KR101942640B1 - Separator for energy storage device - Google Patents
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Abstract
[과제] 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 세퍼레이터의 내전성, 그리고 세퍼레이터를 구비하는 축전 디바이스의 안전성(CID 기동 시간), 전지 특성(초기 충방전 효율)을 향상시킬 수 있는 축전 디바이스용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 축전 디바이스용 세퍼레이터가, 하나 또는 복수의 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀 미다공막을 포함하고, 또한 당해 미다공막이 파라핀을 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하 함유한다.A problem to be solved by the present invention is to provide a separator for a power storage device capable of improving the electrical resistance of the separator and the safety (CID start time) and the battery characteristics (initial charge / discharge efficiency) of the electrical storage device provided with the separator .
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A separator for a power storage device comprises a polyolefin microporous membrane containing one or more polyethylenes, and the microporous membrane contains 1.0 wt% or more and 2.0 wt% or less of paraffin.
Description
본 발명은 축전 디바이스용 세퍼레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a power storage device.
근년, 리튬 이온 전지에 의하여 대표되는 비수 전해액 전지의 개발이 활발히 행해지고 있다. 통상, 비수 전해액 전지에는, 미다공막을 포함하는 세퍼레이터가 정부극 사이에 설치되어 있다. 세퍼레이터는 정부극 사이의 직접적인 접촉을 방지하고, 또한 미다공 중에 유지한 전해액을 통하여 이온을 투과시키는 기능을 갖는다.In recent years, development of a non-aqueous electrolyte cell typified by a lithium ion battery has been actively conducted. Normally, in a non-aqueous electrolyte cell, a separator including a microporous membrane is provided between the pair of electrodes. The separator has a function of preventing direct contact between the positive electrode and permeating the ions through the electrolytic solution retained in the micropores.
일반적으로 세퍼레이터로서는 폴리올레핀 미다공막이 사용되고 있다. 이의 구멍 형성재로서는 유동 파라핀, 파라핀 왁스 등이 사용되고 있으며, 세퍼레이터에 포함되는 유동 파라핀의 양 또는 융점이 측정되어 있다(특허문헌 1, 2).In general, a polyolefin microporous membrane is used as a separator. As the hole-forming material thereof, liquid paraffin, paraffin wax and the like are used, and the amount or the melting point of liquid paraffin contained in the separator is measured (Patent Documents 1 and 2).
그런데 전지의 안전성을 담보하는 수단으로서, 전지의 내부 압력이 상승했을 때 기계적으로 전류 경로를 차단하는 CID(Current Interrupt Device)가 사용되는 경우가 있다. 또한 전지 특성의 하나로서 초기 충방전 효율이 있다. 그러나 특허문헌 1, 2에서는, 해당 세퍼레이터를 사용한 전지의 CID 기동 시간과 초기 충방전 효율에 대해서는 평가가 행해져 있지 않다.However, as a means for securing the safety of the battery, a CID (Current Interrupt Device) that mechanically cuts off the current path when the internal pressure of the battery rises may be used. Also, as one of the characteristics of the battery, there is an initial charging / discharging efficiency. However, in Patent Documents 1 and 2, the CID start time and the initial charging / discharging efficiency of the battery using the separator are not evaluated.
일부 세퍼레이터에서는, 구멍 직경, 기공률 등의 조정을 위한 무기 필러를 함유한 폴리올레핀 수지가 사용되고 있다(특허문헌 3, 4). 그러나 특허문헌 3, 4에서는, 해당 세퍼레이터를 사용한 전지의 CID 기동 시간과 초기 충방전 효율에 대해서는 평가가 행해져 있지 않다.In some separators, polyolefin resins containing an inorganic filler for adjusting the pore diameter, porosity and the like are used (Patent Documents 3 and 4). However, in Patent Documents 3 and 4, the CID start time and the initial charging / discharging efficiency of the battery using the separator are not evaluated.
특허문헌 1 내지 4에 기술되어 있는 세퍼레이터는, 세퍼레이터에 포함되는 유동 파라핀양 및 실리카양과, 해당 세퍼레이터를 구비하는 비수 전해액 전지의 안전성(CID 기동 시간) 및 전지 특성(초기 충방전 효율)과, 해당 세퍼레이터의 내전압에 대하여 여전히 검토의 여지가 있다.The separators described in Patent Documents 1 to 4 are superior in safety (CID start time) and battery characteristics (initial charge / discharge efficiency) of the nonaqueous electrolyte battery including the amount of liquid paraffin and silica contained in the separator and the separator, The withstand voltage of the separator still remains to be investigated.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 세퍼레이터의 내전성, 그리고 세퍼레이터를 구비하는 축전 디바이스의 안전성(CID 기동 시간) 및 전지 특성(초기 충방전 효율)을 향상시킬 수 있는 축전 디바이스용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a separator for a power storage device capable of improving the electrical resistance of a separator and the safety (CID start time) and battery characteristics (initial charge and discharge efficiency) will be.
본 발명자들은 축전 디바이스용 세퍼레이터에 포함되는 유동 파라핀 함유량 및 규소(Si) 함유량을 제어함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 이하와 같다.The present inventors have found that the above problems can be solved by controlling the content of liquid paraffin and the content of silicon (Si) contained in a separator for a power storage device, thereby completing the present invention. That is, the present invention is as follows.
[1][One]
단수 또는 복수의 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀 미다공막을 포함하는 축전 디바이스용 세퍼레이터로서,A separator for power storage device comprising a polyolefin microporous membrane containing one or more polyethylenes,
당해 미다공막이 파라핀을 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스용 세퍼레이터.Wherein the microporous membrane contains paraffin in an amount of 1.0 wt% or more and 2.0 wt% or less.
[2][2]
상기 미다공막이 규소 원자(Si)를 1ppm 이상 1000ppm 이하 함유하는, [1]에 기재된 축전 디바이스용 세퍼레이터.The separator for a power storage device according to [1], wherein the microporous membrane contains 1 ppm or more and 1000 ppm or less of silicon atoms (Si).
[3][3]
상기 미다공막이 상기 파라핀을 1.5중량% 이상 2.0중량% 이하 함유하는, [1] 또는 [2]에 기재된 축전 디바이스용 세퍼레이터.The separator for a power storage device according to [1] or [2], wherein the microporous membrane contains 1.5% by weight or more and 2.0% by weight or less of the paraffin.
[4][4]
상기 미다공막이 상기 규소 원자(Si)를 1ppm 이상 500ppm 이하 함유하는, [2]에 기재된 축전 디바이스용 세퍼레이터.The separator for a power storage device according to [2], wherein the microporous membrane contains 1 ppm or more and 500 ppm or less of the silicon atoms (Si).
[5][5]
[1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 축전 디바이스용 세퍼레이터와,A separator for power storage device according to any one of [1] to [4]
정극과,The positive electrode,
부극Negative
을 포함하는 적층체.≪ / RTI >
[6][6]
[5]에 기재된 적층체가 권회되어 있는 권회체.The laminate according to [5] is wound.
[7][7]
[5]에 기재된 적층체 또는 [6]에 기재된 권회체와 전해액을 포함하는 2차 전지.A laminate according to [5] or a secondary battery comprising the winding described in [6] and an electrolyte.
본 발명에 의하면, 세퍼레이터의 내전성, 그리고 세퍼레이터를 구비하는 축전 디바이스의 안전성(CID 기동 시간) 및 전지 특성(초기 충방전 효율)이 우수한 축전 디바이스용 세퍼레이터가 제공된다.According to the present invention, there is provided a separator for a power storage device, which is excellent in the electrical resistance of the separator, the safety (CID start time) of the electrical storage device provided with the separator, and the battery characteristics (initial charge / discharge efficiency).
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「본 실시 형태」라 함)에 대하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그의 요지의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as " present embodiment ") will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
본 실시 형태의 미다공막은 폴리올레핀 수지를 포함하며, 또한 전지, 콘덴서, 캐패시터 등의 축전 디바이스의 세퍼레이터를 위하여 사용된다.The microporous membrane of the present embodiment includes a polyolefin resin and is also used for a separator of a battery device such as a battery, a condenser, and a capacitor.
본 실시 형태에 따른 미다공막은 파라핀을 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하 함유하는 것이 필수적이다. 본 실시 형태의 미다공막은 세퍼레이터의 파라핀 함유량에 주목하고 있으며, 당해 함유량이 적절한 범위 내인 경우, 전지 안전성 및 전지 특성이 개선된다. 미다공막은 파라핀 함유량이 상기 범위 내에 있는 경우, 세퍼레이터를 구비하는 축전 디바이스의 안전성(CID 기동 시간) 및 전지 특성(초기 충방전 효율)이 우수한 축전 디바이스용 세퍼레이터를 실현할 수 있다.It is essential that the microporous membrane according to the present embodiment contains paraffin in an amount of 1.0 wt% or more and 2.0 wt% or less. The microporous membrane of the present embodiment draws attention to the paraffin content of the separator, and when the content is within a suitable range, the cell safety and the battery characteristics are improved. When the paraffin content is within the above range, the microporous membrane can realize a battery separator for a power storage device that is excellent in safety (CID start time) and battery characteristics (initial charge / discharge efficiency) of a battery device having a separator.
또한 본 실시 형태에 따른 미다공막은 규소 원자(Si) 함유량이 1ppm 이상 1000ppm 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 미다공막은 세퍼레이터의 Si 함유량에 주목하고 있으며, 당해 함유량이 적절한 범위 내인 경우, 세퍼레이터 특성, 전지 안전성 및 전지 특성이 개선된다. 미다공막은 Si 함유량이 상기 범위 내에 있는 경우, 세퍼레이터의 내전성, 그리고 세퍼레이터를 구비하는 축전 디바이스의 안전성(CID 기동 시간) 및 전지 특성(초기 충방전 효율)이 우수한 축전 디바이스용 세퍼레이터를 실현할 수 있다.It is preferable that the microporous membrane according to the present embodiment has a silicon atom (Si) content of 1 ppm or more and 1000 ppm or less. The microporous membrane of this embodiment focuses attention on the Si content of the separator, and when the content is within a suitable range, the separator characteristics, the cell safety, and the battery characteristics are improved. When the Si content is within the above range, the microporous membrane can realize a separator for power storage devices having excellent insulation properties of the separator, safety (CID start time) and battery characteristics (initial charge / discharge efficiency) of a power storage device having a separator .
<미다공막><Microscopic>
본 발명에 있어서의 다공막에 대하여 설명한다.The porous membrane in the present invention will be described.
상기 다공막으로서는, 전자 전도성이 작고, 이온 전도성을 가지며, 유기 용매에 대한 내성이 높고, 또한 구멍 직경이 미세한 것이 바람직하다.As the porous film, it is preferable that the porous film has a small electron conductivity, an ionic conductivity, a high resistance to an organic solvent, and a small pore diameter.
그러한 다공막으로서는, 예를 들어 폴리올레핀 수지를 포함하는 다공막, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리시클로올레핀, 폴리에테르술폰, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리아라미드, 폴리시클로올레핀, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 수지를 포함하는 다공막, 폴리올레핀계의 섬유를 짠 것(직포), 폴리올레핀계의 섬유의 부직포, 종이, 및 절연성 물질 입자의 집합체를 들 수 있다. 이들 중에서도, 도공 공정을 거쳐 다층 다공막, 즉, 축전 디바이스용 세퍼레이터를 얻는 경우에 도공액의 도공성이 우수하고, 세퍼레이터의 막 두께를 보다 얇게 하고, 전지 등의 축전 디바이스 내의 활물질 비율을 높여 부피당 용량을 증대시키는 관점에서, 폴리올레핀 수지를 포함하는 다공막(이하, 「폴리올레핀 수지 다공막」 또는 「폴리올레핀 미다공막」이라고도 함)이 바람직하다.As such a porous film, for example, a porous film including a polyolefin resin, a porous film such as a polyethylene terephthalate, a polycycloolefin, a polyether sulfone, a polyamide, a polyimide, a polyimide amide, a polyaramid, a polycycloolefin, A porous film containing a resin such as ethylene, a woven fabric of polyolefin fibers (woven fabric), a nonwoven fabric of polyolefin fibers, a paper, and a collection of particles of insulating material. Among them, in the case of obtaining a multilayer porous film, that is, a separator for a power storage device through a coating process, the coating liquid is excellent in coatability, the thickness of the separator is made thinner, the ratio of the active material in a battery device such as a battery is increased, From the viewpoint of increasing the capacity, a porous film containing a polyolefin resin (hereinafter also referred to as a " polyolefin resin porous film " or a " polyolefin microporous film ") is preferable.
폴리올레핀 수지 다공막에 대하여 설명한다.The polyolefin resin porous film will be described.
폴리올레핀 수지 다공막은, 축전 디바이스용 세퍼레이터로 했을 때의 셧다운 성능 등을 향상시키는 관점에서, 다공막을 구성하는 수지 성분의 50질량% 이상 100질량% 이하를 폴리올레핀 수지가 차지하는 폴리올레핀 수지 조성물에 의하여 형성되는 다공막인 것이 바람직하다. 폴리올레핀 수지 조성물에 있어서의 폴리올레핀 수지가 차지하는 비율은 60질량% 이상 100질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 70질량% 이상 100질량% 이하인 것이 더욱 바람직한다.The polyolefin resin porous film is formed by a polyolefin resin composition in which the polyolefin resin occupies 50% by mass or more and 100% by mass or less of the resin component constituting the porous film from the viewpoint of improving the shutdown performance when the separator for power storage device is improved It is preferably a porous film. The proportion of the polyolefin resin in the polyolefin resin composition is more preferably 60% by mass or more and 100% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or more and 100% by mass or less.
폴리올레핀 수지 조성물에 함유되는 폴리올레핀 수지로서는, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센 및 1-옥텐 등을 단량체로서 사용하여 얻어지는 단독 중합체, 공중합체, 또는 다단 중합체 등을 들 수 있다. 또한 이들 폴리올레핀 수지는 단독으로 사용해도, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.Examples of the polyolefin resin contained in the polyolefin resin composition include a homopolymer, a copolymer or a copolymer obtained by using ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, Multistage polymers, and the like. These polyolefin resins may be used alone or in combination of two or more.
본 실시 형태에서는, 폴리올레핀 미다공막은 세퍼레이터의 셧다운 특성과 전지 안전성 및 전지 특성의 관점에서 단수 또는 복수의 폴리에틸렌, 즉, 1종 또는 복수 종의 폴리에틸렌을 포함한다.In the present embodiment, the polyolefin microporous membrane contains one or more polyethylenes, that is, one or more kinds of polyethylenes, from the viewpoint of the shutdown characteristics of the separator, the cell safety, and the battery characteristics.
원한다면, 축전 디바이스용 세퍼레이터의 셧다운 특성의 관점에서 폴리올레핀 미다공막은, 폴리에틸렌 외에, 폴리프로필렌, 및 프로필렌과 다른 단량체의 공중합체, 그리고 이들의 혼합물을 포함해도 된다.If desired, the polyolefin microporous membrane may contain polypropylene, a copolymer of propylene and other monomers, and a mixture thereof, in view of the shutdown characteristics of the separator for power storage devices.
폴리에틸렌의 구체예로서는 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 등,Specific examples of the polyethylene include low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene,
폴리프로필렌의 구체예로서는 아이소택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌 등,Specific examples of the polypropylene include isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, atactic polypropylene,
공중합체의 구체예로서는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌프로필렌 고무 등을 들 수 있다.Specific examples of the copolymer include ethylene-propylene random copolymer, ethylene propylene rubber and the like.
그 중에서도 폴리올레핀 미다공막을 전지용 세퍼레이터로 했을 때 저융점 및 고강도의 요구 성능을 만족시키는 관점에서, 폴리올레핀 수지로서 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 본 명세서에 있어서, 고밀도 폴리에틸렌이란, 밀도 0.942 내지 0.970g/㎤의 폴리에틸렌을 말한다. 고밀도 폴리에틸렌의 밀도는 다공막의 강도의 관점에서 0.960 내지 0.969(g/㎤) 또는 0.950 내지 0.958(g/㎤)인 것이 바람직하다. 또한 본 명세서에 있어서 폴리에틸렌의 밀도란, JIS K7112(1999)에 따라 측정한 값을 말한다. 폴리올레핀 수지 조성 중의, 총 폴리올레핀 수지에 대한 폴리에틸렌의 비율은, 고강도와 내열성을 양립시키는 관점에서 65 내지 99질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80 내지 97질량%, 더욱 바람직하게는 90 내지 96질량%이다.Among them, it is preferable to use high-density polyethylene as the polyolefin resin from the viewpoint of satisfying required performance of low melting point and high strength when the polyolefin microporous membrane is used as a battery separator. In the present specification, high-density polyethylene refers to polyethylene having a density of 0.942 to 0.970 g / cm3. The density of the high-density polyethylene is preferably 0.960 to 0.969 (g / cm3) or 0.950 to 0.958 (g / cm3) from the viewpoint of the strength of the porous film. In this specification, the density of polyethylene refers to a value measured according to JIS K7112 (1999). The ratio of polyethylene to the total polyolefin resin in the polyolefin resin composition is preferably 65 to 99 mass%, more preferably 80 to 97 mass%, and still more preferably 90 to 96 mass% from the viewpoint of both high strength and heat resistance Mass%.
또한 다공막의 내열성을 향상시키는 관점에서 폴리올레핀 수지로서 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 폴리올레핀 수지 조성물 중의, 총 폴리올레핀 수지에 대한 폴리프로필렌의 비율은, 내열성과 양호한 셧다운 기능을 양립시키는 관점에서 1 내지 35질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 내지 20질량%, 더욱 바람직하게는 4 내지 10질량%이다.From the viewpoint of improving the heat resistance of the porous film, it is preferable to use a mixture of polyethylene and polypropylene as the polyolefin resin. In this case, the ratio of polypropylene to the total polyolefin resin in the polyolefin resin composition is preferably 1 to 35 mass%, more preferably 3 to 20 mass%, further preferably 3 to 20 mass% from the viewpoint of achieving both heat resistance and a good shutdown function And preferably from 4 to 10 mass%.
폴리올레핀 수지 조성물에는 임의의 첨가제를 함유시킬 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들어 폴리올레핀 수지 이외의 중합체; 무기 필러; 페놀계, 인계, 황계 등의 산화 방지제; 스테아르산칼슘, 스테아르산아연 등의 금속 비누류; 자외선 흡수제; 광 안정제; 대전 방지제; 방담제; 착색 안료 등을 들 수 있다.The polyolefin resin composition may contain an optional additive. As the additive, for example, a polymer other than a polyolefin resin; Inorganic filler; Antioxidants such as phenol, phosphorus, and sulfur; Metal soaps such as calcium stearate and zinc stearate; Ultraviolet absorber; Light stabilizer; An antistatic agent; Antifogging agents; And coloring pigments.
다공막은, 매우 작은 구멍이 다수 모여 치밀한 연통 구멍을 형성한 다공 구조를 갖고 있기 때문에, 이온 전도성이 매우 우수함과 동시에 내전압 특성도 양호하며, 게다가 고강도라는 특징을 갖는다.Since the porous film has a porous structure in which a large number of very small holes are gathered to form dense communication holes, the porous film has excellent ion conductivity, good withstand voltage characteristics, and high strength.
다공막은 상술한 재료를 포함하는 단층막이어도 되고 적층막이어도 된다.The porous film may be a single layer film containing the above-described material or a laminated film.
다공막의 막 두께는 0.1㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이상 25㎛ 이하이다. 기계적 강도의 관점에서 0.1㎛ 이상이 바람직하고, 전지의 고용량화의 관점에서 100㎛ 이하가 바람직하다. 다공막의 막 두께는, 다이 립 간격, 또는 연신 공정에서의 연신 배율을 제어하는 것 등에 의하여 조정할 수 있다. 다공막의 막 두께는 다이얼 게이지(오자키 세이사쿠쇼: 「PEACOCK No. 25」(상표))에 의하여 측정될 수 있다.The film thickness of the porous film is preferably 0.1 占 퐉 or more and 100 占 퐉 or less, more preferably 1 占 퐉 or more and 50 占 퐉 or less, further preferably 3 占 퐉 or more and 25 占 퐉 or less. From the viewpoint of mechanical strength, the thickness is preferably 0.1 mu m or more, and from the viewpoint of high capacity of the battery, 100 mu m or less is preferable. The film thickness of the porous film can be adjusted by controlling the diagonal gap or the stretch ratio in the stretching process. The film thickness of the porous membrane can be measured by a dial gauge (PEACOCK No. 25 (trademark) by Ozaki Seisakusho).
다공막의 평균 구멍 직경은 0.03㎛ 이상 0.70㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.04㎛ 이상 0.20㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이상 0.10㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.06㎛ 이상 0.09㎛ 이하이다. 높은 이온 전도성과 내전압의 관점에서 0.03㎛ 이상 0.70㎛ 이하가 바람직하다. 다공막의 평균 구멍 직경은 후술하는 측정법으로 측정할 수 있다.The average pore diameter of the porous film is preferably 0.03 to 0.70, more preferably 0.04 to 0.20, still more preferably 0.05 to 0.10, and particularly preferably 0.06 to 0.09 . From the viewpoint of high ion conductivity and withstand voltage, it is preferable that the thickness is 0.03 mu m or more and 0.70 mu m or less. The average pore diameter of the porous membrane can be measured by a measurement method described later.
평균 구멍 직경은 조성비, 압출 시트의 냉각 속도, 연신 온도, 연신 배율, 열 고정 온도, 열 고정 시의 연신 배율, 열 고정 시의 완화율을 제어하는 것, 또는 이들을 조합함으로써 조정할 수 있다.The average pore diameter can be adjusted by controlling the composition ratio, the cooling rate of the extruded sheet, the stretching temperature, the stretching ratio, the heat fixing temperature, the stretching ratio at the time of heat fixation, the relaxation rate at the time of heat fixation, or a combination thereof.
다공막의 기공률은 바람직하게는 25% 이상 95% 이하, 보다 바람직하게 30% 이상 65% 이하, 더욱 바람직하게는 35% 이상 55% 이하이다. 이온 전도성 향상의 관점에서 25% 이상이 바람직하고, 내전압 특성의 관점에서 95% 이하가 바람직하다. 다공막의 기공률은, 한 변이 10㎝인 정사각형의 샘플을 채용하고, 그의 부피와 질량으로부터 다음 식:The porosity of the porous film is preferably 25% or more and 95% or less, more preferably 30% or more and 65% or less, and still more preferably 35% or more and 55% or less. Is preferably 25% or more from the viewpoint of improving the ionic conductivity, and is preferably 95% or less from the viewpoint of the withstand voltage characteristic. The porosity of the porous membrane was determined by employing a square sample having a side length of 10 cm,
기공률(%)={부피(㎤)-질량(g)/폴리올레핀 수지 조성물의 밀도(g/㎤)}/부피(㎤)×100Porosity (%) = {Volume (cm 3) - Mass (g) / Density (g / cm 3) of polyolefin resin composition} / Volume
을 이용하여 산출할 수 있다.. ≪ / RTI >
다공막의 기공률은, 폴리올레핀 수지 조성물과 가소제의 혼합 비율, 연신 온도, 연신 배율, 열 고정 온도, 열 고정 시의 연신 배율, 열 고정 시의 완화율을 제어하는 것, 또는 이들을 조합함으로써 조정할 수 있다.The porosity of the porous film can be adjusted by controlling the mixing ratio of the polyolefin resin composition and the plasticizer, the drawing temperature, the drawing magnification, the heat setting temperature, the drawing magnification at the time of heat setting, the releasing rate at the time of heat setting, .
다공막이 폴리올레핀 수지 다공막인 경우, 폴리올레핀 수지 다공막의 점도 평균 분자량은 30,000 이상 12,000,000 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50,000 이상 2,000,000 미만, 더욱 바람직하게는 100,000 이상 1,000,000 미만이다. 점도 평균 분자량이 30,000 이상이면, 용융 성형 시의 멜트 텐션이 커져 성형성이 양호해짐과 함께, 중합체끼리의 얽힘에 의하여 고강도가 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 한편, 점도 평균 분자량이 12,000,000 이하이면, 균일하게 용융 혼련을 하는 것이 용이해져, 시트의 성형성, 특히 두께 안정성이 우수한 경향이 있기 때문에 바람직하다. 또한 폴리올레핀 수지 다공막을 전지용 세퍼레이터로 했을 때, 점도 평균 분자량이 1,000,000 미만이면 온도 상승 시에 구멍을 폐색하기 쉬워, 양호한 셧다운 기능이 얻어지는 경향이 있기 때문에 바람직하다.When the porous membrane is a polyolefin resin porous membrane, the viscosity average molecular weight of the polyolefin resin porous membrane is preferably from 30,000 to 12,000,000, more preferably from 50,000 to less than 2,000,000, and still more preferably from 100,000 to less than 1,000,000. If the viscosity average molecular weight is 30,000 or more, the melt tension during melt molding becomes large, so that moldability tends to be good and tends to become high due to entanglement of the polymers. On the other hand, when the viscosity average molecular weight is 12,000,000 or less, melt kneading can be easily performed uniformly, and sheet formability, particularly, thickness stability tends to be excellent. When the polyolefin resin porous film is used as a separator for a battery, a viscosity average molecular weight of less than 1,000,000 is preferable because it tends to close the pores when the temperature rises and a good shutdown function tends to be obtained.
<제조 방법><Manufacturing Method>
다공막을 제조하는 방법으로서는 특별히 제한은 없으며, 공지된 제조 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어The method for producing the porous film is not particularly limited, and a known manufacturing method can be employed. E.g
(1) 폴리올레핀 수지 조성물과 구멍 형성재를 용융 혼련하여 시트상으로 성형 후, 필요에 따라 연신한 후, 가소제를 추출함으로써 다공화시키는 방법,(1) a method in which a polyolefin resin composition and a hole-forming material are melt-kneaded to form a sheet, after stretching if necessary, and then the plasticizer is extracted to make it porous;
(2) 폴리올레핀 수지 조성물을 용융 혼련하여 고(高)드로우비로 압출한 후, 열처리와 연신에 의하여 폴리올레핀 결정 계면을 박리시킴으로써 다공화시키는 방법,(2) a method in which the polyolefin resin 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,
(3) 폴리올레핀 수지 조성물과 무기 충전재를 용융 혼련하여 시트상으로 성형한 후, 연신에 의하여 폴리올레핀과 무기 충전재의 계면을 박리시킴으로써 다공화시키는 방법,(3) a method in which the polyolefin resin composition and the inorganic filler are melt kneaded and formed into a sheet, and then the interface between the polyolefin and the inorganic filler is peeled off by stretching,
(4) 폴리올레핀 수지 조성물을 용해 후, 폴리올레핀에 대한 빈용매에 침지시켜 폴리올레핀을 응고시킴과 동시에 용제를 제거함으로써 다공화시키는 방법(4) a method in which the polyolefin resin composition is dissolved and then immersed in a poor solvent for the polyolefin to coagulate the polyolefin and simultaneously remove the solvent to make the polyolefin resin porous
등을 들 수 있다.And the like.
이하, 다공막을 제조하는 방법의 일례로서, 폴리올레핀 수지 조성물과 구멍 형성재를 용융 혼련하여 시트상으로 성형 후, 구멍 형성재를 추출하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, as an example of a method for producing a porous membrane, a method of melt-kneading a polyolefin resin composition and a hole forming material to form a sheet, and then extracting the hole forming material will be described.
먼저, 폴리올레핀 수지 조성물과 상기 구멍 형성재를 용융 혼련한다. 용융 혼련 방법으로서는, 예를 들어 폴리올레핀 수지 및 필요에 따라 그 외의 첨가제를 압출기, 니더, 라보 플라스토 밀, 혼련 롤, 밴버리 믹서 등의 수지 혼련 장치에 투입함으로써, 수지 성분을 가열 용융시키면서 임의의 비율로 가소제를 도입하여 혼련하는 방법을 들 수 있다.First, the polyolefin resin composition and the hole forming material are melt-kneaded. As the melt kneading method, for example, a polyolefin resin and, if necessary, other additives may be added to a resin kneading apparatus such as an extruder, a kneader, a Labo Plastomill, a kneading roll or a Banbury mixer to melt and melt the resin component By introducing a plasticizer into the mixture.
상기 구멍 형성재로서는 가소제 또는 무기재를 들 수 있다.Examples of the hole-forming material include a plasticizer and an inorganic material.
가소제로서는 특별히 한정되지 않지만, 폴리올레핀의 융점 이상에 있어서 균일 용액을 형성할 수 있는 불휘발성 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 불휘발성 용매의 구체예로서는, 예를 들어 유동 파라핀, 파라핀 왁스 등의 탄화수소류; 프탈산디옥틸, 프탈산디부틸 등의 에스테르류; 올레일알코올, 스테아릴알코올 등의 고급 알코올 등을 들 수 있다. 또한 이들 가소제는 추출 후, 증류 등의 조작에 의하여 회수하여 재이용해도 된다. 바람직하게는 수지 혼련 장치에 투입하기 전에 폴리올레핀 수지, 그 외의 첨가제 및 가소제를, 미리 헨셸 믹서 등을 사용하여 소정의 비율로 사전 혼련해 둔다. 보다 바람직하게는 사전 혼련에 있어서는, 가소제는 그의 일부만을 투입하고, 나머지 가소제는 수지 혼련 장치에 사이드 피드하면서 혼련한다. 이러한 혼련 방법을 이용함으로써, 가소제의 분산성이 높아져, 후속 공정에서 수지 조성물과 가소제의 용융 혼련물의 시트상 성형체를 연신할 때, 파막하지 않고 고배율로 연신할 수 있는 경향이 있다.The plasticizer is not particularly limited, but it is preferable to use a nonvolatile solvent capable of forming a uniform solution at a melting point of the polyolefin or higher. 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. These plasticizers may be recovered by recycling after distillation. Preferably, the polyolefin resin, the other additives, and the plasticizer are pre-kneaded beforehand in a predetermined ratio using a Henschel mixer or the like before being fed into the resin kneading apparatus. More preferably, in the pre-kneading, only a part of the plasticizer is added, and the remaining plasticizer is kneaded while being fed to the resin kneader by sideways. By using such a kneading method, the dispersibility of the plasticizer is increased, and when the sheet-shaped formed article of the melt-kneaded product of the resin composition and the plasticizer is stretched in the subsequent step, there is a tendency to be able to stretch at a high magnification without breaking.
가소제 중에서도 유동 파라핀은, 폴리올레핀 수지가 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 경우에는 이들과의 상용성이 높아, 용융 혼련물을 연신하더라도 수지와 가소제의 계면 박리가 일어나기 어려워, 균일한 연신을 실시하기 쉬워지는 경향이 있기 때문에 바람직하다.Of the plasticizers, when the polyolefin resin is polyethylene or polypropylene, the liquid paraffin is highly compatible with these resins, and even when the melt-kneaded product is stretched, the interface separation between the resin and the plasticizer hardly occurs, Therefore, it is desirable.
폴리올레핀 수지 조성물과 가소제의 비율은, 이들을 균일하게 용융 혼련하여 시트상으로 성형할 수 있는 범위이면 특별히 한정은 없다. 예를 들어 폴리올레핀 수지 조성물과 가소제를 포함하는 조성물 중에서 차지하는 가소제의 질량 분율은 바람직하게는 20 내지 90질량%, 보다 바람직하게는 30 내지 80질량%이다. 가소제의 질량 분율이 90질량% 이하이면, 용융 성형 시의 멜트 텐션이 부족하기 어려워 성형성이 향상되는 경향이 있다. 한편, 가소제의 질량 분율이 20질량% 이상이면, 폴리올레핀 수지 조성물과 가소제의 혼합물을 고배율로 연신했을 경우에도 폴리올레핀쇄의 절단이 일어나지 않아, 균일하고 미세한 구멍 구조를 형성하기 쉽고, 강도도 증가하기 쉽다.The ratio of the polyolefin resin composition to the plasticizer is not particularly limited as long as they can be uniformly melted and kneaded to form a sheet. For example, the mass fraction of the plasticizer in the composition comprising the polyolefin resin composition and the plasticizer is preferably 20 to 90 mass%, more preferably 30 to 80 mass%. When the mass fraction of the plasticizer is 90 mass% or less, the melt tension at the time of melt molding tends to be insufficient, and the moldability tends to be improved. On the other hand, when the mass fraction of the plasticizer is 20% by mass or more, even when the mixture of the polyolefin resin composition and the plasticizer is stretched at a high magnification, the polyolefin chain is not cut off and a uniform and fine pore structure is easily formed and the strength tends to increase .
무기재로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 알루미나, 실리카(규소 산화물), 티타니아, 지르코니아, 마그네시아, 세리아, 이트리아, 산화아연, 산화철 등의 산화물계 세라믹스; 질화규소, 질화티타늄, 질화붕소 등의 질화물계 세라믹스; 실리콘 카바이드, 탄산칼슘, 황산알루미늄, 수산화알루미늄, 티타늄산칼륨, 탈크, 카올린 클레이, 카올리나이트, 할로이사이트, 파이로필라이트, 몬모릴로나이트, 세리사이트, 마이카, 아메사이트, 벤토나이트, 아스베스토, 제올라이트, 규산칼슘, 규산마그네슘, 규조토, 규사 등의 세라믹스; 유리 섬유를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 이들 중에서도 전기 화학적 안정성의 관점에서 실리카, 알루미나, 티타니아가 바람직하고, 추출이 용이한 점에서 실리카가 특히 바람직하다.The inorganic material is not particularly limited, and examples thereof include oxide ceramics such as alumina, silica (silicon oxide), titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide and iron oxide; Nitride ceramics such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride; Calcium carbonate, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate , Ceramics such as magnesium silicate, diatomaceous earth and silica sand; Glass fibers. These may be used singly or in combination of two or more. Of these, silica, alumina and titania are preferable from the viewpoint of electrochemical stability, and silica is particularly preferable in terms of easiness of extraction.
다음으로, 용융 혼련물을 시트상으로 성형한다. 시트상 성형체를 제조하는 방법으로서는, 예를 들어 용융 혼련물을, T 다이 등을 통하여 시트상으로 압출하고 열전도체에 접촉시켜 수지 성분의 결정화 온도보다 충분히 낮은 온도까지 냉각하여 고화시키는 방법을 들 수 있다. 냉각 고화에 사용되는 열전도체로서는 금속, 물, 공기, 또는 가소제 자신 등을 들 수 있지만, 열전도의 효율이 높기 때문에 금속제의 롤을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 압출한 혼련물을 금속제의 롤에 접촉시킬 때, 롤 사이에 끼워 넣는 것은, 열전도의 효율이 더욱 높아짐과 함께 시트가 배향되어 막 강도가 증가하고, 시트의 표면 평활성도 향상되는 경향이 있기 때문에 보다 바람직하다. 용융 혼련물을 T 다이로부터 시트상으로 압출할 때의 다이 립 간격은 200㎛ 이상 3,000㎛ 이하인 것이 바람직하고, 500㎛ 이상 2,500㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 다이 립 간격이 200㎛ 이상이면, 검 등이 저감되고, 줄무늬, 결점 등 막 품위에 대한 영향이 적고, 그 후의 연신 공정에 있어서 막 파단 등의 위험성을 저감시킬 수 있다. 한편, 다이 립 간격이 3,000㎛ 이하이면, 냉각 속도가 빨라 냉각 불균일을 방지할 수 있음과 함께, 시트의 두께 안정성을 유지할 수 있다.Next, the melt-kneaded product is formed into a sheet. Examples of the method for producing the sheet-shaped molded product include a method of extruding a melt-kneaded product through a T-die or the like into a sheet form and bringing the melt-kneaded product into contact with a heat conductor to cool the melt to a temperature sufficiently lower than the crystallization temperature of the resin component have. Examples of the heat conductor used for cooling and solidifying include metal, water, air, or plasticizer itself, but it is preferable to use a metal roll because heat conduction efficiency is high. Further, when the extruded kneaded material is brought into contact with a metal roll, it is preferable to sandwich the extruded kneaded material between the rolls because the efficiency of heat conduction is further increased and the sheet is oriented to increase the film strength and also to improve the surface smoothness of the sheet More preferable. When the molten kneaded product is extruded from the T-die into the sheet, the die-lap interval is preferably 200 占 퐉 or more and 3,000 占 퐉 or less, more preferably 500 占 퐉 or more and 2,500 占 퐉 or less. When the diagonal gap is 200 mu m or more, gums and the like are reduced and the influence on the film quality such as streaks and defects is small, and the risk of film breakage or the like in the subsequent drawing process can be reduced. On the other hand, if the die lip interval is 3,000 탆 or less, the cooling speed is fast and cooling unevenness can be prevented, and the thickness stability of the sheet can be maintained.
또한 시트상 성형체를 압연해도 된다. 압연은, 예를 들어 더블 벨트 프레스기 등을 사용한 프레스법으로 실시할 수 있다. 압연을 실시함으로써, 특히 표층 부분의 배향을 증가시킬 수 있다. 압연면 배율은 1배 초과 3배 이하인 것이 바람직하고, 1배 초과 2배 이하인 것이 보다 바람직하다. 압연 배율이 1배를 초과하면, 면 배향이 증가하여 최종적으로 얻어지는 다공막의 막 강도가 증가하는 경향이 있다. 한편, 압연 배율이 3배 이하이면, 표층 부분과 중심 내부의 배향 차가 작아, 막의 두께 방향으로 균일한 다공 구조를 형성할 수 있는 경향이 있다.Alternatively, the sheet-shaped formed body may be rolled. Rolling can be performed by a pressing method using, for example, a double belt press machine or the like. By performing rolling, it is possible to increase the orientation of the surface layer portion in particular. The rolled surface magnification is preferably 1 to 3 times, more preferably 1 to 2 times. If the rolling magnification exceeds 1, the surface orientation tends to increase and the film strength of the finally obtained porous film tends to increase. On the other hand, if the rolling magnification is three times or less, the orientation difference between the surface layer portion and the inside of the center is small, and a uniform porous structure can be formed in the film thickness direction.
이어서, 시트상 성형체로부터 구멍 형성재를 제거하여 다공막으로 한다. 구멍 형성재를 제거하는 방법으로서는, 예를 들어 추출 용제에 시트상 성형체를 침지시켜 구멍 형성재를 추출하고, 충분히 건조시키는 방법을 들 수 있다. 구멍 형성재를 추출하는 방법은 배치식, 연속식 중 어느 것이어도 된다. 다공막의 수축을 억제하기 위하여 침지, 건조의 일련의 공정 중에 시트상 성형체의 단부를 구속하는 것이 바람직하다.Subsequently, the hole forming material is removed from the sheet-shaped formed body to form a porous film. Examples of the method for removing the hole forming material include a method in which the sheet forming material is immersed in an extraction solvent to extract the hole forming material and sufficiently dried. The method of extracting the hole forming material may be either a batch method or a continuous method. In order to suppress the contraction of the porous film, it is preferable to restrain the end portion of the sheet-shaped formed body during a series of processes of immersion and drying.
구멍 형성재를 추출할 때 사용되는 추출 용제로서는, 폴리올레핀 수지에 대하여 빈용매이고, 또한 구멍 형성재에 대하여 양용매이며, 비점이 폴리올레핀 수지의 융점보다 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 추출 용제로서는, 예를 들어 n-헥산, 시클로헥산 등의 탄화수소류; 염화메틸렌, 1,1,1-트리클로로에탄 등의 할로겐화탄화수소류; 하이드로플루오로에테르, 하이드로플루오로카본 등의 비염소계 할로겐화 용제; 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올류; 디에틸에테르, 테트라히드로푸란 등의 에테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류를 들 수 있다. 또한 이들 추출 용제는 증류 등의 조작에 의하여 회수하여 재이용해도 된다. 또한 구멍 형성재로서 무기재를 사용하는 경우에는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 수용액을 추출 용제로서 사용할 수 있다.The extraction solvent used when extracting the hole forming material is preferably a poor solvent for the polyolefin resin, a good solvent for the hole forming material, and a boiling point lower than the melting point of the polyolefin resin. Examples of the extraction solvent include hydrocarbons such as n-hexane and cyclohexane; Halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and 1,1,1-trichloroethane; Non-chlorinated halogenated solvents such as hydrofluoroether, hydrofluorocarbon and the like; Alcohols such as ethanol and isopropanol; Ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran; And ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. These extraction solvents may be recovered and reused by an operation such as distillation. When an inorganic material is used as the hole forming material, an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like can be used as an extraction solvent.
또한 상기 시트상 성형체 또는 다공막을 연신하는 것이 바람직하다. 연신은 상기 시트상 성형체로부터 구멍 형성재를 추출하기 전에 행해도 된다. 또한 상기 시트상 성형체로부터 구멍 형성재를 추출한 다공막에 대하여 행해도 된다. 또한 상기 시트상 성형체로부터 구멍 형성재를 추출하기 전과 후에 행해도 된다.It is also preferable to stretch the sheet-shaped formed article or the porous film. The stretching may be performed before extracting the hole forming material from the sheet-form molding. Further, it may be performed on the porous film from which the hole forming material is extracted from the sheet-form molding. It may also be performed before and after the hole forming material is extracted from the sheet-form molding.
연신 처리로서는, 1축 연신 또는 2축 연신 모두 적합하게 사용할 수 있지만, 얻어지는 다공막의 강도 등을 향상시키는 관점에서 2축 연신이 바람직하다. 시트상 성형체를 2축 방향으로 고배율 연신하면 분자가 면 방향으로 배향되어, 최종적으로 얻어지는 다공막이 찢어지기 어려워지고 높은 찌르기 강도를 갖게 된다. 연신 방법으로서는, 예를 들어 동시 2축 연신, 축차 2축 연신, 다단 연신, 다수 회 연신 등의 방법을 들 수 있으며, 찌르기 강도의 향상, 연신의 균일성, 셧다운성의 관점에서 동시 2축 연신이 바람직하다.As the stretching treatment, both uniaxial stretching and biaxial stretching can be suitably used, but biaxial stretching is preferable from the viewpoint of improving the strength and the like of the obtained porous film. When the sheet-like formed body is stretched at a high magnification in the biaxial direction, the molecules are oriented in the plane direction, and the finally obtained porous film is hardly torn and has a high sticking strength. Examples of the stretching method include simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, multistage stretching, and multiple stretching. Examples of the stretching method include simultaneous biaxial stretching in terms of enhancement of stab strength, uniformity of stretching, and shut- desirable.
여기서 동시 2축 연신이란, MD(미다공막 연속 성형의 기계 방향)의 연신과 TD(미다공막의 MD를 90°의 각도로 가로지르는 방향)의 연신이 동시에 실시되는 연신 방법을 말하며, 각 방향의 연신 배율은 상이해도 된다. 축차 2축 연신이란, MD 또는 TD의 연신이 독립적으로 실시되는 연신 방법을 말하며, MD 또는 TD로 연신이 이루어지고 있을 때는, 다른 방향은 비구속 상태 또는 일정 길이로 고정되어 있는 상태로 한다.Here, the simultaneous biaxial stretching refers to a stretching method in which stretching of MD (machine direction of continuous microporous membrane) and stretching of TD (direction of MD of microporous membrane at an angle of 90 DEG) are simultaneously performed, The stretching magnification may be different. Sequential biaxial stretching is a stretching method in which MD or TD stretching is carried out independently. When stretching is performed in MD or TD, the other direction is set to be unrestrained or fixed at a certain length.
연신 배율은 면 배율로 20배 이상 100배 이하의 범위인 것이 바람직하고, 25배 이상 50배 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. 각 축 방향의 연신 배율은 MD로 4배 이상 10배 이하, TD로 4배 이상 10배 이하의 범위인 것이 바람직하고, MD로 5배 이상 8배 이하, TD로 5배 이상 8배 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. 총 면적 배율이 20배 이상이면, 얻어지는 다공막에 충분한 강도를 부여할 수 있는 경향이 있으며, 한편, 총 면적 배율이 100배 이하이면, 연신 공정에서의 막 파단을 방지하여 높은 생산성이 얻어지는 경향이 있다.The drawing magnification is preferably in the range of 20 times to 100 times, more preferably in the range of 25 times to 50 times. The stretching magnification in each axial direction is preferably in the range of not less than 4 times and not more than 10 times in MD, not less than 4 times and not more than 10 times in TD, not less than 5 times and not more than 8 times in MD, not less than 5 times and not more than 8 times in TD Is more preferable. When the total area multiplication factor is 20 or more, sufficient strength can be given to the resulting porous film. On the other hand, if the total area multiplication factor is 100 or more, the film tends to be prevented from being broken in the drawing step, have.
다공막의 수축을 억제하기 위하여, 연신 공정 후 또는 다공막 형성 후에 열 고정을 목적으로 하여 열처리를 행할 수도 있다. 또한 다공막에, 계면 활성제 등에 의한 친수화 처리, 전리성 방사선 등에 의한 가교 처리 등의 후처리를 행해도 된다.In order to suppress shrinkage of the porous film, heat treatment may be performed after the stretching process or after the formation of the porous film for the purpose of fixing the heat. Further, the porous film may be subjected to a post-treatment such as a hydrophilic treatment with a surfactant or the like, or a crosslinking treatment with ionizing radiation or the like.
다공막에는, 수축을 억제하는 관점에서 열 고정을 목적으로 하여 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 열처리의 방법으로서는, 물성의 조정을 목적으로 하여 소정의 온도 분위기 및 소정의 연신율로 행하는 연신 조작, 및/또는 응력 저감을 목적으로 하여 소정의 온도 분위기 및 소정의 완화율로 행하는 완화 조작을 들 수 있다. 연신 조작을 행한 후에 완화 조작을 행해도 된다. 이들 열처리는 텐터 또는 롤 연신기를 사용하여 행할 수 있다.It is preferable that the porous film is subjected to heat treatment for the purpose of heat fixation from the viewpoint of suppressing shrinkage. Examples of the heat treatment method include a relaxation operation performed with a predetermined temperature atmosphere and a predetermined relaxation rate for the purpose of stretching operation performed at a predetermined temperature atmosphere and a predetermined elongation rate and / or stress reduction for the purpose of adjusting physical properties have. The relaxation operation may be performed after the stretching operation. These heat treatments can be performed using a tenter or a roll stretcher.
연신 조작은 막의 MD 및/또는 TD로 1.1배 이상, 보다 바람직하게는 1.2배 이상의 연신을 실시하는 것이, 한층 더한 고강도 및 고기공률의 다공막이 얻어지는 관점에서 바람직하다.It is preferable that the stretching operation is performed by stretching at least 1.1 times, more preferably at least 1.2 times, MD and / or TD of the film in view of obtaining a porous film having further high strength and high porosity.
완화 조작은 막의 MD 및/또는 TD로의 축소 조작이다. 완화율이란, 완화 조작 후의 막의 치수를 완화 조작 전의 막의 치수로 나눈 값이다. 또한 MD, TD 양쪽을 완화했을 경우에는 MD의 완화율과 TD의 완화율을 곱한 값이다. 완화율은 1.0 이하인 것이 바람직하고, 0.97 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.95 이하인 것이 더욱 바람직하다. 완화율은 막 품위의 관점에서 0.5 이상인 것이 바람직하다. 완화 조작은 MD, TD 양 방향으로 행해도 되지만, MD 또는 TD 중 한쪽 방향만 행해도 된다.The relaxation operation is a shrinking operation of the membrane to MD and / or TD. The relaxation rate is a value obtained by dividing the dimension of the membrane after the relaxation operation by the dimension of the membrane before the relaxation operation. Also, when both MD and TD are relaxed, it is a value obtained by multiplying the relaxation rate of MD and the relaxation rate of TD. The relaxation rate is preferably 1.0 or less, more preferably 0.97 or less, still more preferably 0.95 or less. The relaxation rate is preferably 0.5 or more from the viewpoint of film quality. The relaxation operation may be performed in both MD and TD directions, but only one of the MD and TD directions may be performed.
이 가소제 추출 후의 연신 및 완화 조작은 바람직하게는 TD로 행한다. 연신 및 완화 조작에 있어서의 온도는 폴리올레핀 수지의 융점(이하, 「Tm」이라고도 함)보다 낮은 것이 바람직하고, Tm보다 1℃ 내지 25℃ 낮은 범위가 보다 바람직하며, Tm보다 3℃ 내지 23℃ 낮은 범위가 더욱 바람직하고, Tm보다 5℃ 내지 21℃ 낮은 범위가 특히 바람직하다. 연신 및 완화 조작에 있어서의 온도가 상기 범위이면, 열수축률 저감과 기공률의 균형의 관점에서 바람직하다.The stretching and the relaxation after the plasticizer is preferably performed by TD. The temperature in the stretching and relaxation operation is preferably lower than the melting point (hereinafter, also referred to as "Tm") of the polyolefin resin, more preferably 1 ° C to 25 ° C lower than Tm and 3 ° C to 23 ° C lower than Tm , And a range of 5 占 폚 to 21 占 폚 lower than the Tm is particularly preferable. When the temperature in the stretching and the relaxation is in the above range, it is preferable from the viewpoint of the reduction of the heat shrinkage rate and the balance of the porosity.
<CID><CID>
CID(Current Interrupt Device)란, 밀폐된 전지 내부의 압력의 변화, 즉, 압력 상승을 감지하여 일정 압력 이상이 되는 경우, 그 자체가 전류를 차단하는 소자이다. 전지의 충방전을 개시하고 나서 CID가 기동하기까지의 시간을 CID 기동 시간이라고 하는데, 보다 높은 전지의 안전성을 담보하는 관점에서 CID 기동 시간은 짧은 편이 바람직하다.CID (Current Interrupt Device) is a device that cuts off the current itself when a change in pressure inside a sealed battery, that is, a pressure rise, is detected and becomes equal to or higher than a certain pressure. The time from the start of charge / discharge of the battery to the start of the CID is referred to as the CID start time. It is preferable that the CID start time is short in view of securing the safety of a higher battery.
<미다공막의 파라핀 함유량><Paraffin content of microporous membrane>
폴리올레핀 미다공막에 포함되는 파라핀 함유량은, 당해 미다공막을 포함하는 세퍼레이터를 사용한 원통 전지의 CID 기동 시간의 단축의 관점에서 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하이며, 1.5중량% 이상 2.0중량% 이하가 바람직하다. 당해 파라핀 함유량은, 1.0중량% 미만인 경우에는 CID 기동 시간을 단축할 수 없고, 2.0중량%보다 많은 경우에는 초기 충방전 효율이 악화된다. 파라핀 함유량이 상기 범위 내일 때 CID 기동 시간이 단축되는 메커니즘의 상세는 불명이지만, 하기와 같이 추정된다. 당해 미다공막을 포함하는 세퍼레이터를 사용한 원통 전지에 있어서, 충방전을 반복함으로써 파라핀의 분해에 의한 가스가 발생하여 CID를 조기에 기동하는 것이 가능해져, 안전하게 전지를 절연 상태로 하는 것이 가능해졌다고 생각된다.The content of paraffin contained in the polyolefin microporous membrane is preferably 1.0 wt% or more and 2.0 wt% or less, more preferably 1.5 wt% or more and 2.0 wt% or less from the viewpoint of shortening the CID start time of the cylindrical battery using the separator containing the microporous membrane Do. If the content of the paraffin is less than 1.0% by weight, the CID start time can not be shortened. If the content is more than 2.0% by weight, the initial charge / discharge efficiency is deteriorated. The details of the mechanism that shortens the CID start time when the paraffin content is within the above range is unknown but is estimated as follows. In the cylindrical battery using the separator including the microporous membrane, by repeating charge and discharge, it is possible to generate gas by decomposition of paraffin and to start the CID at an early stage, thereby making it possible to securely insulate the battery .
폴리올레핀 미다공막에 포함되는 파라핀은, 탄소 원자의 수가 20 이상인 알칸을 단수 또는 복수 포함하는 것이면 고체 또는 액체의 어느 것이어도 된다. 일반적으로 파라핀은 고체일 때 간단히 「파라핀」 또는 「파라핀 왁스」라 칭해지고, 액체일 때 「유동 파라핀」이라 칭해진다. 폴리올레핀 미다공막에 복수 종의 파라핀이 포함되는 경우에는, 모든 파라핀의 합계 함유량이 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하의 범위 내에 있는 것으로 한다. 파라핀 함유량은 실시예에 기재된 방법 및 조건에 따라 측정된다.The paraffin contained in the polyolefin microporous membrane may be either solid or liquid as long as it contains one or more alkanes having 20 or more carbon atoms. Paraffin is generally referred to as "paraffin" or "paraffin wax" when it is solid and "liquid paraffin" when it is liquid. When the polyolefin microporous membrane contains plural kinds of paraffins, it is assumed that the total content of all the paraffins is in the range of 1.0 wt% or more and 2.0 wt% or less. The paraffin content is determined according to the methods and conditions described in the examples.
또한 상기 파라핀은, 크로마토그래피나 적외 흡수 스펙트럼법 등으로 대표되는 분석 방법으로 동정할 수 있다.The paraffin can be identified by analytical methods typified by chromatography or infrared absorption spectrometry.
상기에서 설명된 폴리올레핀 미다공막의 제조 방법에 있어서, 수지 조성물과 파라핀의 혼합 비율, 수지 조성물에 대한 파라핀의 분산성, 수지 조성물과 파라핀을 포함하는 시트로부터의 파라핀의 추출 조건 등을 조정함으로써, 미다공막의 파라핀 함유량을 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.In the above-described method for producing a polyolefin microporous membrane, by adjusting the mixing ratio of the resin composition and paraffin, the dispersibility of paraffin to the resin composition, and the extraction conditions of paraffin from the sheet containing the resin composition and paraffin, It is preferable to control the paraffin content of the sclera to 1.0 wt% or more and 2.0 wt% or less.
<미다공막의 Si 함유량><Si content of microporous film>
폴리올레핀 미다공막에 포함되는 규소 원자(Si) 함유량은, 당해 미다공막을 포함하는 세퍼레이터를 사용한 전지의 CID 기동 시간의 관점에서, 당해 미다공막의 중량을 기준으로 하여 1ppm 이상 1000ppm 이하가 바람직하고, 1ppm 이상 500ppm 이하가 보다 바람직하다. Si 함유량이 상기 범위 내일 때 CID 기동 시간이 단축되는 메커니즘의 상세는 불명이지만, 하기와 같이 추정된다. 당해 미다공막을 포함하는 세퍼레이터를 사용한 원통 전지에 있어서, 충방전을 반복함으로써 미량의 불산이 발생하고, 그것이 Si 화합물(예를 들어 실리카)과 반응하여 불화규소(SiF4) 등을 발생한다. 이것에 의하여 CID를 조기에 기동하는 것이 가능해져, 안전하게 전지를 절연 상태로 하는 것이 가능해졌다고 생각된다.The content of silicon atoms (Si) contained in the polyolefin microporous membrane is preferably 1 ppm or more and 1000 ppm or less based on the weight of the microporous membrane in view of the CID startup time of the battery using the separator containing the microporous membrane, Or more and 500 ppm or less. The details of the mechanism for shortening the CID start time when the Si content is within the above range are unknown, but are estimated as follows. In a cylindrical battery using a separator including the microporous membrane, a small amount of hydrofluoric acid is generated by repeating charge and discharge, and it reacts with a Si compound (for example, silica) to generate silicon fluoride (SiF 4 ). This makes it possible to start the CID at an early stage, thereby making it possible to securely insulate the battery.
폴리올레핀 미다공막에 포함되는 Si 함유량은, 세퍼레이터의 내전압의 관점에서 1000ppm 이하가 바람직하다. Si 함유량이 1000ppm보다 많으면, Si 화합물(예를 들어 실리카)에 포함되는 수분이 세퍼레이터의 내전압성을 악화시킨다고 추정된다.The Si content in the polyolefin microporous membrane is preferably 1000 ppm or less from the viewpoint of the withstand voltage of the separator. If the Si content is more than 1000 ppm, it is presumed that the moisture contained in the Si compound (for example, silica) deteriorates the withstand voltage of the separator.
(전지용 세퍼레이터 및 전지)(Battery separator and battery)
본 실시 형태의 미다공막은, 특히 전지용 세퍼레이터로서의 용도에 바람직하게 사용된다. 즉, 본 실시 형태의 전지용 세퍼레이터는 본 실시 형태의 미다공막을 포함한다. 또한 본 실시 형태의 전지는 본 실시 형태의 미다공막을 포함한다.The microporous membrane of the present embodiment is preferably used particularly for use as a battery separator. That is, the battery separator of the present embodiment includes the microporous membrane of the present embodiment. The battery of this embodiment also includes the microporous membrane of the present embodiment.
본 실시 형태에 따른 세퍼레이터를 전극과 접착함으로써, 세퍼레이터와 전극이 적층되어 있는 적층체를 얻을 수 있다.By bonding the separator according to the present embodiment to an electrode, a laminate in which a separator and an electrode are laminated can be obtained.
적층체는, 권회 시의 취급성, 그리고 축전 디바이스의 레이트 특성 및 사이클 특성뿐만 아니라 접착성 및 투과성도 우수하다. 그 때문에 적층체는, 예를 들어 비수 전해액 2차 전지 등의 전지, 콘덴서, 캐패시터 등의 축전 디바이스에 적합하게 사용될 수 있다.The laminate is excellent in not only handling properties at the time of winding, rate characteristics and cycle characteristics of the electrical storage device but also adhesiveness and permeability. Therefore, the laminate can be suitably used, for example, in batteries such as nonaqueous electrolyte secondary batteries, power storage devices such as capacitors, capacitors, and the like.
적층체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 본 실시 형태에 따른 세퍼레이터와 전극을 중첩시키고, 필요에 따라 가열 및/또는 프레스하는 공정을 포함해도 된다. 가열 및/또는 프레스는 전극과 세퍼레이터를 중첩시킬 때 행해질 수 있다. 전극과 세퍼레이터를 중첩시킨 후에 원 또는 편평한 와권상으로 권회하여 권회체를 얻을 수도 있다. 권회체에 대하여 가열 및/또는 프레스를 행해도 된다.The method of producing the laminate is not particularly limited, but may include, for example, a step of superposing the separator according to the present embodiment and the electrode, and heating and / or pressing, if necessary. Heating and / or pressing may be performed when overlapping the electrode and the separator. After the electrode and the separator are superimposed, a wound body can be obtained by winding the electrode or separator in a circular or flat manner. Heating and / or pressing may be performed on the winding body.
폭 10 내지 500㎜(바람직하게는 80 내지 500㎜) 및 길이 200 내지 4000m(바람직하게는 1000 내지 4000m)의 세로로 긴 형상의 세퍼레이터를 제조하여 전극과 중첩시킬 수 있다.A separator having a length of 10 to 500 mm (preferably 80 to 500 mm) and a length of 200 to 4000 m (preferably 1000 to 4000 m) may be prepared and overlapped with the electrode.
적층체는, 정극-세퍼레이터-부극-세퍼레이터 또는 부극-세퍼레이터-정극-세퍼레이터의 순으로 평판 형상으로 적층하고, 가압 및 필요에 따라 보조적으로 가열하여 제조할 수도 있다.The laminate may be produced by laminating in the order of a positive electrode-separator-negative electrode-separator or negative electrode-separator-positive electrode-separator in the form of a flat plate, and pressing and supplementarily heating as required.
가압 시의 압력은 1㎫ 내지 30㎫인 것이 바람직하다. 가압 시간은 5초 내지 30분인 것이 바람직하다. 가열 온도는 40℃ 내지 120℃인 것이 바람직하다. 가열 시간은 5초 내지 30분인 것이 바람직하다. 또한 가열을 하고 나서 가압해도, 가압을 하고 나서 가열을 해도, 가압과 가열을 동시에 행해도 된다. 이들 중에서도 가압과 가열을 동시에 행하는 것이 바람직하다.The pressure at the time of pressing is preferably 1 MPa to 30 MPa. The pressing time is preferably 5 seconds to 30 minutes. The heating temperature is preferably 40 to 120 ° C. The heating time is preferably 5 seconds to 30 minutes. Even if heating is performed and then pressure is applied, pressurization and heating may be performed at the same time even if heating is performed after pressurization. Among them, it is preferable to simultaneously perform pressurization and heating.
축전 디바이스가 2차 전지인 경우에는, 적층체를 원 또는 편평한 와권상으로 권회하여 권회체를 얻고, 캔, 파우치형 케이스 등의 수납체에 권회체를 수납하고, 또한 전해액을 주입하고, 원한다면 가열 및/또는 프레스를 더 행하여 2차 전지를 얻을 수 있다.In the case where the electrical storage device is a secondary battery, the laminated body is wound in a circular or flat wrapping form to obtain a winding body, the winding body is housed in a housing such as a can, a pouch- And / or a press may be further performed to obtain a secondary battery.
본 실시 형태에 따른 세퍼레이터를 사용하여 비수 전해액 2차 전지를 제조하는 경우에는 기지의 정극, 부극 및 비수 전해액을 사용해도 된다.When a nonaqueous electrolyte secondary battery is manufactured using the separator according to the present embodiment, a known positive electrode, negative electrode, and nonaqueous electrolyte solution may be used.
정극 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 LiCoO2, LiNiO2, 스피넬형 LiMnO4, 올리빈형 LiFePO4 등의 리튬 함유 복합 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the positive electrode material include, but are not limited to, lithium-containing complex oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , spinel type LiMnO 4 and olivine type LiFePO 4 .
부극 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 흑연질, 난흑연화 탄소 질, 이(易)흑연화 탄소질, 복합 탄소체 등의 탄소 재료; 실리콘, 주석, 금속 리튬, 각종 합금 재료 등을 들 수 있다.The negative electrode material is not particularly limited, and examples thereof include carbon materials such as graphite, non-graphitized carbonaceous, graphitized carbonaceous material and composite carbonaceous material; Silicon, tin, metal lithium, various alloy materials, and the like.
비수 전해액으로서는 특별히 한정되지 않지만, 전해질을 유기 용매에 용해시킨 전해액을 사용할 수 있다. 유기 용매로서는, 예를 들어 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트 등을 들 수 있다. 전해질로서는, 예를 들어 LiClO4, LiBF4, LiPF6 등의 리튬염을 들 수 있다.The non-aqueous electrolyte is not particularly limited, but an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and the like. Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 and LiPF 6 .
본 실시 형태에 따른 세퍼레이터를 사용한 전지로서는, 원통형의 외장 캔 내에, 파라핀을 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하 함유하는 폴리올레핀 미다공막(세퍼레이터)과, 정극과, 부극과, 전해액과, CID(디스커넥트 소자)를 포함하는 원통형 리튬 이온 2차 전지가 바람직하다. 이와 같은 구성을 갖는 원통형 2차 전지는, CID 기동 시간을 단축하여 안전성을 향상시켜, 안전성과 전지 특성(초기 충방전 효율)의 양립을 달성하기 쉽다.As the battery using the separator according to the present embodiment, it is possible to use a polyolefin microporous membrane (separator) containing not less than 1.0 wt% and not more than 2.0 wt% of paraffin, a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, Element) is preferable as the battery. The cylindrical secondary battery having such a configuration can improve the safety by shortening the CID startup time and easily attain both the safety and the battery characteristics (initial charge / discharge efficiency).
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 세퍼레이터를 사용한 전지의 CID 기동 시간은, 보다 높은 전지의 안전성을 담보하는 관점에서 짧을수록 바람직하다. 세퍼레이터를 사용한 전지의 CID 기동 시간은, 실시예에서 설명되는 방법 및 조건에 따라 측정된다. 실시예에서 상세히 설명되지만, CID 기동 시간을 측정하기 위하여, 정극과 부극 사이에 세퍼레이터를 개재시키고 권취하여 전극 조립체를 제조한다. CID의 기동 시간이 짧을수록 전지 내부의 압력의 변화, 즉, 압력 상승을 감지하여 보다 빨리 전류를 차단하기 때문에, 높은 전지의 안전성을 담보할 수 있다.As described above, the CID start time of the battery using the separator according to the present embodiment is preferably as short as possible from the viewpoint of securing safety of a higher battery. The CID start time of the battery using the separator is measured according to the method and conditions described in the embodiment. In order to measure the CID startup time, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode and is wound to manufacture an electrode assembly, which will be described in detail in the embodiment. As the startup time of the CID is shorter, the change in the internal pressure of the battery, that is, the pressure rise is detected, and the current is cut off more quickly, so that the safety of the battery can be secured.
본 실시 형태에 따른 세퍼레이터를 사용한 전지의 초기 충방전 효율은, 전지의 출력을 높이기 위하여 80% 이상인 것이 바람직하다. 세퍼레이터를 사용한 전지의 초기 충방전 효율은 실시예에서 설명되는 방법 및 조건에 따라 측정된다.The initial charging and discharging efficiency of the battery using the separator according to the present embodiment is preferably 80% or more for increasing the output of the battery. The initial charge-discharge efficiency of the battery using the separator is measured according to the method and conditions described in the embodiment.
본 실시 형태에 따른 세퍼레이터의 내전압은, 해당 세퍼레이터를 사용한 내부 단락 저감의 관점에서 1.7㎸ 이상인 것이 바람직하고, 2.3㎸ 이상인 것이 보다 바람직하다. 세퍼레이터의 내전압은 실시예에서 설명되는 방법 및 조건에 따라 측정된다.The withstand voltage of the separator according to the present embodiment is preferably 1.7 kV or more and more preferably 2.3 kV or more from the viewpoint of reduction of the internal short circuit using the separator. The withstand voltage of the separator is measured according to the method and conditions described in the embodiment.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이하의 제조예, 실시예 및 비교예에 있어서 사용된 각종 물성의 측정 방법 및 평가 방법은 이하와 같다. 또한 특별히 기재가 없는 한, 각종 측정 및 평가는 실온 23℃, 1기압 및 상대 습도 50%의 조건 하에서 행해졌다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. The measurement methods and evaluation methods of various physical properties used in the following Production Examples, Examples and Comparative Examples are as follows. Unless otherwise specified, various measurements and evaluations were carried out under the conditions of a room temperature of 23 캜, 1 atm and a relative humidity of 50%.
<측정 방법 및 평가 방법>≪ Measurement method and evaluation method >
<점도 평균 분자량>≪ viscosity average molecular weight &
ASTM-D4020에 기초하여 측정하였다. 폴리올레핀 원료 또는 미다공막을 135℃의 데칼린 용액에 용해시켜 극한 점도[η]를 측정하고, 다음 식에 의하여 점도 평균 분자량(Mv)을 산출하였다.ASTM-D4020. The polyolefin raw material or microporous membrane was dissolved in a decalin solution at 135 占 폚 to measure the intrinsic viscosity [?] And the viscosity average molecular weight (Mv) was calculated by the following equation.
[η]=6.77×10- 4Mv0 .67 [η] = 6.77 × 10 - 4 Mv 0 .67
또한 폴리프로필렌에 대해서는 다음 식에 의하여 Mv를 산출하였다.For polypropylene, Mv was calculated by the following formula.
[η]=1.10×10- 4Mv0 .80 [η] = 1.10 × 10 - 4 Mv 0 .80
<유동 파라핀 함유량 측정><Measurement of liquid paraffin content>
실시예 및 비교예의 세퍼레이터 중의 유동 파라핀 함유량은 이하의 방법으로 측정하였다.The content of the liquid paraffin in the separator of Examples and Comparative Examples was measured by the following method.
100×100㎜로 샘플링한 세퍼레이터를 제전(除電)하고 정밀 천칭을 사용하여 칭량하였다(W0(g)). 계속해서, 밀폐 용기에 염화메틸렌을 200ml 첨가하고, 상기 세퍼레이터를 실온에서 15분 침지시켰다. 그 후, 당해 세퍼레이터를 취출하여 실온에서 3시간 건조시키고, 상기와 마찬가지로 제전하고 정밀 천칭을 사용하여 칭량하였다(W1(g)). 유동 파라핀 함유량은 하기 식으로 구하였다.The separator sampled at 100 x 100 mm was de-electrified and weighed using a precision balance (W 0 (g)). Subsequently, 200 ml of methylene chloride was added to the sealed container, and the separator was immersed at room temperature for 15 minutes. Thereafter, the separator was taken out, dried at room temperature for 3 hours, discharged similarly to the above, and weighed using a precision balance (W 1 (g)). The liquid paraffin content was determined by the following formula.
파라핀 함유량(wt%)=(W0-W1)/W0×100Paraffin content (wt%) = (W 0 -W 1 ) / W 0 100
<Si 함유량 측정><Measurement of Si Content>
실시예 및 비교예의 세퍼레이터 중의 Si 함유량은 이하의 방법으로 측정하였다.The Si contents in the separators of Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.
세퍼레이터 약 0.2g을 불소 수지제의 밀폐식 분해 용기에 칭량투입하고, 거기에 고순도 질산 5mL를 첨가하고 마이크로웨이브 분해 장치(마일스톤 제너럴 가부시키가이샤 제조, 상품명 「ETHOS TC」, 기기 번호 125571)에 의하여 200℃에서 20분 간 가열한 후, 초순수로 50mL로 정용(定容)하였다. 그 후, ICP 질량 분석 장치(서모 피셔 사이언티픽 가부시키가이샤 제조, 상품명 「X 시리즈 X7 ICP-MS」, 기기 번호 X0126)에 의하여 측정을 행하였다. 정량 방법은 내부 표준법에 의하여, 각 원소 농도 0, 2, 10, 20㎍/L의 4점 검량선에 의하여 행하였다. 또한 측정용 검액을 검량선 범위에 들어가도록 희석하였다. 또한 내부 표준 원소로서 코발트(Co)를 사용하였다.About 0.2 g of the separator was weighed into a closed decomposition vessel made of a fluororesin, 5 mL of high purity nitric acid was added thereto, and the mixture was treated by a microwave decomposition apparatus (manufactured by Milestone General Corporation, trade name "ETHOS TC", instrument number 125571) After heating at 200 ° C for 20 minutes, the solution was adjusted to 50 ml with ultrapure water. Thereafter, measurement was carried out by an ICP mass spectrometer (trade name: X series X7 ICP-MS, manufactured by Thermo Scientific Co., Ltd., instrument No. X0126). The quantification method was carried out according to the internal standard method using a four-point calibration curve of 0, 2, 10 and 20 μg / L of each element concentration. In addition, the test sample solution was diluted so as to fall within the calibration curve range. Cobalt (Co) was used as an internal standard element.
<CID 기동 시간 평가><CID start time evaluation>
LiCoO2(정극 활물질) 94중량%, 카본 블랙(도전제) 3중량%, 및 폴리비닐리덴플루오라이드(결합제) 3중량%를 N-메틸피롤리돈 중에서 혼합하여 정극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 알루미늄박(전류 집전체)에 도포하고 건조 및 압연을 실시하여 정극을 제조하였다.94% by weight of LiCoO 2 (positive electrode active material), 3% by weight of carbon black (conductive agent) and 3% by weight of polyvinylidene fluoride (binder) were mixed in N-methylpyrrolidone to prepare a positive electrode active material slurry. This slurry was applied to an aluminum foil (current collector), dried and rolled to produce a positive electrode.
천연 흑연 및 폴리불화비닐리덴(결합제)을 96:4의 질량비로 N-메틸피롤리돈 용매에서 혼합하여 부극 슬러리를 제조하였다. 상기 부극 슬러리를 14㎛의 두께로 구리박 상에 코팅하여 얇은 극판의 형태로 형성한 후, 135℃에서 3시간 이상 건조시키고 압연하여 부극을 제조하였다.Natural graphite and polyvinylidene fluoride (binder) were mixed in N-methylpyrrolidone solvent in a mass ratio of 96: 4 to prepare negative electrode slurry. The negative electrode slurry was coated on a copper foil with a thickness of 14 탆 to form a thin electrode plate. The negative electrode slurry was dried at 135 캜 for 3 hours or more and rolled to prepare a negative electrode.
플루오로에틸렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트 및 디에틸카르보네이트를 20부피%:10부피%:20부피%:50부피%의 비율로 혼합한 혼합 용매에 1.3M LiPF6을 첨가하였다. 이 혼합물에 숙시노니트릴을, 혼합물의 전체 중량에 대하여 5중량% 첨가하여 전해질을 제조하였다.A mixed solvent obtained by mixing fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate in a ratio of 20 vol%: 10 vol%: 20 vol%: 50 vol% was mixed with 1.3M LiPF 6 was added. To this mixture, succinonitrile was added in an amount of 5% by weight based on the total weight of the mixture to prepare an electrolyte.
상기 정극, 부극, 전해질 및 실시예 및 비교예의 세퍼레이터를 사용하여 부피당 용량이 730Wh/l인 리튬 2차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery having a capacity per volume of 730 Wh / l was prepared using the positive electrode, the negative electrode, the electrolyte, and the separator of Examples and Comparative Examples.
또한, 제조한 리튬 2차 전지를 60℃에서 4.35V의 정전압 조건 하에서 연속 충전하면서 CID(Current Interrupt Device) 기동 시간을 측정하였다. 비교예 1에 따른 세퍼레이터를 사용한 전지의 CID 기동 시간을 블랭크로 하여, 실시예 및 비교예 2의 세퍼레이터를 사용한 전지에 대하여, 비교예 1의 기동 시간에 대한 단축 시간(min.)을 산출하였다.The CID (Current Interrupt Device) startup time was measured while continuously charging the produced lithium secondary battery at a constant voltage of 4.35 V at 60 캜. The shortening time (min.) Of the battery using the separator of Example and Comparative Example 2 with respect to the startup time of Comparative Example 1 was calculated using the CID startup time of the battery using the separator according to Comparative Example 1 as a blank.
<초기 충방전 효율 평가>≪ Evaluation of initial charging / discharging efficiency &
(코인 전지의 제작)(Production of coin battery)
부극 활물질로서, 입자 직경 20㎛, 비표면적 4.2㎡/g의 그래파이트 98부와, 부극 활물질층용 결착제로서 PVDF(폴리불화비닐리덴) 5부(고형분 상당)를 혼합하고, N-메틸피롤리돈을 더 첨가하고 플래니터리 믹서로 혼합하여 슬러리상의 부극용 전극 조성물을 조제하였다. 이 부극 활물질을 사용하여 코인형의 2차 전지를 제작하였다. 이 2차 전지는, 부극 활물질을 사용한 시험극을 캔 1에 수용함과 함께, 대향 전극을 캔 2에 부착한 후, 전해액이 함침된 실시예 및 비교예의 세퍼레이터를 개재하여 캔 1, 2를 적층시키고 나서 개스킷을 개재하여 코킹한 것이다. 상기 부극용 전극 조성물을, 건조 후 두께가 60㎛가 되도록 구리박 집전체에 도포, 건조하고, 직경 16.4㎜의 펠릿 형상으로 펀칭하였다. 대향 전극으로서는, 직경 15.2㎜로 펀칭한 코발트산리튬(LiCoO2)판을 사용하였다. 전해액을 제조하는 경우에는, 용매인 탄산에틸렌(EC)과 탄산에틸메틸(EMC)과 탄산디메틸(DMC)을 혼합한 후, 전해질염인 6불화인산리튬(LiPF6)을 용해시켰다. 이 경우에는, 용매의 조성을 질량비로 EC:EMC:DMC=30:10:60, 전해질염의 농도를 1㏖/d㎥(=1㏖/l)로 하였다.98 parts of graphite having a particle diameter of 20 mu m and a specific surface area of 4.2 m < 2 > / g and 5 parts of PVDF (polyvinylidene fluoride) as a binder for the negative electrode active material layer (corresponding to solid content) were mixed as the negative electrode active material, And the mixture was mixed with a planetary mixer to prepare an electrode composition for a negative electrode on a slurry. The negative electrode active material was used to produce a coin-shaped secondary battery. In this secondary battery, the test electrode using the negative electrode active material is accommodated in the can 1, the counter electrode is attached to the can 2, and then the can 1 and 2 are laminated via the separator of the embodiment and the comparative example in which the electrolyte is impregnated And then caulked through a gasket. The electrode composition for negative electrode was applied to a copper foil current collector so as to have a thickness of 60 mu m after drying, dried and punched into a pellet shape having a diameter of 16.4 mm. As the counter electrode, a lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) plate punched with a diameter of 15.2 mm was used. In the case of producing the electrolytic solution, ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) were mixed as a solvent, and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolytic salt was dissolved. In this case, the composition of the solvent was set to EC: EMC: DMC = 30: 10: 60 by mass ratio, and the concentration of the electrolyte salt was 1 mol / dm 3 (= 1 mol / l).
(초기 충방전 효율의 평가)(Evaluation of initial charging / discharging efficiency)
상기와 같이 제조한 코인형을 사용하여 첫 회 충전 용량을 평가하였다. 1㎃의 전류로 전지 전압이 4.2V에 도달하기까지 정전류 충전한 후, 4.2V의 전압으로 전류가 100㎂에 도달하기까지 정전압 충전하여, 시험극의 질량으로부터 구리박 집전체 및 결착제의 질량을 제외한 단위 질량당 충전 용량을 구하였다. 여기서 충전이란, 부극 활물질로의 리튬 삽입 반응을 의미한다.The first charge capacity was evaluated using the coin-type thus prepared. The battery was charged at a constant current until the battery voltage reached 4.2 V at a current of 1 mA and then charged at a constant voltage until the current reached 100 mu A at a voltage of 4.2 V. The mass of the copper foil current collector and the binder And the charging capacity per unit mass was obtained. Here, charging refers to a lithium insertion reaction into the negative electrode active material.
첫 회 방전 용량을 조사하는 경우에는, 첫 회 충전 용량을 조사했을 경우와 마찬가지의 수순으로 충전한 후, 1㎃의 전류로 전지 전압이 2.5V에 도달하기까지 정전류 방전하여, 시험극의 질량으로부터 구리박 집전체 및 결착제의 질량을 제외한 단위 질량당의 방전 용량을 구하였다. 여기서 방전이란, 부극 활물질로부터의 리튬 이탈 반응을 의미한다.In the case of checking the discharge capacity for the first time, the battery was charged in the same procedure as that for the first charging capacity, and then discharged at a constant current until the battery voltage reached 2.5 V at a current of 1 mA. The discharge capacity per unit mass excluding the mass of the copper foil collector and the binder was determined. Here, the discharge means a lithium removal reaction from the negative electrode active material.
초기 충방전 효율을 하기 식에 따라 산출하였다.The initial charge-discharge efficiency was calculated according to the following formula.
초기 충방전 효율(%)=(첫 회 방전 용량/첫 회 충전 용량)×100Initial charge / discharge efficiency (%) = (first discharge capacity / first charge capacity) × 100
<내전압 측정>≪ Measurement of withstand voltage &
실시예 및 비교예의 세퍼레이터 내전압은 이하의 방법으로 측정하였다.The dielectric strength of the separator in Examples and Comparative Examples was measured by the following method.
표면을 청정하게 한 Φ35㎜의 전극에 50㎜×50㎜의 세퍼레이터 샘플을 끼우고, 전극에 전압을 인가하고 서서히 그 전압을 상승시켜 가, 0.5㎃의 전류가 흘러 스파크할 때의 전압값을 측정하였다. 이 측정을, 동일한 필름 샘플의 면 내에 있어서 적어도 20점의 상이한 포인트에서 측정하고, 그의 평균값을 기록하였다. 이때, 내전압성에 대하여 하기 평가 기준에 기초하여 평가하였다.A separator sample of 50 mm x 50 mm was put on an electrode of? 35 mm which made the surface clean, a voltage was applied to the electrode, the voltage was gradually increased, and a voltage value at the time of sparking Respectively. This measurement was taken at at least 20 different points within the plane of the same film sample and the average value thereof was recorded. At this time, the withstand voltage resistance was evaluated based on the following evaluation criteria.
A(현저히 양호): 2.3㎸ 이상A (remarkably good): 2.3 kV or more
B(양호): 1.7㎸ 이상 2.3㎸ 미만B (good): 1.7 kV or more and less than 2.3 kV
C(허용): 1.7㎸ 미만C (allowable): Less than 1.7 kV
[실시예 1][Example 1]
Mv가 70만인 단독 중합체의 고밀도 폴리에틸렌을 45질량부, Mv가 30만인 단독 중합체의 고밀도 폴리에틸렌을 45질량부, Mv가 40만인 단독 중합체의 폴리프로필렌과 Mv가 15만인 단독 중합체의 폴리프로필렌의 혼합물(질량비=4:3) 10질량부, 및 평균 1차 입경이 15㎚인 실리카 「LP」((주)도소 실리카 제조) 0.0495질량부(500ppm)를 텀블러 블렌더를 사용하여 드라이 블렌딩하여 폴리올레핀 혼합물을 얻었다.45 parts by mass of a homopolymer high density polyethylene having an Mv of 700,000, 45 parts by mass of a homopolymer having an Mv of 300,000, a mixture of a homopolymer polypropylene having Mv of 400,000 and a homopolymer polypropylene having an Mv of 150,000 (Mass ratio = 4: 3) and 0.0495 mass parts (500 ppm) of silica "LP" (manufactured by Dosso Silica) having an average primary particle diameter of 15 nm were dry blended using a tumbler blender to obtain a polyolefin mixture .
얻어진 폴리올레핀 혼합물 99질량부에 산화 방지제로서 테트라키스-[메틸렌-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄을 1질량부 첨가하고, 다시 텀블러 블렌더를 사용하여 드라이 블렌딩함으로써 혼합물을 얻었다.1 part by mass of tetrakis- [methylene- (3 ', 5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate] methane as an antioxidant was added to 99 parts by mass of the obtained polyolefin mixture, The mixture was obtained by dry blending using a blender.
얻어진 혼합물을 질소 분위기 하에서 2축 압출기에 피더에 의하여 공급하였다. 또한 유동 파라핀(37.78℃에서의 동점도 7.59×10-5㎡/s)을 압출기 실린더에 플런져 펌프에 의하여 주입하였다. 압출되는 전체 혼합물 중에서 차지하는 유동 파라핀의 비율이 65질량부가 되도록, 즉, 중합체 농도가 35질량부가 되도록 피더 및 펌프의 운전 조건을 조정하였다.The resulting mixture was fed into a twin-screw extruder under a nitrogen atmosphere by a feeder. In addition, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C, 7.59 × 10 -5 m 2 / s) was plunged into the extruder cylinder by a pump. The operating conditions of the feeder and the pump were adjusted so that the ratio of the liquid paraffin occupied in the whole mixture to be extruded was 65 parts by mass, that is, the polymer concentration was 35 parts by mass.
이어서, 그들을 2축 압출기 내에서 230℃로 가열하면서 용융 혼련하여 얻어진 용융 혼련물을, T-다이를 거쳐 표면 온도 80℃로 제어된 냉각 롤 상에 압출하고, 그 압출물을 냉각 롤에 접촉시켜 성형(cast)하고 냉각 고화시킴으로써, 시트상 성형물을 얻었다.Subsequently, the melt-kneaded product obtained by melting and kneading them while heating them in a twin-screw extruder at 230 DEG C was extruded through a T-die onto a cooling roll controlled at a surface temperature of 80 DEG C, and the extrudate was brought into contact with a cooling roll Cast and cooled and solidified to obtain a sheet-like molded product.
이 시트를 동시 2축 연신기에서 배율 7×6.4배, 온도 112℃의 조건 하에서 연신한 후, 염화메틸렌에 침지시켜 유동 파라핀을 추출 후 건조하고, 텐터 연신기에서 온도 130℃에서 가로 방향으로 2배 연신하였다. 그 후, 이 연신 시트를 폭 방향으로 약 10% 완화하고 열처리를 행하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 이때, 상기 측정법에 의한 미다공막의 파라핀 함유량이 1.0wt%가 되도록 추출 조건을 조정하였다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.This sheet was stretched in a simultaneous biaxial stretching machine under the conditions of a magnification of 7 × 6.4 times and a temperature of 112 ° C. and then immersed in methylene chloride to extract liquid paraffin and dried, and then dried in a tenter stretcher at a temperature of 130 ° C. Fold. Thereafter, the stretched sheet was relaxed by about 10% in the width direction and heat treatment was performed to obtain a polyolefin microporous membrane. At this time, the extraction conditions were adjusted so that the paraffin content of the microporous membrane by the above measurement method was 1.0 wt%. Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[실시예 2][Example 2]
실시예 1의 추출 조건을, 상기 측정법에 의한 미다공막의 파라핀 함유량이 1.5wt%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the extraction conditions of Example 1 were adjusted so that the paraffin content of the microporous membrane in the measurement method was adjusted to 1.5 wt%. Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[실시예 3][Example 3]
실시예 1의 추출 조건을, 상기 측정법에 의한 미다공막의 파라핀 함유량이 2.0wt%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the extraction conditions of Example 1 were adjusted so that the paraffin content of the microporous membrane in the measurement method was 2.0 wt%. Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[실시예 4][Example 4]
실시예 2에 있어서, 평균 1차 입경 15㎚인 실리카 「LP」((주)도소 실리카 제조)를 첨가하지 않는 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 2 except that silica "LP" (manufactured by Doso Silica) having an average primary particle diameter of 15 nm was not added in Example 2.
얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[실시예 5][Example 5]
실시예 2에 있어서, 첨가하는 평균 1차 입경 15㎚인 실리카 「LP」((주)도소 실리카 제조)양을 0.000099질량부(1ppm)로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.A polyolefin microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of silica "LP" (produced by Toso Silica) having an average primary particle diameter of 15 nm to be added in Example 2 was changed to 0.000099 parts by mass (1 ppm) . Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[실시예 6][Example 6]
실시예 2에 있어서, 첨가하는 평균 1차 입경 15㎚인 실리카 「LP」((주)도소 실리카 제조)양을 0.099질량부(1000ppm)로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.A polyolefin microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of silica "LP" (manufactured by Doso Silica) having an average primary particle diameter of 15 nm added in Example 2 was changed to 0.099 mass parts (1000 ppm) . Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[실시예 7][Example 7]
실시예 2에 있어서, 첨가하는 평균 1차 입경 15㎚인 실리카 「LP」((주)도소 실리카 제조)양을 0.198질량부(2000ppm)로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.A polyolefin microporous membrane was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of silica "LP" (manufactured by Doso Silica) having an average primary particle diameter of 15 nm to be added was changed to 0.198 parts by mass (2000 ppm) in Example 2 . Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[비교예 1][Comparative Example 1]
실시예 1의 추출 조건을, 상기 측정법에 의한 미다공막의 파라핀 함유량이 0.2wt%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the extraction conditions of Example 1 were adjusted so that the paraffin content of the microporous membrane in the measurement method was adjusted to 0.2 wt%. Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
[비교예 2][Comparative Example 2]
실시예 1의 추출 조건을, 상기 측정법에 의한 미다공막의 파라핀 함유량이 3.0wt%가 되도록 조정한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 미다공막에 대하여 상기 방법에 의하여 각종 물성을 측정하였다.A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the extraction conditions of Example 1 were adjusted so that the paraffin content of the microporous membrane in the measurement method was adjusted to 3.0 wt%. Various properties were measured for the obtained microporous membrane by the above-mentioned method.
실시예 1 내지 7과 비교예 1 및 2에서 얻어진 미다공막에 대하여 물성의 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다.The results of measurement of the physical properties of the microporous membranes obtained in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.
Claims (9)
당해 미다공막이 파라핀을 1.0중량% 이상 2.0중량% 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스용 세퍼레이터.A separator for power storage device comprising a polyolefin microporous membrane containing one or more polyethylenes,
Wherein the microporous membrane contains paraffin in an amount of 1.0 wt% or more and 2.0 wt% or less.
정극과,
부극
을 포함하는 적층체.A separator for power storage device according to any one of claims 1 to 4,
The positive electrode,
Negative
≪ / RTI >
정극과,
부극
을 포함하는 적층체.The separator for power storage device according to claim 5,
The positive electrode,
Negative
≪ / RTI >
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