JPWO2019065787A1 - 多孔性フィルム、二次電池用セパレータ及び二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
リチウムイオン電池は、一般的に、正極活物質を正極集電体に積層した正極と、負極活物質を負極集電体に積層した負極との間に、二次電池用セパレータと電解質が介在した構成を有している。
二次電池用セパレータとしては、ポリオレフィン系多孔質基材が用いられている。二次電池用セパレータに求められる特性としては、多孔構造中に電解液を含み、イオン移動を可能にする特性と、リチウムイオン電池が異常発熱した場合に、熱で溶融することで多孔構造が閉鎖され、イオン移動を停止させることで、発電を停止させるシャットダウン特性が挙げられる。
これらの要求に対して、特許文献1では、ポリオレフィンを主体とする多孔質膜に無機粒子を含む多孔質層を積層することで、熱収縮率を低減することができる二次電池用セパレータが提案されている。また、特許文献2では、耐熱性含窒素芳香族重合体とセラミック粉末の多孔質層を多孔質基材上に積層することで、高耐熱性でショート温度が高い二次電池用セパレータが提案されている。
(1)多孔質基材の少なくとも片面に、該多孔質基材を構成する樹脂と異なる有機樹脂を含む多孔質層が積層された多孔性フィルムであって、多孔質基材と多孔質層との界面における多孔質層の突起高さが200nm以上であり、かつ突起間距離が1μm以上である、多孔性フィルム。
(2)多孔質層の空隙率が40〜80%であり、多孔質基材と多孔質層を形成する有機樹脂との接着率が50〜90%である(1)に記載の多孔性フィルム。
(3)多孔質層に無機粒子を含む、(1)または(2)に記載の多孔性フィルム。
(4)落球破膜温度が280℃以上である、(1)〜(3)のいずれかに記載の多孔性フィルム。
(5)シャットダウン温度が135℃以下である、(1)〜(4)のいずれかに記載の多孔性フィルム。
(6)シャットダウン温度とメルトダウン温度との差(シャットダウン温度−メルトダウン温度)が70℃以上である、(1)〜(5)のいずれかに記載の多孔性フィルム。
(7)(1)〜(6)のいずれかに記載の多孔性フィルムを用いてなる、二次電池用セパレータ。
(8)(7)に記載の二次電池用セパレータを用いてなる、二次電池。
以下、本発明について詳細に説明する。
(有機樹脂)
多孔質層には多孔質基材を構成する樹脂と異なる有機樹脂を含む。ここで、多孔質基材を構成する樹脂と異なる有機樹脂とは、多孔質基材を構成する樹脂と異なる有機樹脂をいう。有機樹脂は多孔質層に付与したい特性によって選択することになる。なお、多孔質基材を構成する樹脂とは、多孔質基材全体を100質量%としたとき、50質量%以上を占める樹脂をいう。
多孔質層にシャットダウン温度とセパレータが溶融する温度との温度差が大きいという特性や、高温時での寸法安定性及び耐熱破膜性を付与したい場合は、有機樹脂として、耐熱性樹脂を用いることが好ましい。
ここで、パラ配向芳香族ポリアミドとは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとの重合により得られるものであり、メタ配向芳香族ポリアミドとは、メタ配向芳香族ジアミンとメタ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとの重合により得られるものである。
本発明において好適に用いることができる芳香族ポリアミドとしては、次の化学式(1)及び/または化学式(2)で表される繰り返し単位を有するものである。
化学式(1):
化学式(3)〜(7):
さらに、これらAr1〜Ar3における芳香環上の水素原子の一部が、フッ素、臭素、塩素などのハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基などの置換基で置換されていてもよい。特に、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基などの電子吸引性の置換基を有すると、電気化学的な耐酸化性に優れ、セパレータとして用いたときに正極側における酸化などの変質を防げるため好ましい。なかでも置換基としてハロゲン基がより好ましく、塩素原子が最も好ましい。
また、Ar1〜Ar3における結合手は、オルト配向性、メタ配向性、パラ配向性のいずれであってもよいが、パラ配向性を有しているものが全芳香環の50モル%以上を占めていることが好ましい。より好ましくは100モル%である。ここでいうパラ配向性とは、芳香環において主鎖を構成する2価の結合手が互いに同軸または平行にある状態をいう。
有機樹脂の対数粘度(ηinh)は、有機樹脂の種類、分子量、重合度によって制御することができる。
また、有機樹脂の対数粘度(ηinh)は、実施例の項に記載される測定方法により測定することができる。
多孔質層に低温シャットダウン特性を付与したい場合は、有機樹脂に下述する有機樹脂を用いることが好ましい。ここで低温シャットダウン特性とは、後述するシャットダウン温度が135℃以下となる特性をいう。二次電池が高容量化、高出力化した際に、発熱開始温度のさらなる低温化の観点から、130℃以下がより好ましい。また、低温シャットダウン特性を付与するために用いる有機樹脂として、例えば、融点が135℃以下の有機樹脂を用いることが好ましい。
上記のような有機樹脂として、融点が135℃以下の範囲内であれば特に限定されないが、非水電解液二次電池であるリチウムイオン電池に用いる場合、水分の系内への持ち込みを著しく嫌うことから、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどが好ましく用いることができる。有機樹脂としては、特に高密度ポリエチレン、低分子量ポリエチレンなどからなる粒子を好ましく用いることができる。
多孔質層に耐異物性を付与した場合は、多孔質層に無機粒子を含むことが好ましい。耐異物性とは、正極、負極からの活物質の脱落物や電池の製造工程中に混入する異物に対しての耐性のことをいう。
具体的に無機粒子としては、酸化アルミニウム(アルミナ粒子)、ベーマイト、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化マグネシウムなどの無機酸化物粒子、窒化アルミニウム、窒化硅素などの無機窒化物粒子、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶粒子などが挙げられ、酸化アルミニウムが好ましい。これらの粒子を1種類で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。
用いる粒子の形状としては、球状、板状、針状、棒状、楕円状などが挙げられ、いずれの形状であってもよい。その中でも、表面修飾性、分散性、塗工性の観点から球状であることが好ましい。
本発明における多孔質層とは、内部に空孔を有する層をいう。ここで、多孔質層の組成や形成方法は特に制限されないが、一例として耐熱性樹脂として芳香族ポリアミドを含む多孔質層について以下に説明する。
ジアミンと酸ジクロライドを原料として、溶液重合などの公知の製法により製造された芳香族ポリアミドと無機粒子を溶媒中に分散させることで塗工液を調製する。ここで、分散させる溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性有機極性溶媒を用いることができる。この中でも、後工程での多孔構造の形成の観点から、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
また、多孔質化を促進するために、芳香族ポリアミドの貧溶媒を添加してもよい。中でも水の添加が好ましく、添加する水の量は、芳香族ポリアミド100質量部に対して、500質量部以下が好ましい。添加する水の量が500質量部より多くなると、芳香族ポリアミドが塗工液中で凝固するなど、塗剤の安定性が十分に得られない場合がある
塗工液を調製する順序としては特に限定はされないが、粒子を均一分散し、塗工液中の無機粒子の粒子径の均一性の観点から、芳香族ポリアミドと非プロトン性有機極性溶媒を混合、溶解させた溶解液と、無機粒子と非プロトン性有機極性溶媒を分散させた分散液を混合し、さらに必要に応じてその他の有機樹脂、添加剤等を添加し、塗工液を調製することが好ましい。
多孔質基材と多孔質層との接着性、多孔質層の多孔質基材への食い込みの観点から、塗工液の粘度は、500〜1,500mPa・sが好ましく、より好ましくは、600〜1,200mPa・sである。塗工液の粘度は、塗工液の固形分濃度、有機樹脂と無機粒子の混合比率、有機樹脂の分子量等によって制御することができる。
塗工液の粘度は、実施例の項に記載される測定方法により測定することができる。
多孔質層における無機粒子の含有量が、95質量%未満であれば、多孔質層の特性が十分に得られる。また、60質量%以上の場合、有機樹脂の含有量が小さく、十分な多孔質構造が得られ、抵抗が低くなり、電池特性が向上する。また、コスト面でも有利となる。多孔質層を複数有する場合は、各々の多孔質層について、少なくとも一つの層が、無機粒子の含有量が、60質量%以上95質量%未満であることが好ましく、全ての多孔質層が、無機粒子の含有量が、60質量%以上95質量%未満であることが好ましい。
多孔質層の空隙率は以下の手法を用いて得られる。多孔質層の断面に対して、イオンコートを行い、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)より断面の画像データを得る。得られた画像データから画像解析を行い、画像全体から開孔していない部分を引くことで開孔部の面積を算出し、空隙率を得ることができる。
本発明において、多孔質基材としては、内部に空孔を有する多孔膜、不織布、または繊維状物からなる多孔膜シートなどが挙げられる。多孔質基材を構成する樹脂としては、電気絶縁性であり、電気的に安定で、電解液にも安定である樹脂から構成されていることが好ましい。また、シャットダウン機能を付与する観点から用いる樹脂は熱可塑性樹脂が好ましく、融点が200℃以下の熱可塑性樹脂がより好ましい。ここでのシャットダウン機能とは、リチウムイオン電池が異常発熱した場合に、熱で溶融することで多孔構造を閉鎖し、イオン移動を停止させて、発電を停止させる機能のことである。
本発明の多孔性フィルムは、多孔質基材と多孔質層との界面における多孔質層の突起高さが200nm以上であって、かつ突起間距離が1μm以上である多孔性フィルムである。
ここで、多孔質基材と多孔質層との界面における多孔質層の突起高さとは実施例の項に記載される測定方法により測定される突起高さをいい、例えば、図1の符号6で表されるものである。
多孔質基材と多孔質層との界面における多孔質層の突起とは、多孔質層と多孔質基材との界面における多孔質層の無機粒子、有機樹脂が多孔質基材に食い込んでいる部分をいい、例えば、図1の符号5で表されるものである。
また、突起間距離も同様に、実施例の項に記載される測定方法により測定される突起間距離をいい、例えば図1の符号7で表されるものである。
突起高さが200nmより小さい場合、該多孔性フィルム1を二次電池用セパレータに用いて二次電池を作製した際に、多孔質層と多孔質基材との密着性が低下し、多孔質層の特性を十分に発現できない場合がある。突起間距離が1μmより小さい場合、多孔質基材の表面の孔を閉塞してしまい、電池特性が低下する場合がある。多孔質層と多孔質基材との密着性の観点から、突起高さは250nm以上が好ましく、300〜2,000nmがより好ましい。突起間距離が大きくなると多孔質層と多孔質基材との密着が低下することから、突起間距離は1〜5μmが好ましく、電池特性の観点から、2〜4μmがより好ましい。
多孔質基材と多孔質層を形成する有機樹脂との接着率は以下の手法を用いて得られる。多孔質層の断面に対して、イオンコートを行い、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)より断面の画像データを得る。得られた画像データから画像解析を行い、多孔質基材と多孔質層を形成する有機樹脂との接着率を得ることができる。
多孔性フィルムのシャットダウン温度とメルトダウン温度との差(シャットダウン温度−メルトダウン温度)(以下単に多孔性フィルムのシャットダウン温度とメルトダウン温度との差ということもある)は70℃以上が好ましい。上記温度差は、シャットダウン温度の低温化、メルトダウン温度の高温化のいずれでも達成することができる。シャットダウン温度とメルトダウン温度との差が70℃以上であれば、発熱による熱で多孔性フィルムが溶融することで、多孔構造が閉鎖した後の完全溶融までの温度差が大きくなり、電池の短絡を防ぎ、発熱を防止できる。短絡防止の観点から、シャットダウン温度とメルトダウン温度との差は100℃以上がより好ましい。
シャットダウン温度とは、リチウムイオン電池が異常発熱した場合に、熱で溶融することで多孔構造を閉鎖し、イオン移動を停止させて、発電を停止させる温度のことをいい、メルトダウン温度は、シャットダウン温度以上に発熱した場合に、多孔性フィルムが溶融し、電池が短絡する温度のことをいう。なお、本発明におけるシャットダウン温度とメルトダウン温度は、実施例の項に記載の方法により、昇温しながら透気度を測定し、その透気度変化で評価することができる。
本発明の多孔性フィルムは、リチウムイオン電池等の二次電池用セパレータに好適に用いることができる。リチウムイオン電池は、正極活物質を正極集電体に積層した正極と、負極活物質を負極集電体に積層した負極との間に、二次電池用セパレータと電解質が介在した構成となっている。
負極は、活物質及びバインダー樹脂からなる負極材が集電体上に積層されたものであり、活物質としては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボンなどの炭素材料、スズやシリコンなどのリチウム合金系材料、Liなどの金属材料、及びチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)などが挙げられる。バインダー樹脂としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂などが用いられる。集電体としては、例えば、金属箔が好適であり、特に銅箔が用いられることが多い。
(1)突起高さ、突起間距離
多孔性フィルムを、クロスセクションポリッシャ(日本電子製SM−9010)を用いて、クライオ処理したサンプルの幅方向と厚み方向を含む平面における断面を作製後、観察面に白金コートをして観察試料とした。次に、日立製作所社製電界放射走査電子顕微鏡(S−4800)を用いて、フィルム断面を撮影倍率20,000倍で観察した。観察時の加速電圧は1.0kVとした。なお、観察は10箇所行った。得られた画像データ(スケールバーなどの表示がない、観察部のみの画像)をプラネトロン社製Image−ProPlus Ver.4.5を用いて画像解析を行い、突起高さ、突起間距離を算出した。画像解析方法としては、まず平坦化フィルタ(暗い、10ピクセル)を1回実行し輝度斑を修正した後、メディアンフィルタ(カーネルサイズ3×3)を1回実行しノイズを除去した。次いで、局部イコライゼーションフィルタ(対数分布、小ウィンドウ100、ステップ1)を1回実行し空孔部以外を明るく強調させた。さらに、コントラスト調整(コントラスト100)を行い、多孔質層(図1の符号2)と多孔質基材(図1の符号3)との界面(図1の符号4)を明確にした。
50mm×50mmサイズの試料を切り出しサンプルとした。切り出したサンプルを真ん中にφ12mm穴が開いた金属枠で固定した。φ12mm孔部にφ10mmのタングステン球を置き、熱風オーブンにセットした。5℃/分で昇温を行い、タングステン球が落下した温度を落球破膜温度とした。測定は各サンプルにつき5回実施して平均した。
ミクロトームにてサンプル断面を切り出し、その断面を電解放射型走査電子顕微鏡にて観察して、その観察領域内において多孔質基材との界面から最も高い点(すなわち、断面画像において最も多孔質層内に食い込んでいる部分における頂点)を選択し、多孔質層の底面から当該最も高い点までの距離を多孔質層の膜厚として計測した。100mm×100mmサイズのサンプルから任意の5箇所についてそれぞれ観察、選択、計測し平均した。
シャットダウン温度、メルトダウンは、国際公開第2007/052663号に開示されている方法によって測定した。この方法に従い、多孔性フィルムを30℃の雰囲気中にさらして、5℃/分で昇温し、その間に膜の透気度を測定する。多孔性フィルムの透気度(王研)が最初に100,000秒/100cm3を超える時の温度を、多孔性フィルムのシャットダウン温度と定義した。また、メルトダウン温度は、透気度が100,000秒/100cm3以上となり、その後、最初に10秒/100cm3以下になった時の温度を、多孔性フィルムのメルトダウン温度と定義した。なお、メルトダウン温度の測定の上限は250℃である。多孔性フィルムの透気抵抗度は、王研式透気抵抗度計(旭精工株式会社製、EGO−1T)を用いてJIS P8117(2009年)に従って測定した。
王研式透気抵抗度計(旭精工株式会社製、EGO−1T)を使用して、JIS P8117(1998)に準拠して測定した。
多孔性フィルムをクロスセクションポリッシャ(日本電子製SM−9010)を用いてクライオ処理したサンプルの幅方向と厚み方向を含む平面における断面を作製後、観察面に白金コートをして観察試料とした。次に、日立製作所社製電界放射走査電子顕微鏡(S−4800)を用いてフィルム断面を撮影倍率20,000倍で観察した。観察時の加速電圧は1.0kVとした。
得られた画像データ(スケールバーなどの表示がない、観察部のみの画像)から多孔質層のみが残るように画像を切り取り、MVTec社製HALCON Ver.10.0を用いて画像解析を行い、空隙率(%)を算出した。画像解析方法としては、まず256階調モノクロ画像に対して、11画素平均画像Aと3画素平均画像Bをそれぞれ生成し、画像B全体の面積(Area_all)を算出した。次に画像Bから画像Aを差として除去し、画像Cを生成し、輝度≧10となる領域Dを抽出した。抽出した領域Dを塊ごとに分割し、面積≧100となる領域Eを抽出した。その領域Eに対して、半径2.5画素の円形要素でクロージング処理した領域Fを生成し、横1×縦5画素の矩形要素でオープニング処理した領域Gを生成することで、縦サイズ<5の画素部を除去した。そして、領域Gを塊ごとに分割し、面積≧500となる領域Hを抽出することで、フィブリル領域を抽出した。さらに画像Cにて画像≧5となる領域Iを抽出し、領域Iを塊ごとに分割し、面積≧300となる領域Jを抽出した。領域Jに対して、半径1.5画素の円形要素でオープニング処理した後、半径8.5画素の円形要素でクロージング処理した領域Kを生成し、領域Kに対して、面積≧200となる領域Lを抽出した。領域Lにおいて、面積≧4,000画素の暗部を明部で埋めた領域Mを生成することでフィブリル以外の未開孔部の領域を抽出した。最後に、領域Hと領域Mの和領域Nを生成し、和領域Nの面積(Area_closed)を算出することで、未開孔部の面積を求めた。なお、空隙率の計算は、以下の式により算出した。
空隙率(%)=(Area_all−Area_closed)/Area_all×100
上記の方法にて、同じ多孔性フィルムの両面において10ヶ所ずつ測定し、その平均値の値を当該サンプルの空隙率とした。
多孔性フィルムをクロスセクションポリッシャ(日本電子製SM−9010)を用いてクライオ処理したサンプルの幅方向と厚み方向を含む平面における断面を作製後、観察面に白金コートをして観察試料とした。次に、日立製作所社製電界放射走査電子顕微鏡(S−4800)を用いてフィルム断面を撮影倍率20,000倍で観察した。観察時の加速電圧は1.0kVとした。得られた画像データ(スケールバーなどの表示がない、観察部のみの画像)をプラネトロン社製Image−ProPlus Ver.4.5を用いて画像解析を行い多孔質基材と多孔質層を形成する有機樹脂との接着率を算出した。画像解析方法としては、まず平坦化フィルタ(暗い、10ピクセル)を1回実行し輝度斑を修正した後、メディアンフィルタ(カーネルサイズ3×3)を1回実行しノイズを除去した。次いで、局部イコライゼーションフィルタ(対数分布、小ウィンドウ100、ステップ1)を1回実行し空孔部以外を明るく強調させた。さらに、コントラスト調整(コントラスト100)を行い、多孔質層(図1の符号2)と多孔質基材(図1の符号3)との界面(図1の符号4)を明確にした。
界面部分の多孔質層を形成する有機樹脂部分/界面の割合を接着率とした。上記の方法にて、同じ多孔性フィルムの両面において10ヶ所ずつ測定し、その平均値の値を当該サンプルの多孔質基材と多孔質層を形成する有機樹脂との接着率とした。
正極シートは、正極活物質としてLi(Ni5/10Mn2/10Co3/10)O2を92質量部、正極導電助剤としてアセチレンブラックとグラファイトを2.5質量部ずつ、正極結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部を、プラネタリーミキサーを用いてN−メチル−2−ピロリドン中に分散させた正極スラリーを、アルミ箔上に塗布、乾燥、圧延して作製した(塗布目付:9.5mg/cm2)。
この正極シートを40mm×40mmに切り出した。この時、活物質層の付いていない集電用のタブ接着部が、前記活物質面の外側に5mm×5mmの大きさになるように切り出した。幅5mm、厚み0.1mmのアルミ製のタブをタブ接着部に超音波溶接した。
この負極シートを45mm×45mmに切り出した。この時、活物質層の付いていない集電用のタブ接着部が、前記活物質面の外側に5mm×5mmの大きさになるように切り出した。正極タブと同サイズの銅製のタブをタブ接着部に超音波溶接した。
エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=1:1(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiPF6を濃度1モル/リットルとなるように溶解させ、作製した電解液を用いた。袋状にしたアルミラミネートフィルムに電解液1.5gを注入し、減圧含浸させながらアルミラミネートフィルムの短辺部を熱融着させてラミネート型電池とした。
作製したラミネート型電池の放電レート特性を下記手順にて試験を行い、放電容量維持率にて評価した。
充電条件を0.5C、4.25Vの定電流充電、放電条件を0.5Cと7C、2.7Vの定電流放電をそれぞれ行った。
(7C時の放電容量)/(0.5C時の放電容量)×100で放電容量維持率を算出した。上記ラミネート型電池を5個作製し、その平均値を放電容量維持率とした。○:80%以上、△:75%以上80%未満、×:75%未満で判断した。
臭化リチウム(LiBr)を2.5質量%含有したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に、有機樹脂を0.5g/dlの濃度で溶解させ、ウベローデ粘度計を使用して、30℃にて流下時間を測定した。有機樹脂を溶解させないブランク溶液の流下時間も同様に測定し、下式を用いて対数粘度(ηinh)を算出した。
t:有機樹脂溶液の流下時間(sec)
t0:ブランク溶液の流下時間(sec)
2次分散液の粘度(mPa・s)は、RB80U型粘度計(東機産業社製)を用い、HH1ローター(ローターコードNo.25)により30℃、100rpmにおいて溶液粘度を測定した。
脱水したN−メチル−2−ピロリドンに、ジアミン全量に対して75モル%に相当する2−クロロ−1,4−フェニレンジアミンと25モル%に相当する4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを溶解させた。そこへ酸ジクロライドとして、ジアミン全量に対して99モル%に相当する2−クロロテレフタロイルクロライドを添加し撹拌を行うことで、芳香族ポリアミドを重合した。得られた重合溶液を、酸ジクロライド全量に対して97モル%の炭酸リチウムで中和し、さらに15モル%のジエタノールアミン、25モル%のトリエタノールアミンにて中和し、芳香族ポリアミド濃度が10質量%である芳香族ポリアミド溶液を得た。得られた芳香族ポリアミドは、測定温度範囲−20〜230℃において、上記ピークトップを有さず、融点を有さない樹脂であるといえるため、本発明における耐熱性樹脂であるといえる。また、得られた芳香族ポリアミドの対数粘度ηinhは4.5dl/gであった。
得られた2次分散液をディップコートにて、ポリエチレン多孔質基材(東レ(株)社製SETELA厚み5μm、透気度120秒/100cc、平均面粗さ30nm)の両面に塗工し、その後、水槽に浸漬し、含有される溶媒が揮発するまで乾燥することで多孔質層を形成し、本発明の多孔性フィルムを得た。得られた多孔性フィルムの特性の測定結果を表1に示す。
ポリエチレン多孔質基材を厚み5μm、透気度120秒/100cc、平均面粗さ50nmの東レ(株)社製SETELAに変更した以外は、実施例1と同様にして、本発明の多孔性フィルムを得た。
ジアミン全量に対して99.7モル%に相当する2−クロロテレフタロイルクロライドを添加し、芳香族ポリアミドの対数粘度ηinhを5.5dl/gとし、2次分散液の粘度を1,000mPa・sとした以外は、実施例1と同様にして、本発明の多孔性フィルムを得た。
実施例1で得られた芳香族ポリアミド溶液にN−メチル−2−ピロリドンを加え、攪拌機で1次分散し、ポリエチレン樹脂粒子(融点120℃、平均粒径0.5μm)とアルミナ粒子(住友化学(株)社製高純度アルミナ、平均粒径0.4μm)にN−メチル−2−ピロリドンを加え、攪拌機で1次分散した。それぞれ1次分散した分散液を合わせて芳香族ポリアミドとポリエチレン樹脂粒子とアルミナ粒子の合計100質量部に対して、芳香族ポリアミドが10質量部、ポリエチレン樹脂粒子が10質量部、アルミナ粒子が80質量部になるように混合し、固形分濃度が20質量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを追加で添加した以外は実施例1と同様にして、本発明の多孔性フィルムを得た。
ジアミン全量に対して98モル%に相当する2−クロロテレフタロイルクロライドを添加し、芳香族ポリアミドの対数粘度ηinhを2.5dl/gとし、2次分散液の粘度を500mPa・s、ポリエチレン多孔質基材を東レ(株)社製SETELA厚み5μm、透気度120秒/100cc、平均面粗さ10nmとした以外は、実施例1と同様にして、多孔性フィルムを得た。
ポリエチレン多孔質基材を東レ(株)社製SETELA厚み5μm、透気度120秒/100cc、平均面粗さ10nmとした以外は、実施例1と同様にして、多孔性フィルムを得た。
芳香族ポリアミドとアルミナ粒子の合計100質量部に対して、芳香族ポリアミドが45質量部、アルミナ粒子が55質量部になるように混合し、固形分濃度が8質量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを追加で添加した以外は、実施例1と同様にして、多孔性フィルムを得た。
一方、比較例は、突起高さが低く、もしくは突起間距離が短いため、多孔質層の特性が発現していない、もしくは電池特性が不十分となった。
本出願は、2017年9月29日出願の日本特許出願(特願2017−189896)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
2 多孔質層
3 多孔質基材
4 多孔質層と多孔質基材の界面
5 突起
6 突起高さ
7 突起間距離
Claims (8)
- 多孔質基材の少なくとも片面に、該多孔質基材を構成する樹脂と異なる有機樹脂を含む多孔質層が積層された多孔性フィルムであって、多孔質基材と多孔質層との界面における多孔質層の突起高さが200nm以上であり、かつ突起間距離が1μm以上である、多孔性フィルム。
- 前記多孔質層の空隙率が40〜80%であり、前記多孔質基材と前記多孔質層を形成する前記有機樹脂との接着率が50〜90%である請求項1に記載の多孔性フィルム。
- 前記多孔質層に無機粒子を含む、請求項1または2に記載の多孔性フィルム。
- 落球破膜温度が280℃以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の多孔性フィルム。
- シャットダウン温度が135℃以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の多孔性フィルム。
- シャットダウン温度とメルトダウン温度との差(シャットダウン温度−メルトダウン温度)が70℃以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多孔性フィルム。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の多孔性フィルムを用いてなる、二次電池用セパレータ。
- 請求項7に記載の二次電池用セパレータを用いてなる、二次電池。
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