WO2024190826A1 - 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス - Google Patents

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WO2024190826A1
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microporous
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一徳 内田
駿 斎藤
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旭化成株式会社
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    • H01M50/494Tensile strength

Definitions

  • This disclosure relates to separators for electricity storage devices, etc.
  • Microporous membranes are used in many technical fields, such as precision filtration membranes, battery separators, capacitor separators, and fuel cell materials, and are particularly used as separators for power storage devices such as lithium secondary batteries and lithium-ion secondary batteries.
  • Lithium-ion batteries are used in a variety of applications, including small electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, as well as hybrid vehicles and electric vehicles including plug-in hybrid vehicles.
  • U.S. Patent No. 5,399,633 describes multilayer microporous thin films or membranes that can improve properties including dielectric breakdown and strength.
  • a preferred multilayer microporous membrane includes a microlayer and one or more stacked barriers.
  • Cited document 2 describes a separator for an electricity storage device having a microporous membrane that is mainly composed of polyolefin and has a melt tension of 30 mN or less when measured at a temperature of 230°C, and a melt flow rate (MFR) of 0.9 g/10 min or less when measured under a load of 2.16 kg at a temperature of 230°C.
  • MFR melt flow rate
  • the objective of this disclosure is to provide a separator for an electricity storage device that excels in at least one of the following: suppression of dendritic short circuits, low resistance, and high puncture strength.
  • a separator for an electricity storage device comprising a separator substrate having one or more microporous layers (A) mainly composed of polypropylene, and one or more microporous layers (B) mainly composed of polypropylene laminated on at least one of the microporous layers (A),
  • the melt tension Mt A of the microporous layer (A) at 240°C is 10 mN or more and 40 mN or less
  • a ratio Mt A /Mt B of a melt tension Mt A of the microporous layer (A) at 240°C to a melt tension Mt B of the microporous layer (B) at 240°C is 1.05 or more and 4.0 or less
  • the separator for an electricity storage device wherein the microporous layer (A) has an area average long pore diameter of 50 nm or more and 500 nm or less.
  • the separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 7, wherein the separator for an electricity storage device has a porosity of 40% or more and 60% or less.
  • the separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 8, wherein the separator for an electricity storage device has an air permeability of 10 sec/100 cc or more and less than 220 sec/100 cc.
  • the microporous layer (B) has an area average long pore diameter of 50 nm or more and 240 nm or less.
  • the separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 10, wherein the separator for an electricity storage device has an MD/TD tensile strength ratio of 16 or more and 30 or less.
  • An electricity storage device comprising: a positive electrode; a negative electrode; and the electricity storage device separator according to any one of items 1 to 11, disposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • Item 13 The power storage device according to item 12, wherein the positive electrode contains lithium iron phosphate as a positive electrode active material.
  • a method for producing a separator for an electrical storage device comprising a separator substrate having one or more microporous layers (A) mainly composed of polypropylene and one or more microporous layers (B) mainly composed of polypropylene, the method comprising: (i) a melt extrusion step of co-extrusion-forming the microporous layer (A) and the microporous layer (B), or (ii) separately extrusion-forming the microporous layer (A) and the microporous layer (B), and then laminating them together to obtain a precursor sheet of the separator substrate; annealing the obtained precursor sheet at a temperature range of 135° C.
  • the method for producing a separator for an electricity storage device includes the steps of: [15] Item 15.
  • This disclosure makes it possible to provide a separator for an electricity storage device that excels in at least one of the following: suppression of dendritic short circuits, low resistance, and high puncture strength.
  • FIG. 1 is a diagram defining ⁇ R and ⁇ for evaluating the membrane resistance value of a microporous membrane.
  • the separator for an electric storage device of the present disclosure has a separator substrate having one or more microporous layers (A) mainly composed of polypropylene and one or more microporous layers (B) mainly composed of polypropylene laminated on at least one of the microporous layers (A).
  • the separator substrate may further have a coating layer (also called a "surface layer", a “coating layer”, etc., hereinafter simply referred to as a "coating layer”) on the microporous layer (A) and/or the microporous layer (B).
  • microporous layer refers to each microporous layer constituting the separator substrate
  • separator substrate refers to the substrate of the separator excluding any coating layer
  • separatator refers to the entire separator including any coating layer.
  • the separator for an electric storage device of the present disclosure has a microporous layer (A).
  • the separator for an electric storage device may have only one microporous layer (A) or two or more layers.
  • the microporous layer (A) is mainly composed of polypropylene, which allows the battery to maintain good performance even after storage at high temperatures (e.g., 130°C).
  • "mainly composed of polypropylene” means that polypropylene accounts for the largest mass% based on the total mass of the microporous layer (A).
  • the lower limit of the polypropylene content in the microporous layer (A) is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 75% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, 95% by mass or more, 97% by mass or more, or 99% by mass or more, from the viewpoints of the wettability, thinning, and shutdown characteristics of the separator.
  • the upper limit of the polypropylene content in the microporous layer (A) is not limited, but may be, for example, 60% by mass or less, 70% by mass or less, 80% by mass or less, 90% by mass or less, 95% by mass or less, 98% by mass or less, or 99% by mass or less, or may be 100% by mass.
  • the polypropylene content is preferably 97% or more. This can suppress contamination of the manufacturing equipment due to bleed-out of impurities and manufacturing troubles due to poor peeling between separators, so that the separator substrate can be annealed at a higher temperature.
  • the separator substrate can be annealed at 135° C. or more, and as a result, a separator substrate with high permeability and high porosity tends to be obtained, and a separator with low resistance is easily obtained.
  • the microporous layer (A) is mainly composed of polypropylene.
  • the polypropylene of the microporous layer (A) may be the same material as the polypropylene of the microporous layer (B) described later, or may be a polypropylene having a different chemical structure, more specifically, a polypropylene having at least one different monomer composition, stereoregularity, molecular weight, and crystal structure.
  • the stereoregularity of the polypropylene is not limited, but may be, for example, atactic, isotactic, or syndiotactic homopolymer.
  • the polypropylene according to the present disclosure is preferably a highly crystalline homopolymer of isotactic or syndiotactic.
  • the polypropylene of the microporous layer (A) is preferably a homopolymer, but may be a copolymer, such as a block polymer, in which a small amount of a comonomer other than propylene, such as an ⁇ -olefin comonomer, is copolymerized.
  • the amount of propylene structures contained as repeating units in the polypropylene is not limited, but may be, for example, 70 mol% or more, 80 mol% or more, 90 mol% or more, 95 mol% or more, or 99 mol% or more.
  • the amount of repeating units derived from comonomers other than the propylene structure contained in the polypropylene is not limited, but may be, for example, 30 mol% or less, 20 mol% or less, 10 mol% or less, 5 mol% or less, or 1 mol% or less.
  • the polypropylene may be used alone or in combination of two or more types.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene of the microporous layer (A) is preferably 300,000 or more from the viewpoint of the strength of the microporous layer and from the viewpoint of suppressing dendrites, and is preferably 1,300,000 or less from the viewpoint of ensuring good film-forming properties and productivity.
  • the Mw of the polypropylene is more preferably 500,000 or more and 1,200,000 or less, even more preferably 650,000 or more and 1,100,000 or less, still more preferably 750,000 or more and 1,000,000 or less, and particularly preferably 800,000 or more and 1,000,000 or less.
  • the upper limit of the value (Mw/Mn) obtained by dividing the weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene of the microporous layer (A) by the number average molecular weight (Mn) is preferably 20 or less, more preferably 18 or less, 16 or less, 14 or less, or 12 or less. By setting Mw/Mn to 20 or less, good film-forming properties and productivity tend to be ensured. In addition, Mw/Mn is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, 4.5 or more, or 5.0 or more.
  • the weight average molecular weight, number average molecular weight, and Mw/Mn of the polyolefins disclosed herein are polystyrene-equivalent molecular weights obtained by GPC (gel permeation chromatography) measurement.
  • the density of the polypropylene of the microporous layer (A) may be preferably 0.85 g/cm 3 or more, for example, 0.88 g/cm 3 or more, 0.89 g/cm 3 or more, or 0.90 g/cm 3 or more.
  • the density of the polypropylene may be preferably 1.1 g/cm 3 or less, for example, 1.0 g/cm 3 or less, 0.98 g/cm 3 or less, 0.97 g/cm 3 or less, 0.96 g/cm 3 or less, 0.95 g/cm 3 or less, 0.94 g/cm 3 or less, 0.93 g/cm 3 or less, or 0.92 g/cm 3 or less.
  • the density of the polyolefin is related to the crystallinity of the polypropylene, and by setting the density of the polypropylene to 0.85 g/cm 3 or more, the productivity of the microporous layer is improved, which is particularly advantageous in the dry method.
  • the microporous layer (A) is mainly composed of polypropylene, it may contain other resins.
  • other resins include polyolefins other than polypropylene (also referred to as "other polyolefins") and copolymers of polystyrene and polyolefins.
  • Polyolefins are polymers containing a monomer having a carbon-carbon double bond as a repeating unit.
  • Monomers constituting polyolefins other than polypropylene include, but are not limited to, monomers having 2 or 4 to 10 carbon atoms and having a carbon-carbon double bond, such as ethylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene.
  • Polyolefins are, for example, homopolymers, copolymers, or multi-stage polymers, and as an example, it is possible to contain polyethylene.
  • copolymers of polystyrene and polyolefins include styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymers (SEPS), styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymers, and styrene-ethylene-styrene copolymers.
  • SEPS Styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymers
  • the upper limit of the melt flow rate (MFR) of the microporous layer (A) is preferably 4.0 g/10 min or less from the viewpoint of obtaining a microporous layer (A) with higher strength and from the viewpoint of suppressing dendrite short circuit, and may be, for example, 3.0 g/10 min or less, 2.0 g/10 min or less, 1.5 g/10 min or less, 1.1 g/10 min or less, or 0.5 g/10 min or less.
  • the lower limit of the MFR of the microporous layer (A) is not limited from the viewpoint of moldability of the microporous layer (A), and may be, for example, 0.2 g/10 min or more, 0.25 g/10 min or more, 0.3 g/10 min or more, or 0.35 g/10 min or more.
  • the MFR of the microporous layer (A) is measured under conditions of a load of 2.16 kg and a temperature of 230 ° C.
  • the MFR of the microporous layer (A) being 4.0 g/10 min or less means that the molecular weight of the polyolefin contained in the microporous layer (A) is relatively high.
  • a high molecular weight of the polyolefin increases the number of tie molecules that bond crystalline substances together, which tends to result in a high-strength microporous layer (A), and also makes it possible to impart a sufficiently high melt tension, which tends to facilitate the achievement of a pore structure that suppresses dendrite short circuits.
  • the MFR of the microporous layer (A) being 0.2 g/10 min or more prevents the melt tension of the microporous layer (A) from becoming too high, which makes it possible to ensure good film-forming properties and productivity.
  • the MFR of the polypropylene of the microporous layer (A) is preferably 0.2 to 4.0 g/10 min when measured under conditions of a load of 2.16 kg and a temperature of 230° C.
  • the upper limit of the MFR of the polypropylene may be, for example, 4.0 g/10 min or less, 3.0 g/10 min or less, 2.0 g/10 min or less, 1.5 g/10 min or less, 1.1 g/10 min or less, or 0.5 g/10 min or less, from the viewpoint of obtaining a microporous layer with higher strength.
  • the lower limit of the MFR of the polypropylene is not limited, but may be, for example, 0.2 g/10 min or more, 0.25 g/10 min or more, 0.3 g/10 min or more, or 0.35 g/10 min or more, from the viewpoint of moldability of the microporous layer (A).
  • the lower limit of the pentad fraction of the polypropylene in the microporous layer (A) may be preferably 94.0% or more, for example, 95.0% or more, 96.0% or more, 96.5% or more, 97.0% or more, 97.5% or more, 98.0% or more, 98.5% or more, or 99.0% or more.
  • the upper limit of the pentad fraction of the polypropylene is not limited, but may be 99.9% or less, 99.8% or less, or 99.5% or less.
  • the pentad fraction of the polypropylene is measured by 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance).
  • a polypropylene with a pentad fraction of 94.0% or more indicates that the polypropylene has high crystallinity.
  • separators obtained by the stretch-opening method, particularly the dry method the amorphous parts between the crystalline parts are opened by stretching, so if the polypropylene has high crystallinity, the pores become good and the air permeability can be kept low, which enables the battery to have high output.
  • the melt tension Mt A of the microporous layer (A) at 240°C is 10 mN or more and 40 mN or less.
  • the lower limit of the melt tension Mt A is preferably 13 mN or more, more preferably 16 mN or more, even more preferably 20 mN or more, and particularly preferably 23 mN or more, from the viewpoint of achieving a sufficiently fine pore structure and small pore diameter and exhibiting good dendrite suppression performance.
  • the upper limit of the melt tension Mt A is preferably 40 mN or less, more preferably 37 mN or less, even more preferably 34 mN or less, and most preferably 32 mN or less, from the viewpoint of good film-forming properties and productivity.
  • the area average long pore diameter (hereinafter also simply referred to as "area average long pore diameter") in the ND-MD cross section of the microporous layer (A) is 50 nm or more and 500 nm or less, and preferably the area average long pore diameter of the microporous layer (A) is smaller than the area average long pore diameter of the microporous layer (B), and is 50 nm or more and 500 nm or less.
  • “ND” indicates the thickness direction of the microporous layer
  • MD indicates the film formation direction of the microporous layer.
  • the MD of a separator having a microporous layer is the longitudinal direction if it is a roll.
  • Long pore diameter means the pore diameter in the MD.
  • the area average long pore diameters of the microporous layer (A) and the microporous layer (B) are compared based on the average area average long pore diameter value of each layer.
  • the lower limit of the area average pore diameter of the microporous layer (A) is preferably 50 nm or more, more preferably 80 nm or more, even more preferably 100 nm or more, even more preferably 130 nm or more, and particularly preferably 150 nm or more, from the viewpoint of ensuring good output in the power storage device, i.e., low membrane resistance. It is considered that the larger the pore diameter, the shorter the conductive path of Li ions, making it easier to achieve low membrane resistance.
  • the upper limit of the area average pore diameter of the microporous layer (A) is preferably 500 nm or less, preferably 400 nm or less, more preferably 300 nm or less, even more preferably 250 nm or less, even more preferably 220 nm or less, and particularly preferably 350 nm or less, from the viewpoint of good piercing or suppression of dendrite short circuit.
  • the pore diameter becomes smaller, the amount of molecules (tie molecules) connecting the lamellar crystals increases, so that a separator with high piercing tends to be obtained.
  • the area-average long pore diameter can be measured by performing cross-sectional SEM observation of the MD-ND cross section of the separator and image analysis of the obtained image in the range of MD 20 ⁇ m x ND 3 ⁇ m. Detailed conditions are shown in the Examples.
  • the number-average pore diameter and area-average pore diameter can be calculated, but in this disclosure, the area-average pore diameter is used as the average pore diameter to obtain a better correlation with the physical properties of the separator.
  • the porosity of the microporous layer (A) is preferably 40% or more from the viewpoint of avoiding clogging in the electricity storage device and obtaining low membrane resistance of the separator, and is preferably 70% or less from the viewpoint of maintaining the strength of the separator and high puncture strength.
  • the porosity of the microporous layer (A) is more preferably 45% to 65%, even more preferably 47% to 60%, and particularly preferably 50% to 57%, from the viewpoint of low membrane resistance.
  • the thickness of the microporous layer (A) may be preferably 10 ⁇ m or less, for example, 8 ⁇ m or less, 7 ⁇ m or less, 6 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, 4.5 ⁇ m or less, or 4 ⁇ m or less, from the viewpoint of increasing the energy density of the electricity storage device, etc.
  • the lower limit of the thickness of the microporous layer (A) may be preferably 1 ⁇ m or more, for example, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, or 3.5 ⁇ m or more, from the viewpoint of strength, etc.
  • the microporous layer (A) containing polypropylene as a main component may further contain, in addition to polypropylene, additives such as elastomers, crystal nucleating agents, antioxidants, fillers, etc., as necessary.
  • the amount of the additives is not particularly limited, and may be, for example, 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, or 1% by mass or more, and 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 7% by mass or less, based on the total mass of the microporous layer (A).
  • the separator for an electric storage device of the present disclosure has a microporous layer (B).
  • the separator for an electric storage device may have only one layer of the microporous layer (B), or may have two or more layers. At least one of the microporous layers (B) preferably constitutes the outermost layer on at least one side of the separator substrate.
  • the microporous layer (B) may constitute the outermost layer on both sides of the separator substrate.
  • the microporous layer (B) is also mainly composed of polypropylene, which allows good battery performance to be maintained even after storage at high temperatures (e.g., 130°C).
  • "mainly composed of polypropylene” means that polypropylene accounts for the largest mass% based on the total mass of the microporous layer (B).
  • the lower limit of the polypropylene content in the microporous layer (B) is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 75% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, 95% by mass or more, 97% by mass or more, or 99% by mass or more, from the viewpoint of the wettability, thinning, and shutdown characteristics of the separator.
  • the upper limit of the polypropylene content in the microporous layer (A) is not limited, but may be, for example, 60% by mass or less, 70% by mass or less, 80% by mass or less, 90% by mass or less, 95% by mass or less, 98% by mass or less, or 99% by mass or less, or may be 100% by mass.
  • the microporous layer (B) is used as the outermost layer, the polypropylene content is preferably 97% or more. This makes it possible to suppress contamination of the manufacturing equipment due to bleed-out of impurities and manufacturing problems due to poor peeling between the separators, so that the separator substrate can be annealed at a higher temperature. For example, the separator substrate can be annealed at 135° C. or higher, which tends to result in a separator substrate with high permeability and high porosity, which tends to result in a separator with low resistance.
  • the microporous layer (B) is mainly composed of polypropylene.
  • the polypropylene of the microporous layer (B) may be the same material as the polypropylene of the microporous layer (A), or may be a polypropylene having a different chemical structure, more specifically, a polypropylene having at least one different monomer composition, stereoregularity, molecular weight, and crystal structure.
  • the stereoregularity of the polypropylene of the microporous layer (B) is not limited, but may be, for example, atactic, isotactic, or syndiotactic homopolymer.
  • the polypropylene according to the present disclosure is preferably a highly crystalline homopolymer of isotactic or syndiotactic.
  • the polypropylene of the microporous layer (B) is preferably a homopolymer, but may be a copolymer, such as a block polymer, in which a small amount of a comonomer other than propylene, such as an ⁇ -olefin comonomer, is copolymerized.
  • the amount of propylene structures contained as repeating units in the polypropylene is not limited, but may be, for example, 70 mol% or more, 80 mol% or more, 90 mol% or more, 95 mol% or more, or 99 mol% or more.
  • the amount of repeating units derived from comonomers other than the propylene structure contained in the polypropylene is not limited, but may be, for example, 30 mol% or less, 20 mol% or less, 10 mol% or less, 5 mol% or less, or 1 mol% or less.
  • the polypropylene may be used alone or in combination of two or more types.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene in the microporous layer (B) is preferably 250,000 or more from the viewpoint of the strength of the microporous layer, and is preferably 1,000,000 or less from the viewpoint of increasing the pore size of the microporous layer and exhibiting good dendrite suppression performance.
  • the Mw of the polypropylene is more preferably 400,000 or more and 950,000 or less, even more preferably 550,000 or more and 900,000 or less, still more preferably 600,000 or more and 900,000 or less, and particularly preferably 700,000 or more and 900,000 or less.
  • the upper limit of the value (Mw/Mn) obtained by dividing the weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene of the microporous layer (B) by the number average molecular weight (Mn) is preferably 7 or less, more preferably 6.5 or less, 6 or less, 5.5 or less, or 5 or less.
  • Mw/Mn value of the polypropylene the smaller the melt tension of the resulting microporous layer tends to be. Therefore, it is preferable that the Mw/Mn value of the polypropylene is 7 or less in order to control the melt tension of the microporous layer (B) to a low value.
  • Mw/Mn may be preferably 1 or more, for example, 1.3 or more, 1.5 or more, 2.0 or more, or 2.5 or more. By having Mw/Mn of 1 or more, appropriate molecular entanglement is maintained, and stability during film formation may be improved.
  • the weight average molecular weight, number average molecular weight, and Mw/Mn of the polyolefin of the present disclosure are polystyrene-equivalent molecular weights obtained by GPC (gel permeation chromatography) measurement.
  • the density of the polypropylene of the microporous layer (B) may be preferably 0.85 g/cm 3 or more, for example, 0.88 g/cm 3 or more, 0.89 g/cm 3 or more, or 0.90 g/cm 3 or more.
  • the density of the polypropylene may be preferably 1.1 g/cm 3 or less, for example, 1.0 g/cm 3 or less, 0.98 g/cm 3 or less, 0.97 g/cm 3 or less, 0.96 g/cm 3 or less, 0.95 g/cm 3 or less, 0.94 g/cm 3 or less, 0.93 g/cm 3 or less, or 0.92 g/cm 3 or less.
  • the density of the polyolefin is related to the crystallinity of the polypropylene, and by setting the density of the polypropylene to 0.85 g/cm 3 or more, the productivity of the microporous layer is improved, which is particularly advantageous in the dry method.
  • microporous layer (B) is mainly composed of polypropylene, it may contain other resins.
  • other resins include polyolefins other than polypropylene (also referred to as "other polyolefins").
  • Polyolefins are polymers that contain monomers having carbon-carbon double bonds as repeating units.
  • Monomers that constitute polyolefins other than polypropylene include, but are not limited to, monomers having 2 or 4 to 10 carbon atoms and having a carbon-carbon double bond, such as ethylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene.
  • the microporous layer (B) may contain a thermoplastic elastomer in addition to polypropylene.
  • thermoplastic elastomer examples include, but are not limited to, polypropylene, polyolefins other than polypropylene (also referred to as "other polyolefins"), and copolymers of polystyrene and polyolefins.
  • polypropylene examples include low-crystalline polypropylene having a low stereoregularity region.
  • Polyolefins are polymers that contain a monomer having a carbon-carbon double bond as a repeating unit.
  • Examples of monomers that constitute polyolefins other than polypropylene include, but are not limited to, monomers having 2 or 4 to 10 carbon atoms and a carbon-carbon double bond, such as ethylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene.
  • Polyolefins are, for example, homopolymers, copolymers, or multi-stage polymers, and as an example, it is possible to contain polyethylene.
  • copolymers of polystyrene and polyolefin include styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymer (SEPS), styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymer (SEBS), hydrogenated-styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymer (hydrogenated SEBS), styrene-ethylene-styrene copolymer, olefin crystal-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (CEBC), hydrogenated-olefin crystal-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (hydrogenated CEBC), styrene-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (SEBC), hydrogenated-styrene-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (hydrogenated SEBC), and the like
  • hydrogenated-styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymer hydrogenated-styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymer
  • hydrogenated SEBC hydrogenated-styrene-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer
  • SEPS styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymer
  • thermoplastic elastomer contained in the microporous layer (B) an elastomer that is incompatible with polypropylene is more preferable from the viewpoint of pore opening and increasing the pore size.
  • the elastomer that is incompatible with polypropylene is not particularly limited, but preferable examples thereof include copolymers of polyethylene and other polyolefins, and copolymers of polystyrene and polyolefins.
  • copolymers of polystyrene and polyolefins preferable examples thereof include styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymer (SEPS), styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymer (SEBS), hydrogenated-styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymer (hydrogenated SEBS), styrene-ethylene-styrene copolymer, olefin crystal-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (CEBC), hydrogenated-olefin crystal-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (hydrogenated CEBC), styrene-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (SEBC), hydrogenated-styrene-(ethylene-butene)-olefin crystal copolymer (hydrogenated SEBC)
  • hydrogenated styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymer hydrogenated SEBS
  • hydrogenated SEBC hydrogenated styrene-(ethylene-butene)-olefin crystalline copolymer
  • SEPS styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymer
  • MFR melt flow rate of microporous layer (B)
  • the upper limit of the melt flow rate (MFR) of the microporous layer (B) is preferably 8.0 g/10 min or less from the viewpoint of obtaining a microporous layer (B) with higher strength, and may be, for example, 6.0 g/10 min or less, 4.0 g/10 min or less, 3.0 g/10 min or less, 2.0 g/10 min or less, or 1.1 g/10 min or less.
  • the lower limit of the MFR (MFR of a single layer) of the microporous layer (B) is not limited from the viewpoint of exhibiting a good dendrite suppression effect, and may be, for example, 0.3 g/10 min or more, 0.35 g/10 min or more, 0.4 g/10 min or more, 0.45 g/10 min or more, or 0.5 g/10 min or more.
  • the MFR of the microporous layer (B) is measured under conditions of a load of 2.16 kg and a temperature of 230°C.
  • the MFR of the microporous layer (B) being 8.0 g/10 min or less means that the molecular weight of the polyolefin contained in the microporous layer (B) is relatively high.
  • the high molecular weight of the polyolefin increases the number of tie molecules that bond crystalline substances together, and therefore the microporous layer (B) tends to have a high strength.
  • the MFR of the microporous layer (B) being 0.3 g/10 min or more makes it easier to obtain a separator that exhibits a good dendrite suppression effect without the melt tension of the microporous layer (B) becoming too high.
  • the MFR of the polypropylene of the microporous layer (B) is preferably 8.0 g/10 min or less from the viewpoint of obtaining a microporous layer (B) with higher strength, and may be, for example, 6.0 g/10 min or less, 4.0 g/10 min or less, 3.0 g/10 min or less, 2.0 g/10 min or less, or 1.1 g/10 min or less.
  • the lower limit of the MFR of the microporous layer (B) is not limited from the viewpoint of exhibiting a good dendrite suppression effect, and may be, for example, 0.3 g/10 min or more, 0.35 g/10 min or more, 0.4 g/10 min or more, 0.45 g/10 min or more, or 0.5 g/10 min or more.
  • the MFR of the microporous layer (B) is preferably higher than the MFR of the microporous layer (A).
  • the pore size of the microporous layer (B) of the obtained separator can be controlled to be larger than the pore size of the microporous layer (A).
  • the lower limit of the pentad fraction of the polypropylene of the microporous layer (B) may be preferably 94.0% or more, for example, 95.0% or more, 96.0% or more, 96.5% or more, 97.0% or more, 97.5% or more, 98.0% or more, 98.5% or more, or 99.0% or more.
  • the upper limit of the pentad fraction of the polypropylene is not limited, but may be 99.9% or less, 99.8% or less, or 99.5% or less.
  • the pentad fraction of the polypropylene is measured by 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance).
  • a polypropylene with a pentad fraction of 94.0% or more indicates that the polypropylene has high crystallinity.
  • separators obtained by the stretch-opening method, particularly the dry method the amorphous parts between the crystalline parts are opened by stretching, so if the polypropylene has high crystallinity, the pores become good and the air permeability can be kept low, which enables the battery to have high output.
  • the melt tension Mt B of the microporous layer (B) at 240°C is preferably 4 mN or more and 30 mN or less.
  • the lower limit of the melt tension Mt B is preferably 4 mN or more, more preferably 7 mN or more, even more preferably 10 mN or more, particularly preferably 13 mN or more, and most preferably 16 mN or more, from the viewpoint of good film-forming properties and productivity of the separator substrate having the microporous layer A and the microporous layer B.
  • the upper limit of the melt tension Mt B is preferably 30 mN or less, more preferably 28 mN or less, even more preferably 26 mN or less, and most preferably 24 mN or less, from the viewpoint of achieving a large pore diameter and exhibiting good dendrite suppression performance.
  • the area average long pore diameter (hereinafter also simply referred to as "area average long pore diameter") in the ND-MD cross section of the microporous layer (B) is preferably larger than the area average long pore diameter of the microporous layer (A).
  • area average long pore diameter hereinafter also simply referred to as "area average long pore diameter”
  • the area average long pore diameter of the microporous layer (B) in the ND-MD cross section is preferably 50 nm or more and 600 nm or less.
  • the lower limit of the area average long pore diameter of the microporous layer (B) is more preferably 120 nm or more, even more preferably 140 nm or more, and even more preferably 160 nm or more.
  • the porosity of the microporous layer (B) is preferably 40% or more from the viewpoint of avoiding clogging in the electricity storage device and obtaining a good low membrane resistance of the separator, and is preferably 70% or less from the viewpoint of maintaining the strength of the separator.
  • the porosity of the microporous layer (A) is more preferably 45% or more and 65% or less, further preferably 47% or more and 60% or less, and particularly preferably 50% or more and 57% or less.
  • the thickness of the microporous layer (B) may be preferably 10 ⁇ m or less, for example 8 ⁇ m or less, 7 ⁇ m or less, 6 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, 4.5 ⁇ m or less, or 4 ⁇ m or less, from the viewpoint of increasing the energy density of the power storage device, etc.
  • the lower limit of the thickness of the microporous layer (B) may be preferably 1 ⁇ m or more, for example 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, or 3.5 ⁇ m or more, from the viewpoint of strength, etc.
  • the microporous layer (B) containing polypropylene as a main component may further contain, in addition to polypropylene, additives such as elastomers, crystal nucleating agents, antioxidants, fillers, etc.
  • additives such as elastomers, crystal nucleating agents, antioxidants, fillers, etc.
  • the amount of the additives is not particularly limited, and may be, for example, 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, or 1% by mass or more, and 10% by mass or less, 7% by mass or less, or 5% by mass or less, based on the total mass of the microporous layer (B).
  • the ratio Mt A /Mt B of the melt tension Mt A of the microporous layer (A) at 240 ° C. to the melt tension Mt B of the microporous layer (B) at 240 ° C. is 1.05 or more and 4.0 or less.
  • the pore size of the microporous layer (A) of the obtained separator can be controlled to be sufficiently small, and the pore size of the microporous layer (B) can be controlled to be sufficiently large, and the growth of dendrites at the lamination interface of the discontinuous pore structure can be suppressed, so that dendrite short circuit in the electric storage device can be effectively suppressed.
  • Mt A /Mt B 4.0 or less the crystal orientation during film formation is promoted, and the crystals are highly oriented, so that a separator having good pore opening and air permeability can be obtained. The high orientation also leads to high MD tensile strength.
  • good pore opening also has the effect of suppressing the generation of dendrites in a battery device and suppressing dendrite short circuits.
  • the lower limit value of Mt A /Mt B is more preferably 1.1 or more, 1.15 or more, 1.2 or more, or 1.25 or more, and the upper limit value which can be arbitrarily combined with these lower limits is preferably 3.5 or less, 3.3 or less, 3.0 or less, 2.5 or less, 2.4 or less, 2.3 or less, or 2.2 or less.
  • the ratio of the MFR (MFR B ) of the microporous layer (B) to the MFR (MFR A ) of the microporous layer (A), MFR B /MFR A, is preferably 1.02 or more and 10.0 or less.
  • MFR B /MFR A 1.02 or more the pore size of the microporous layer (A) of the obtained separator can be controlled to be sufficiently small and the pore size of the microporous layer (B) can be controlled to be sufficiently large, and dendrite short circuit in the electricity storage device can be effectively suppressed.
  • MFR B /MFR A 10.0 or less it is possible to obtain a separator having stable film formability, productivity, and good pore opening and air permeability.
  • MFR B /MFR A is preferably 1.05 or more and 6.0 or less, more preferably 1.1 or more and 5.0 or less, particularly preferably 1.1 or more and 4.0 or less, and most preferably 1.1 or more and 3.0 or less.
  • the ratio Mw A /Mw B of the weight average molecular weight Mw A of the polypropylene of the microporous layer (A) to the weight average molecular weight Mw B of the polypropylene of the microporous layer (B) is preferably 1.02 or more and 2.0 or less.
  • Mt A /Mt B By setting Mt A /Mt B to 2.0 or less, it is possible to obtain a separator having stable film forming properties, productivity, good pore opening properties, and air permeability.
  • Mw A /Mw B is preferably 1.02 or more and 1.8 or less, more preferably 1.03 or more and 1.6 or less, and most preferably 1.05 or more and 1.4 or less.
  • the smaller of the area average long pore diameters of the microporous layer (A) and the microporous layer (B) is 170 nm or more and 800 nm or less.
  • the lower limit of the smaller value is preferably 170 nm or more, more preferably 200 nm or more, even more preferably 230 nm or more, even more preferably 260 nm or more, and particularly preferably 280 nm or more, from the viewpoint of ensuring good output in the power storage device, i.e., low membrane resistance.
  • the upper limit of the smaller value is preferably 800 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 500 nm or less, even more preferably 450 nm or less, even more preferably 400 nm or less, and particularly preferably 350 nm or less, from the viewpoint of good puncture strength or suppression of dendrite short circuit. It is preferable that the area average long pore diameter of the microporous layer (A) is smaller than the area average long pore diameter of the microporous layer (B).
  • the larger value of the area average long pore diameter of the microporous layer (A) and the area average long pore diameter of the microporous layer (B) is preferably 200 nm to 600 nm, more preferably 210 nm to 500 nm, and even more preferably 220 nm to 400 nm, from the viewpoint of more effectively suppressing dendrite short-circuiting.
  • the ratio L B / L A of the area average long pore diameter L B of the microporous layer (B) to the area average long pore diameter L A of the microporous layer (A) is preferably 1.1 to 6.0.
  • L B / L A makes the pore diameter of the microporous layer (A) sufficiently small and the pore diameter of the microporous layer (B) sufficiently large, and can effectively suppress dendrite short-circuiting in the electric storage device.
  • Setting L B / L A to 6 or less makes it possible to obtain a separator with good pore opening and air permeability.
  • L B /L A is preferably 1.1 or more and 4.0 or less, more preferably 1.15 or more and 3.0 or less, particularly preferably 1.2 or more and 2.5 or less, and most preferably 1.3 or more and 2.0 or less.
  • the substrate of the separator for the power storage device (also simply referred to as "separator substrate” in the present disclosure) has at least one microporous layer (A) and one microporous layer (B).
  • the separator substrate may have a multilayer structure of three or more layers having two or more layers of at least one of the microporous layer (A) and/or the microporous layer (B).
  • a two-layer structure of the microporous layer (A)/microporous layer (B) and a three-layer structure of the microporous layer (A)/microporous layer (B)/microporous layer (A) may be mentioned.
  • the separator substrate may also have a layer other than the microporous layer (A) and the microporous layer (B).
  • the layer other than the microporous layer (A) and the microporous layer (B) include a microporous layer mainly composed of a polyolefin other than (A) and (B), a layer containing an inorganic substance, and a layer containing a heat-resistant resin.
  • the separator substrate may have a multilayer structure of four or more layers, such as microporous layer (A)/microporous layer (B)/microporous layer (C)/microporous layer (A). From the viewpoints of ease of production and suppression of curling of the separator, a symmetrical laminate structure is preferred.
  • At least one of the microporous layers (A) and at least one of the microporous layers (B) are adjacent to each other in the layer structure of the substrate of the separator for an electric storage device.
  • “Adjacent” means that the microporous layer (A) and the microporous layer (B) are directly laminated.
  • the separator substrate has a multilayer structure of three or more layers, it is preferable that each of the microporous layers (A) is adjacent to each of the microporous layers (B).
  • the separator substrate has a three-layer structure of microporous layer (A)/microporous layer (B)/microporous layer (A)
  • the two microporous layers (A) in the outermost layers are adjacent to the microporous layer (B) in the inner layer.
  • the microporous layer (A) constitutes the outermost layer on at least one side of the separator substrate, and it is particularly preferable that the microporous layer (A) constitutes the outermost layer on both sides of the separator substrate.
  • the microporous layer (A) constitutes the outermost layer, it tends to be easier to suppress dendritic short-circuiting.
  • the microporous layer (B) constitutes the outermost layer on at least one side of the separator substrate, and may constitute the outermost layers on both sides of the separator substrate.
  • the membrane resistance tends to be further reduced and cycle performance tends to be improved by preventing clogging by dendrites.
  • the upper limit of the thickness of the separator substrate is preferably 25 ⁇ m or less, for example, 22 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, 18 ⁇ m or less, 16 ⁇ m or less, 14 ⁇ m or less, or 12 ⁇ m or less, from the viewpoint of increasing the energy density of the power storage device, etc.
  • the lower limit of the thickness of the separator substrate is preferably 6 ⁇ m or more, for example, 7 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 9 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more, from the viewpoint of strength, etc.
  • the upper limit of the air permeability of the separator substrate is preferably less than 220 sec/100 cm 3 , more preferably 200 sec/100 cm 3 or less, and may be, for example, 190 sec/100 cm 3 or less, 185 sec/100 cm 3 or less, 180 sec/100 cm 3 or less, or 175 sec/100 cm 3 or less. This is because a low air permeability tends to increase the connectivity of the pore structure, and as a result, it is difficult to hinder the movement of Li ions, so that a low membrane resistance can be achieved.
  • the lower limit of the air permeability of the separator substrate is preferably 10 sec/100 cm 3 or more, and is not limited, but may be, for example, 50 sec/100 cm 3 or more, 60 sec/100 cm 3 or more, or 70 sec/100 cm 3 or more.
  • a high air permeability tends to increase the basis weight and result in a dense membrane structure, resulting in a separator with high puncture strength.
  • the MD tensile strength of the separator for electric storage devices is preferably 2000 kgf/cm 2 or more, more preferably 2200 kgf/cm 2 or more, and even more preferably 2400 kgf/cm 2 or more.
  • the separator is strongly oriented, so that the strength of the MD is increased, the puncture strength is easily increased, and the battery winding operation is easy in the battery production process.
  • the MD tensile strength is 2000 kgf/cm 2 or more, the thermal shrinkage rate of the TD can be reduced, so that the resistance to short circuit due to thermal shrinkage of the TD during battery winding is increased.
  • the MD tensile strength is 2000 kgf/cm 2 or more
  • the crystals during film formation tend to be highly oriented in the MD, so that efficient stretching and opening are promoted, resulting in low film resistance.
  • the upper limit of the MD tensile strength is preferably 3200 kgf/ cm2 or less, more preferably 3000 kgf/cm2 or less , and even more preferably 2800 kgf/cm2 or less.
  • the MD tensile strength is 3200 kgf/ cm2 or less, cracks are unlikely to occur in the MD, the puncture strength is likely to be high, and the separator is unlikely to tear longitudinally (MD) during handling in the battery production process.
  • the MD tensile strength is 3200 kgf/cm2 or less , the crushing of the holes during stretching can be suppressed, and the membrane resistance is low.
  • the MD/TD tensile strength ratio is preferably 16 or more and 30 or less, more preferably 18 or more and 28 or less, and even more preferably 20 or more and 26 or less. If the MD/TD tensile strength ratio is 16 or more, the thermal shrinkage rate of the TD can be reduced, and the resistance to short circuits caused by thermal shrinkage of the TD during winding of the battery is increased. If it is 30 or less, the MD is less likely to crack and tends to have high puncture strength, and the separator is less likely to tear longitudinally (MD) when handled during the battery production process.
  • the porosity of the separator substrate is preferably 40% or more from the viewpoint of avoiding clogging in the power storage device and obtaining a good low membrane resistance of the separator, and is preferably 70% or less from the viewpoint of maintaining the strength of the separator.
  • the lower limit of the porosity of the separator substrate is more preferably 45% or more, even more preferably 47% or more, and particularly preferably 50% or more.
  • the upper limit of the porosity of the separator substrate which can be arbitrarily combined with these lower limits, is more preferably 65% or less, even more preferably 60% or less, and particularly preferably 57% or less.
  • the lower limit of the puncture strength of the separator substrate when converted to a thickness of 14 ⁇ m, is preferably 240 gf or more, more preferably 260 gf or more, 280 gf or more, 290 gf or more, or 300 gf or more, and particularly preferably 320 gf or more.
  • the upper limit of the puncture strength of the separator substrate is not limited, but may be preferably 600 gf or less, for example 580 gf or less, or 550 gf or less, when converted to a thickness of 14 ⁇ m.
  • the separator substrate preferably has a thermal shrinkage rate in the transverse direction (TD) of -1.0% or more and 3.0% or less after heat treatment at 150°C for 1 hour. That is, the separator substrate has very small thermal shrinkage in the TD even at high temperatures.
  • the thermal shrinkage rate of 3.0% or less can effectively suppress short circuits at high temperatures.
  • the reason why the thermal shrinkage rate is -1.0% or more is that when the thermal shrinkage rate is measured, the substrate expands in the TD, and the thermal shrinkage rate may be a negative value less than 0%.
  • the thermal shrinkage rate may be 0% or more, or may be greater than 0%.
  • a method for producing a separator substrate having a thermal shrinkage rate of -1.0% or more and 3.0% or less includes, for example, a method for producing a separator by uniaxial stretching in the MD, and preferably a method for producing a separator by a dry method of uniaxial stretching.
  • a separator manufacturing method in which the separator is stretched in two axial directions, MD and TD as typified by a wet separator, the thermal shrinkage in TD is generally very large, whereas in a dry separator in which the separator is uniaxially stretched, a separator substrate in which the thermal shrinkage rate is -1.0% or more and 3.0% or less can be easily obtained.
  • the method for producing a separator for an electricity storage device includes a melt extrusion step of melt extruding a resin composition mainly composed of polypropylene (hereinafter also referred to as a "polypropylene-based resin composition") to obtain a resin sheet (precursor sheet), and a hole forming step of opening holes in the obtained precursor sheet to make it porous.
  • the method for producing a microporous layer is broadly divided into a dry method in which no solvent is used in the hole forming step, and a wet method in which a solvent is used.
  • dry methods include a method in which a polypropylene resin composition is melt-kneaded and extruded, and then the polypropylene crystal interface is peeled off by heat treatment and stretching, and a method in which a polypropylene resin composition and an inorganic filler are melt-kneaded and formed into a film, and then the interface between the polypropylene and the inorganic filler is peeled off by stretching.
  • Wet methods include a method in which a polypropylene resin composition and a pore-forming material are melt-kneaded to form a film, which is then stretched as necessary, and the pore-forming material is extracted; and a method in which the polypropylene resin composition is dissolved, and then immersed in a poor solvent for polypropylene to solidify the polypropylene and simultaneously remove the solvent.
  • a single screw extruder or a twin screw extruder can be used to melt-knead the polypropylene resin composition.
  • other devices such as a kneader, a lab plasto mill, a kneading roll, and a Banbury mixer can also be used.
  • the polypropylene-based resin composition may optionally contain resins other than polypropylene, additives, etc., depending on the manufacturing method of the microporous layer or the physical properties of the desired microporous layer.
  • additives include pore-forming materials, fluorine-based flow modifiers, wax, crystal nucleating materials, antioxidants, metal soaps such as metal salts of aliphatic carboxylic acids, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antistatic agents, antifogging agents, and color pigments.
  • pore-forming materials include plasticizers, inorganic fillers, or combinations thereof.
  • Plasticizers include, for example, 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.
  • Inorganic fillers include, for example, 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; ceramics such as silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand; and glass fiber.
  • oxide ceramics such as alumina, silica (silicon oxide), titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, and iron oxide
  • a preferred method for producing the separator substrate is a dry lamellar crystal opening process in which the polypropylene crystal interface is peeled off by heat treatment and stretching.
  • a preferred method for producing the separator substrate having the microporous layer (A) and the microporous layer (B) is a melt extrusion process using at least one of the following methods (i) and (ii): (i) co-extrusion-forming the microporous layer (A) and the microporous layer (B) to obtain a precursor sheet; or (ii) The microporous layer (A) and the microporous layer (B) are separately extrusion-formed and then laminated together to obtain a precursor sheet. The resulting precursor sheet is then subjected to annealing, cold stretching, hot stretching and thermal relaxation steps.
  • the co-extrusion process (i) is preferred from the viewpoint of production costs, etc.
  • the extrusion film-forming conditions for the microporous layers (A) and (B) are preferably such that the resin is discharged at the lowest possible temperature and effectively quenched by blowing low-temperature air. After film formation, it is preferable to quench with air, and the temperature of the blown air is preferably 20°C or lower, more preferably 15°C or lower. By blowing cold air controlled at such a low temperature, the resin after film formation is uniformly oriented in the MD.
  • the annealing step tends to grow the crystal structure of the microporous layers (A) and (B) and improve the pore opening.
  • the temperature range of the annealing step is preferably 135°C or higher and 160°C or lower, preferably 140°C or higher, and more preferably 150°C or higher.
  • the duration of the annealing step is preferably 20 minutes or more, and more preferably 60 minutes or more. This makes it easy to achieve high orientation, high MD tensile strength, high puncture strength, and efficient stretching pore opening is promoted. As a result, it tends to be possible to achieve both low resistance and high puncture strength.
  • a separator substrate made using the co-extrusion process (i) in which resins with different melt tensions are laminated it is difficult to form all layers of the separator substrate at the optimal temperature and cooling conditions. If the substrate cannot be formed at the optimal temperature, crystal orientation may be inhibited, the MD tensile strength may be reduced, and efficient stretching and pore opening may not be achieved, resulting in high membrane resistance. In such cases, it is effective to perform annealing at the high annealing temperature described above, and hot stretching and heat relaxation at a high hot stretch ratio described below.
  • the method for producing the separator substrate may include a stretching step after the annealing step. Either uniaxial stretching or biaxial stretching may be used as the stretching process. Although not limited thereto, uniaxial stretching is preferred from the viewpoints of production costs when using a dry method and reduction in thermal shrinkage in TD.
  • the MD stretch ratio of cold stretching ((dimension after stretching - dimension before stretching) / dimension before stretching x 100 (%)) is preferably in the range of 5% to 20%, more preferably 8% to less than 20%, and even more preferably 8% to 15%, which tends to result in a separator with a relatively large area average long hole diameter.
  • the temperature of cold stretching is preferably 10°C to 50°C, more preferably 20°C to 30°C, and may be performed at room temperature (23 ⁇ 2°C) from the viewpoint of production costs. From the viewpoints of improving both the strength and low resistance of the resulting separator substrate, production costs, and reduction in thermal shrinkage in TD, uniaxial stretching is preferred.
  • a heat treatment process may be performed for the purpose of heat setting after the stretching process or the hole formation process.
  • the heat treatment process may include a hot stretching operation performed at a predetermined temperature and a predetermined stretch ratio for the purpose of adjusting physical properties, and/or a heat relaxation operation performed at a predetermined temperature and a predetermined relaxation ratio for the purpose of reducing the shrinkage stress imparted during film formation and stretching.
  • a heat relaxation operation may be performed after the hot stretching operation.
  • the MD dimension before stretching is taken as 100%, and the film is stretched preferably to 140% to 220%, more preferably to 160% to 200%, and then relaxed in the MD preferably by 10% to 50%, more preferably by 20% to 40%.
  • These heat treatment processes can be performed using a tenter or roll stretching machine.
  • the temperature of the heat treatment process is preferably 120°C to 160°C, more preferably 130°C to 150°C.
  • the obtained separator substrate can be used as it is as a separator for an electricity storage device.
  • a further layer such as a coating layer may be provided on one or both sides of the separator substrate, and a surface treatment such as a corona treatment may be performed as necessary.
  • the electric storage device of the present disclosure includes the separator for the electric storage device of the present disclosure.
  • the electric storage device of the present disclosure has a positive electrode and a negative electrode, and it is preferable that the separator for the electric storage device of the present disclosure is disposed between the positive electrode and the negative electrode. Since dendrites generated in the electric storage device grow to pass through the pores on the surface of the separator and have a high penetrating force to the positive electrode side surface, disposing a microporous layer (A) having a relatively high melt tension and a small pore size on the surface of the separator can effectively suppress the growth of dendrites into the separator, and as a result, there is a tendency that dendrite short circuit can be effectively suppressed.
  • A microporous layer
  • Examples of power storage devices include, but are not limited to, lithium secondary batteries (including all-solid-state lithium batteries, lithium-sulfur batteries, and lithium-air batteries), lithium ion secondary batteries, sodium secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, magnesium ion secondary batteries, calcium secondary batteries, calcium ion secondary batteries, aluminum secondary batteries, aluminum ion secondary batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, electric double-layer capacitors, lithium ion capacitors, redox flow batteries, and zinc-air batteries.
  • lithium secondary batteries, lithium ion secondary batteries, and lithium ion capacitors are preferred, and lithium ion secondary batteries are more preferred.
  • the power storage device can be produced, for example, by stacking positive and negative electrodes with the separator described above between them and winding them as necessary to form a laminated electrode body or a wound electrode body, which is then loaded into an exterior body, connecting the positive and negative electrodes to the positive and negative electrode terminals of the exterior body via a lead body or the like, and further injecting a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent such as a chain or cyclic carbonate and an electrolyte such as a lithium salt into the exterior body, and then sealing the exterior body.
  • a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent such as a chain or cyclic carbonate and an electrolyte such as a lithium salt
  • the present power storage device is more preferably a lithium ion secondary battery, and preferred embodiments of the lithium ion secondary battery are described here.
  • the positive electrode is not particularly limited as long as it acts as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, and a known one can be used.
  • the positive electrode preferably contains one or more selected from the group consisting of materials capable of absorbing and releasing lithium ions as a positive electrode active material.
  • the positive electrode is preferably a lithium cobalt oxide represented by LiCoO 2 , a spinel lithium manganese oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 , a spinel lithium nickel manganese oxide represented by Li 2 Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 , a lithium nickel oxide represented by LiNiO 2 , a lithium-containing composite metal oxide represented by LiMO 2 (M represents two or more elements selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al and Mg), and a lithium iron phosphate compound represented by LiFePO 4 .
  • lithium cobalt oxides represented by LiCoO2 lithium nickel oxides represented by LiNiO2 , lithium-containing composite metal oxides represented by LiMO2 (M represents two or more elements selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al, and Mg), and lithium iron phosphate compounds represented by LiFePO4 , with the lithium iron phosphate compound represented by LiFePO4 being particularly preferred.
  • the negative electrode is not particularly limited as long as it acts as the negative electrode of a lithium ion secondary battery, and may be a known material.
  • the negative electrode preferably contains one or more materials selected from the group consisting of materials capable of absorbing and releasing lithium ions and metallic lithium as the negative electrode active material. That is, the negative electrode preferably contains one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, carbon materials, materials containing elements capable of forming an alloy with lithium, and lithium-containing compounds as the negative electrode active material.
  • Such materials include metallic lithium, as well as carbon materials such as hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, baked bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, graphite, carbon colloids, and carbon black.
  • MFR Melt Flow Rate
  • melt tension (mN) of the microporous membrane was measured under the following conditions using a Capillograph manufactured by Toyo Seiki Seisakusho. Capillary: diameter 1.0 mm, length 20 mm Cylinder extrusion speed: 2 mm/min. Take-up speed: 60 m/min. Temperature: 230° C.
  • the pentad fraction of polypropylene was calculated by the peak height method from the 13 C-NMR spectrum assigned based on the description in the Polymer Analysis Handbook (edited by the Japan Analytical Chemistry Society).
  • the 13 C-NMR spectrum was measured using a JEOL-ECZ500, dissolving polypropylene pellets in o-dichlorobenzene-d, at a measurement temperature of 145° C. and 25,000 cumulative cycles.
  • the thickness ( ⁇ m) of the separator substrate was measured using a Mitutoyo Digimatic Indicator IDC112 at room temperature of 23 ⁇ 2° C.
  • the thickness of each microporous layer was calculated from cross-sectional SEM image data obtained by the evaluation method for the area average long pore diameter described below.
  • the separator substrate was cut into a square sample of 100 mm in each MD/TD, and the obtained sample was placed in a hot air dryer (DF1032, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and heat-treated at normal pressure in the air at 140°C for 30 minutes. The sample was removed from the hot air dryer and allowed to cool at 25°C for 10 minutes, after which the air resistance (sec/100 cm3 ) of the separator substrate was measured using a Gurley air permeability meter conforming to JIS P-8117.
  • TD heat shrinkage rate (%) The separator substrate was cut into a square sample of 50 mm in each MD/TD, and placed on copy paper in a hot air dryer (DF1032, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and heat-treated at normal pressure and in air at 150° C. for 1 hour. The sample was removed from the hot air dryer and allowed to cool at 25° C. for 10 minutes, after which the dimensional shrinkage was determined.
  • the tensile strength of the separator was measured using a tensile tester (TG-1kN type manufactured by Minebea Co., Ltd.) by setting the sample length before the test to 35 mm and pulling the sample at a speed of 100 mm/min.
  • the tensile strength was determined as the strength (tensile load value) when the sample yielded, or, if the sample was cut (broken) before yielding, the strength (tensile load value) when the sample was cut divided by the cross-sectional area of the test piece.
  • the tensile strength (kgf/ cm2 ) was measured in the MD of the separator.
  • a scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies S-4800) was used to examine any part of the surface of the microporous membrane. The three points were observed under conditions of an accelerating voltage of 1 kV, a detection signal LA of 10, a working distance of 5 mm, and a magnification of 5000 times.
  • the observed image was binarized using the Otsu method with the image processing software ImageJ, the resin part was separated from the hole part, and the average long diameter of the hole part was calculated. At this time, holes with a hole area of 0.001 nm2 or less that existed across the shooting range and outside the shooting range were excluded from the measurement. The average diameter was calculated from the area average of each hole.
  • the electrolyte used was a mixture of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 1:2, containing 1 mol/L of LiPF 6 as a lithium salt.
  • a mixture of lithium nickel manganese cobalt mixed oxide ( LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 ) as a positive electrode active material, carbon black powder (manufactured by Timcal, product name: SuperP Li) as a conductive additive, and PVDF as a binder in a mass ratio of mixed oxide:conductive additive:binder 100:3.5:3 was applied to both sides of an aluminum foil serving as a positive electrode current collector with a thickness of 15 ⁇ m, dried, and then pressed with a roll press to prepare a double-sided coated positive electrode.
  • LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 lithium nickel manganese cobalt mixed oxide
  • carbon black powder manufactured by Timcal, product name: SuperP Li
  • Graphite powder (Hitachi Chemical Co., Ltd., product name: MAG) with a particle diameter of 22 ⁇ m (D50) was used as the negative electrode active material
  • a binder Zeon Corporation, product name: BM400B
  • carboxymethylcellulose (Daicel Corporation, product name: #2200) was used as a thickener.
  • the solvent was then dried and removed, and the applied copper foil was then pressed with a roll press to produce a single-sided coated negative electrode and a double-sided coated negative electrode, respectively.
  • the obtained positive and negative electrodes were laminated in the order of single-sided coated negative electrode/double-sided coated positive electrode/double-sided coated negative electrode/double-sided coated positive electrode/single-sided coated negative electrode, with the separator prepared below sandwiched between the opposing surfaces of the active materials.
  • the microporous layer (A) was arranged to face the negative electrode.
  • the obtained laminate was inserted into a bag (battery exterior) made of a laminate film in which both sides of aluminum foil (thickness 40 ⁇ m) were coated with a resin layer, with the positive and negative terminals protruding. After that, 0.8 mL of the electrolyte prepared as described above was poured into the bag, and the bag was vacuum sealed to produce a sheet-shaped lithium ion secondary battery.
  • the resulting sheet-shaped lithium-ion secondary battery was placed in a thermostatic chamber (manufactured by Futaba Scientific Co., Ltd., product name: PLM-73S) set at 25°C, connected to a charge/discharge device (manufactured by Aska Electronics Co., Ltd., product name: ACD-01), and left to stand for 16 hours.
  • the battery was then charged at a constant current of 0.05C, and once the voltage had reached 4.35V, it was charged at a constant voltage of 4.35V for 2 hours, and then discharged at a constant current of 0.2C to 3.0V.
  • This charge/discharge cycle was repeated three times to perform the initial charge/discharge of the battery.
  • 1C refers to the current value when the entire capacity of the battery is discharged in 1 hour.
  • the battery was placed in a thermostatic chamber set at 10°C, charged at a constant current of 1C, and when the voltage reached 4.50V, charged at a constant voltage of 4.50V for 1 hour, then left to stand in an open circuit state for 1 hour, and then discharged at a constant current of 1C to 3.0V.
  • This charge and discharge cycle was repeated 10 times, and the occurrence of dendritic short-circuiting during this period was confirmed using 10 sheet-shaped lithium-ion secondary batteries.
  • the pass rate (%) was calculated from the number of sheet-shaped lithium-ion secondary batteries that did not short-circuit out of the 10.
  • the occurrence of dendritic short-circuiting was determined to be present if the voltage dropped by 0.3V or more while left to stand in an open circuit state after charging, or if charging to 4.5V was not possible within 2 hours during constant current charging at 1C.
  • the membrane resistance (measured ionic resistance) value of a microporous membrane immersed in an electrolyte is very important for battery manufacturing technology because of the effect the microporous membrane has on the electrical performance.
  • the membrane resistance is a more comprehensive measurement of permeability than the Gurley value in that the measurement is performed in a real electrolyte for a real battery application.
  • the membrane resistance of a microporous membrane is essentially the ionic resistance of the electrolyte that has infiltrated into the pores of the microporous membrane.
  • a microporous membrane immersed in an electrolyte has an electrical resistance value about 6 to 7 times that of the equivalent volume of electrolyte displaced.
  • the membrane resistance is characterized by cutting small pieces of the microporous membrane from the final material and then placing them between two blocking electrodes.
  • the microporous membrane is fully saturated with the battery electrolyte having 1.0 M LiPF6 salt in EC/EMC solvent with a volume ratio of 3:7.
  • the resistance value R ( ⁇ ) of the separator is measured by a four-probe AC impedance technique. To reduce the measurement error on the electrode/separator interface, multiple measurements are required by adding more separator layers.
  • the slope calculation in Figure 1 is used to estimate the membrane resistance of a microporous membrane using the multi-layer measurement technique.
  • the ionic resistance of the microporous membrane is measured using a four-probe AC impedance technique.
  • the cell used to measure the resistance has two wires, one for sensing current and the other for sensing voltage, on the top and bottom probes of the cell.
  • the electrolyte used for all resistance measurements is 1.0 M LiPF6 salt in EC:EMC solvent at a volume ratio of 3:7.
  • a sample of the microporous membrane is placed on the bottom electrode.
  • the microporous membrane should completely cover the bottom electrode and the microporous membrane should be completely wetted with the electrolyte.
  • a second electrode is then gently placed on top of the bottom electrode to measure the impedance value.
  • the impedance value is measured by a potentiostat impedance meter.
  • Example 1 [Preparation of microporous layer]
  • the temperature of the T-die was set to 240°C, and the molten polymer was discharged from the T-die, and the discharged resin was cooled by blown air while being wound on a roll to obtain a precursor sheet having a B/A/B layer structure having a thickness of about 14 ⁇ m.
  • the TD lip width of the T-die was set to 500 mm
  • the lip distance (lip clearance) of the T-die was set to 2.4 mm
  • extrusion was performed under the extrusion rate condition of 6 kg/h.
  • the obtained precursor was placed in a dryer and annealed at 150°C for 180 minutes.
  • the annealed precursor was then cold stretched 11% in the MD at room temperature, and the stretched film was placed in an oven at 140°C without shrinking, and hot stretched to 180% in the MD with the dimensions before stretching taken as 100%, and then relaxed 30% in the MD to obtain a separator substrate with a three-layer structure consisting of B/A/B layers.
  • the structure, physical properties, and battery performance evaluation results of the obtained separator substrate are shown in Table 1.
  • Examples 2 to 19 and Comparative Examples 1 to 4 Microporous membranes were obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw materials and lamination order were changed as shown in Tables 1 and 2, and the annealing temperature, cold stretch ratio, and hot stretching and heat-relaxing conditions were adjusted, and the resulting separators were evaluated.
  • SEPS styrene-ethylene propylene-styrene block copolymer
  • the temperature of the T-die was set to 240°C, and the molten polymer was discharged from the T-die, and then the discharged resin was cooled by blown air while being wound on a roll to obtain a precursor sheet with an A/B/A layer structure of about 14 ⁇ m in thickness.
  • the TD lip width of the T-die was set to 500 mm
  • the lip distance (lip clearance) of the T-die was set to 2.4 mm
  • discharge was performed under the discharge rate condition of 6 kg/h.
  • annealing, cold stretching, hot stretching, and heat relaxation were performed according to the same method as in Example 1 to obtain a separator substrate having a three-layer structure consisting of A/B/A layers.
  • Comparative Example 3 turbulent flow occurred at the interface of A layer/B layer/A layer during coextrusion film formation, so that a good precursor sheet was not obtained.
  • the temperature of the T-die was set to 210°C, and the molten polymer was discharged from the T-die, and then the discharged resin was cooled by blown air while being wound on a roll to obtain a precursor sheet for the microporous layer (B) with a thickness of about 5 ⁇ m.
  • lamination was performed at 120°C to obtain a precursor sheet with a three-layer structure of the microporous layer (A)/microporous layer (B)/microporous layer (A).
  • the obtained precursor was put into a dryer and annealed at 120°C for 180 minutes.
  • the annealed precursors were cold stretched by 10% in the MD direction at room temperature, and the stretched films were placed in a 125°C oven without shrinking, and hot stretched to 180% in the MD, with the dimensions before stretching being 100%, and then relaxed by 30% in the MD, to obtain a separator substrate having a three-layer structure consisting of A/B/A layers.
  • the separator for an electricity storage device disclosed herein can be suitably used as a separator for an electricity storage device, such as a lithium ion secondary battery.

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Abstract

本開示は、デンドライト短絡の抑制、低抵抗、及び高突刺強度のうち少なくとも一つに優れる蓄電デバイス用セパレータを提供する。蓄電デバイス用セパレータは、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(A)と、上記微多孔層(A)の少なくとも一つに積層された、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(B)とを有するセパレータ基材を備える。上記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtが、10mN以上40mN以下であり、上記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtと、上記微多孔層(B)の240℃での溶融張力Mtとの比Mt/Mtが、1.05以上4.0以下であり、上記微多孔層(A)の面積平均長孔径が、50nm以上500nm以下である。

Description

蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス
 本開示は、蓄電デバイス用セパレータ等に関する。
 微多孔膜、特にポリオレフィン系微多孔膜は、精密濾過膜、電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータ、燃料電池用材料等の多くの技術分野で使用されており、特にリチウム二次電池、リチウムイオン二次電池に代表される蓄電デバイス用セパレータとして使用されている。リチウムイオン電池は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等の小型電子機器用途のほか、ハイブリッド自動車、及びプラグインハイブリッド自動車を含む電気自動車等、様々な用途へ応用されている。
 近年、高エネルギー容量、高エネルギー密度、かつ高い出力特性を有するリチウムイオン電池が求められ、それに伴い、薄膜であり、電池性能、電池の信頼性、安全性に優れたセパレータへの需要が高まっている。
 例えば、特許文献1には、絶縁破壊および強度を含む特性を改良し得る多層マイクロポーラス薄膜または膜が記載されている。好ましい多層マイクロポーラス膜は、ミクロ層および1以上の積層バリアを含む。
 引用文献2には、ポリオレフィンを主成分とし、温度230℃で測定した際の溶融張力が、30mN以下であり、荷重2.16kg、温度230℃で測定した際のメルトフローレイト(MFR)が、0.9g/10min以下である、微多孔膜を有する蓄電デバイス用セパレータが記載されている。
国際公開第2018/089748号 国際公開第2020/196120号
 本開示は、デンドライト短絡の抑制、低抵抗、及び高突刺強度のうち少なくとも一つに優れる、蓄電デバイス用セパレータを提供することを目的とする。
 本開示の実施形態の例を以下の項目[1]~[15]に列記する。
[1]
 ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(A)と、上記微多孔層(A)の少なくとも一つに積層された、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(B)とを有するセパレータ基材を備える、蓄電デバイス用セパレータであって、
 上記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtが、10mN以上40mN以下であり、
 上記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtと、上記微多孔層(B)の240℃での溶融張力Mtとの比Mt/Mtが、1.05以上4.0以下であり、
 上記微多孔層(A)の面積平均長孔径が、50nm以上500nm以下である、蓄電デバイス用セパレータ。
[2]
 上記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtと、上記微多孔層(B)の240℃での溶融張力Mtとの比Mt/Mtが、1.1以上2.2以下である、項目1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[3]
 上記蓄電デバイス用セパレータのMD引張強度が、2000kgf/cm以上2800kgf/cm以下である、項目1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[4]
 上記セパレータ基材を150℃で1時間熱処理した後の幅方向の熱収縮率が、-1.0%以上3.0%以下である、項目1~3のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[5]
 上記微多孔層(A)の少なくとも1つと上記微多孔層(B)の少なくとも1つとが隣接する、項目1~4のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[6]
 上記セパレータ基材は、両面の最外層に上記微多孔層(A)を備える、項目1~5のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[7]
 上記微多孔層(A)の厚みが5μm以下、かつ上記微多孔層(B)の厚みが5μm以下である、項目1~6のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[8]
 上記蓄電デバイス用セパレータの気孔率が40%以上60%以下である、項目1~7のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[9]
 上記蓄電デバイス用セパレータの透気度が10秒/100cc以上220秒/100cc未満である、項目1~8のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[10]
 上記微多孔層(B)の面積平均長孔径が、50nm以上240nm以下である、項目1~9のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[11]
 上記蓄電デバイス用セパレータのMD/TD引張強度比が16以上30以下である、項目1~10のいずれか一項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
[12]
 正極と、負極と、上記正極及び上記負極の間に配置された項目1~11のいずれか一項に蓄電デバイス用セパレータとを備える、蓄電デバイス。
[13]
 上記正極は、正極活物質としてリン酸鉄リチウムを含む、項目12に記載の蓄電デバイス。
[14]
 ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(A)と、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(B)とを有するセパレータ基材を備える蓄電デバイス用セパレータの製造方法であって、上記方法は:
 (i)上記微多孔層(A)と上記微多孔層(B)を共押出成膜することにより、あるいは、(ii)上記微多孔層(A)と上記微多孔層(B)をそれぞれ別々に押出成膜してから貼り合わせることにより、上記セパレータ基材の前駆体シートを得る、溶融押出工程と;
 得られた上記前駆体シートを135℃以上160℃以下の温度範囲でアニール処理する工程と;
 上記前駆体シートをMDに5%以上20%以下の延伸率で冷間延伸する工程と;
 上記前駆体シートを熱間延伸及び熱緩和する工程と;
を含む、蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
[15]
 上記熱間延伸及び熱緩和は、延伸前の上記前駆体シートのMDの寸法を100%として、140%以上220%以下まで延伸させ、その後、MDに10%以上50%以下緩和させる、項目14に記載の方法。
 本開示によれば、デンドライト短絡の抑制、低抵抗、及び高突刺強度のうち少なくとも一つに優れる蓄電デバイス用セパレータを提供することができる。
図1は、微多孔膜の膜抵抗値を評価するための、ΔR及びΔδを定義する図である。
《蓄電デバイス用セパレータ》
 本開示の蓄電デバイス用セパレータは、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(A)と、微多孔層(A)の少なくとも一つに積層された、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(B)とを有するセパレータ基材を有する。セパレータ基材は、微多孔層(A)及び/又は微多孔層(B)上に、更に塗工層(「表面層」、「被覆層」などとも呼ばれる。以下、単に「塗工層」という。)を有してもよい。本開示において、「微多孔層」とは、セパレータの基材を構成する微多孔質の各層を意味し、「セパレータ基材」とは、任意の塗工層を除くセパレータの基材を意味し、「セパレータ」とは、任意の塗工層も含めたセパレータ全体を意味する。
〈微多孔層(A)〉
 本開示の蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(A)を有する。蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(A)を一層のみ有していても、二層以上有していてもよい。微多孔層(A)はポリプロピレンを主成分とし、これによって、高温(例えば130℃)保存後も良好な電池性能を維持することができる。本開示において、ポリプロピレンを「主成分とする」とは、当該微多孔層(A)の全質量を基準として、ポリプロピレンが最も大きい質量%を占めることを意味する。微多孔層(A)中のポリプロピレンの含有量の下限は、セパレータの濡れ性、薄膜化、及びシャットダウン特性等の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは75質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、97質量%以上、又は99質量%以上である。微多孔層(A)中のポリプロピレンの含有量の上限は、限定されないが、例えば、60質量%以下、70質量%以下、80質量%以下、90質量%以下、95質量%以下、98質量%以下、又は99質量%以下であってよく、100質量%であってもよい。微多孔層(A)を最外層に用いる場合はポリプロピレンの含有率が97%以上であることが好ましい。これによって、不純物のブリードアウトによる製造設備の汚染や、セパレータ間の剥離不良による製造トラブルが抑制できるため、より高い温度でセパレータ基材をアニール処理することが可能である。例えば、135℃以上でセパレータ基材をアニール処理することができ、その結果、高透過性及び高気孔率のセパレータ基材が得られる傾向があり、低抵抗のセパレータが得られやすい。
〈微多孔層(A)の材料〉
 微多孔層(A)は、ポリプロピレンを主成分とする。微多孔層(A)のポリプロピレンは、後述する微多孔層(B)のポリプロピレンと同一の材料であってもよく、化学構造的に異なるポリプロピレン、より具体的には、モノマー組成、立体規則性、分子量、及び結晶構造等の少なくとも一つが異なるポリプロピレンであってもよい。ポリプロピレンの立体規則性としては、限定されないが、例えば、アタクチック、アイソタクチック、又はシンジオタクチックのホモポリマー等が挙げられる。本開示に係るポリプロピレンは、好ましくはアイソタクチック、又はシンジオタクチックの高結晶性ホモポリマーである。
 微多孔層(A)のポリプロピレンは、好ましくはホモポリマーであり、プロピレン以外の少量のコモノマー、例えばα-オレフィンコモノマーを共重合したコポリマー、例えばブロックポリマーであってもよい。ポリプロピレンに繰り返し単位として含まれるプロピレン構造の量は、限定されないが、例えば70モル%以上、80モル%以上、90モル%以上、95モル%以上、又は99モル%以上であってよい。ポリプロピレンに含まれる、プロピレン構造以外のコモノマーに由来する繰り返し単位の量としては、限定されないが、例えば30モル%以下、20モル%以下、10モル%以下、5モル%以下、又は1モル%以下であってよい。ポリプロピレンは、1種を単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
 微多孔層(A)のポリプロピレンの重量平均分子量(Mw)は、微多孔層の強度等の観点、及びデンドライト抑制の観点から、300,000以上であることが好ましく、良好な成膜性、生産性を担保する観点から、1,300,000以下であることが好ましい。ポリプロピレンのMwは、より好ましくは、500,000以上、1,200,000以下、さらに好ましくは、650,000以上、1,100,000以下、より更に好ましくは、750,000以上、1,000,000以下、特に好ましくは、800,000以上、1,000,000以下である。
 微多孔層(A)のポリプロピレンの重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値(Mw/Mn)の上限値は、好ましくは20以下であり、より好ましくは、18以下、16以下、14以下、又は12以下である。Mw/Mnを20以下とすることにより、良好な成膜性、生産性を担保することができる傾向にある。また、Mw/Mnは、好ましくは3以上、より好ましくは、4以上、4.5以上、5.0以上である。ポリプロピレンのMw/Mnの値が大きくなるほど、得られる微多孔層の溶融張力も大きくなる傾向にあり、デンドライト抑制においても微多孔層(A)の溶融張力を増大させることは好ましい。したがって、ポリプロピレンのMw/Mnの値が3以上であることは、微多孔層(A)の溶融張力を高く制御するために好ましい。なお、本開示のポリオレフィンの重量平均分子量、数平均分子量、Mw/Mnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグロフィー)測定により得られるポリスチレン換算の分子量である。
 微多孔層(A)のポリプロピレンの密度は、好ましくは0.85g/cm以上、例えば0.88g/cm以上、0.89g/cm以上、又は0.90g/cm以上であってよい。ポリプロピレンの密度は、好ましくは1.1g/cm以下、例えば1.0g/cm以下、0.98g/cm以下、0.97g/cm以下、0.96g/cm以下、0.95g/cm以下、0.94g/cm以下、0.93g/cm以下、又は0.92g/cm以下であってよい。ポリオレフィンの密度は、ポリプロピレンの結晶性に関連し、ポリプロピレンの密度を0.85g/cm以上とすることで微多孔層の生産性が向上し、特に乾式法において有利である。
 微多孔層(A)はポリプロピレンを主成分とする限り、その他の樹脂を含有してもよい。その他の樹脂としては、例えば、ポリプロピレン以外のポリオレフィン(「その他のポリオレフィン」ともいう。)、ポリスチレンとポリオレフィンの共重合体が挙げられる。ポリオレフィンとは、炭素-炭素二重結合を有するモノマーを繰り返し単位として含むポリマーである。ポリプロピレン以外のポリオレフィンを構成するモノマーとしては、限定されないが、炭素-炭素二重結合を有する炭素原子数2又は4~10のモノマー、例えば、エチレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、及び1-オクテン等が挙げられる。ポリオレフィンは、例えば、ホモポリマー、コポリマー、又は多段重合ポリマー等であり、一例として、ポリエチレンを含有させることも可能である。ポリスチレンとポリオレフィンの共重合体としては、スチレン-(エチレン-プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)、スチレン-(エチレン-ブテン)-スチレン共重合体、スチレン-エチレン-スチレン共重合体などが好ましく上げることができる。特に好ましくは、スチレン-(エチレン―プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)である。
〈微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)〉
 微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)(単層のMFR)の上限値は、より高強度の微多孔層(A)を得る観点および、デンドライト短絡抑制の観点から、4.0g/10分以下が好ましく、例えば3.0g/10分以下、2.0g/10分以下、1.5g/10分以下、1.1g/10分以下、又は0.5g/10分以下であってよい。微多孔層(A)のMFR(単層のMFR)の下限値は、微多孔層(A)の成形性等の観点から、限定されないが、例えば0.2g/10分以上、0.25g/10分以上、0.3g/10分以上、0.35g/10分以上であってよい。微多孔層(A)のMFRは、荷重2.16kg、及び温度230℃の条件下で測定する。微多孔層(A)のMFRが4.0g/10分以下であることは、微多孔層(A)に含まれるポリオレフィンの分子量がある程度高いことを意味する。ポリオレフィンの分子量が高いことにより、結晶質同士を結合するタイ分子が多くなるため、高強度の微多孔層(A)が得られる傾向にあるとともに、十分に高い溶融張力を付与することが可能となり、デンドライト短絡を抑制する孔構造を達成しやすい傾向にある。微多孔層(A)のMFRが0.2g/10分以上であることにより、微多孔層(A)の溶融張力が高くなり過ぎず、良好な成膜性、生産性を担保することが可能となる。微多孔層(A)のポリプロピレンのMFRは、高強度かつ高溶融張力の微多孔層(A)を得る観点から、荷重2.16kg、及び温度230℃の条件下で測定した際に、0.2~4.0g/10分であることが好ましい。ポリプロピレンのMFRの上限値は、より高強度の微多孔層を得る観点から、例えば、4.0g/10分以下、3.0g/10分以下、2.0g/10分以下、1.5g/10分以下、1.1g/10分以下、又は0.5g/10分以下であってよい。ポリプロピレンのMFRの下限値は、限定されないが、微多孔層(A)の成形性等の観点から、例えば0.2g/10分以上、0.25g/10分以上、0.3g/10分以上、0.35g/10分以上であってよい。
〈微多孔層(A)のペンタッド分率〉
 微多孔層(A)のポリプロピレンのペンタッド分率の下限値は、低透気度の微多孔層を得る観点から、好ましくは94.0%以上、例えば、95.0%以上、96.0%以上、96.5%以上、97.0%以上、97.5%以上、98.0%以上、98.5%以上、又は99.0%以上であってよい。ポリプロピレンのペンタッド分率の上限値は、限定されないが、99.9%以下、99.8%以下、又は99.5%以下であってよい。ポリプロピレンのペンタッド分率は、13C-NMR(核磁気共鳴法)で測定する。
 ポリプロピレンのペンタッド分率が94.0%以上であるとは、ポリプロピレンの結晶性が高いことを示す。延伸開孔法、特に乾式法で得られるセパレータは、結晶質同士の間の非晶質部分が延伸されることにより開孔するため、ポリプロピレンの結晶性が高いと、開孔性が良好となり、透気度を低く抑えることもできるため、電池の高出力化が可能となる。
〈微多孔層(A)の溶融張力〉
 微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtは、10mN以上40mN以下である。溶融張力Mtの下限としては、十分に微細な孔構造、小孔径を達成し、良好なデンドライト抑制性能を発現する観点から、好ましくは13mN以上、より好ましくは16mN以上、更に好ましくは20mN以上、特に好ましくは23mN以上である。溶融張力Mtの上限としては、良好な成膜性、生産性の観点から、好ましくは40mN以下、より好ましくは37mN以下、さらに好ましくは34mN以下、最も好ましくは32mN以下である。
〈微多孔層(A)の面積平均長孔径〉
 微多孔層(A)のND-MD断面での面積平均長孔径(以下、単に「面積平均長孔径」ともいう。)は、50nm以上500nm以下であり、好ましくは微多孔層(A)の面積平均長孔径の方が微多孔層(B)の面積平均長孔径よりも小さく、50nm以上500nm以下である。本開示において、「ND」とは、微多孔層の厚み方向を示し、「MD」とは、微多孔層の成膜方向を示す。例えば、微多孔層を有するセパレータのMDは、ロールであれば長手方向である。「長孔径」とは、MDの孔径を意味する。また、微多孔層(A)及び/又は微多孔層(B)が二層以上ある場合は、各層の平均の面積平均長孔径値に基づいて、微多孔層(A)と微多孔層(B)の面積平均長孔径を比較する。微多孔層(A)の面積平均孔径の下限は、蓄電デバイス中で良好な出力、すなわち低い膜抵抗を担保する観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは80nm以上、さらに好ましくは100nm以上、より更に好ましくは130nm以上、特に好ましくは150nm以上である。孔径が大きくなることで、Liイオンの導電パスが短くなり低い膜抵抗が達成されやすくなると考えられる。また、微多孔層(A)の面積平均孔径の上限は、良好な突刺、またはデンドライト短絡抑制の観点から、好ましくは500nm以下、好ましくは400nm以下、より好ましくは300nm以下、さらに好ましくは250nm以下、より更に好ましくは220nm以下、特に好ましくは350nm以下である。孔径が小さくなることで、ラメラ結晶間を繋ぐ分子(タイ分子)の量が増加するため、高い突刺を有するセパレータが得られる傾向にある。
 面積平均長孔径は、セパレータのMD-ND断面の断面SEM観察を行い、得られた画像からMD20μm×ND3μmの範囲の画像解析により測定することができる。詳細の条件は実施例に示す。なお、断面SEM画像から平均孔径を測定する際には、数平均孔径、及び面積平均孔径を算出することができるが、よりセパレータの物性との相関が取れるよう、本開示では、平均孔径として面積平均孔径を用いる。
〈微多孔層(A)の気孔率〉
 微多孔層(A)の気孔率は、蓄電デバイス中での目詰まり回避の観点、およびセパレータの低い膜抵抗を得る観点から、40%以上が好ましく、セパレータの強度保持、高突刺強度の観点から70%以下であることが好ましい。微多孔層(A)の気孔率は、低い膜抵抗の観点から、より好ましくは45%以上65%以下、さらに好ましくは47%以上60%以下、特に好ましくは50%以上57%以下である。
〈微多孔層(A)の厚み〉
 微多孔層(A)の厚みは、蓄電デバイスの高エネルギー密度化等の観点から、好ましくは10μm以下、例えば8μm以下、7μm以下、6μm以下、5μm以下、4.5μm以下、又は4μm以下であってよい。微多孔層(A)の厚みの下限値は、強度等の観点から、好ましくは1μm以上、例えば2μm以上、3μm以上、又は3.5μm以上であってよい。
〈微多孔層(A)の添加剤〉
 ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)は、ポリプロピレン以外に、エラストマ、結晶核剤、酸化防止剤、フィラーなどの添加剤を必要に応じて更に含有してもよい。添加剤の量は、特に限定されないが、微多孔層(A)の合計質量を基準として、例えば、0.01質量%以上、0.1質量%以上又は1質量%以上、20質量%以下、10質量%以下又は7質量%以下であってよい。
〈微多孔層(B)〉
 本開示の蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(B)を有する。蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(B)を一層のみ有していても、二層以上有していてもよい。微多孔層(B)のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成することが好ましい。蓄電デバイス用セパレータが微多孔層(A)を二層以上有する場合、微多孔層(B)は、セパレータ基材の両面の最外層を構成してもよい。溶融張力の小さいポリプロピレンを有することで、大きな孔径が得られやすく、サイクル性向上などが期待できる。微多孔層(B)もまたポリプロピレンを主成分とし、これによって、高温(例えば130℃)保存後も良好な電池性能を維持することができる。本開示において、ポリプロピレンを「主成分とする」とは、当該微多孔層(B)の全質量を基準として、ポリプロピレンが最も大きい質量%を占めることを意味する。微多孔層(B)中のポリプロピレンの含有量の下限は、セパレータの濡れ性、薄膜化、及びシャットダウン特性等の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは75質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、97質量%以上、又は99質量%以上である。微多孔層(A)中のポリプロピレンの含有量の上限は、限定されないが、例えば、60質量%以下、70質量%以下、80質量%以下、90質量%以下、95質量%以下、98質量%以下、又は99質量%以下であってよく、100質量%であってもよい。微多孔層(B)を最外層に用いる場合はポリプロピレンの含有率が97%以上であることが好ましい。これによって、不純物のブリードアウトによる製造設備の汚染や、セパレータ間の剥離不良による製造トラブルが抑制できるため、より高い温度でセパレータ基材をアニール処理することが可能である。例えば、135℃以上でセパレータ基材をアニール処理することができ、その結果、高透過性及び高気孔率を有するセパレータ基材が得られる傾向があり、低抵抗のセパレータが得られやすい。
〈微多孔層(B)の材料〉
 微多孔層(B)は、ポリプロピレンを主成分とする。微多孔層(B)のポリプロピレンは、微多孔層(A)のポリプロピレンと同一の材料であってもよく、化学構造的に異なるポリプロピレン、より具体的には、モノマー組成、立体規則性、分子量、及び結晶構造等の少なくとも一つが異なるポリプロピレンであってもよい。微多孔層(B)のポリプロピレンの立体規則性としては、限定されないが、例えば、アタクチック、アイソタクチック、又はシンジオタクチックのホモポリマー等が挙げられる。本開示に係るポリプロピレンは、好ましくはアイソタクチック、又はシンジオタクチックの高結晶性ホモポリマーである。
 微多孔層(B)のポリプロピレンは、好ましくはホモポリマーであり、プロピレン以外の少量のコモノマー、例えばα-オレフィンコモノマーを共重合したコポリマー、例えばブロックポリマーであってもよい。ポリプロピレンに繰り返し単位として含まれるプロピレン構造の量は、限定されないが、例えば70モル%以上、80モル%以上、90モル%以上、95モル%以上、又は99モル%以上であってよい。ポリプロピレンに含まれる、プロピレン構造以外のコモノマーに由来する繰り返し単位の量としては、限定されないが、例えば30モル%以下、20モル%以下、10モル%以下、5モル%以下、又は1モル%以下であってよい。ポリプロピレンは、1種を単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
 微多孔層(B)のポリプロピレンの重量平均分子量(Mw)は、微多孔層の強度等の観点から、250,000以上であることが好ましく、微多孔層の孔径を大きくし、良好なデンドライト抑制性能を発現する観点から、1,000,000以下であることが好ましい。ポリプロピレンのMwは、より好ましくは、400,000以上、950,000以下、さらに好ましくは、550,000以上、900,000以下、より更に好ましくは、600,000以上、900,000以下、特に好ましくは、700,000以上、900,000以下である。
 微多孔層(B)のポリプロピレンの重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値(Mw/Mn)の上限値は、好ましくは7以下であり、より好ましくは、6.5以下、6以下、5.5以下、又は5以下である。ポリプロピレンのMw/Mnの値が小さくなるほど、得られる微多孔層の溶融張力も小さくなる傾向にある。したがって、ポリプロピレンのMw/Mnの値が7以下であることは、微多孔層(B)の溶融張力を小さく制御するために好ましい。また、Mw/Mnは、好ましくは1以上、例えば1.3以上、1.5以上、2.0以上、又は2.5以上であってよい。Mw/Mnが1以上であることにより、適度な分子の絡み合いが維持され、成膜時の安定性が良好となることがある。なお、本開示のポリオレフィンの重量平均分子量、数平均分子量、Mw/Mnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグロフィー)測定により得られるポリスチレン換算の分子量である。
 微多孔層(B)のポリプロピレンの密度は、好ましくは0.85g/cm以上、例えば0.88g/cm以上、0.89g/cm以上、又は0.90g/cm以上であってよい。ポリプロピレンの密度は、好ましくは1.1g/cm以下、例えば1.0g/cm以下、0.98g/cm以下、0.97g/cm以下、0.96g/cm以下、0.95g/cm以下、0.94g/cm以下、0.93g/cm以下、又は0.92g/cm以下であってよい。ポリオレフィンの密度は、ポリプロピレンの結晶性に関連し、ポリプロピレンの密度を0.85g/cm以上とすることで微多孔層の生産性が向上し、特に乾式法において有利である。
 微多孔層(B)はポリプロピレンを主成分とする限り、その他の樹脂を含有してもよい。その他の樹脂としては、例えば、ポリプロピレン以外のポリオレフィン(「その他のポリオレフィン」ともいう。)が挙げられる。ポリオレフィンとは、炭素-炭素二重結合を有するモノマーを繰り返し単位として含むポリマーである。ポリプロピレン以外のポリオレフィンを構成するモノマーとしては、限定されないが、炭素-炭素二重結合を有する炭素原子数2又は4~10のモノマー、例えば、エチレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、及び1-オクテン等が挙げられる。
 微多孔層(B)は、ポリプロピレン以外に、熱可塑性のエラストマを含有しても良い。熱可塑性のエラストマとしては、特に限定はされないが、ポリプロピレン、ポリプロピレン以外のポリオレフィン(「その他のポリオレフィン」ともいう。)、ポリスチレンとポリオレフィンの共重合体が挙げられる。ポリプロピレンとしては低立体規則性領域を有する低結晶性ポリプロピレン等が挙げられる。ポリオレフィンとは、炭素-炭素二重結合を有するモノマーを繰り返し単位として含むポリマーである。ポリプロピレン以外のポリオレフィンを構成するモノマーとしては、限定されないが、炭素-炭素二重結合を有する炭素原子数2又は4~10のモノマー、例えば、エチレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、及び1-オクテン等が挙げられる。ポリオレフィンは、例えば、ホモポリマー、コポリマー、又は多段重合ポリマー等であり、一例として、ポリエチレンを含有させることも可能である。ポリスチレンとポリオレフィンの共重合体としては、スチレン-(エチレン-プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)、スチレン-(エチレン-ブテン)-スチレン共重合体(SEBS)、水添-スチレン-(エチレン-ブテン)-スチレン共重合体(水添SEBS)、スチレン-エチレン-スチレン共重合体、オレフィン結晶-(エチレン-ブテン)-オレフィン結晶共重合体(CEBC)、水添-オレフィン結晶-(エチレン-ブテン)-オレフィン結晶共重合体(水添CEBC)、スチレン-(エチレン-ブテン)-オレフィン結晶共重合体(SEBC)、水添―スチレン-(エチレン-ブテン)-オレフィン結晶共重合体(水添SEBC)などが好ましく上げることができる。特に好ましくは、水添-スチレン-(エチレン-ブテン)-スチレン共重合体(水添SEBS)、水添-スチレン-(エチレン-ブテン)-オレフィン結晶共重合体(水添SEBC)、スチレン-(エチレン―プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)である。
 微多孔層(B)に含有される熱可塑性のエラストマとしては、ポリプロピレンと非相溶となるエラストマが、開孔性、孔径を大孔径化する観点から、より好ましい。ポリプロピレンと非相溶となるエラストマとしては、特に限定はされないが、好ましくは、ポリエチレンと他のポリオレフィンの共重合体、ポリスチレンとポリオレフィンとの共重合体が挙げられる。ポリスチレンとポリオレフィンとの共重合体としては、好ましくは、スチレン―(エチレン―プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)、スチレン―(エチレン―ブテン)-スチレン共重合体(SEBS)、水添―スチレン―(エチレン―ブテン)-スチレン共重合体(水添SEBS)、スチレン―エチレン―スチレン共重合体、オレフィン結晶―(エチレン―ブテン)―オレフィン結晶共重合体(CEBC)、水添―オレフィン結晶―(エチレン―ブテン)―オレフィン結晶共重合体(水添CEBC)、スチレン―(エチレン―ブテン)―オレフィン結晶共重合体(SEBC)、水添―スチレン―(エチレン―ブテン)―オレフィン結晶共重合体(水添SEBC)などが挙げられる。特に好ましくは、水添―スチレン―(エチレン―ブテン)-スチレン共重合体(水添SEBS)、水添―スチレン―(エチレン―ブテン)―オレフィン結晶共重合体(水添SEBC)、スチレン―(エチレン―プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)である。
〈微多孔層(B)のメルトフローレート(MFR)〉
 微多孔層(B)のメルトフローレート(MFR)(単層のMFR)の上限値は、より高強度の微多孔層(B)を得る観点から、8.0g/10分以下が好ましく、例えば6.0g/10分以下、4.0g/10分以下、3.0g/10分以下、2.0g/10分以下、又は1.1g/10分以下であってよい。微多孔層(B)のMFR(単層のMFR)の下限値は、良好なデンドライト抑制効果を発現する観点から、限定されないが、例えば0.3g/10分以上、0.35g/10分以上、0.4g/10分以上、0.45g/10分以上、又は0.5g/10分以上であってよい。微多孔層(B)のMFRは、荷重2.16kg、及び温度230℃の条件下で測定する。
 微多孔層(B)のMFRが8.0g/10分以下であることは、微多孔層(B)に含まれるポリオレフィンの分子量がある程度高いことを意味する。ポリオレフィンの分子量が高いことにより、結晶質同士を結合するタイ分子が多くなるため、高強度の微多孔層(B)が得られる傾向にある。微多孔層(B)のMFRが0.3g/10分以上であることにより、微多孔層(B)の溶融張力が高くなり過ぎず、良好なデンドライト抑制効果を発現するセパレータがより得られ易い。
 微多孔層(B)のポリプロピレンのMFRは、より高強度の微多孔層(B)を得る観点から、8.0g/10分以下が好ましく、例えば6.0g/10分以下、4.0g/10分以下、3.0g/10分以下、2.0g/10分以下、又は1.1g/10分以下であってよい。微多孔層(B)のMFR(単層のMFR)の下限値は、良好なデンドライト抑制効果を発現する観点から、限定されないが、例えば0.3g/10分以上、0.35g/10分以上、0.4g/10分以上、0.45g/10分以上、又は0.5g/10分以上であってよい。
 微多孔層(B)のMFRは、微多孔層(A)のMFRより高いことが好ましい。微多孔層(B)のMFRを微多孔層(A)のMFRより高くすることにより、得られたセパレータの微多孔層(B)の孔径を微多孔層(A)の孔径より大きく制御することができる。
〈微多孔層(B)のペンタッド分率〉
 微多孔層(B)のポリプロピレンのペンタッド分率の下限値は、低透気度の微多孔層を得る観点から、好ましくは94.0%以上、例えば、95.0%以上、96.0%以上、96.5%以上、97.0%以上、97.5%以上、98.0%以上、98.5%以上、又は99.0%以上であってよい。ポリプロピレンのペンタッド分率の上限値は、限定されないが、99.9%以下、99.8%以下、又は99.5%以下であってよい。ポリプロピレンのペンタッド分率は、13C-NMR(核磁気共鳴法)で測定する。
 ポリプロピレンのペンタッド分率が94.0%以上であるとは、ポリプロピレンの結晶性が高いことを示す。延伸開孔法、特に乾式法で得られるセパレータは、結晶質同士の間の非晶質部分が延伸されることにより開孔するため、ポリプロピレンの結晶性が高いと、開孔性が良好となり、透気度を低く抑えることもできるため、電池の高出力化が可能となる。
〈微多孔層(B)の溶融張力〉
 微多孔層(B)の240℃での溶融張力Mtは、4mN以上、30mN以下であることが好ましい。溶融張力Mtの下限としては、微多孔層Aと微多孔層Bを有するセパレータ基材の良好な成膜性、生産性の観点から、好ましくは4mN以上、より好ましくは、7mN以上、さらに好ましくは、10mN以上、特に好ましくは13mN以上、最も好ましくは、16mN以上である。溶融張力Mtの上限としては、大孔径を達成し、良好なデンドライト抑制性能を発現する観点から、好ましくは30mN以下、より好ましくは、28mN以下、さらに好ましくは、26mN以下、最も好ましくは24mN以下である。
〈微多孔層(B)の面積平均長孔径〉
 微多孔層(B)のND-MD断面での面積平均長孔径(以下、単に「面積平均長孔径」ともいう。)は、微多孔層(A)の面積平均長孔径よりも大きいことが好ましい。微多孔層(A)の面積平均長孔径との関係について詳細は、〈微多孔層(A)の面積平均長孔径〉の欄を参照されたい。
 微多孔層(B)のND-MD断面での面積平均長孔径は、好ましくは50nm以上600nm以下である。微多孔層(B)の面積平均長孔径の下限値は、より好ましくは120nm以上、更に好ましくは140nm以上、より更に好ましくは160nm以上である。これらの下限値と任意に組み合わせることのできる微多孔層(B)の面積平均長孔径の上限値は、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは400nm以下、より更に好ましくは350nm以下、300nm以下、250nm以下、又は240nm以下である。微多孔層(B)の面積平均長孔径がこの範囲内であると、より効果的にデンドライト短絡を抑制することができる。
〈微多孔層(B)の気孔率〉
 微多孔層(B)の気孔率は、蓄電デバイス中での目詰まり回避の観点、およびセパレータの良好な低い膜抵抗を得る観点から、40%以上が好ましく、セパレータの強度保持の観点から70%以下であることが好ましい。微多孔層(A)の気孔率は、より好ましくは45%以上65%以下、さらに好ましくは47%以上60%以下、特に好ましくは50%以上57%以下である。
〈微多孔層(B)の厚み〉
 本開示に係る微多孔層(B)の厚みは、蓄電デバイスの高エネルギー密度化等の観点から、好ましくは10μm以下、例えば8μm以下、7μm以下、6μm以下、5μm以下、4.5μm以下、又は4μm以下であってよい。微多孔層(B)の厚みの下限値は、強度等の観点から、好ましくは1μm以上、例えば2μm以上、3μm以上、又は3.5μm以上であってよい。
〈微多孔層(B)の添加剤〉
 ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(B)は、ポリプロピレン以外に、エラストマ、結晶核剤、酸化防止剤、フィラーなどの添加剤を必要に応じて更に含有してもよい。添加剤の量は、特に限定されないが、微多孔層(B)の合計質量を基準として、例えば、0.01質量%以上、0.1質量%以上又は1質量%以上、10質量%以下、7質量%以下又は5質量%以下であってよい。
〈微多孔層(A)と微多孔層(B)の関係〉
 微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtと、微多孔層(B)の240℃での溶融張力Mtとの比Mt/Mtは、1.05以上4.0以下である。ここで、Mt/Mtを1.05以上とすることにより、得られたセパレータの微多孔層(A)の孔径を十分に小さく、微多孔層(B)の孔径を十分に大きく制御することができ、また、非連続な孔構造の積層界面でデンドライトの成長が抑制されることで、蓄電デバイス中でのデンドライト短絡を効果的に抑制することができる。Mt/Mtを4.0以下とすることにより、成膜時の結晶配向が促進され、結晶高配向状態となる結果、良好な開孔性、透気度を有するセパレータを得ることが可能となる。高配向であることは、高いMD引張強度にもつながる。また、良好な開孔性は電池デバイス中のデンドライト発生を抑制し、デンドライト短絡を抑制する効果もある。Mt/Mtの下限値は、より好ましくは1.1以上、1.15以上、1.2以上、又は1.25以上であり、これらの下限値と任意に組み合わせることのできる上限値は、好ましくは3.5以下、3.3以下、3.0以下、2.5以下、2.4以下、2.3以下、又は2.2以下である。
 微多孔層(B)のMFR(MFR)と微多孔層(A)のMFR(MFR)の比、MFR/MFRは、1.02以上、10.0以下が好ましい。MFR/MFRを1.02以上とすることにより、得られたセパレータの微多孔層(A)の孔径を十分に小さく、微多孔層(B)の孔径を十分に大きく制御することができ、蓄電デバイス中でのデンドライト短絡を効果的に抑制することができる。MFR/MFRを10.0以下とすることにより、安定な成膜性、生産性および、良好な開孔性、透気度を有するセパレータを得ることが可能となる。なお、MFR/MFRは、このましくは、1.05以上、6.0以下、より好ましくは、1.1以上、5.0以下、特に好ましくは、1.1以上、4.0以下、最も好ましくは、1.1以上、3.0以下である。
 微多孔層(A)のポリプロピレンの重量平均分子量Mwと微多孔層(B)のポリプロピレンの重量平均分子量Mwの比Mw/Mwは、1.02以上、2.0以下が好ましい。Mw/Mwを1.02以上とすることにより、微多孔層(A)と微多孔層(B)の溶融張力比Mt/Mtを高く制御することが可能となり、結果、蓄電デバイス中でのデンドライト抑制効果を良好に発言することが可能となる。Mt/Mtを2.0以下とすることにより、安定な成膜性、生産性および、良好な開孔性、透気度を有するセパレータを得ることが可能となる。なお、Mw/Mwは、好ましくは、1.02以上、1.8以下、より好ましくは、1.03以上、1.6以下、最も好ましくは、1.05以上、1.4以下である。
 微多孔層(A)の面積平均長孔径と微多孔層(B)の面積平均長孔径のうち、小さい方の値は170nm以上800nm以下である。小さい方の値の下限は、蓄電デバイス中で良好な出力、すなわち低い膜抵抗を担保する観点から、好ましくは170nm以上、より好ましくは200nm以上、さらに好ましくは230nm以上、より更に好ましくは260nm以上、特に好ましくは280nm以上である。小さい方の値の上限は、良好な突刺強度、またはデンドライト短絡抑制の観点から、好ましくは800nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは500nm以下、さらに好ましくは450nm以下、より更に好ましくは400nm以下、特に好ましくは350nm以下である。微多孔層(A)の面積平均長孔径の方が、微多孔層(B)の面積平均長孔径よりも小さいことが好ましい。微多孔層(A)の面積平均長孔径と微多孔層(B)の面積平均長孔径のうち大きい方の値は、より効果的にデンドライト短絡を抑制する観点から、好ましくは200nm以上600nm以下、より好ましくは210nm以上500nm以下、更に好ましくは220nm以上400nm以下である。微多孔層(B)の面積平均長孔径Lと、微多孔層(A)の面積平均長孔径Lの比L/Lは、1.1以上、6.0以下が好ましい。L/Lを1.1以上とすることは、微多孔層(A)の孔径を十分に小さく、微多孔層(B)の孔径を十分に大きくすることとなり、蓄電デバイス中でのデンドライト短絡を効果的に抑制することができる。L/Lを6以下とすることにより、良好な開孔性、透気度を有するセパレータを得ることが可能となる。なお、L/Lは、好ましくは、1.1以上、4.0以下、より好ましくは、1.15以上、3.0以下、特に好ましくは、1.2以上、2.5以下、最も好ましくは、1.3以上、2.0以下である。
〈セパレータ基材の層構造〉
 蓄電デバイス用セパレータの基材(本開示において、単に「セパレータ基材」ともいう。)は、微多孔層(A)と微多孔層(B)とを少なくとも一層ずつ有する。セパレータ基材は、微多孔層(A)および/または、微多孔層(B)の少なくとも一方を2層以上有する3層以上の多層構造であってもよい。例えば、微多孔層(A)/微多孔層(B)の二層構造、微多孔層(A)/微多孔層(B)/微多孔層(A)の三層構造等が挙げられる。また、セパレータ基材は、微多孔層(A)及び微多孔層(B)以外の層を有していてもよい。例えば、微多孔層(A)及び微多孔層(B)以外の層としては、例えば、(A)(B)以外のポリオレフィンを主成分とする微多孔層、無機物を含む層、及び耐熱樹脂を含む層等を挙げることができる。例えば、セパレータ基材は、微多孔層(A)/微多孔層(B)/微多孔層(C)/微多孔層(A)など、4層以上の多層構造であってもよい。製造のしやすさ、セパレータのカール抑制等の観点から、対称的な積層構造が好ましい。
 蓄電デバイス用セパレータの基材の層構造としては、デンドライト短絡を効果的に抑制する観点から、微多孔層(A)の少なくとも1つと微多孔層(B)の少なくとも1つとが隣接することが好ましい。「隣接する」とは、微多孔層(A)と微多孔層(B)とが直接積層されている状態を意味する。セパレータ基材が3層以上の多層構造である場合、微多孔層(A)のそれぞれが、微多孔層(B)のそれぞれと隣接することが好ましい。例えば、微多孔層(A)/微多孔層(B)/微多孔層(A)の3層構造である場合、最外層の2つの微多孔層(A)は、それぞれ、内層の微多孔層(B)と隣接することが好ましい。また、微多孔層(A)が、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成することがより好ましく、セパレータ基材の両面の最外層を構成することが特に好ましい。微多孔層(A)が最外層を構成するとデンドライト短絡を抑制しやすい傾向にある。あるいは、微多孔層(B)が、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成することもまた好ましく、セパレータ基材の両面の最外層を構成してもよい。微多孔層(B)が最外層を構成すると膜抵抗がより低下や、デンドライトの目詰まり回避によりサイクル性が向上する傾向にある。
〈セパレータ基材の厚み〉
 セパレータ基材の厚みの上限値は、蓄電デバイスの高エネルギー密度化等の観点から、好ましくは25μm以下であり、例えば22μm以下、20μm以下、18μm以下、16μm以下、14μm以下、又は12μm以下であってよい。セパレータ基材の厚みの下限値は、強度等の観点から、好ましくは6μm以上であり、例えば7μm以上、8μm以上、9μm以上、10μm以上であってよい。
〈セパレータ基材の透気度(透気抵抗度)〉
 セパレータ基材の透気度の上限値は、好ましくは220秒/100cm未満、より好ましくは200秒/100cm以下であり、例えば190秒/100cm以下、185秒/100cm以下、180秒/100cm以下、又は175秒/100cm以下であってよい。これは、低い透気度であると、孔構造の連結性が高くなる傾向にあり、その結果Liイオンの移動の妨げになりにくいため、低い膜抵抗が達成できると考えられる。セパレータ基材の透気度の下限値は、好ましくは10秒/100cm以上であり、限定されないが、例えば50秒/100cm以上、60秒/100cm以上、又は70秒/100cm以上であってよい。高い透気度であると、目付量が多くなり緻密な膜構造になるため、高突刺強度を有するセパレータが得られる傾向にある。
〈セパレータ基材の引張強度〉
 蓄電デバイス用セパレータのMDの引張強度は、好ましくは2000kgf/cm以上、より好ましくは2200kgf/cm以上、更に好ましくは2400kgf/cm以上である。MD引張強度が2000kgf/cm以上であると、セパレータに強い配向がかることでMDの強度が大きくなり、高突刺強度になりやすく、また電池作成工程では電池巻き付け操作がしやすくなる。また、MD引張強度が2000kgf/cm以上であると、TDの熱収縮率を低くすることができるため、電池巻き付け時にTDの熱収縮による短絡に対する耐性が高くなる。また、MD引張強度が2000kgf/cm以上であると、成膜時の結晶がMDに高配向性になりやすくなるため、効率的な延伸開孔が促進される結果、膜抵抗が低くなる。MD引張強度の上限は、好ましくは3200kgf/cm以下であり、より好ましくは3000kgf/cm以下、更に好ましくは2800kgf/cm以下である。MD引張強度が3200kgf/cm以下であると、MDに亀裂が入りにくく、高突刺強度になりやすく、電池作成工程での取り扱い時にセパレータが縦(MD)に裂ける問題が起こりにくくなる。また、MD引張強度が3200kgf/cm以下であると、延伸開孔時の孔の潰れを抑制することができ、膜抵抗が低くなる。
 MD/TD引張強度比は、好ましくは16以上30以下であり、さらに好ましくは18以上28以下、よりさらに好ましくは20以上26以下である。MD/TD引張強度比が16以上であるとTDの熱収縮率を低くすることができるため、電池巻き付け時にTDの熱収縮による短絡に対する耐性が高くなる。30以下であるとMDに亀裂が入りにくく、高突刺強度になりやすく、電池作成工程での取り扱い時にセパレータが縦(MD)に裂ける問題が起こりにくくなる。
〈セパレータ基材の気孔率〉
 セパレータ基材の気孔率は、蓄電デバイス中での目詰まり回避の観点、およびセパレータの良好な低い膜抵抗を得る観点から、40%以上が好ましく、セパレータの強度保持の観点から70%以下であることが好ましい。セパレータ基材の気孔率の下限値は、より好ましくは45%以上、さらに好ましくは47%以上、特に好ましくは50%以上である。これらの下限値と任意に組み合わせることのできるセパレータ基材の気孔率の上限値は、より好ましくは65%以下、さらに好ましくは60%以下、特に好ましくは57%以下である。
〈セパレータ基材の突刺強度〉
 セパレータ基材の突刺強度の下限値は、セパレータ基材の厚みを14μmに換算した場合に、好ましくは240gf以上、より好ましくは、260gf以上、280gf以上、290gf以上、又は300gf以上であり、特に好ましくは320gf以上である。セパレータ基材の突刺強度の上限値は、限定されないが、セパレータ基材の厚みを14μmに換算した場合に、好ましくは600gf以下、例えば580gf以下、又は550gf以下であってよい。
〈セパレータ基材の熱収縮率〉
 セパレータ基材は、150℃で1時間熱処理した後の幅方向(TD)の熱収縮率が、-1.0%以上3.0%以下であることが好ましい。すなわち、セパレータ基材は、高温においても、TDの熱収縮が非常に小さいことを意味する。当該熱収縮率が3.0%以下であることで、高温での短絡を効果的に抑制できる。当該熱収縮率が-1.0%以上である理由は、熱収縮率の測定時、基材がTDに膨張し、熱収縮率が0%より小さくマイナスの値になることがあるからである。当該熱収縮率は、0%以上、又は0%より大きくてもよい。当該熱収縮率が-1.0%以上3.0%以下であるセパレータ基材を製造する方法としては、例えば、MDの一軸延伸によるセパレータの製造方法があげられ、好ましくは一軸延伸の乾式法で製造する方法が挙げられる。湿式セパレータに代表されるMD、TDの二軸方向への延伸によるセパレータの製造方法では、一般的に、TDの熱収縮が非常に大きくなるのに対して、一軸延伸の乾式セパレータでは、当該熱収縮率が-1.0%以上3.0%以下であるセパレータ基材を得られやすい。
《蓄電デバイス用セパレータの製造方法》
 蓄電デバイス用セパレータの製造方法は、ポリプロピレンを主成分とする樹脂組成物(以下、「ポリプロピレン系樹脂組成物」ともいう。)を溶融押出して樹脂シート(前駆体シート)を得る溶融押出工程、及び得られた前駆体シートを開孔して多孔化する孔形成工程を含む。微多孔層の製造方法は、孔形成工程に溶剤を使用しない乾式法と、溶剤を使用する湿式法とに大別される。
 乾式法としては、ポリプロピレン系樹脂組成物を溶融混練して押出した後、熱処理と延伸によってポリプロピレン結晶界面を剥離させる方法、ポリプロピレン系樹脂組成物と無機充填材とを溶融混練してフィルム状に成形した後、延伸によってポリプロピレンと無機充填材との界面を剥離させる方法などが挙げられる。
 湿式法としては、ポリプロピレン系樹脂組成物と孔形成材とを溶融混練してフィルム状に成形し、必要に応じて延伸した後、孔形成材を抽出する方法、ポリプロピレン系樹脂組成物の溶解後、ポリプロピレンに対する貧溶媒に浸漬させてポリプロピレンを凝固させると同時に溶剤を除去する方法などが挙げられる。
 ポリプロピレン系樹脂組成物の溶融混練には、単軸押出機、及び二軸押出機を使用することができ、これら以外にも、例えばニーダー、ラボプラストミル、混練ロール、及びバンバリーミキサー等を使用することもできる。
 ポリプロピレン系樹脂組成物は、微多孔層の製造方法に応じて、又は目的の微多孔層の物性に応じて、任意に、ポリプロピレン以外の樹脂、及び添加剤等を含有してもよい。添加剤としては、例えば、孔形成材、フッ素系流動改質材、ワックス、結晶核材、酸化防止剤、脂肪族カルボン酸金属塩等の金属石鹸類、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、防曇剤、及び着色顔料等が挙げられる。孔形成材としては、可塑剤、無機充填材又はそれらの組み合わせが挙げられる。
 可塑剤としては、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス等の炭化水素類;フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル等のエステル類;オレイルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール等が挙げられる。
 無機充填材としては、例えば、アルミナ、シリカ(珪素酸化物)、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス;ガラス繊維が挙げられる。
 セパレータ基材の製造方法としては、熱処理と延伸によってポリプロピレン結晶界面を剥離させる乾式ラメラ晶開孔プロセスが好ましい。ここで、微多孔層(A)と微多孔層(B)を有するセパレータ基材の製造方法としては、次の方法(i)及び(ii)の少なくとも一方の溶融押出工程を用いることが好ましい:
(i)上記微多孔層(A)と上記微多孔層(B)を共押出成膜して前駆体シートを得ること、あるいは、
(ii)上記微多孔層(A)と上記微多孔層(B)をそれぞれ別々に押出成膜してから貼り合わせることにより、前駆体シートを得ること。
 そして、得られた前駆体シートを、アニール、冷間延伸、熱間延伸、熱緩和工程に供する。
 上記、共押出プロセス(i)及びラミネートプロセス(ii)のうち、製造コスト等の観点から、共押出プロセス(i)が好ましい。共押出プロセス(i)において、微多孔層(A)、(B)の押出成膜条件としては、可能な限り低温で樹脂を吐出し、低温のエアを吹き付けることにより効果的に急冷させることが好ましい。成膜後にはエアにより急冷させることが好ましく、吹き付けるエアの温度としては、好ましくは20℃以下、より好ましくは15℃以下である。このような低温に制御した冷風を吹き付けることにより、成膜後の樹脂が均一にMDに配向する。
 上記、共押出プロセス(i)及びラミネートプロセス(ii)ともに、アニール工程を行うことにより、微多孔層(A)および(B)の結晶構造が成長し、開孔性が改善する傾向にある。特定の温度で、所定時間アニールを付与することにより、微多孔層(A)および(B)ともに良好な面積平均長孔径、高気孔率及び低透気度を得ることが可能となる傾向にある。その理由は、結晶構造が乱れることなく結晶が成長し、高い開孔性が得られるからであると考えられる。アニール工程の温度範囲は、好ましくは、135℃以上160℃以下、好ましくは140℃以上、より好ましくは150℃以上である。アニール工程の継続時間は、好ましくは20分以上、より好ましくは60分以上である。これによって、高配向になりやすく、高MD引張強度、高突刺強度となり、効率的な延伸開孔が促進される。その結果、低抵抗と高突刺強度とを両立させることが出来る傾向がある。特に、共押出プロセス(i)を用いて作製される、溶融張力が異なる樹脂を積層したセパレータ基材の場合、セパレータ基材の全ての層を最適温度及び冷却条件で成膜することは困難である。最適な温度で成膜できないことで、結晶配向化が阻害されMD引張強度が低くなり、効率的な延伸開孔ができず膜抵抗が高くなることがある。その場合、上述した高いアニール温度でアニール処理し、かつ、後述する高い熱間延伸倍率で熱間延伸及び熱緩和することが有効である。
 セパレータ基材の製造方法は、アニール工程の後に、延伸工程を含んでもよい。延伸処理としては、一軸延伸、又は二軸延伸のいずれも用いることができる。限定されないが、乾式法を使用する際の製造コスト、TDの熱収縮低減等の観点では、一軸延伸が好ましい。冷間延伸のMDの延伸率((延伸後の寸法-延伸前の寸法)/延伸前の寸法×100(%))は、好ましくは5%以上20%以下、より好ましくは8%以上20%未満、更に好ましくは8%以上15%以下の範囲であり、これによって比較的大きな面積平均長孔径を有するセパレータを得ることが出来る傾向がある。冷間延伸の温度は、好ましくは10℃以上50℃以下、更に好ましくは20℃以上30℃以下であり、製造コストの観点から室温(23±2℃)で行ってよい。得られるセパレータ基材の強度と低抵抗の両方を向上させる観点、製造コスト、TDの熱収縮低減等の観点では、一軸延伸が好ましい。
 セパレータ基材の熱収縮を抑制するために、延伸工程後又は孔形成工程後に熱固定を目的として熱処理工程を行ってもよい。熱処理工程は、物性の調整を目的として、所定の温度及び所定の延伸倍率になるように行う熱間延伸操作、及び/又は、成膜、延伸時に付与される収縮応力の低減を目的として、所定の温度及び所定の緩和倍率になるように行う熱緩和操作を含んでもよい。熱間延伸操作を行った後に熱緩和操作を行ってもよい。熱間延伸及び熱緩和では、延伸前のMDの寸法を100%として、好ましくは140%以上220%以下まで、より好ましくは160%以上200%以下まで延伸させ、その後、MDに好ましくは10%以上50%、より好ましくは20%以上40%以下緩和させる。これらの熱処理工程は、テンター又はロール延伸機を用いて行うことができる。熱処理工程の温度は、好ましくは120℃以上160℃以下、更に好ましくは130℃以上150℃以下である。
 得られたセパレータ基材は、それ自体をそのまま蓄電デバイス用セパレータとして使用することができる。任意に、セパレータ基材の片面又は両面に、塗工層等の更なる層を提供してもよく、必要に応じてコロナ処理等の表面処理を施してもよい。
《蓄電デバイス》
 本開示の蓄電デバイスは、本開示の蓄電デバイス用セパレータを備える。本開示の蓄電デバイスは正極と負極とを有し、正極と負極との間に、本開示の蓄電デバイス用セパレータが配置されることが好ましい。蓄電デバイス中で生成するデンドライトはセパレータ表面の孔を通るように成長することおよび、正極側表面への高い貫通力を有することから、比較的溶融張力が高くかつ小孔径である微多孔層(A)をセパレータの表面に配置すること、セパレータ中へのデンドライトの成長を効果的に抑制することができ、結果デンドライト短絡を効果的に抑制することができる傾向にある。
 蓄電デバイスとしては、限定されないが、例えば、リチウム二次電池(全固体リチウム電池、リチウム硫黄電池、リチウム空気電池を含む)、リチウムイオン二次電池、ナトリウム二次電池、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、マグネシウムイオン二次電池、カルシウム二次電池、カルシウムイオン二次電池、アルミニウム二次電池、アルミニウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスフロー電池、及び亜鉛空気電池等が挙げられる。これらの中でも、高エネルギー密度、低コスト、耐久性の観点から、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池、又はリチウムイオンキャパシタが好ましく、より好ましくはリチウムイオン二次電池である。
 蓄電デバイスは、例えば、正極と負極とを、上記で説明されたセパレータを介して重ね合わせて、必要に応じて捲回して、積層電極体又は捲回電極体を形成した後、これを外装体に装填し、正負極と外装体の正負極端子とをリード体などを介して接続し、さらに、鎖状又は環状カーボネート等の非水溶媒とリチウム塩等の電解質を含む非水電解液を外装体内に注入した後に外装体を封止して作製することができる。
 本蓄電デバイスは、より好ましくは、リチウムイオン二次電池であり、ここで、リチウムイオン二次電池の好ましい態様を記載する。
 正極は、リチウムイオン二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。正極は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上を含有することが好ましい。正極としては、電池容量、安全性の観点から、好ましくは、LiCoOに代表されるリチウムコバルト酸化物、LiMnに代表されるスピネル系リチウムマンガン酸化物、LiMn1.5Ni0.5に代表されるスピネル系リチウムニッケルマンガン酸化物、LiNiOに代表されるリチウムニッケル酸化物、LiMO(MはNi、Mn、Co、AI及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物、LiFePOで表されるリン酸鉄リチウム化合物が挙げられる。この中でも、高安全性、長期安定性の観点から、より好ましくは、LiCoOに代表されるリチウムコバルト酸化物、LiNiOに代表されるリチウムニッケル酸化物、LiMO(MはNi、Mn、Co、AI及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物、LiFePOで表されるリン酸鉄リチウム化合物が挙げられ、特に好ましくは、LiFePOで表されるリン酸鉄リチウム化合物である。
 負極は、リチウムイオンニ次電池の負極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものであってもよい。負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。すなわち、負極は、負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。そのような材料としては、金属リチウムの他、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド、カーボンブラックに代表される炭素材料が挙げられる。
《測定及び評価方法》
[メルトフローレート(MFR)の測定]
 微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)は、JIS K 7210に準拠し、温度230℃及び荷重2.16kgの条件下で測定した(単位はg/10分である)。ポリプロピレンのMFRは、JIS K 7210に準拠し、温度230℃及び荷重2.16kgの条件下で測定した。ポリエチレンのメルトフローレート(MFR)は、JIS K 7210に準拠し、温度230℃及び荷重2.16kgの条件下で測定した。
[GPC(ゲルパーミエーションクロマトグロフィー)によるMw及びMnの測定]
 アジレント PL-GPC220を用い、標準ポリスチレンを以下の条件で測定して較正曲線を作成した。試料のポリマーについても同様の条件でクロマトグラフを測定し、較正曲線に基づいて、下記条件によりポリマーのポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除したMWD(Mw/Mn)を算出した。
 カラム  :TSKgel GMHHR-H(20) HT(7.8mmI.D.×30 cm)2本
 移動相  :1,2,4-トリクロロベンゼン
 検出器  :RI
 カラム温度:160℃
 試料濃度 :1mg/ml
 較正曲線 :ポリスチレン
[溶融張力の測定]
 東洋精機製作所製キャピログラフを用いて、以下の条件で微多孔膜の溶融張力(mN)を測定した。
 ・キャピラリー:直径1.0mm、長さ20mm
 ・シリンダー押出速度:2mm/分
 ・引き取り速度:60m/分
 ・温度:230℃
[ペンタッド分率の測定]
 ポリプロピレンのペンタッド分率は、高分子分析ハンドブック(日本分析化学会編集)の記載に基づいて帰属した13C-NMRスペクトルから、ピーク高さ法によって算出した。13C-NMRスペクトルの測定は、JEOL-ECZ500を使用して、ポリプロピレンペレットをo-ジクロロベンゼン-dに溶解させ、測定温度145℃、積算回数25000回の条件で行った。
[厚み(μm)の測定]
 ミツトヨ社製のデジマチックインジケータIDC112を用いて、室温23±2℃で、セパレータ基材の厚み(μm)を測定した。各微多孔層の厚みは、後述する面積平均長孔径の評価方法で取得した断面SEMによる画像データから算出した。
[気孔率(%)の測定]
 10cm×10cm角の寸法を有する試料をセパレータ又は微多孔層から切り取り、その体積(cm)と質量(g)を求め、それらと密度(g/cm)より、次式を用いて気孔率を計算した。
  気孔率(%)=(体積-質量/密度)/体積×100
[透気度(秒/100cm)]
 JIS P-8117に準拠したガーレー式透気度計を用いて、セパレータ基材の透気抵抗度(秒/100cm)を測定した。
[高温処理後透気度(秒/100cm)]
 セパレータ基材をMD/TDそれぞれ100mmの方形に切り出して得たサンプルを、熱風乾燥機(ヤマト科学社製、DF1032)に入れ、常圧、大気中140℃で30分間熱処理を行った。熱風乾燥機よりサンプルを取り出し、25℃で10分間放冷し、その後、JIS P-8117に準拠したガーレー式透気度計を用いて、セパレータ基材の透気抵抗度(秒/100cm)を測定した。
[TD熱収縮率(%)]
 セパレータ基材をMD/TDそれぞれ50mmの方形に切り出して得たサンプルを、熱風乾燥機(ヤマト科学社製、DF1032)にコピー紙にのせて入れ、常圧、大気中150℃で1時間熱処理を行った。熱風乾燥機よりサンプルを取り出し、25℃で10分間放冷し、その後、寸法収縮率を求めた。
  熱収縮率(%):(加熱前の寸法(mm)-加熱後の寸法(mm))/(加熱前の寸法(mm))×100
[セパレータのMD引張強度]
 セパレータの引張強度は、引張試験機(ミネベア(株)製TG―1kN型)を用いて、試験前の試料長さを35mmにし、速度100mm/minで試料を引張ることで測定した。試料が降伏したときの強度(引張荷重値)、又は降伏前に切断(破断)した場合は切断したときの強度(引張荷重値)を試験片の断面積で除した値を引張強度とした。セパレータのMDについて引張強度(kgf/cm)を測定した。
[突刺強度]
 先端が半径0.5mmの半球状である針を用意し、直径(dia.)11mmの開口部を有するプレート2つの間にセパレータを挟み、針、セパレータ及びプレートをセットした。株式会社イマダ製「MX2-50N」を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、セパレータ保持プレートの開口部直径11mm及び突刺速度25mm/分の条件で突刺試験を行った。針とセパレータを接触させ、最大突刺荷重(すなわち、突刺強度(gf))を測定した。突刺強度(gf)をセパレータ厚み(μm)で除し14μmを乗じることにより、セパレータ基材の厚みを14μmに換算した場合の突刺強度(gf)を求めた。
[面積平均長孔径(nm)]
 面積平均長孔径は断面SEM観察での画像解析により測定を行った。前処理として、セパレータにルテニウム染色を行い、凍結割断により、断面試料を作製した。断面はMD-ND面とする。上記断面試料を導電性接着剤(カーボン系)により断面観察用SEM試料台に固定、乾燥した後、導電処理としてオスミウムコーター(HPC-30W、株式会社真空デバイス製)を用いて、印加電圧調整つまみ設定4.5、放電時間0.5秒の条件でオスミウムコーティングを実施し、検鏡試料とした。次に、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製 S-4800)を用い、微多孔膜表面の任意の3点を加速電圧1kV、検出信号LA10、作動距離5mm、倍率5000倍の条件で観察した。
 観察画像を、画像処理ソフトImageJを使い、Otsu法を用いて2値化処理し、樹脂部と孔部とを分け、孔部の平均長径を算出した。この際、撮影範囲と撮影範囲外に跨って存在している孔面積が0.001nm以下の孔については、測定対象から除外した。平均径は、各孔の面積から、面積平均により算出した。
[電池性能(デンドライト短絡評価)]
 電解液として、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを体積比1:2で混合したものに、リチウム塩としてのLiPFを1mol/L含有させた電解液を用いた。
 正極活物質としてリチウム・ニッケル・マンガン・コバルト混合酸化物(LiNi0.5Co0.2Mn0.3)と、導電助剤としてカーボンブラック粉末(Timcal社製、商品名:SuperP Li)と、バインダーとしてPVDFとを、混合酸化物:導電助剤:バインダー=100:3.5:3の質量比で混合したものを、厚み15μmの正極集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥後、ロールプレスでプレスして、両面塗工正極を作製した。
 負極活物質として粒子径22μm(D50)の黒鉛粉末(日立化成社製、商品名:MAG)と、バインダー(日本ゼオン社製、商品名:BM400B)と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(ダイセル社製、商品名:#2200)とを、黒鉛粉末:バインダー:増粘剤=100:1.5:1.1の質量比で混合して、厚み10μmの負極集電体としての銅箔の片面、及び両面に塗布し、溶剤を乾燥除去し、その後、塗布された銅箔をロールプレスでプレスして、それぞれ片面塗工負極と両面塗工負極を作製した。
 得られた正極及び負極を、それぞれの活物質の対向面に、下記で作製したセパレータを挟みながら、片面塗工負極/両面塗工正極/両面塗工負極/両面塗工正極/片面塗工負極の順に積層した。なお、微多孔層(A)が負極に対向するように配置した。次いで、得られた積層体を、アルミニウム箔(厚み40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムから成る袋(電池外装)の内部に正負極の端子を突設させながら挿入した。その後、上述のようにして作製した電解液を0.8mL袋内に注入し、袋に真空封止を行うことによってシート状リチウムイオン二次電池を作製した。
 得られたシート状リチウムイオン二次電池を、25℃に設定した恒温槽(二葉科学社製、商品名:PLM-73S)に収容し、充放電装置(アスカ電子(株)製、商品名:ACD-01)に接続し、16時間静置した。次いで、その電池を、0.05Cの定電流で充電して、電圧が4.35Vに到達してから4.35Vの定電圧で2時間充電した後、0.2Cの定電流で3.0Vまで放電するという充放電サイクルを、3回繰り返すことによって、電池の初期充放電を行った。なお、1Cとは、電池の全容量を1時間で放電させる場合の電流値を示す。
 上記初期充放電後、10℃に設定した恒温槽に上記電池を収容し、その電池を、1Cの定電流で充電して、電圧が4.50Vに到達してから4.50Vの定電圧で1時間充電した後、1時間開回路状態で静置し、その後、1Cの定電流で3.0Vまで放電するという充放電サイクルを、10回繰り返し、その間のデンドライト短絡の発生の有無を各10個のシート状リチウムイオン二次電池を用いて確認した。10個中、短絡が発生しなかったシート状リチウムイオン二次電池の個数から合格率(%)を算出した。ここで、デンドライト短絡の有無は、充電終了後、開回路状態で静置している間に、0.3V以上電圧が低下している場合、もしくは、1Cの定電流充電時に、2時間以内に4.5Vまで充電できない場合に、デンドライト短絡が発生しているものと判断した。
[膜抵抗測定]
 電解液に浸された微多孔膜の膜抵抗(測定イオン抵抗)値は、微多孔膜が電気的性能に与える影響のため、電池の製造技術にとっては非常に重要である。膜抵抗値は、実際の電池用途に対する実際の電解液中で測定が行われる点においてGurley値より浸透性についてのより総合的な測定値である。微多孔膜の膜抵抗値は、本質的に微多孔膜の孔に浸入した電解液のイオン抵抗値である。通常、電解液に浸された微多孔膜は、押しのけられた相当容積の電解液の電気抵抗値の約6~7倍の電気抵抗値を有する。それは、膜の多孔度(孔の量)、ねじれ(曲路性)、電解液の抵抗値、膜の厚さ及び電解液が膜の孔を濡らす程度の関数である。膜抵抗値は、最終材料から微多孔膜の小片を切取り、次いで2つの遮断電極の間にそれらを設置することによって特性決定される。微多孔膜は、容積比3:7のEC/EMC溶媒中1.0MのLiPF塩を有する電池電解液によって完全に飽和される。分離膜の抵抗値R(Ω)は4プローブACインピーダンス技法で測定する。電極/分離膜界面上の測定誤差を減らすためには、より多くの分離膜層を追加することによる多数の測定が必要となる。次いで、多層の測定値に基づいて、電解液で飽和された分離膜のイオン抵抗値、Rs(Ω)を次の(1)式によって計算する。
 Rs=ρsl/A                   (1)
 ρsは、分離膜のイオン抵抗率Ω-cmであり、Aは電極の面積cmであり、lは分離膜の膜の厚さcmである。ρs/A比は次の(2)式で与えられる微多孔膜を有する微多孔膜抵抗値の変化について計算された傾きである。
 傾き=ρs/A=ΔR/Δδ              (2)
 ΔR及びΔδは図1に定義されている。図1の傾きの計算は、多層測定手法を用い微多孔膜の膜抵抗値を評価するために使用する。
 微多孔膜のイオン抵抗値は4プローブACインピーダンス技法を使用して測定される。抵抗値を測定するために使用されるセルは、セルの上部プローブ及び下部プローブから出たリードは2つのワイヤを有し、1つは電流を感知し、他方は電圧を感知する。全ての抵抗の測定に使用する電解液は容積比3:7のEC:EMC溶媒中1.0MのLiPF塩である。微多孔膜の試料を下部電極上に置く。微多孔膜は、完全に下部電極を覆うべきであり、微多孔膜は完全に電解液で濡らされるべきである。次いで、第2電極を下部電極の上面にそっと置きインピーダンス値を測定する。インピーダンス値はポテンショスタットによるインピーダンスメーターによって測定される。測定誤差を減らすためには、より多くの微多孔層を加え始め、累積抵抗値を測定する。下部プローブ上に置かれ、くぼんだ中心を有するTeflon(登録商標)スペーサーを加えることにより電解液のみの抵抗値を調べることが可能である。次いで、電解液を加えてくぼみ中心に充填し、次いで上部プローブをスペーサー上に置く。
《実施例1》
[微多孔層の作製]
 微多孔層(A)の樹脂として、高分子量のポリプロピレン樹脂(MFR(230℃)=0.25g/10分、密度=0.91g/cm)100重量%を、2.5インチの押出機で溶融し、二種三層の共押出Tダイの両外層へとギアポンプを使って供給した。また、微多孔層(B)の樹脂として、高分子量のポリプロピレン樹脂(MFR(230℃)=0.44g/10分、密度=0.91g/cm)を2.5インチの押出機で溶融し、上記二種三層の共押出Tダイの内層へとギアポンプを使って供給した。Tダイの温度は240℃に設定し、溶融したポリマーをTダイから吐出後、吹込空気によって吐出樹脂を冷却しながら、ロールに巻き取ることで約14μm厚みのB/A/B層構造の前駆体シートを得た。ここで、TダイのTDのリップ幅は500mm、Tダイのリップ間距離(リップクリアランス)は、2.4mmに設定し、6kg/hの吐出量条件で吐出を行った。
 次いで、得られた前駆体を乾燥機に投入し、150℃で、180分アニール処理を実施した。その後、アニールされた前駆体を室温にて、MDに11%冷間延伸を行い、延伸後の膜を収縮させることなく140℃のオーブン中に投入し、延伸前の寸法を100%として、MDに180%まで熱間延伸を行い、その後、MDに30%緩和させることにより、B/A/B層から成る三層構造を有するセパレータ基材を得た。得られたセパレータ基材の構造、物性及び電池性能評価結果を表1に示す。
《実施例2~19、比較例1~4》
 表1及び2に示すとおりに原料及び積層順序を変更し、アニール処理温度、冷間延伸倍率、並びに、熱間延伸及び熱緩和の条件を調整したこと以外は実施例1と同じ方法に従って微多孔膜を得て、得られたセパレータを評価した。
 実施例6は、微多孔層(B)の樹脂として、高分子量のポリプロピレン樹脂(MFR(230℃)=0.51g/10分、密度=0.91g/cm)を92重量%と、スチレン-エチレンプロピレン-スチレンのブロック共重合体(表中「SEPS」)を8重量%とをドライブレンドで混合し、樹脂材料を得た。得られた樹脂材料を、2.5インチの押出機で溶融し、二種三層の共押出Tダイの内層へとギアポンプを使って供給した。また、微多孔層(A)の樹脂として、高分子量のポリプロピレン樹脂(MFR(230℃)=0.44g/10分、密度=0.91g/cm)を2.5インチの押出機で溶融し、上記二種三層の共押出Tダイの両外層へとギアポンプを使って供給した。Tダイの温度は240℃に設定し、溶融したポリマーをTダイから吐出後、吹込空気によって吐出樹脂を冷却しながら、ロールに巻き取ることで約14μm厚みのA/B/A層構造の前駆体シートを得た。ここで、TダイのTDのリップ幅は500mm、Tダイのリップ間距離(リップクリアランス)は、2.4mmに設定し、6kg/hの吐出量条件で吐出を行った。次いで、実施例1と同じ方法に従って、アニール処理、冷間延伸、熱間延伸、及び熱緩和を行い、A/B/A層から成る三層構造を有するセパレータ基材を得た。
 比較例3では、共押出成膜時にA層/B層/A層の界面乱流が発生したため、良好な前駆体シートは得られなかった。比較例4では、微多孔層(B)の樹脂として、ポリエチレン樹脂(MFR(230℃)=1.5g/10分、密度=0.96g/cm)100重量%を、2.5インチの押出機で溶融し、単層Tダイへとギアポンプを使って供給した。Tダイの温度は210℃に設定し、溶融したポリマーをTダイから吐出後、吹込空気によって吐出樹脂を冷却しながら、ロールに巻き取ることで約5μm厚みの微多孔層(B)の前駆体シートを得た。次いで、120℃にてラミネート処理を行い、微多孔層(A)/微多孔層(B)/微多孔層(A)の三層構造の前駆体シートを得た。次いで、得られた前駆体を乾燥機に投入し、120℃で、180分アニール処理を実施した。その後、アニールされた前駆体を室温にて、MD方向にそれぞれ10%冷間延伸を行い、延伸後の膜を収縮させることなく125℃のオーブン中に投入し、延伸前の寸法を100%として、MDにそれぞれ180%まで熱間延伸を行い、その後、MDにそれぞれ30%緩和させることにより、A/B/A層から成る三層構造を有するセパレータ基材を得た。
 本開示の蓄電デバイス用セパレータは、蓄電デバイス、例えばリチウムイオン二次電池等のセパレータとして好適に利用することができる。

Claims (15)

  1.  ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(A)と、前記微多孔層(A)の少なくとも一つに積層された、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(B)とを有するセパレータ基材を備える、蓄電デバイス用セパレータであって、
     前記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtが、10mN以上40mN以下であり、
     前記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtと、前記微多孔層(B)の240℃での溶融張力Mtとの比Mt/Mtが、1.05以上4.0以下であり、
     前記微多孔層(A)の面積平均長孔径が、50nm以上500nm以下である、蓄電デバイス用セパレータ。
  2.  前記微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtと、前記微多孔層(B)の240℃での溶融張力Mtとの比Mt/Mtが、1.1以上2.2以下である、請求項1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  3.  前記蓄電デバイス用セパレータのMD引張強度が、2000kgf/cm以上2800kgf/cm以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  4.  前記セパレータ基材を150℃で1時間熱処理した後の幅方向の熱収縮率が、-1.0%以上3.0%以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  5.  前記微多孔層(A)の少なくとも1つと前記微多孔層(B)の少なくとも1つとが隣接する、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  6.  前記セパレータ基材は、両面の最外層に前記微多孔層(A)を備える、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  7.  前記微多孔層(A)の厚みが5μm以下、かつ前記微多孔層(B)の厚みが5μm以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  8.  前記蓄電デバイス用セパレータの気孔率が40%以上60%以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  9.  前記蓄電デバイス用セパレータの透気度が10秒/100cc以上220秒/100cc未満である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  10.  前記微多孔層(B)の面積平均長孔径が、50nm以上240nm以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  11.  前記蓄電デバイス用セパレータのMD/TD引張強度比が16以上30以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
  12.  正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された請求項1又は2に蓄電デバイス用セパレータとを備える、蓄電デバイス。
  13.  前記正極は、正極活物質としてリン酸鉄リチウムを含む、請求項12に記載の蓄電デバイス。
  14.  ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(A)と、ポリプロピレンを主成分とする一つ又は複数の微多孔層(B)とを有するセパレータ基材を備える蓄電デバイス用セパレータの製造方法であって、前記方法は:
     (i)前記微多孔層(A)と前記微多孔層(B)を共押出成膜することにより、あるいは、(ii)前記微多孔層(A)と前記微多孔層(B)をそれぞれ別々に押出成膜してから貼り合わせることにより、前記セパレータ基材の前駆体シートを得る、溶融押出工程と;
     得られた前記前駆体シートを135℃以上160℃以下の温度範囲でアニール処理する工程と;
     前記前駆体シートをMDに5%以上20%以下の延伸率で冷間延伸する工程と;
     前記前駆体シートを熱間延伸及び熱緩和する工程と;
    を含む、蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
  15.  前記熱間延伸及び熱緩和は、延伸前の前記前駆体シートのMDの寸法を100%として、140%以上220%以下まで延伸させ、その後、MDに10%以上50%以下緩和させる、請求項14に記載の方法。
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