KR102498466B1 - separator - Google Patents

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Abstract

세퍼레이터의 이동 경로 중 어느 하나에 진애 등이라는 미소한 고형물이나 돌기물이 존재했다고 해도 다공층의 막 박리를 억제하고, 전지 셀의 절연 불량률이 낮은 세퍼레이터를 제공한다. 복수의 기공을 갖는 필름형상의 다공성 기재와, 상기 다공성 기재의 적어도 한 면에 형성된 접착성 수지를 포함하는 다공층을 구비하고, 기계 방향(MD)의 영률이 500㎫ 이상이며, 임계 손상 하중이 3mN 이상인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터.Provided is a separator that suppresses peeling of a film of a porous layer even when a fine solid substance such as dust or a protrusion exists in any one of the movement paths of the separator and has a low insulation failure rate of a battery cell. A film-shaped porous substrate having a plurality of pores, and a porous layer containing an adhesive resin formed on at least one surface of the porous substrate, a Young's modulus in the machine direction (MD) of 500 MPa or more, and a critical damage load A separator characterized in that it is 3 mN or more.

Description

세퍼레이터separator

본 발명은 세퍼레이터에 관한 것이며, 보다 상세하게는 리튬이온 전지 등의 비수전해질 전지에 바람직하게 사용되는 배터리용 세퍼레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a separator, and more particularly, to a battery separator preferably used for non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion batteries.

열가소성 수지를 주로 해서 포함하는 미다공막은 물질의 분리막, 선택 투과막이나 격리막 등으로서 널리 사용되어 있다. 이러한 용도의 일례로서 리튬이온 2차전지, 니켈-수소 2차전지, 니켈-카드뮴 2차전지나 폴리머 2차전지 등에 사용하는 전지용 세퍼레이터, 전기 2중층 콘덴서용 세퍼레이터, 역침투 여과막, 한외 여과막, 정밀 여과막 등의 각종 필터, 투습 방수 의료, 의료용 재료 등을 들 수 있다.A microporous membrane mainly composed of a thermoplastic resin is widely used as a material separation membrane, a permselective membrane, or a separation membrane. Examples of such uses include battery separators used in lithium ion secondary batteries, nickel-hydrogen secondary batteries, nickel-cadmium secondary batteries, polymer secondary batteries, etc., separators for electric double layer capacitors, reverse osmosis filtration membranes, ultrafiltration membranes, and microfiltration membranes. Various filters such as back, moisture-permeable and waterproof clothing, medical materials, and the like are exemplified.

특히 리튬이온 2차전지용 세퍼레이터로서는 전해액의 함침에 의해 이온 투과성을 갖고, 전기 절연성이 우수하여 전지 내부의 이상 승온 시에 120~150℃ 정도의 온도에 있어서 전류를 차단하고, 과도한 승온을 억제하는 구멍 폐쇄 기능을 구비하고 있는 폴리올레핀제 미다공막이 적합하게 사용되어 있다.In particular, as a separator for a lithium ion secondary battery, it has ion permeability by being impregnated with an electrolyte and has excellent electrical insulation, so that it cuts off current at a temperature of about 120 to 150 ° C when the temperature inside the battery rises abnormally, and suppresses excessive temperature rise. A polyolefin microporous membrane having a closing function is suitably used.

리튬이온 2차전지용 세퍼레이터는 전지 특성, 전지 생산성, 및 전지 안전성에 깊게 관계되어 있으며, 우수한 기계적 특성, 내열성, 전극 접착성, 치수 안정성, 구멍 폐쇄 특성(셧다운 특성) 등이 요구된다. 지금까지, 예를 들면 폴리올레핀제 미다공막을 다공성 기재로서 그 표면에 다공층을 형성함으로써 전지용 세퍼레이터에 내열성이나 전극 접착성이라는 기능을 부여하는 것이 검토되어 있다. 내열성을 부여하기 위해서 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지 등이나 전극 접착성을 부여하기 위해서 불소 수지, 아크릴 수지 등을 유기용제나 물 등에 분산, 용해시킨 도포액을 다공성 기재의 표면에 도포함으로써 다공층을 형성시킨 것이 제안되어 실용화되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).A separator for a lithium ion secondary battery is closely related to battery characteristics, battery productivity, and battery safety, and requires excellent mechanical properties, heat resistance, electrode adhesion, dimensional stability, hole blocking characteristics (shutdown characteristics), and the like. Until now, it has been studied to impart functions such as heat resistance and electrode adhesiveness to a battery separator by using, for example, a polyolefin microporous film as a porous substrate and forming a porous layer on the surface thereof. To impart heat resistance, polyamide-imide resin, polyimide resin, polyamide resin, etc., or to impart electrode adhesiveness, fluororesin, acrylic resin, etc. are dispersed and dissolved in an organic solvent or water, and a coating solution is applied to the surface of the porous substrate. What formed a porous layer by application|coating was proposed and put into practical use (for example, refer patent document 1).

최근에는 2차전지에 있어서의 용량 에너지 밀도를 올리기 위해서 세퍼레이터의 박육화가 요구되어 있으며, 그것에 따라 다공층도 박육화가 진행되어 있다. 또한, 2차전지의 생산성을 올리기 위해서 40m/분을 초과하는 반송 속도의 고속화가 진행되어 있다. 2차전지의 제조공정에서 세퍼레이터 표면에 존재하는 다공층에 어떠한 결함이 발생하면 정극 및 부극의 전극간의 저항이 불균일하게 되고, 전지 셀의 절연 불량 원인이 된다.In recent years, in order to raise the capacity energy density in a secondary battery, thickness reduction of a separator is requested|required, and thickness reduction of a porous layer is also progressing with it. Moreover, in order to raise the productivity of a secondary battery, the speeding-up of the conveyance speed exceeding 40 m/min is progressing. In the manufacturing process of the secondary battery, if any defect occurs in the porous layer present on the surface of the separator, the resistance between the electrodes of the positive electrode and the negative electrode becomes non-uniform, causing poor insulation of the battery cell.

편평형 권회 셀의 조립 공정에 있어서, 구체적으로는 도 1을 참조하면 동박으로 이루어지는 집전체의 양면에 부극 활물질을 도포하고, 권취된 부극재 권회체(11)와, 알루미늄박으로 이루어지는 집전체의 양면에 정극활 물질을 도포하고, 권취된 정극재 권회체(31) 및 2개의 세퍼레이터 권회체(21 및 41)가 각각의 이동 경로를 거쳐 2개의 닙 롤(51 및 52)에서 4개의 재료가 집약되고, 제 1 와인더(61)에 배치된 제 1 핀(65)을 축으로 하여 타원형상으로 권취(도 2)함으로써 편평형상의 권회 셀(71)이 작성된다. 소정량 권취되면 터릿(60)이 선회하고(도 3), 집약된 부극재(1), 정극재(3), 및 2개의 세퍼레이터(2), 세퍼레이터(4)가 절단되어 제 2 와인더(62)에 배치된 제 2 핀(66)에 접속되고, 다시 타원형상으로 권취되어 편평형 권회 셀(72)의 작성이 개시된다(도 4). 이것을 연속적으로 반복함으로써 편평형 권회 셀이 제작된다. 이때 편평형 권회 셀은 타원의 중심을 축으로 회전 운동을 하거나 터릿(60)을 선회하고, 제 1 와인더(61)로부터 제 2 와인더(62)로의 스위칭을 행하거나 하고 있기 때문에 정극재(3), 부극재(1), 및 2개의 세퍼레이터(2), 세퍼레이터(4)는 이동 경로를 가속, 감속, 및 정지를 반복하면서 권취되어 있다.In the assembly process of the flat winding cell, specifically, referring to FIG. 1, the negative electrode active material is applied to both sides of a current collector made of copper foil, and both sides of the wound negative electrode material winding body 11 and the current collector made of aluminum foil The positive electrode active material is applied to the positive electrode material, and the wound positive electrode material winding body 31 and the two separator winding bodies 21 and 41 pass through each moving path, and the four materials are concentrated in the two nip rolls 51 and 52 and winding in an elliptical shape around the first pin 65 arranged in the first winder 61 as an axis (FIG. 2), thereby creating a flat winding cell 71. When a predetermined amount is wound, the turret 60 turns (FIG. 3), and the aggregated negative electrode material 1, positive electrode material 3, and two separators 2 and 4 are cut to form a second winder ( It is connected to the second pin 66 disposed at 62), and is wound into an elliptical shape again, and creation of the flat winding cell 72 is started (FIG. 4). By continuously repeating this, a flat type winding cell is produced. At this time, since the flat winding cell rotates around the center of the ellipse or rotates the turret 60 to switch from the first winder 61 to the second winder 62, the positive electrode material 3 ), negative electrode material 1, and two separators 2 and 4 are wound while repeating acceleration, deceleration, and stop of the movement path.

여기에서 이동 경로 중 어느 하나에 정극재(3) 및 부극재(1)의 탈락물, 진애 등이라는 미소한 고형물이나 돌기물이 존재하면 절연 불량이 발생하여 2차전지의 수율을 저하시키는 것이 문제가 되어 있다.Here, if minute solids or protrusions such as dust or debris from the positive electrode material 3 and negative electrode material 1 are present in any one of the moving paths, insulation failure occurs and the yield of the secondary battery is lowered. has become

일본국 특허 제6054001호 공보Japanese Patent No. 6054001

본 발명은 상기 종래 기술의 배경을 감안하여 세퍼레이터의 이동 경로 중 어느 하나에 진애 등이라는 미소한 고형물이나 돌기물이 존재했다고 해도 전지 셀의 절연 불량률이 낮은 세퍼레이터를 제공하는 것을 과제로 한다.In view of the background of the prior art, an object of the present invention is to provide a separator with a low insulation failure rate of a battery cell even if a fine solid substance such as dust or a protrusion is present in any one of the separator movement paths.

본 발명자는 이러한 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 셀의 조립 공정에 정극재나 부극재의 탈락물, 진애 등이라는 미소한 고형물이나 돌기물이 존재하면 고속으로 이동하는 세퍼레이터의 표면에 그 고형물이나 돌기물이 접촉하게 되고, 세퍼레이터의 기계 방향(MD)을 따라 선형상으로 다공층의 막 박리가 발생하는(도 5) 것을 발견하여 본 발명에 상도했다.As a result of repeated intensive studies to solve these problems, the inventors of the present invention have found that in the cell assembling process, if minute solids or projections such as dust or dust are present in the cell assembly process, the solids are present on the surface of the separator moving at high speed. The present invention was conceived upon discovering that the membrane of the porous layer occurred in a linear fashion along the machine direction (MD) of the separator (FIG. 5).

즉, 본 발명은 복수의 기공을 갖는 필름형상의 다공성 기재와, 상기 다공성 기재의 적어도 한 면에 형성된 접착성 수지를 포함하는 다공층을 구비하고, 기계 방향(MD)의 영률이 500㎫ 이상이며, 임계 손상 하중이 3mN 이상인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터이다. 본 발명의 바람직한 실시형태는That is, the present invention includes a film-like porous substrate having a plurality of pores, and a porous layer including an adhesive resin formed on at least one surface of the porous substrate, and has a Young's modulus in the machine direction (MD) of 500 MPa or more , It is a separator characterized in that the critical damage load is 3 mN or more. A preferred embodiment of the present invention is

(1) 상기 다공층은 필러를 함유하고, 상기 다공층에 있어서의 상기 필러의 비율이 10체적% 이상 99체적% 이하인 것,(1) that the said porous layer contains a filler, and the ratio of the said filler in the said porous layer is 10 volume% or more and 99 volume% or less,

(2) 다공층과 수직인 방향으로부터 10℃~30℃의 환경하에서 0.1㎫ 이상, 2㎫ 이하의 압력으로 연속해서 1시간 이상 가압된 것,(2) What was continuously pressurized for 1 hour or more at a pressure of 0.1 MPa or more and 2 MPa or less in an environment of 10 ° C. to 30 ° C. from a direction perpendicular to the porous layer,

(3) 기계 방향(MD)의 파단 신도가 10% 이상, 150% 이하인 것,(3) Elongation at break in the machine direction (MD) is 10% or more and 150% or less;

(4) 상기 다공층의 두께가 0.05㎛ 이상 3㎛ 이하인 것,(4) that the thickness of the porous layer is 0.05 μm or more and 3 μm or less;

(5) 상기 다공층에 포함되는 접착성 수지가 불소 원자를 포함하는 수지를 함유하는 것,(5) that the adhesive resin contained in the porous layer contains a resin containing a fluorine atom;

(6) 상기 다공층에 포함되는 접착성 수지가 아크릴 수지를 함유하는 것이다.(6) The adhesive resin contained in the said porous layer contains an acrylic resin.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

본 발명에 의하면 세퍼레이터의 이동 경로 중 어느 하나에 진애 등이라는 미소한 고형물이나 돌기물이 존재했다고 해도 세퍼레이터의 기계 방향(MD)을 따라 선형상으로 발생하는 다공층의 막 박리를 억제하고, 전지 셀의 절연 불량률이 낮은 세퍼레이터를 제공할 수 있다.According to the present invention, even if minute solids such as dust or protrusions are present in any one of the movement paths of the separator, peeling of the membrane of the porous layer that occurs linearly along the machine direction (MD) of the separator is suppressed, and the battery cell A separator having a low insulation defect rate can be provided.

도 1은 편평형 권회 셀의 조립 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 제 1 와인더(61)가 90° 회전한 상태의 개략도이다.
도 3은 터릿(60)이 선회하고 있는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 제 2 와인더(62)가 편평형상으로 권회하고 있는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 5는 다공층의 막 박리 개소의 전자 현미경상이다.
도 6은 스크래치 시험의 개략도이다.
도 7은 임계 손상 하중 측정에 있어서의 실시예 1의 광학 현미경상이다.
도 8은 임계 손상 하중 측정에 있어서의 실시예 2의 광학 현미경상이다.
도 9는 임계 손상 하중 측정에 있어서의 비교예 1의 광학 현미경상이다.
도 10은 임계 손상 하중 측정에 있어서의 실시예 3의 광학 현미경상이다.
1 is a schematic view showing an assembly process of a flat type winding cell.
FIG. 2 is a schematic view of a state in which the first winder 61 of FIG. 1 is rotated by 90°.
3 is a schematic diagram showing a state in which the turret 60 is turning.
Fig. 4 is a schematic diagram showing a state in which the second winder 62 is wound in a flat shape.
Fig. 5 is an electron microscope image of a film separation site in a porous layer.
6 is a schematic diagram of a scratch test.
7 is an optical microscope image of Example 1 in measuring the critical damage load.
8 is an optical microscope image of Example 2 in measuring the critical damage load.
9 is an optical microscope image of Comparative Example 1 in measuring the critical damage load.
10 is an optical microscope image of Example 3 in measuring the critical damage load.

본 발명은 상기 과제, 즉 전지 셀의 절연 불량률이 낮은 세퍼레이터를 제공하는 것에 대해서 예의 검토하고, 복수의 기공을 갖는 필름형상의 다공성 기재와, 상기 다공성 기재의 적어도 한 면에 형성된 접착성 수지를 포함하는 다공층을 구비하고, 기계 방향(MD)의 영률이 500㎫ 이상이며, 임계 손상 하중이 3mN 이상인 것에 의해 이러한 과제를 해결할 수 있는 것을 구명한 것이다.The present invention intensively examines the above problem, that is, to provide a separator with a low insulation failure rate of a battery cell, and includes a film-like porous substrate having a plurality of pores and an adhesive resin formed on at least one surface of the porous substrate. It has been found that such a subject can be solved by providing a porous layer which does, the Young's modulus in the machine direction (MD) is 500 MPa or more, and the critical damage load is 3 mN or more.

이하, 본 발명의 세퍼레이터의 일실시형태에 대해서 설명하지만 본 발명은 이하의 실시형태에 조금도 한정되는 일 없이 본 발명의 범위에 있어서 적당히 변경을 추가하여 실시할 수 있다. 또한, 본 명세서 및 특허 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적 또는 사전적인 의미에 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 자기의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 의거하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되지 않으면 안된다.Hereinafter, although one embodiment of the separator of this invention is described, this invention can be implemented by adding a change suitably in the scope of the present invention, without being limited in any way to the following embodiment. In addition, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

(다공성 기재)(porous substrate)

다공성 기재는 3차원적으로 불규칙하게 연결된 망목 구조를 갖는 다공질 필름형상의 기재이며, 세퍼레이터를 구성하는 요소 중 1개이다. 다공성 기재로서는 막이나 부직포 등을 들 수 있고, 특히 그 종류를 한정하지 않지만, 폴리올레핀 수지로 이루어지는 다공성 기재가 바람직하게 예시된다. 폴리올레핀 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 및 폴리펜텐 등을 들 수 있다.The porous substrate is a substrate in the form of a porous film having a three-dimensionally irregularly connected network structure, and is one of the elements constituting the separator. Examples of the porous substrate include membranes, nonwoven fabrics, and the like, and the type is not particularly limited, but a porous substrate made of polyolefin resin is preferably exemplified. Examples of the polyolefin resin include polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene.

폴리올레핀 수지의 질량 평균 분자량(Mw)은 특별히 제한되지 않지만, 통상 1×104~1×107의 범위 내이며, 바람직하게는 1×104~5×106의 범위 내이며, 보다 바람직하게는 1×105~5×106의 범위 내이다. 또한, 여기에서 말하는 질량 평균 분자량(Mw)은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)법에 의해 단분산 폴리스티렌 표준 시료를 사용하여 얻어진 검량선으로부터 구해진다.The mass average molecular weight (Mw) of the polyolefin resin is not particularly limited, but is usually within the range of 1×10 4 to 1×10 7 , preferably within the range of 1×10 4 to 5×10 6 , more preferably Is within the range of 1×10 5 to 5×10 6 . Incidentally, the mass average molecular weight (Mw) referred to herein is obtained from a calibration curve obtained using a monodisperse polystyrene standard sample by a gel permeation chromatography (GPC) method.

폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌을 포함하는 것이 바람직하지만, 폴리에틸렌으로서는 초고분자량 폴리에틸렌, 밀도가 0.942 이상인 고밀도 폴리에틸렌, 밀도가 0.925 이상 0.942 미만인 중밀도 폴리에틸렌, 및 밀도가 0.925 미만인 저밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 또한, 중합 촉매에도 특별히 제한은 없고, 치글러 나타 촉매, 필립스 촉매, 메탈로센 촉매 등의 중합 촉매에 의해 제조된 폴리에틸렌을 들 수 있다. 이들의 폴리에틸렌은 에틸렌의 단독 중합체뿐만 아니라 다른 α-올레핀을 소량 함유하는 공중합체이어도 좋다. 에틸렌 이외의 α-올레핀으로서는 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, (메타)아크릴산, (메타)아크릴산의 에스테르, 스티렌 등이 적합하게 사용할 수 있다.The polyolefin resin preferably contains polyethylene, but examples of polyethylene include ultra-high molecular weight polyethylene, high-density polyethylene with a density of 0.942 or more, medium-density polyethylene with a density of 0.925 or more and less than 0.942, and low-density polyethylene with a density of less than 0.925. In addition, the polymerization catalyst is not particularly limited, and polyethylene produced by a polymerization catalyst such as a Ziegler-Natta catalyst, a Phillips catalyst, or a metallocene catalyst is exemplified. These polyethylenes may be not only ethylene homopolymers but also copolymers containing small amounts of other α-olefins. Examples of α-olefins other than ethylene are preferably propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, (meth)acrylic acid, esters of (meth)acrylic acid, styrene, and the like. can be used

폴리에틸렌은 단일물이어도 좋지만, 2종 이상의 폴리에틸렌으로 이루어지는 혼합물인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 혼합물로서는 Mw가 상이한 2종류 이상의 초고분자량 폴리에틸렌의 혼합물, 마찬가지인 고밀도 폴리에틸렌의 혼합물, 마찬가지인 중밀도 폴리에틸렌의 혼합물, 및 저밀도 폴리에틸렌의 혼합물을 사용해도 좋고, 초고분자량 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 및 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 2종 이상 폴리에틸렌의 혼합물을 사용해도 좋다.Although polyethylene may be a single substance, it is preferable that it is a mixture consisting of 2 or more types of polyethylene. As the polyethylene mixture, a mixture of two or more types of ultra-high molecular weight polyethylene with different Mws, a mixture of similar high-density polyethylene, a mixture of similar medium-density polyethylene, and a mixture of low-density polyethylene may be used, and ultra-high molecular weight polyethylene, high-density polyethylene, medium-density polyethylene, and A mixture of two or more types of polyethylene selected from the group consisting of low-density polyethylene may be used.

그 중에서도 폴리에틸렌의 혼합물로서는 셧다운 현상의 온도 상승에 대한 응답성(셧다운 속도)이나, 셧다운 온도 이상의 고온 영역에서 폴리올레핀 다공질막의 형상을 유지하여 전극간의 절연성을 유지하는 관점으로부터 Mw가 5×105 이상인 초고분자량 폴리에틸렌과, Mw가 1×104 이상, 5×105 미만인 폴리에틸렌으로 이루어지는 혼합물이 바람직하다. 초고분자량 폴리에틸렌의 Mw는 5×105~1×107의 범위 내인 것이 바람직하며, 1×106~5×106의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. Mw가 1×104 이상, 5×105 미만인 폴리에틸렌으로서는 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 및 저밀도 폴리에틸렌 중 어느 것이나 사용할 수 있지만 특히 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. Mw가 1×104 이상, 5×105 미만인 폴리에틸렌으로서는 Mw가 상이한 것을 2종 이상 사용해도 좋고, 밀도가 상이한 것을 2종 이상 사용해도 좋다. 폴리에틸렌 혼합물의 Mw의 상한을 5×106으로 함으로써 용융 압출을 용이하게 할 수 있다. 폴리에틸렌 혼합물 중의 초고분자량 폴리에틸렌의 함유량은 폴리에틸렌의 혼합물 전체에 대하여 1중량% 이상인 것이 바람직하며, 10~80중량%의 범위인 것이 보다 바람직하다.Among them, as a polyethylene mixture, from the viewpoint of the response to the temperature rise of the shutdown phenomenon (shutdown speed) and the shape of the polyolefin porous film in a high-temperature region equal to or higher than the shutdown temperature to maintain the insulation between electrodes, an ultra-high Mw of 5 × 10 5 or more A mixture of molecular weight polyethylene and polyethylene having a Mw of 1×10 4 or more and less than 5×10 5 is preferable. Mw of the ultra-high molecular weight polyethylene is preferably in the range of 5×10 5 to 1×10 7 , more preferably in the range of 1×10 6 to 5×10 6 . As the polyethylene having a Mw of 1×10 4 or more and less than 5×10 5 , any of high-density polyethylene, medium-density polyethylene, and low-density polyethylene can be used, but it is particularly preferable to use high-density polyethylene. As polyethylene having a Mw of 1×10 4 or more and less than 5×10 5 , two or more types of polyethylene having different Mws may be used, and two or more types of polyethylene having different densities may be used. Melt extrusion can be facilitated by setting the upper limit of Mw of the polyethylene mixture to 5×10 6 . The content of ultra-high molecular weight polyethylene in the polyethylene mixture is preferably 1% by weight or more, more preferably in the range of 10 to 80% by weight, based on the total weight of the polyethylene mixture.

폴리올레핀 수지에는 내멜트다운 특성과 전지의 고온 보존 특성의 향상을 목적으로서 폴리에틸렌과 함께 폴리프로필렌을 포함하고 있어도 좋다. 폴리프로필렌의 Mw는 1×104~4×106의 범위 내인 것이 바람직하다. 폴리프로필렌으로서는 단독 중합체 또는 다른 α-올레핀을 포함하는 블록 공중합체 및 또는 랜덤 공중합체도 사용할 수 있다. 다른 α-올레핀으로서는 에틸렌이 바람직하다. 폴리프로필렌의 함유량은 폴리올레핀 혼합물(폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 혼합물) 전체를 100중량%로 해서 80중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.The polyolefin resin may contain polypropylene together with polyethylene for the purpose of improving the meltdown resistance and high-temperature storage characteristics of the battery. Mw of polypropylene is preferably within the range of 1×10 4 to 4×10 6 . As polypropylene, homopolymers or block copolymers and/or random copolymers containing other α-olefins can also be used. As another α-olefin, ethylene is preferred. The content of polypropylene is preferably 80% by weight or less based on 100% by weight of the entire polyolefin mixture (mixture of polyethylene and polypropylene).

폴리올레핀 수지에는 전지용 세퍼레이터로서의 특성 향상을 위해 셧다운 특성을 부여하는 폴리올레핀을 포함하고 있어도 좋다. 셧다운 특성을 부여하는 폴리올레핀으로서는, 예를 들면 저밀도 폴리에틸렌을 사용할 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌으로서는 분기형상, 선형상, 싱글 사이트 촉매에 의해 제조된 에틸렌/α-올레핀 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 바람직하다. 저밀도 폴리에틸렌의 첨가량은 폴리올레핀 전체를 100중량%로서 20중량% 이하인 것이 바람직하다. 저밀도 폴리에틸렌의 첨가량이 20중량%를 초과하면 연신 시에 파막이 일어나기 쉬워져 바람직하지 않다.The polyolefin resin may contain a polyolefin imparting shutdown characteristics in order to improve characteristics as a battery separator. As the polyolefin imparting shutdown characteristics, low density polyethylene can be used, for example. As the low-density polyethylene, at least one selected from the group consisting of branched, linear, and ethylene/α-olefin copolymers produced by a single site catalyst is preferred. The addition amount of low density polyethylene is preferably 20% by weight or less based on 100% by weight of the total polyolefin. If the addition amount of the low-density polyethylene exceeds 20% by weight, it is not preferable because film breakage easily occurs during stretching.

상기 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 폴리에틸렌 조성물에는 임의 성분으로서 Mw가 1×104~4×106의 범위 내의 폴리1-부텐, Mw가 1×103~4×104의 범위 내의 폴리에틸렌왁스, 및 Mw가 1×104~4×106의 범위 내의 에틸렌/α-올레핀 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 폴리올레핀을 첨가해도 좋다. 이들의 임의 성분의 첨가량은 폴리올레핀 조성물을 100중량%로서 20중량% 이하인 것이 바람직하다.In the polyethylene composition including the ultra-high molecular weight polyethylene, as an optional component, poly 1-butene having a Mw in the range of 1×10 4 to 4×10 6 , polyethylene wax having a Mw in the range of 1×10 3 to 4×10 4 , and At least one type of polyolefin selected from the group consisting of ethylene/α-olefin copolymers having a Mw within the range of 1×10 4 to 4×10 6 may be added. The addition amount of these optional components is preferably 20% by weight or less based on 100% by weight of the polyolefin composition.

폴리올레핀 등의 수지를 원료로서 막형상의 다공성 기재를 제조할 경우, 유동 파라핀 등의 가소제와 함께 수지를 용융하고나서 이것을 T-다이로부터 압출하여 시트화하고, 얻어진 시트를 연신한 후 시트에 포함되는 가소제를 추출하는 방법을 예시할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다. 후에 설명하는 바와 같이 본 발명의 세퍼레이터는 소정의 영률을 갖는 것을 특징으로 하는 것이지만, 이 영률을 실현하기 위해서 다공성 기재의 연신의 정도를 조절하고, 다공성 기재 자체가 후술하는 소정의 영률(즉, 세퍼레이터의 기계 방향(MD)에 있어서 500㎫ 이상)을 구비하도록 하는 것이 바람직하다.When a film-like porous substrate is produced using a resin such as polyolefin as a raw material, the resin is melted together with a plasticizer such as liquid paraffin, and then extruded from a T-die to form a sheet. A method of extracting the plasticizer can be exemplified, but is not limited thereto. As will be described later, the separator of the present invention is characterized by having a predetermined Young's modulus, but in order to realize this Young's modulus, the degree of stretching of the porous substrate is adjusted, and the porous substrate itself 500 MPa or more in the machine direction (MD) of) is preferably provided.

상기와 같이 다공성 기재는 3차원적으로 불규칙하게 연결된 망목 구조를 갖지만, 그 공공률(空孔率)은 20~80%인 것이 바람직하다. 다공성 기재의 공공률이 20% 이상임으로써 세퍼레이터의 양호한 투기도를 실현할 수 있고, 막에 의한 전기 저항의 상승을 억제하여 대전류를 흘릴 수 있으므로 바람직하다. 또한, 다공성 기재의 공공률이 80% 이하임으로써 세퍼레이터의 충분한 기계적 강도가 얻어져 바람직하다. 공공률은 25~65%가 보다 바람직하며, 30~55%가 특히 바람직하다. 또한, 공공률이란 다공성 기재에 차지하는 공공 부분의 비율(체적%)이며, 시료 체적(㎤)과 질량(g)을 측정해서 얻어진 결과로부터 다음 식을 사용하여 공공률(%)을 산출했다.As described above, the porous substrate has a three-dimensionally irregularly connected network structure, but the porosity is preferably 20 to 80%. When the porosity of the porous substrate is 20% or more, it is possible to realize good air permeability of the separator, suppress an increase in electrical resistance due to the membrane, and allow a large current to flow, which is preferable. In addition, sufficient mechanical strength of the separator is obtained when the porosity of the porous substrate is 80% or less, which is preferable. The porosity is more preferably 25 to 65%, and particularly preferably 30 to 55%. In addition, the porosity is the ratio (volume%) of the voids occupied in the porous substrate, and the porosity (%) was calculated using the following formula from the results obtained by measuring the sample volume (cm 3 ) and mass (g).

공공률(%)=(1-질량/(수지 밀도×시료 체적))×100Porosity (%) = (1 - mass / (resin density × sample volume)) × 100

(다공층)(porous layer)

다공층은 상기 다공성 기재의 적어도 한 면에 형성된 층이며, 다공성 기재의 편면에만 형성되어도 좋고, 양면에 형성되어도 좋다.The porous layer is a layer formed on at least one side of the porous substrate, and may be formed on only one side of the porous substrate or on both sides.

다공층의 두께로서는 0.05㎛ 이상 3㎛ 이하가 바람직하며, 0.1㎛ 이상 2.5㎛ 이하가 보다 바람직하다. 다공층의 두께가 0.05㎛ 이상인 것에 의해 전극과 사이에서 양호한 접착성이 얻어지고, 기계적 강도를 유지할 수 있으므로 바람직하며, 다공층의 두께가 3㎛ 이하임으로써 세퍼레이터의 막 저항을 작게 억제할 수 있으므로 바람직하다.As thickness of a porous layer, 0.05 micrometer or more and 3 micrometers or less are preferable, and 0.1 micrometer or more and 2.5 micrometer or less are more preferable. When the thickness of the porous layer is 0.05 μm or more, it is preferable because good adhesion is obtained between the electrodes and mechanical strength can be maintained, and when the thickness of the porous layer is 3 μm or less, the film resistance of the separator can be suppressed to a small desirable.

(접착성 수지)(adhesive resin)

다공층은 접착성 수지를 구비하고 있다. 접착성 수지로서는, 예를 들면 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 불화비닐리덴-트리클로로에틸렌 공중합체, 폴리이미드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 불소 원자를 포함하는 수지 및/또는 아크릴 수지가 바람직하며, 특히 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 바람직하게 들 수 있다. 이들 수지는 단독으로, 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다.The porous layer is equipped with an adhesive resin. Examples of the adhesive resin include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-trichloroethylene copolymer, polyimide, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, and polyacrylic acid. Ronitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, polyamideimide, polyimide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butylate, cellulose acetate propionate, cyano Ethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethyl cellulose, etc. are mentioned. Among these, resins containing fluorine atoms and/or acrylic resins are preferable, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is particularly preferable. These resins can be used individually or in combination of 2 or more types.

(필러)(filler)

다공층은 상기 접착성 수지에 추가하여 필러를 포함해도 좋다. 상기 필러로서는 무기 입자 및 유기 입자를 들 수 있고, 무기 입자가 보다 바람직하다. 무기 입자로서는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 탄산 칼슘, 인산 칼슘, 비결정성 실리카, 결정성의 유리 필러, 카올린, 탤크, 이산화티탄, 알루미나, 베마이트, 실리카알루미나 복합 산화물 입자, 황산 바륨, 불화칼슘, 불화리튬, 제올라이트, 황화몰리브덴, 마이카 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라서 내열성 가교 고분자 입자를 첨가해도 좋다. 내열성 가교 고분자 입자로서는 가교 폴리스티렌 입자, 가교 아크릴 입자, 가교 메타크릴산 메틸 입자 등을 들 수 있다. 무기 입자의 형상은 진구형상, 대략 구형상, 판형상, 침형상, 다면체형상을 들 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.The porous layer may contain a filler in addition to the adhesive resin. Examples of the filler include inorganic particles and organic particles, and inorganic particles are more preferable. Examples of inorganic particles include, but are not particularly limited to, calcium carbonate, calcium phosphate, amorphous silica, crystalline glass filler, kaolin, talc, titanium dioxide, alumina, boehmite, silica alumina composite oxide particles, barium sulfate, and calcium fluoride. , lithium fluoride, zeolite, molybdenum sulfide, mica, and the like. Further, heat-resistant crosslinked polymer particles may be added as needed. Examples of the heat-resistant crosslinked polymer particles include crosslinked polystyrene particles, crosslinked acrylic particles, and crosslinked methyl methacrylate particles. Examples of the shape of the inorganic particles include spherical, substantially spherical, plate, needle, and polyhedral shapes, but are not particularly limited.

다공층이 필러를 포함함으로써 전극의 수지형상 결정(덴드라이트)의 성장에 기인하는 내부 단락을 억제하고, 2차전지가 내부 단락되어 열폭주가 발생했 때 폴리올레핀제 다공질 기재가 수축하는 것을 억제할 수 있다. 이들 필러는 1종 또는 2종 이상을 조합해서 사용할 수 있다. 다공층에 있어서의 필러의 함유량은 10~99체적%가 바람직하며, 20~90체적%가 보다 바람직하고, 30~80체적%가 더 바람직하다. 다공층에 있어서의 내열성의 함유량이 이들의 범위임으로써 덴드라이트의 발생을 효과적으로 억제하거나, 열폭주가 발생했을 때 폴리올레핀제 다공질 기재가 수축하는 것을 억제할 수 있다.By including a filler in the porous layer, it is possible to suppress internal short-circuit caused by the growth of dendrites (dendrites) in the electrode, and to suppress shrinkage of the polyolefin porous substrate when thermal runaway occurs due to internal short-circuit in the secondary battery. there is. These fillers can be used singly or in combination of two or more. 10-99 volume% is preferable, as for content of the filler in a porous layer, 20-90 volume% is more preferable, and its 30-80 volume% is still more preferable. When the heat resistant content in the porous layer is within these ranges, generation of dendrites can be effectively suppressed, or shrinkage of the polyolefin porous substrate can be suppressed when thermal runaway occurs.

(영률)(Young's modulus)

본 발명의 세퍼레이터는 기계 방향(MD)의 영률이 500㎫ 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명자들의 검토에 의하면 세퍼레이터의 기계 방향(MD)의 영률이 500㎫ 이상임으로써 2차전지의 제조 과정에 있어서 세퍼레이터의 반송 경로 중 어느 하나에 진애 등이라는 미소한 고형물이나 돌기물이 존재해도 세퍼레이터의 기계 방향을 따른 선형상의 다공층의 막 박리를 억제할 수 있다. 이러한 효과가 얻어지는 이유는 반드시 명백하지 않지만 대체로 다음과 같은 것이 생각된다. 우선, 세퍼레이터의 반송 라인에 존재하는 미소한 고형물이나 돌기물이 세퍼레이터에 접촉하면 그 고형물에 의한 세퍼레이터의 표층부에 미세한 변형(뒤틀림)이 발생한다고 생각되지만, 그 변형의 정도가 클 경우에는 그 변형에 다공층이 추종할 수 없고, 다공층 자체에 균열, 크랙, 깨짐 등의 손상이 발생한다고 생각된다. 그리고 고속 반송되는 세퍼레이터에 있어서 이러한 균열, 크랙, 깨짐이 연속해서 발생한 경우에는 다공층의 막 박리가 된다고 생각된다. 한편, 세퍼레이터의 기계 방향(MD)의 영률이 높고, 미소한 고형물이 접촉해도 세퍼레이터의 표층부의 변형이 억제될 경우에는 이러한 결함, 즉 균열, 크랙, 깨짐 등의 발생이 억제된다고 생각된다. 기계 방향(MD)의 영률의 상한으로서는 특별히 규정하는 것은 아니지만, 전지 셀 조립 공정에 있어서의 주름이나 꺾임 등에 의한 불량률을 저감하는 목적으로 3000㎫ 정도를 들 수 있다.The separator of the present invention is characterized in that the Young's modulus in the machine direction (MD) is 500 MPa or more. According to the study of the present inventors, since the Young's modulus of the separator in the machine direction (MD) is 500 MPa or more, even if minute solids such as dust or protrusions exist in any one of the separator conveyance paths in the manufacturing process of the secondary battery, the separator Film peeling of the linear porous layer along the machine direction can be suppressed. The reason why such an effect is obtained is not necessarily clear, but generally the following is considered. First of all, it is thought that when minute solids or projections present in the separator conveyance line come into contact with the separator, fine deformation (distortion) occurs in the surface layer of the separator due to the solids. It is considered that the porous layer cannot follow, and damage such as cracks, cracks, and cracks occurs in the porous layer itself. And in the separator conveyed at high speed, when such cracks, cracks, and cracks continuously occur, it is considered that the membrane of the porous layer is peeled off. On the other hand, when the separator has a high Young's modulus in the machine direction (MD) and the deformation of the surface layer portion of the separator is suppressed even when fine solids come in contact with it, the occurrence of such defects, that is, cracks, cracks, cracks, etc., is thought to be suppressed. The upper limit of the Young's modulus in the machine direction (MD) is not particularly specified, but may be about 3000 MPa for the purpose of reducing the defect rate due to wrinkling or bending in the battery cell assembly process.

세퍼레이터의 기계 방향(MD)의 영률을 상기와 같이 하기 위해서 다공성 기재의 기계 방향(MD)의 영률을 높여도 좋고, 다공층의 기계 방향(MD)의 영률을 높여도 좋고, 그 양쪽이어도 좋다. 이들 중에서도 다공성 기재의 기계 방향(MD)의 영률을 500㎫ 이상으로 하는 것이 간편하다. 이 경우, 다공성 기재의 기계 방향(MD)의 영률이 상기 조건을 충족하도록 수지의 분자량, 가공 온도, 연신의 배율 등 공지의 방법으로 조절하면 좋다.In order to set the Young's modulus in the machine direction (MD) of the separator as described above, the Young's modulus in the machine direction (MD) of the porous substrate may be increased, the Young's modulus in the machine direction (MD) of the porous layer may be increased, or both. Among these, it is convenient to set the Young's modulus of the porous substrate in the machine direction (MD) to 500 MPa or more. In this case, the Young's modulus in the machine direction (MD) of the porous substrate may be adjusted by known methods such as molecular weight of the resin, processing temperature, and stretching ratio so as to satisfy the above conditions.

영률은 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정된다.The Young's modulus is measured by the method described in Examples described later.

(파단 신도)(break elongation)

본 발명의 세퍼레이터는 기계 방향(MD)의 파단 신도가 10% 이상, 150% 이하이다. 바람직하게는 20% 이상, 110% 이하이며, 보다 바람직하게는 30% 이상, 100% 이하이다. 파단 신도가 10% 미만이면 세퍼레이터의 반송 라인에 존재하는 미소한 고형물이나 돌기물이 세퍼레이터에 접촉했을 때 세퍼레이터 자체에 깨짐이 발생해 버리는 경우가 있다. 150%보다 크면 상기 고형물에 의한 세퍼레이터의 변형(뒤틀림)의 정도가 커져서 다공층의 막 박리가 발생할 경우가 있다. 10% 이상, 150% 이하의 범위임으로써 세퍼레이터의 깨짐이 없이 다공층의 막 박리를 억제할 수 있다.The separator of the present invention has a breaking elongation of 10% or more and 150% or less in the machine direction (MD). Preferably they are 20% or more and 110% or less, More preferably, they are 30% or more and 100% or less. If the elongation at break is less than 10%, cracks may occur in the separator itself when fine solid matter or projections present in the separator conveyance line come into contact with the separator. When it is larger than 150%, the degree of deformation (distortion) of the separator by the solid material increases, and film separation of the porous layer may occur. By being in the range of 10% or more and 150% or less, film separation of the porous layer can be suppressed without cracking of the separator.

파단 신도는 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 산출된다.The elongation at break is calculated by the method described in Examples described later.

(임계 손상 하중)(critical damage load)

본 발명의 세퍼레이터는 스크래치 시험에 있어서 그 표면에 존재하는 다공층의 박리를 발생시키는 임계 손상 하중이 3mN 이상인 것이 바람직하다. 본 발명의 세퍼레이터가 이러한 조건을 충족함으로써 2차전지의 제조 과정에 있어서의 기계 방향(MD)을 따른 선형상의 결함의 발생을 억제할 수 있다. 상기 임계 손상 하중은 3mN 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 임계 손상 하중의 상한은 특별히 제한하는 것은 아니지만 500mN인 것이 바람직하며, 300mN인 것이 더 바람직하다. 본 발명의 세퍼레이터가 이러한 조건을 충족함으로써 2차전지의 제조 과정에 있어서의 기계 방향(MD)을 따른 선형상의 결함의 발생을 억제할 수 있다. 상기 임계 손상 하중은 20mN 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이러한 임계 손상 하중은, 예를 들면 Anton Paar Japan K.K. 등이 판매하고 있는 초박막 스크래치 시험기에 의해 구할 수 있다. 본원에서 말하는 스크래치 시험이란 구체적으로는 ASTM D7187-15 시험에 준하여 도 6에 나타내는 곡률 반경 10㎛의 90° 다이아몬드 원추압자(9)를 세퍼레이터 표면(8)에 0.3mN으로 압박하고, 수직 방향의 하중을 100mN/min(25mN/㎜)으로 증가시키면서 속도 4㎜/min으로 막면을 스크레이핑하고, 상기 다공막의 손상이 발생했을 때의 수직 방향의 하중, 즉 임계 손상 하중을 측정하는 것이다.The separator of the present invention preferably has a critical damage load of 3 mN or more that causes peeling of the porous layer present on the surface in the scratch test. When the separator of the present invention satisfies these conditions, generation of linear defects along the machine direction (MD) in the manufacturing process of the secondary battery can be suppressed. More preferably, the critical damage load is 3 mN or more. In addition, the upper limit of the critical damage load is not particularly limited, but is preferably 500 mN, more preferably 300 mN. When the separator of the present invention satisfies these conditions, generation of linear defects along the machine direction (MD) in the manufacturing process of the secondary battery can be suppressed. More preferably, the critical damage load is 20 mN or more. In addition, this critical damage load is, for example, Anton Paar Japan K.K. It can be obtained by an ultra-thin film scratch tester sold by et al. The scratch test as used herein is specifically, in accordance with the ASTM D7187-15 test, a 90° diamond cone indenter 9 with a radius of curvature of 10 μm shown in FIG. 6 is pressed against the separator surface 8 with a load of 0.3 mN in the vertical direction. While increasing to 100 mN / min (25 mN / mm), scraping the membrane surface at a speed of 4 mm / min, and measuring the load in the vertical direction when damage to the porous membrane occurs, that is, the critical damage load.

임계 손상 하중은 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정된다.The critical damage load is measured by the method described in the examples described later.

(다공층과 수직 방향의 압력)(Pressure in the direction perpendicular to the porous layer)

본 발명의 세퍼레이터는 상기 다공층과 수직인 방향으로부터 10℃~30℃의 환경하에서 0.1㎫ 이상, 2㎫ 이하의 압력으로 연속해서 1시간 이상 가압된 것을 특징으로 한다. 압력의 하한값은 0.1㎫이며, 바람직하게는 0.3㎫이다. 이 하한값 이상임으로써 다공층과 기재의 층간에 충분한 압력을 가할 수 있기 때문에 막 박리를 억제할 수 있다. 압력의 상한값은 다공질 기재 및 다공층의 다공질 구조가 변형하는 것을 방지함에 있어서 2㎫이며, 바람직하게는 1.5㎫이다. 가압하는 온도는 10℃~30℃의 범위인 것이 바람직하다. 가압하는 시간은 짧으면 막의 박리를 억제하는 효과가 충분하지 않을 경우가 있으며, 1시간 이상인 것이 바람직하다. 상한은 특별히 한정하는 것은 아니지만 가압하는 시간이 지나치게 길면 다공성 필름 자체의 공공률이 감소해버리는 것을 방지함에 있어서 1×104시간 이하인 것이 바람직하다. 가압하는 방법으로서는, 예를 들면 평판 프레스 장치를 사용하거나 할 수 있다. 또는, 다공층을 형성할 때 릴형상의 권회체로서 권심 부분 및/또는 릴형상의 권회체의 중간 부위의 압력이 상기 범위 내가 되도록 권취하고, 상기 온도의 환경에서 1시간 이상 경과 후 다시 되감기를 행함으로써 권회체의 전체 길이에 걸쳐서 압력을 가하는 방법이어도 좋다. 또한, 릴형상의 권회체로서 권심 부분의 압력이 상기 범위 내가 되도록 권취하는 방법으로서는, 예를 들면 권취 코어의 표면 및/또는 릴형상의 권회체의 중간 부위에 압력 측정 필름(FUJIFILM Corporation제, PRESCALE(등록상표))을 배치하고, 세퍼레이터의 장력, 터치 롤 압력, 권취 속도 등 공지의 방법에 의해 상기 압력의 범위가 되는 조건을 미리 발견하고, 그 조건에서 권취함으로써 얻을 수 있다.The separator of the present invention is characterized in that it is continuously pressed at a pressure of 0.1 MPa or more and 2 MPa or less for 1 hour or more in an environment of 10 ° C. to 30 ° C. from a direction perpendicular to the porous layer. The lower limit of the pressure is 0.1 MPa, preferably 0.3 MPa. Since sufficient pressure can be applied between the layers of a porous layer and a base material by being more than this lower limit, film|membrane peeling can be suppressed. The upper limit of the pressure is 2 MPa, preferably 1.5 MPa, to prevent deformation of the porous structure of the porous substrate and the porous layer. The pressurizing temperature is preferably in the range of 10°C to 30°C. If the pressurization time is short, the effect of suppressing film peeling may not be sufficient, and it is preferably 1 hour or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 1×10 4 hours or less in order to prevent the porosity of the porous film itself from decreasing if the pressurization time is too long. As a method of pressurization, for example, a flat press device can be used. Alternatively, when forming the porous layer, the reel-shaped winding body is wound so that the pressure of the core portion and / or the middle portion of the reel-shaped winding body is within the above range, and after 1 hour or more in the temperature environment, rewinding A method of applying pressure over the entire length of the winding object by performing the method may be used. In addition, as a method of winding a reel-shaped winding object so that the pressure at the core portion is within the above range, for example, a pressure measuring film (manufactured by FUJIFILM Corporation, PRESCALE) is applied to the surface of the winding core and/or the middle portion of the reel-shaped winding object (registered trademark)), find in advance a condition within the range of the pressure by a known method such as separator tension, touch roll pressure, and winding speed, and wind under that condition.

(다공층의 형성 방법)(Method of forming porous layer)

다공층은 수지를 포함하는 도포액을 다공성 기재의 표면에 도포해서 형성된다. 도포액은 다공층의 형성에 사용하는 수지를 용해할 수 있고, 또한 물과 혼화하는 용매로 수지 등을 용해 또는 분산해서 조제된다. 도포액을 다공성 기재의 표면에 도포하는 방법으로서는 당업계에 알려진 통상의 코팅 방법을 들 수 있고, 그러한 방법의 일례로서 딥 코팅법, 와이어바법, 그라비어 코팅법, 키스법, 다이 코팅법, 롤 코팅법, 콤마 코팅법을 들 수 있다.The porous layer is formed by applying a coating liquid containing a resin to the surface of the porous substrate. The coating liquid is prepared by dissolving or dispersing the resin or the like in a solvent that can dissolve the resin used for forming the porous layer and is miscible with water. As a method of applying the coating liquid to the surface of the porous substrate, a conventional coating method known in the art may be mentioned, and examples of such methods include a dip coating method, a wire bar method, a gravure coating method, a kiss method, a die coating method, and a roll coating method. method, comma coating method.

도포액을 다공성 기재의 편면 또는 양면에 도포한 후 이 다공성 기재는 수계 용매에 침지된다. 그러면 도포된 수지가 3차원 망목형상으로 응고된다. 이에 따라 다공층이 형성된다. 수계 용매란 수지에 있어서 빈용매가 되는 물을 포함하는 용매이다. 물과 공존시킬 수 있는 용매로서는 알코올류, 아세톤, N-메틸-2-피롤리돈 등을 예시할 수 있다. 다공성 기재의 표면에 다공층을 형성시킨 후 100℃ 이하의 열풍에 의해 건조시킨다.After the application liquid is applied to one side or both sides of the porous substrate, the porous substrate is immersed in an aqueous solvent. Then, the applied resin is solidified in a three-dimensional network shape. As a result, a porous layer is formed. An aqueous solvent is a solvent containing water used as a poor solvent in resin. Alcohols, acetone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc. can be illustrated as a solvent which can coexist with water. After forming a porous layer on the surface of the porous substrate, it is dried by hot air at 100 ° C or less.

실시예Example

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.

[평가의 방법][Evaluation method]

각 평가는 이하와 같이 행했다.Each evaluation was performed as follows.

(영률, 파단 신도, 인장 강도)(Young's modulus, elongation at break, tensile strength)

다공성 기재 또는 세퍼레이터를 길이 150㎜×폭 10㎜의 직사각형으로 잘라내어 샘플이라고 했다. 인장 시험기(ORIENTEC CORPORATION제 TENSILON UCT-100)를 사용하여 초기 척간 거리를 50㎜로 하고, 인장 속도를 300㎜/분으로 해서 25℃, 65% HR 환경하에서 인장 시험을 행했다. 샘플의 변형과 응력의 경사로부터 JIS K 7161-1(2014)에 따라 영률을 산출하고, 샘플이 파단되었을 때의 파단 신도 및 인장 강도를 측정했다. 또한, 각 실시예·비교예의 인장 시험에 있어서 적어도 신장률 2%까지는 선형 탄성 영역에 있는 것을 확인했다. 측정은 각 샘플 5회씩 행하여 그 평균값으로 평가를 행하고, 표 1에 그 결과를 기재했다.A porous substrate or separator was cut into a rectangle having a length of 150 mm and a width of 10 mm, and was referred to as a sample. A tensile test was conducted using a tensile tester (TENSILON UCT-100 manufactured by ORIENTEC CORPORATION) in an environment of 25° C. and 65% HR with an initial distance between chucks of 50 mm and a tensile speed of 300 mm/min. From the slope of strain and stress of the sample, the Young's modulus was calculated according to JIS K 7161-1 (2014), and the elongation at break and tensile strength when the sample broke were measured. In addition, in the tensile test of each Example and Comparative Example, it was confirmed that at least up to 2% of the elongation was in the linear elastic region. The measurement was performed 5 times for each sample, the average value was evaluated, and the result was described in Table 1.

(돌자 강도)(Rolling robbery)

다공성 기재 또는 세퍼레이터를 구형상의 선단 표면(곡률 반경: 0.5㎜)을 갖는 직경 1㎜의 침을 사용하여 2㎜/초의 속도로 찔렀을 때에 측정되는 최대 하중을 돌자 강도라고 하고, 측정은 각 샘플 5회씩 행하여 그 평균값으로 평가를 행하고, 표 1에 그 결과를 기재했다.The maximum load measured when a porous substrate or separator is pierced at a speed of 2 mm/sec using a needle having a diameter of 1 mm and having a spherical tip surface (radius of curvature: 0.5 mm) is referred to as spin strength, and the measurement is 5 for each sample. Each evaluation was carried out and evaluated based on the average value, and the results are shown in Table 1.

(임계 손상 하중 측정)(critical damage load measurement)

세퍼레이터를 슬라이드 유리 상에 UV 경화형 에폭시아크릴레이트 접착제(가부시키가이샤 유니크제, 유니 솔라·하드)를 20㎛ 두께가 되도록 도포해서 고정하고, Anton Paar Japan K.K.제 나노 스크래치 테스터 NST3을 사용해서 기계 방향(MD)으로 압자를 주사하여 다공질 코팅막의 임계 손상 하중 측정을 행했다. 시험 조건은 다음과 같이 했다.The separator was applied on a slide glass with UV curable epoxy acrylate adhesive (Uniq Co., Ltd., Uni Solar Hard) to a thickness of 20 μm and fixed, using a nano scratch tester NST3 manufactured by Anton Paar Japan K.K. in the machine direction ( MD) to scan the indenter to measure the critical damage load of the porous coating film. The test conditions were as follows.

압자: 10㎛ 90° 다이아몬드 원추Indenter: 10 μm 90° diamond cone

초기 하중: 0.3mNInitial load: 0.3mN

최종 하중: 50mNFinal load: 50 mN

하중 레이트: 100mN/min(25mN/㎜)Load rate: 100 mN/min (25 mN/mm)

주사 속도: 4㎜/minScanning speed: 4 mm/min

상기 임계 손상 하중 측정의 결과, 다공성 기재로부터 다공층의 박리가 발생하기 시작했을 때의 하중을 임계 손상 하중이라고 하고, 측정은 각 샘플 5회씩 행하여 그 평균값으로 평가를 행하고, 표 1에 그 결과를 기재했다. 또한, 임계 손상 하중 측정 후의 광학 현미경상을 도 7~도 10에 나타냈다.As a result of the critical damage load measurement, the load at which the porous layer begins to peel off from the porous substrate is referred to as the critical damage load, and the measurement is performed 5 times for each sample, and the average value is evaluated, and the results are shown in Table 1. listed. In addition, optical microscope images after measuring the critical damage load are shown in FIGS. 7 to 10 .

(전지 셀의 전기 절연성)(Electrical Insulation of Battery Cell)

정극의 제작fabrication of the positive electrode

PVDF를 1.2질량부 포함하는 NMP 용액을 코발트산 리튬 97질량부, 카본 블랙 1.8질량부에 첨가하여 혼합하고, 정극 합제 함유 슬러리라고 했다. 이 정극 합제 함유 슬러리를 두께가 20㎛인 알루미늄박으로 이루어지는 정극 집전체의 양면에 균일하게 도포해서 건조하여 정극층을 형성하고, 그 후 롤 프레스기에 의해 압축 성형해서 집전체를 제외한 정극층의 밀도를 3.6g/㎤로 해서 정극을 제작했다.An NMP solution containing 1.2 parts by mass of PVDF was added to and mixed with 97 parts by mass of lithium cobaltate and 1.8 parts by mass of carbon black to obtain a slurry containing positive electrode mixture. This positive electrode mixture-containing slurry was uniformly applied to both sides of a positive electrode current collector made of aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried to form a positive electrode layer, and then compression-molded by a roll press to obtain the density of the positive electrode layer excluding the current collector A positive electrode was produced with 3.6 g/cm 3 .

부극의 제작Fabrication of negative electrode

카르복시메틸셀룰로오스를 1.0질량부 포함하는 수용액을 인조 흑연 98질량부, 스티렌부타디엔라텍스 1.0질량부를 첨가하여 혼합해서 부극 합제 함유 슬러리라고 했다. 이 부극 합제 함유 슬러리를 두께가 10㎛인 동박으로 이루어지는 부극 집전체의 양면에 균일하게 도포해서 건조하여 부극층을 형성하고, 그 후 롤 프레스기에 의해 압축 성형해서 집전체를 제외한 부극층의 밀도를 1.45g/㎤로 해서 부극을 제작했다.An aqueous solution containing 1.0 parts by mass of carboxymethylcellulose was mixed with 98 parts by mass of artificial graphite and 1.0 parts by mass of styrene-butadiene latex to obtain a negative electrode mixture-containing slurry. This negative electrode mixture-containing slurry was uniformly applied to both sides of a negative electrode current collector made of copper foil having a thickness of 10 μm, dried to form a negative electrode layer, and then compression-molded by a roll press to determine the density of the negative electrode layer excluding the current collector. A negative electrode was produced as 1.45 g/cm 3 .

편평 권회 셀 조립Assemble the flat winding cell

상기 정극, 부극에 탭이 부착된 것과 후술하는 방법으로 제작된 세퍼레이터를 전지 셀 권회 장치를 사용해서 편평 권회체를 제작했다. 그 후 알루미늄 라미네이트 주머니 내에 상기 편평 권회체를 설치하고, 이것을 시험용 편평 권회 셀이라고 했다.A flat wound object was produced using a battery cell winding device for the positive electrode and the negative electrode with tabs attached and a separator produced by the method described later. After that, the flat winding body was installed in an aluminum laminate bag, and this was referred to as a flat winding cell for testing.

절연 불량의 검사 방법Insulation defect inspection method

내전압 시험 장치(KIKUSUI ELECTRONICS CORP.제, TOS5051A)를 사용하여 상기 편평 권회 셀의 정극 단자와 부극 단자에 50V의 전압을 10초간 부하하고, 전류가 흐르지 않는 것을 합격, 전류가 흐른 것을 불합격이라고 했다.Using a withstand voltage tester (manufactured by KIKUSUI ELECTRONICS CORP., TOS5051A), a voltage of 50 V was loaded for 10 seconds to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the flat wound cell, and a case in which current did not flow was regarded as pass, and a case in which current flow was regarded as disqualified.

판정 방법judging method

상기 절연 불량의 검사에서 불합격의 수량이 편평 권회 셀 1000개당 5개 이하인 경우를 「◎」, 6개 이상 15개 이하를 「○」, 16개 이상인 경우를 「×」라고 했다.In the above insulation defect inspection, a case where the number of disqualifications was 5 or less per 1000 flat wound cells was rated as "◎", a case of 6 or more and 15 or less as "○", and a case of 16 or more as "x".

(시료의 제작)(production of sample)

도포액의 조제Preparation of coating liquid

불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합 수지(KUREHA CORPORATION제, 제품명 KF폴리머W#9300) 50체적부와, 입경(D50) 1.0㎛의 알루미나 입자 50체적부를 유효 성분이 10질량%가 되도록 N-메틸-2-피롤리돈에 첨가하여 혼합 및 분산시켜서 도포액이라고 했다.50 parts by volume of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer resin (manufactured by KUREHA CORPORATION, product name KF polymer W# 9300) and 50 parts by volume of alumina particles having a particle size (D50) of 1.0 μm so that the active ingredient is 10% by mass of N-methyl It was added to -2-pyrrolidone, mixed and dispersed, and was called a coating solution.

[실시예 1~2, 비교예 1][Examples 1 and 2, Comparative Example 1]

영률이 상이한 3종의 폴리에틸렌제 다공성 기재(두께 7㎛, Toray Battery Separator Film Co., Ltd.제, 상품명 SETELA(등록상표)) 각각에 대해서 다이 코터를 사용하여 양면에 상기 도포액을 도포했다. 그 후 수계 용매에 침지해서 상분리시켜 수세 및 건조를 행함으로써 편면당 막두께가 1.5㎛의 적층막을 형성했다. 이어서, 정밀 프레스 장치(SINTOKOGIO, LTD.제; CYPT10)를 사용하여 25℃에서 0.3㎫의 조건에서 세퍼레이터의 수직 방향으로 1시간 압력을 가했다. 이들을 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1의 세퍼레이터라고 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.For each of three types of polyethylene porous substrates (thickness: 7 μm, manufactured by Toray Battery Separator Film Co., Ltd., trade name: SETELA (registered trademark)) having different Young's moduli, the coating solution was applied to both surfaces using a die coater. Thereafter, the laminate was immersed in an aqueous solvent, subjected to phase separation, washed with water and dried to form a laminated film having a film thickness of 1.5 µm per side. Subsequently, pressure was applied in the vertical direction of the separator for 1 hour under conditions of 0.3 MPa at 25°C using a precision press device (manufactured by SINTOKOGIO, LTD.; CYPT10). These were referred to as the separators of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 112019116752758-pct00001
Figure 112019116752758-pct00001

[실시예 3][Example 3]

실시예 2의 프레스 시간을 10분간으로 변경한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 시험편을 작성하고, 마찬가지의 평가를 행하여 결과를 표 1에 나타냈다.Test pieces were prepared in the same manner as in Example 1 except that the press time in Example 2 was changed to 10 minutes, and the same evaluation was performed, and the results are shown in Table 1.

표 1 및 도 7~도 10으로부터 명백한 바와 같이 실시예 1~3의 기계 방향(MD)의 영률이 500㎫ 이상인 본 발명의 세퍼레이터는 스크레이핑에 대한 내성이 높고, 2차전지 등의 제조 과정에 있어서 세퍼레이터의 반송 라인 상에 미소한 고형물이나 돌기 등이 있던 경우에도 다공막의 박리를 억제할 수 있고, 2차전지 등의 제조 수율을 향상할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 다공층과 수직 방향의 압력을 가함으로써 더 양호화할 수 있는 것을 알 수 있다.As is clear from Table 1 and FIGS. 7 to 10, the separators of the present invention having a Young's modulus in the machine direction (MD) of Examples 1 to 3 of 500 MPa or more have high resistance to scraping, and manufacturing processes such as secondary batteries It turns out that peeling of a porous film can be suppressed and the manufacturing yield of a secondary battery etc. can be improved even if there exists a fine solid substance or a protrusion etc. on the conveyance line of a separator in this. Moreover, it turns out that it can further improve by applying the pressure of a porous layer and a perpendicular direction.

본 출원은 2017년 5월 30일 출원의 일본 특허출원(특원 2017-106635)에 의거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.This application is based on the Japanese Patent Application (Japanese Patent Application No. 2017-106635) filed on May 30, 2017, the contents of which are incorporated herein as a reference.

본 발명의 세퍼레이터는 리튬이온 전지 등의 비수전해질 전지에 바람직하게 사용되는 배터리용 세퍼레이터로서 적합하게 사용할 수 있다.The separator of the present invention can be suitably used as a battery separator preferably used for non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion batteries.

Claims (8)

복수의 기공을 갖는 필름형상의 다공성 기재와, 상기 다공성 기재의 적어도 한 면에 형성된 접착성 수지를 포함하는 다공층을 구비하고, 기계 방향(MD)의 영률이 500㎫ 이상이며, 임계 손상 하중이 3mN 이상인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터의 제조 방법으로서, 상기 다공층과 수직인 방향으로부터 10℃~30℃의 환경하에서 0.1㎫ 이상, 2㎫ 이하의 압력으로 연속해서 1시간 이상 가압되는 공정을 갖는 세퍼레이터의 제조 방법.A film-shaped porous substrate having a plurality of pores, and a porous layer containing an adhesive resin formed on at least one surface of the porous substrate, a Young's modulus in the machine direction (MD) of 500 MPa or more, and a critical damage load A method for producing a separator characterized by being 3 mN or more, wherein the separator having a step of being continuously pressurized at a pressure of 0.1 MPa or more and 2 MPa or less for 1 hour or more in an environment of 10 ° C. to 30 ° C. from a direction perpendicular to the porous layer manufacturing method. 제 1 항에 있어서,
상기 다공층은 필러를 함유하고, 상기 다공층에 있어서의 상기 필러의 비율이 10체적% 이상 99체적% 이하인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터의 제조 방법.
According to claim 1,
The manufacturing method of the separator characterized by the above-mentioned porous layer containing a filler, and the ratio of the said filler in the said porous layer being 10 volume% or more and 99 volume% or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
기계 방향(MD)의 파단 신도가 10% 이상, 150% 이하인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터의 제조 방법.
According to claim 1 or 2,
A method for producing a separator characterized in that the elongation at break in the machine direction (MD) is 10% or more and 150% or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다공층의 두께가 0.05㎛ 이상 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터의 제조 방법.
According to claim 1 or 2,
A method for producing a separator, characterized in that the thickness of the porous layer is 0.05 μm or more and 3 μm or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다공층에 포함되는 접착성 수지가 불소 원자를 포함하는 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터의 제조 방법.
According to claim 1 or 2,
A method for producing a separator characterized in that the adhesive resin contained in the porous layer contains a resin containing a fluorine atom.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다공층에 포함되는 접착성 수지가 아크릴 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터의 제조 방법.
According to claim 1 or 2,
A method for producing a separator characterized in that the adhesive resin contained in the porous layer contains an acrylic resin.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
세퍼레이터가 2차전지용인 세퍼레이터의 제조 방법.
According to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a separator in which the separator is for a secondary battery.
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