838 A JPH10283838 A JP H10283838A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
aprotic
polyolefin
wax
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9106680A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kono
公一 河野
Kotaro Takita
耕太郎 滝田
Norimitsu Kaimai
教充 開米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen Chemical Corp
Original Assignee
Tonen Sekiyu Kagaku KK
Tonen Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tonen Sekiyu Kagaku KK, Tonen Chemical Corp filed Critical Tonen Sekiyu Kagaku KK
Priority to JP9106680A priority Critical patent/JPH10283838A/en
Publication of JPH10283838A publication Critical patent/JPH10283838A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic thin film which is easy to be formed into a thin film with a wide surface area and has excellent aprotic electrolytic solvent retaining property in a wide temperature range by fixing a aprotic type electrolytic solution in a polyolefin type finely porous film containing a wax having affinity to an aprotic electrolytic solution. SOLUTION: This electrolytic thin film is preferably produced by employing a method carried out by forming a wax coating on a polyolefin type finely porous film and then fixing the electrolytic solution or a method carried out by forming a finely porous film from a polyolefin composition containing a wax and fixing the electrolytic solution. The polyolefin type finely porous film is produced by thermally dissolving a polyolefin composition in a solvent such as decalin, molding the resultant solution by die extrusion, cooling the molded product to give a gel product, extracting the solvent by a volatile solvent, drying the resultant product, and thermally setting the product. The porosity of the obtained film is preferably within a range of 50-90%. The ion conductivity can easily be controlled based on the use purposes by selectively using different types of waxes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非プロトン性電解
質薄膜及びその製造方法に関し、特にポリオレフィン微
多孔膜に、非プロトン性電解質溶液を固定化した非プロ
トン性電解質薄膜及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aprotic electrolyte thin film and a method for producing the same, and more particularly to an aprotic electrolyte thin film in which an aprotic electrolyte solution is immobilized on a polyolefin microporous membrane and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電解質薄膜は、燃料電池、食塩電解、一
次電池、二次電池、促進輸送用分離膜、エレクトロクロ
ミックデバイス、センサーなど低膜抵抗で、かつ優れた
機械的強度の要求される分野に広く利用できる。なかで
も、リチウム系二次電池などの高分子固体電解質として
利用できる。高分子固体電解質系のリチウム二次電池
は、リチウム金属のデンドライトの生成を阻止して電池
の短絡損傷や発火問題を解決し、溶液系の二次電池に比
べ液洩れがなく、特に薄膜化、大面積化を可能にすると
いうことで、開発が望まれてきている。
2. Description of the Related Art Electrolyte thin films are fields requiring low membrane resistance and excellent mechanical strength, such as fuel cells, salt electrolysis, primary batteries, secondary batteries, separation membranes for facilitated transport, electrochromic devices, and sensors. Widely available to. Among them, it can be used as a solid polymer electrolyte such as a lithium secondary battery. Polymer solid electrolyte-based lithium secondary batteries prevent lithium metal dendrite formation and solve battery short-circuit damage and ignition problems.There is no liquid leakage compared to solution-based secondary batteries. Development is desired because it enables a large area.

【0003】LiClO4などのリチウム塩をポリエチ
レンオキシドやポリプロピレンオキシドなどのポリエー
テル、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテル誘導体
に溶解させた高分子電解質が開発されているが、イオン
導電率10-5〜10-3Scm-1は室温より十分高温でな
いと発揮されない。また、実効抵抗を下げるためには薄
膜化の例として、50μm以下の固体高分子多孔薄膜の
0.1μm以下の微細な空孔中に毛管凝縮を利用して液
体状イオン導電体を固定化する方法(特開平1−158
051号)があるが、動作温度の問題は根本的には解決
されていなかった。
A polymer electrolyte in which a lithium salt such as LiClO 4 is dissolved in a polyether such as polyethylene oxide or polypropylene oxide, a polyester, a polyimide or a polyether derivative has been developed, but the ionic conductivity is 10 −5 to 10 −. 3 Scm -1 is not exhibited unless it is sufficiently higher than room temperature. In order to reduce the effective resistance, as an example of thinning, a liquid ionic conductor is immobilized by utilizing capillary condensation in fine pores of 0.1 μm or less of a solid polymer porous thin film of 50 μm or less. Method (JP-A-1-158)
No. 051), but the problem of operating temperature has not been fundamentally solved.

【0004】さらに、ポリマーマトリックスに従来の液
体タイプのリチウム電池と同じような塩と溶媒の溶液を
含浸させるゲル状ポリマーとして、架橋したポリアルキ
レンオキシドを電解質に用いる技術(USP4,30
3,748)、ポリアリレートをゲル化して電解質に用
いる技術(USP4,830,939)が提案されてい
る。また、最近では、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフ
ルオロプロピレンの共重合体にリチウム塩を溶解したカ
ーボネート系溶液を含浸させたポリマーゲルを電解質に
用いる技術(USP5,296,318)が提案され、
有望視されているが、高温におけるゲル収縮による電解
液の滲みだしの問題があり、溶媒保持性に問題があっ
た。
Further, as a gel polymer in which a polymer matrix is impregnated with a salt and solvent solution similar to that of a conventional liquid type lithium battery, a technique using a cross-linked polyalkylene oxide as an electrolyte (US Pat.
3,748), and a technique (US Pat. No. 4,830,939) in which polyarylate is gelled and used as an electrolyte has been proposed. Recently, a technique (USP 5,296,318) using a polymer gel obtained by impregnating a carbonate-based solution obtained by dissolving a lithium salt in a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene as an electrolyte has been proposed.
Although promising, there is a problem of oozing out of the electrolytic solution due to gel shrinkage at a high temperature, and there is a problem in solvent retention.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解消し、薄膜化、大面積化などが容易で広い
温度範囲で非プロトン性電解質溶媒の保持性に優れ、長
期安定性と機械的強度の向上した非プロトン性電解質薄
膜及びその製造方法を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, is easy to form a thin film and has a large area, has excellent aprotic electrolyte solvent retention over a wide temperature range, and has a long-term stability. An object of the present invention is to provide an aprotic electrolyte thin film having improved properties and mechanical strength, and a method for producing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
技術の問題点を克服するために鋭意研究した結果、ポリ
オレフィン微多孔膜に含有されたワックスの親和性によ
り、非プロトン性電解液を膜に固定化することによっ
て、上記目的を達成できることを見い出した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to overcome the above-mentioned problems of the prior art, and have found that the affinity of wax contained in a microporous polyolefin membrane makes it possible to obtain an aprotic electrolyte. It has been found that the above object can be achieved by immobilizing on a membrane.

【0007】すなわち、本発明は、非プロトン性電解質
溶液に親和性を有するワックスを含有するポリオレフィ
ン微多孔膜に、非プロトン性電解質溶液を固定化した非
プロトン性電解質薄膜である。また、本発明の非プロト
ン性電解質薄膜の第1の製造方法は、ポリオレフィン微
多孔膜に、非プロトン性電解質溶液に親和性を有するワ
ックスをコーティングし、これに非プロトン性電解質溶
液を含浸させて固定化するものである。さらに、本発明
の非プロトン性電解質薄膜の第2の製造方法は、非プロ
トン性電解質溶液に親和性を有するワックスを含有する
ポリオレフィン組成物からポリオレフィン微多孔膜を形
成し、これに非プロトン性電解質溶液を含浸させて固定
化するものである。
That is, the present invention is an aprotic electrolyte thin film in which an aprotic electrolyte solution is immobilized on a microporous polyolefin membrane containing wax having an affinity for the aprotic electrolyte solution. Further, the first method for producing an aprotic electrolyte thin film of the present invention comprises coating a polyolefin microporous membrane with a wax having an affinity for the aprotic electrolyte solution, and impregnating this with an aprotic electrolyte solution. It is to be fixed. Further, the second method for producing an aprotic electrolyte thin film of the present invention comprises forming a microporous polyolefin membrane from a polyolefin composition containing a wax having an affinity for an aprotic electrolyte solution, The solution is impregnated and immobilized.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の非プロトン性電解質薄膜
は、非プロトン性電解質溶液に親和性を有するワックス
を含有するポリオレフィン微多孔膜に、非プロトン性電
解質溶液を固定化することにより構成される。以下にそ
の詳細を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The aprotic electrolyte thin film of the present invention is constituted by immobilizing an aprotic electrolyte solution on a microporous polyolefin membrane containing wax having an affinity for the aprotic electrolyte solution. You. The details will be described below.

【0009】1.原料 a.ポリオレフィン ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン−1、
ポリ4−メチルペンテン−1などが挙げられる。これら
の中ではポリエチレンが好ましい。このポリエチレンと
しては、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、中低密度ポリエチレンからなるものを用いることが
できるが、強度、安全性、製膜性などの観点から超高分
子量ポリエチレンまたはその成分を含むものを用いるこ
とが好ましい。また、該ポリオレフィンは、重量平均分
子量が5×105以上、好ましくは1×106〜1×10
7の超高分子量成分を1重量%以上含有し、分子量分布
(重量平均分子量/数平均分子量)が10〜300であ
るのが好ましい。超高分子量ポリオレフィン成分の含有
量が1重量%未満では、膜の延伸性の向上に寄与すると
ころが不十分である。一方、上限は特に限定的ではな
い。また、分子量分布が300を超えると、低分子量成
分による破断が起こり薄膜全体の強度が低下するため好
ましくない。
1. Raw materials a. Polyolefin Polyolefins include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polybutene-1,
Poly-4-methylpentene-1 and the like. Of these, polyethylene is preferred. As the polyethylene, those made of ultra-high molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium-low density polyethylene can be used, but those containing ultra-high molecular weight polyethylene or components thereof from the viewpoint of strength, safety, film forming property, etc. It is preferable to use The polyolefin has a weight average molecular weight of 5 × 10 5 or more, preferably 1 × 10 6 to 1 × 10 5.
It is preferred that the ultrahigh molecular weight component 7 is contained in an amount of 1% by weight or more and the molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 10 to 300. When the content of the ultrahigh molecular weight polyolefin component is less than 1% by weight, the portion which contributes to the improvement of the stretchability of the film is insufficient. On the other hand, the upper limit is not particularly limited. On the other hand, if the molecular weight distribution exceeds 300, breakage due to low molecular weight components occurs, and the strength of the entire thin film decreases, which is not preferable.

【0010】b.ワックス 非プロトン性電解質溶液に親和性を有するワックスとし
ては、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワック
ス、石油ワックスなどの天然ワックス、合成炭化水素、
変性ワックス、水素化ワックス、脂肪酸、酸アミド、エ
ステル、ケトンなどの合成ワックスを用いることができ
る。中でも、エステル〔RCOO(CH2CH2nCO
OR’〕で表されるエステルワックスのような合成ワッ
クス、〔RCOOR’〕で表される一価アルコール脂肪
酸エステル、〔RCOOCH2CH(OH)CH2OH〕
で表されるグリセリン脂肪酸エステル、〔RCOOCH
2CH2OH〕で表されるエチレングリコールエステル、
ソルビタン脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス
は、非プロトン性電解質溶液との親和性だけでなく、リ
チウムイオンと一種の錯体を形成しイオン伝導促進効果
が期待される。
B. Waxes As waxes having an affinity for aprotic electrolyte solutions, natural waxes such as vegetable waxes, animal waxes, mineral waxes, petroleum waxes, synthetic hydrocarbons,
Synthetic waxes such as modified waxes, hydrogenated waxes, fatty acids, acid amides, esters and ketones can be used. Among them, the ester [RCOO (CH 2 CH 2 ) n CO
OR ′], a synthetic wax such as an ester wax represented by [RCOOR ′], a monohydric alcohol fatty acid ester represented by [RCOOOR ′], [RCOOCH 2 CH (OH) CH 2 OH]
A glycerin fatty acid ester represented by the formula [RCOOCH
2 CH 2 OH], an ethylene glycol ester represented by the formula:
Fatty oil-based synthetic waxes such as sorbitan fatty acid esters are expected to not only have an affinity for aprotic electrolyte solutions, but also form a kind of complex with lithium ions to promote ionic conduction.

【0011】c.電解質溶液 非プロトン性電解質溶液の電解質としては、アルカリ金
属塩、アルカリ土類金属塩が用いられ、例えばLiF、
NaI、LiI、LiClO4、LiAsF6、LiPF
6、LiBF4、LiCF3SO3、NaSCN等が挙げら
れる。また、非プロトン性電解質溶液の電解質を溶解す
る非プロトン性溶媒としては、アルカリ金属に対して安
定な溶媒で、具体的には、プロピレンカーボネート、エ
チレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメトキシ
エタン、アセトニトリル、フォルムアミド、テトラヒド
ロフラン、ジエチルエーテル等の非プロトン性の高誘電
率溶媒が単独または2種類以上の組み合わせで使用され
る。
C. Electrolyte solution As an electrolyte of the aprotic electrolyte solution, an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt is used, for example, LiF,
NaI, LiI, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF
6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , NaSCN and the like. Further, as the aprotic solvent for dissolving the electrolyte of the aprotic electrolyte solution, a solvent stable to an alkali metal, specifically, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxyethane, acetonitrile, form An aprotic high dielectric constant solvent such as amide, tetrahydrofuran, diethyl ether or the like is used alone or in combination of two or more.

【0012】2.製法 本発明の非プロトン性電解質薄膜の製法は、A.ポリオ
レフィン微多孔膜にワックスをコーティングし、電解質
溶液を固定化する方法、B.ワックスを含有するポリオ
レフィン組成物から微多孔膜を作成し、電解質溶液を固
定化する方法、の2通りの製法がある。
2. Production Method The method for producing the aprotic electrolyte thin film of the present invention is described in A. A method of coating a microporous polyolefin membrane with wax to fix an electrolyte solution, There are two methods, a method of forming a microporous membrane from a wax-containing polyolefin composition and fixing an electrolyte solution.

【0013】A.ポリオレフィン微多孔膜にワックスを
コーティングし、電解質溶液を固定化する方法 A−a.微多孔膜の製法 ポリオレフィン微多孔膜の製造は、特開昭60−242
035号や特開平3−64334号に記載の方法で行え
ばよい。例えば次のようにして行うことができる。ま
ず、ポリオレフィン組成物を溶媒に加熱溶解することに
より溶液を調整する。この溶媒としてはポリオレフィン
組成物を充分に溶解できるものであれば特に限定され
ず、特開昭60−242035号などに記載のものと同
じでよいが、デカリン、キシレンなどの易揮発性の溶媒
も用いることができる。加熱溶解は、ポリオレフィン組
成物が溶媒中で完全に溶解する温度で撹拌しながら行
う。その温度は使用する重合体及び溶媒により異なる
が、140〜250℃の範囲が好ましい。また、ポリオ
レフィン組成物溶液の濃度は、10〜50重量%、好ま
しくは10〜40重量%である。次に、ポリオレフィン
組成物の加熱溶液をダイから押し出して成形する。ダイ
は、通常長方形の口金形状をしたシートダイが用いられ
るが、2重円筒状の中空糸ダイ、インフレーションダイ
なども用いることができる。シートダイを用いた場合の
ダイギャップは通常0.1〜5mmであり、押出し成形
時には140〜250℃に加熱される。この際の押出し
速度は、通常20〜30cm/分乃至5〜10m/分で
ある。
A. Method for coating a polyolefin microporous membrane with wax to fix an electrolyte solution Aa. Production method of microporous membrane The production of polyolefin microporous membrane is described in JP-A-60-242.
035 and JP-A-3-64334. For example, it can be performed as follows. First, a solution is prepared by heating and dissolving the polyolefin composition in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the polyolefin composition, and may be the same as those described in JP-A-60-242035, etc., but volatile solvents such as decalin and xylene may also be used. Can be used. The heat dissolution is performed while stirring at a temperature at which the polyolefin composition is completely dissolved in the solvent. The temperature varies depending on the polymer and solvent used, but is preferably in the range of 140 to 250 ° C. The concentration of the polyolefin composition solution is 10 to 50% by weight, preferably 10 to 40% by weight. Next, the heated solution of the polyolefin composition is extruded from a die and molded. As the die, a sheet die having a rectangular base shape is usually used, but a double cylindrical hollow fiber die, an inflation die, or the like can also be used. When a sheet die is used, the die gap is usually 0.1 to 5 mm, and is heated to 140 to 250 ° C during extrusion molding. The extrusion speed at this time is usually 20 to 30 cm / min to 5 to 10 m / min.

【0014】このようにしてダイから押し出された溶液
は、冷却することによりゲル状物に成形される。冷却速
度は少なくともゲル化温度以下までは50℃/分以上の
速度で行うのが好ましい。次に、このゲル状成形物を延
伸する。延伸は、ゲル状成形物を加熱し、通常のテンタ
ー法、ロール法、インフレーション法、圧延法もしくは
これらの方法の組合せによって所定の倍率で行う。2軸
延伸が好ましく、縦横同時延伸又は逐次延伸のいずれも
よいが、特に同時2軸延伸が好ましい。延伸温度は、ポ
リオレフィン組成物の内、ポリエチレンの融点+10℃
以下、好ましくは結晶分散温度から結晶融点未満の範囲
である。例えば、90〜140℃、より好ましくは、1
00〜130℃の範囲である。さらに、この延伸膜中に
含まれる溶媒を塩化メチレンのような揮発性溶剤で抽出
除去し、次いで乾燥、熱セットする。なお、ポリオレフ
ィン微多孔膜には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線
吸収剤、滑剤、アンチブロッキング剤、顔料、染料、無
機充填剤などの各種添加剤を、本発明の目的を損なわな
い範囲で添加することができる。
The solution thus extruded from the die is formed into a gel by cooling. The cooling rate is preferably at least 50 ° C./min up to the gelation temperature or lower. Next, this gel-like molded product is stretched. The stretching is performed at a predetermined magnification by heating the gel-like molded product and using a usual tenter method, a roll method, an inflation method, a rolling method or a combination of these methods. Biaxial stretching is preferred, and either longitudinal or transverse simultaneous stretching or sequential stretching may be used, but simultaneous biaxial stretching is particularly preferred. The stretching temperature is the melting point of polyethylene of the polyolefin composition + 10 ° C.
Hereinafter, the range is preferably from the crystal dispersion temperature to less than the crystal melting point. For example, 90-140 ° C, more preferably 1
It is in the range of 00 to 130 ° C. Further, the solvent contained in the stretched film is extracted and removed with a volatile solvent such as methylene chloride, and then dried and heat-set. In addition, the polyolefin microporous membrane may contain various additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, a lubricant, an antiblocking agent, a pigment, a dye, and an inorganic filler, if necessary, in a range that does not impair the object of the present invention. Can be added.

【0015】上記のポリオレフィン微多孔膜は、1〜1
000μm、好ましくは5〜500μmの膜厚を有す
る。厚さが1μm未満では、機械的強度及び取扱の観点
から実用に供することが難しい。一方、1000μmを
超える場合には、実効抵抗が大きくなり、非プロトン性
電解質薄膜としての体積効率も不利となる。また、膜の
空孔率は、限定的ではないが、30〜95%、より好ま
しくは50〜90%の範囲のものである。空孔率が30
%未満では、非プロトン性電解質溶液の固定化が不十分
になる場合があり、一方、空孔率が95%を超えると、
膜の機械的強度が小さくなり実用性に劣る。
The above-mentioned microporous polyolefin membrane has the following properties:
It has a thickness of 000 μm, preferably 5 to 500 μm. If the thickness is less than 1 μm, it is difficult to practically use from the viewpoint of mechanical strength and handling. On the other hand, if it exceeds 1000 μm, the effective resistance becomes large and the volume efficiency as an aprotic electrolyte thin film becomes disadvantageous. The porosity of the film is not limited, but is in the range of 30 to 95%, more preferably 50 to 90%. Porosity of 30
%, The immobilization of the aprotic electrolyte solution may be insufficient. On the other hand, if the porosity exceeds 95%,
The mechanical strength of the film is low, and the film is not practical.

【0016】A−b.ワックスのコーティング方法 ワックスは、希釈溶剤で希釈し、上記のポリオレフィン
微多孔膜にコーティングする。コーティング方法として
は、含浸、塗布、スプレーなどを単独あるいは組み合わ
せて使用することができる。また、希釈溶剤としては、
ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエンなどの炭化水
素、塩化メチレン、四塩化炭素などの塩素化炭化水素、
三塩化三フッ化エタンなどのフッ化炭化水素、ジエチル
エーテル、ジオキサンなどのエーテル類、その他、メタ
ノール、エタノールなどのアルコール類などが挙げられ
る。
Ab. Wax Coating Method Wax is diluted with a diluting solvent and coated on the above-mentioned microporous polyolefin membrane. As the coating method, impregnation, application, spraying, or the like can be used alone or in combination. In addition, as a diluting solvent,
Hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, and toluene; chlorinated hydrocarbons such as methylene chloride and carbon tetrachloride;
Examples thereof include fluorinated hydrocarbons such as ethane trichloride, ethers such as diethyl ether and dioxane, and alcohols such as methanol and ethanol.

【0017】A−c.電解質溶液の固定化方法 ワックスを含有するポリオレフィン微多孔膜に非プロト
ン性電解質溶液を固定化し非プロトン性電解質薄膜とす
る方法としては、含浸、塗布またはスプレーなどを単独
あるいは組み合わせて使用することができる。また、電
解質溶液を固定化するのは、電池に組み込む前でもよい
し、電池組立途中工程でもよいし、電池組立最終工程で
もよい。中でも、電池組立時の取扱性、皺などの混入防
止、正負極板表面との密着性などの観点と、従来の電池
組立工程をそのまま適用できることから、電池組立途中
工程あるいは電池組立最終工程で電解質溶液を固定化す
る方法が好ましい。なお、電解質溶液含有率は、ワック
スを含有するポリオレフィン微多孔膜の70〜350重
量%、好ましくは80〜250重量%である。保持率が
70重量%未満では、電解質溶液との界面が少なくな
り、電池やコンデンサー及びエレクトロクロミック素子
としての応用が実用性の面から制約される。一方、35
0重量%を超えると、膜の機械的強度が不十分となる。
Ac. Method of fixing electrolyte solution As a method of fixing an aprotic electrolyte solution to a wax-containing microporous polyolefin membrane to form an aprotic electrolyte thin film, impregnation, coating or spraying can be used alone or in combination. . In addition, the electrolyte solution may be fixed before being incorporated into the battery, during the battery assembly process, or at the final battery assembly process. Among them, in view of the ease of handling during battery assembly, the prevention of wrinkles and the like, the adhesion to the positive and negative electrode surfaces, and the fact that the conventional battery assembly process can be applied as it is, the electrolyte may be used during the battery assembly process or the final battery assembly process. The method of immobilizing the solution is preferred. The content of the electrolyte solution is 70 to 350% by weight, preferably 80 to 250% by weight of the wax-containing microporous polyolefin membrane. When the retention is less than 70% by weight, the interface with the electrolyte solution is reduced, and the application as a battery, a capacitor, and an electrochromic element is restricted from the viewpoint of practicality. On the other hand, 35
If it exceeds 0% by weight, the mechanical strength of the film becomes insufficient.

【0018】B.ワックスを含有するポリオレフィン組
成物から微多孔膜を作成し、電解質溶液を固定化する方
法 B−a.ポリオレフィン組成物の組成比 超高分子量ポリオレフィン単独あるいはポリオレフィン
とのポリオレフィン組成物とワックスとの組成比は、全
樹脂組成物に対してワックスが1〜50重量%で、好ま
しくは3〜30重量%である。1重量%未満では電解質
溶液の溶媒の含有固定化の効果が期待できない。一方、
50重量%を超えると機械的強度の低下が著しくなる。
B. Method for preparing a microporous membrane from a wax-containing polyolefin composition and immobilizing an electrolyte solution Ba-a. Composition ratio of polyolefin composition The composition ratio of the ultra-high molecular weight polyolefin alone or the polyolefin composition with the polyolefin and the wax is such that the wax is 1 to 50% by weight, preferably 3 to 30% by weight based on the whole resin composition. is there. If it is less than 1% by weight, the effect of immobilizing the solvent in the electrolyte solution cannot be expected. on the other hand,
If it exceeds 50% by weight, the mechanical strength is significantly reduced.

【0019】B−b.微多孔膜の製法 ワックスを含有するポリオレフィン組成物からポリオレ
フィン微多孔膜を作成する方法は、ポリオレフィン組成
物の製膜法(A−a)と同様にして行うことができる。 B−c.電解質溶液の固定化方法 電解質溶液の固定化方法は、A−cに記載した方法と同
様にして行うことができる。
B-b. Method for Producing Microporous Membrane The method for producing a polyolefin microporous film from a wax-containing polyolefin composition can be performed in the same manner as in the method for producing a polyolefin composition (A-a). B-c. Method for Immobilizing Electrolyte Solution The method for immobilizing the electrolyte solution can be performed in the same manner as the method described in Ac.

【0020】[0020]

【実施例】本発明を以下の具体的な実施例によりさらに
詳細に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるも
のではない。なお、実施例における試験方法は次の通り
である。 (1)膜厚:断面を走査型電子顕微鏡により測定。 (2)空孔率:重量法により測定。 (3)引張り破断強度:ASTM D882に準拠して
測定。 (4)平均孔径:オムニソープ360により測定。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples, but the present invention is not particularly limited to these examples. In addition, the test method in an Example is as follows. (1) Film thickness: The cross section was measured by a scanning electron microscope. (2) Porosity: measured by a gravimetric method. (3) Tensile breaking strength: measured according to ASTM D882. (4) Average pore size: measured by Omnisoap 360.

【0021】実施例1 ポリエチレン微多孔膜(重量平均分子量110万、分子
量分布20、膜厚25μm、平均孔径0.03μm、空
孔率43.5%、引張強度1049kg/cm2)に塩
化メチレンで15重量%に希釈したステアリンオクタデ
シルを塗布し、室温にて24時間放置して乾燥し、ステ
アリンオクタデシルの充填量49重量%の複合膜を得
た。
Example 1 A microporous polyethylene membrane (weight average molecular weight 1.1 million, molecular weight distribution 20, film thickness 25 μm, average pore size 0.03 μm, porosity 43.5%, tensile strength 1049 kg / cm 2 ) was treated with methylene chloride. Stearine octadecyl diluted to 15% by weight was applied and left to dry at room temperature for 24 hours to obtain a composite film having a stearin octadecyl loading of 49% by weight.

【0022】このステアリンオクタデシルを充填したポ
リエチレン微多孔膜10×10mm角に25℃の1モル
のLiPF6を含むプロピレンカーボネート溶液を少量
滴下し、密閉容器の中に1時間放置して、膨潤率(重量
増加率)98%の非プロトン性電解質薄膜を得た。得ら
れた非プロトン性電解質薄膜を直径10mmに打ち抜
き、これを白金黒電極に挟み、周波数1kHzの交流で
電気抵抗値を測定し、この値と薄膜の厚み及び面積より
算出したイオン導電率は5×10-3Scm-1であった。
A small amount of a propylene carbonate solution containing 1 mol of LiPF 6 at 25 ° C. was dropped into a 10 × 10 mm square polyethylene microporous membrane filled with stearin octadecyl, and left in an airtight container for 1 hour to obtain a swelling ratio ( An aprotic electrolyte thin film having a weight increase rate of 98% was obtained. The obtained aprotic electrolyte thin film was punched out to a diameter of 10 mm, this was sandwiched between platinum black electrodes, the electric resistance was measured with an alternating current at a frequency of 1 kHz, and the ionic conductivity calculated from this value and the thickness and area of the thin film was 5 × 10 -3 Scm -1 .

【0023】実施例2 ステアリンオクタデシル5重量部、超高分子量ポリエチ
レン(重量平均分子量2×106)5重量部、高密度ポ
リエチレン(重量平均分子量4×105)20重量部及
び流動パラフィン(64cSt/40℃)70重量部を
からなる混合物100重量部に、2,6−ジ−t−ブチ
ル−p−クレゾール0.125重量部とテトラキス〔メ
チレン−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〕メタン0.25重量部を
酸化防止剤として加え、2軸押出機で加熱混練した。こ
れを長方形の口金を有するダイから押し出し、30℃に
温調したチルロールで引き取り0.5mm厚のシートと
した。このシートをバッチ式2軸延伸機を用いて110
℃で5×5倍に同時2軸延伸し、残留する流動パラフィ
ンをn−ヘキサンで洗浄後、金枠に固定した状態で11
5℃で乾燥、熱セットしてステアリンオクタデシルを含
有するポリエチレン微多孔膜を得た。
Example 2 5 parts by weight of stearin octadecyl, 5 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene (weight average molecular weight 2 × 10 6 ), 20 parts by weight of high density polyethylene (weight average molecular weight 4 × 10 5 ) and liquid paraffin (64 cSt / (40 ° C.) 0.1 part by weight of 2,6-di-t-butyl-p-cresol and 100 parts by weight of a mixture comprising 70 parts by weight of tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl) 0.24 parts by weight of [-4-hydroxyphenyl) propionate] methane was added as an antioxidant, and the mixture was heated and kneaded with a twin-screw extruder. This was extruded from a die having a rectangular die, and was taken out with a chill roll adjusted to a temperature of 30 ° C. to obtain a sheet having a thickness of 0.5 mm. This sheet was processed using a batch type biaxial stretching machine for 110 hours.
The film was simultaneously biaxially stretched 5 × 5 times at 5 ° C., and the remaining liquid paraffin was washed with n-hexane and then fixed to a metal frame.
After drying at 5 ° C. and heat setting, a microporous polyethylene membrane containing stearin octadecyl was obtained.

【0024】このステアリンオクタデシルを含有するポ
リエチレン微多孔膜10×10mm角を25℃の1モル
のLiPF6を含むプロピレンカーボネート溶液に1時
間浸漬し、膨潤率(重量増加率)125%の非プロトン
電解質薄膜を得た。得られた非プロトン電解質薄膜を直
径10mmに打ち抜き、これを白金黒電極に挟み、周波
数1kHzの交流で電気抵抗値を測定し、この値と薄膜
の厚み及び面積より算出したイオン導電率は1×10-2
Scm-1であった。
A 10 × 10 mm square polyethylene microporous membrane containing stearin octadecyl was immersed in a propylene carbonate solution containing 1 mol of LiPF 6 at 25 ° C. for 1 hour, and an aprotic electrolyte having a swelling rate (weight increase rate) of 125% was used. A thin film was obtained. The obtained aprotic electrolyte thin film was punched out to a diameter of 10 mm, this was sandwiched between platinum black electrodes, the electric resistance was measured with an alternating current of 1 kHz, and the ionic conductivity calculated from this value and the thickness and area of the thin film was 1 × 10 -2
It was Scm -1 .

【0025】実施例3 エステルワックス(VPCSnew、ヘキスト社製)5
重量部、超高分子量ポリエチレン(重量平均分子量2×
106)5重量部、高密度ポリエチレン(重量平均分子
量4×105)20重量部及び流動パラフィン(64c
St/40℃)70重量部をからなる混合物100重量
部に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール0.1
25重量部とテトラキス〔メチレン−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〕メタン0.25重量部を酸化防止剤として加え、2
軸押出機で加熱混練した。これを長方形の口金を有する
ダイから押し出し、30℃に温調したチルロールで引き
取り0.5mm厚のシートとした。このシートをバッチ
式2軸延伸機を用いて110℃で5×5倍に同時2軸延
伸し、残留する流動パラフィンをn−ヘキサンで洗浄
後、金枠に固定した状態で115℃で乾燥、熱セットし
てエステルワックスを含有するポリエチレン微多孔膜を
得た。
Example 3 Ester wax (VPCSnew, manufactured by Hoechst) 5
Parts by weight, ultra high molecular weight polyethylene (weight average molecular weight 2 ×
10 6 ) 5 parts by weight, 20 parts by weight of high-density polyethylene (weight average molecular weight 4 × 10 5 ) and liquid paraffin (64c
(St / 40 ° C.) 0.1 part of 2,6-di-tert-butyl-p-cresol was added to 100 parts by weight of a mixture comprising 70 parts by weight.
25 parts by weight and 0.25 parts by weight of tetrakis [methylene-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane as an antioxidant were added.
The mixture was heated and kneaded with a screw extruder. This was extruded from a die having a rectangular die, and was taken out with a chill roll adjusted to a temperature of 30 ° C. to obtain a sheet having a thickness of 0.5 mm. This sheet was simultaneously biaxially stretched 5 × 5 times at 110 ° C. using a batch-type biaxial stretching machine, and the remaining liquid paraffin was washed with n-hexane and dried at 115 ° C. while being fixed to a metal frame. Heat setting was performed to obtain a microporous polyethylene membrane containing an ester wax.

【0026】このエステルワックスを含有するポリエチ
レン微多孔膜10×10mm角を25℃の1モルのLi
PF6を含むプロピレンカーボネート溶液に1時間浸漬
し、膨潤率(重量増加率)105%の非プロトン電解質
薄膜を得た。得られた非プロトン電解質薄膜を直径10
mmに打ち抜き、これを白金黒電極に挟み、周波数1k
Hzの交流で電気抵抗値を測定し、この値と薄膜の厚み
及び面積より算出したイオン導電率は9×10-3Scm
-1であった。
A 10 × 10 mm square polyethylene microporous membrane containing this ester wax is mixed with 1 mol of Li at 25 ° C.
It was immersed in a propylene carbonate solution containing PF 6 for 1 hour to obtain a non-proton electrolyte thin film having a swelling ratio (weight increase ratio) of 105%. The obtained aprotic electrolyte thin film was formed with a diameter of 10
mm, and this is sandwiched between platinum black electrodes.
The ionic conductivity calculated from the electric resistance value measured with an alternating current of Hz and the thickness and the area of the thin film was 9 × 10 −3 Scm.
It was -1 .

【0027】比較例1 実施例1において、ステアリンオクタデシルでコーティ
ングを行う前のポリエチレン微多孔膜の10×10mm
角を、25℃の1モルのLiPF6を含むプロピレンカ
ーボネート溶液に1時間浸漬し、膨潤率(重量増加率)
72.5%の非プロトン性電解質薄膜を得た。得られた
非プロトン性電解質薄膜を直径10mmに打ち抜き、こ
れを白金黒電極で挟み、周波数1kHzの交流で電気抵
抗値を測定し、この値と非プロトン性電解質薄膜の厚み
及び面積より算出したイオン導電率は3×10-3Scm
-1であった。
Comparative Example 1 In Example 1, 10 × 10 mm of the microporous polyethylene membrane before coating with stearin octadecyl was used.
The corner was immersed in a propylene carbonate solution containing 1 mol of LiPF 6 at 25 ° C. for 1 hour, and the swelling ratio (weight increase ratio)
A 72.5% aprotic electrolyte thin film was obtained. The obtained aprotic electrolyte thin film was punched into a diameter of 10 mm, sandwiched between platinum black electrodes, and measured for electrical resistance with an alternating current at a frequency of 1 kHz. The ion was calculated from this value and the thickness and area of the aprotic electrolyte thin film. Conductivity is 3 × 10 -3 Scm
It was -1 .

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の非プロトン性電解質薄膜は、導
入したワックスの親和性により電解質溶液を固定化し、
ポリオレフィンでできた多孔膜基材骨格によりその過度
な膨潤を抑えることにより、広い温度範囲で安定的に電
解質溶液を保持することができるとともに、電解液溶媒
の蒸発速度を極めて低く保つことができる。またワック
スの種類を使い分けることにより、使用目的に併せてイ
オン伝導度を容易に制御することができる。すなわち、
イオン導電性を著しく低下させることなく、過充電での
安全性を向上することが出来る。さらにこの非プロトン
性電解質薄膜はポリオレフィンでできた骨格により、機
械強度が優れており、従来の電池製造工程をほとんど変
更することなく適用することができる。また、特にポリ
オレフィンとして超高分子量ポリエチレン成分を用いた
場合、非プロトン性電解質薄膜は機械的強度および耐久
性に優れ、非プロトン系電解液を用いる一次電池、二次
電池、コンデンサー、中でもリチウム一次電池、リチウ
ム二次電池に好適に用いられる。
The aprotic electrolyte thin film of the present invention immobilizes the electrolyte solution by the affinity of the introduced wax,
By suppressing the excessive swelling by the porous membrane substrate skeleton made of polyolefin, the electrolyte solution can be stably held in a wide temperature range, and the evaporation rate of the electrolyte solution solvent can be kept extremely low. In addition, by properly using the type of wax, the ionic conductivity can be easily controlled according to the purpose of use. That is,
The safety in overcharging can be improved without significantly lowering the ionic conductivity. Further, the aprotic electrolyte thin film has excellent mechanical strength due to the skeleton made of polyolefin, and can be applied with almost no change in the conventional battery manufacturing process. In particular, when an ultra-high molecular weight polyethylene component is used as the polyolefin, the aprotic electrolyte thin film has excellent mechanical strength and durability, and a primary battery, a secondary battery, a capacitor using an aprotic electrolyte, and especially a lithium primary battery. And a lithium secondary battery.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非プロトン性電解質溶液に親和性を有す
るワックスを含有するポリオレフィン微多孔膜に、非プ
ロトン性電解質溶液を固定化した非プロトン性電解質薄
膜。
1. An aprotic electrolyte thin film comprising an aprotic electrolyte solution immobilized on a polyolefin microporous membrane containing a wax having an affinity for an aprotic electrolyte solution.
【請求項2】 ポリオレフィン微多孔膜に、非プロトン
性電解質溶液に親和性を有するワックスをコーティング
し、これに非プロトン性電解質溶液を含浸させて固定化
する非プロトン性電解質薄膜の製造方法。
2. A method for producing an aprotic electrolyte thin film in which a microporous polyolefin membrane is coated with a wax having an affinity for an aprotic electrolyte solution, and impregnated with the wax and immobilized with the aprotic electrolyte solution.
【請求項3】 非プロトン性電解質溶液に親和性を有す
るワックスを含有するポリオレフィン組成物からポリオ
レフィン微多孔膜を形成し、これに非プロトン性電解質
溶液を含浸させて固定化する非プロトン性電解質薄膜の
製造方法。
3. An aprotic electrolyte thin film formed by forming a polyolefin microporous membrane from a polyolefin composition containing a wax having an affinity for an aprotic electrolyte solution and impregnating the polyolefin microporous membrane with the aprotic electrolyte solution. Manufacturing method.
JP9106680A 1997-04-09 1997-04-09 Aprotic type electrolytic thin film and production thereof Pending JPH10283838A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9106680A JPH10283838A (en) 1997-04-09 1997-04-09 Aprotic type electrolytic thin film and production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9106680A JPH10283838A (en) 1997-04-09 1997-04-09 Aprotic type electrolytic thin film and production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10283838A true JPH10283838A (en) 1998-10-23

Family

ID=14439790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9106680A Pending JPH10283838A (en) 1997-04-09 1997-04-09 Aprotic type electrolytic thin film and production thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10283838A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10249863B2 (en) Microporous material and a method of making same
JP5492777B2 (en) Microporous membrane and its manufacture and use
TWI428171B (en) Microporous polyolefin membrane, its production method, battery separator and battery
JP5453272B2 (en) Microporous membranes and methods of making and using such membranes
US8784510B2 (en) Ultracapacitor and method of manufacturing the same
JP5596768B2 (en) Polyethylene microporous membrane and battery separator
KR100498563B1 (en) Aprotic Electrolyte Thin Film, Immobilized Liquid Film Conductor and Polymer Battery
JP2011500881A5 (en)
JP2007063547A (en) Polyethylene microporous membrane, process for production thereof, and battery separator
JP5450944B2 (en) Polyolefin microporous membrane, battery separator and battery
JP4612182B2 (en) Porous film, production method thereof and use thereof
JP2000348706A (en) Separator for battery
JPH10283838A (en) Aprotic type electrolytic thin film and production thereof
JP3919346B2 (en) Polymer solid electrolyte thin film and method for producing the same
JPH10269846A (en) Fixed liquid film conductor
JP3581774B2 (en) Aprotic electrolyte thin film and method for producing the same
JP4307065B2 (en) Method for producing polyolefin microporous membrane
JP3927638B2 (en) Aprotic electrolyte thin film and method for producing the same
JP2022036034A (en) Polyolefin microporous film
JP4486168B2 (en) Aprotic electrolyte thin film, method for producing the same, and secondary battery using the same
JP2022151659A (en) Polyolefin microporous film, separator for battery and secondary battery
KR20150012840A (en) Polyolefin film with improved physical properties and electrochemical device comprising the same as separator substrate
JPH10199330A (en) Aprotic electrolyte thin film and its manufacturing method