JP5052135B2 - ポリオレフィン微多孔膜及び蓄電池用セパレータ - Google Patents
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Description
また、特にPEVやHEV用などの大型サイズの電池ではセパレータ面積が大きいがゆえに、電池作成時において電解液を注液する際に、電解液の含浸性が劣る場合には、注液に時間を要するばかりか、注入ムラによる性能劣化など、生産性低下や性能低下を引き起こす可能性がある。
例えば特許文献1では、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸カリウム等の無機粉体を20重量%〜80重量%含有するポリオレフィン系樹脂からなる多孔膜が開示され、無機粉体の存在により高温においても絶縁性を保つことができ、高温での耐短絡性が向上すると開示されている。しかしながら特許文献1に開示されている方法ではシャットダウン機能に劣る場合がある。さらにこのような微多孔膜は、工業生産性、高強度化、薄膜化に限界があった。従来の方法ではポリオレフィン樹脂と無機粉体と可塑剤を混練する工程で無機粉体同士が凝集しやすく凝集物をなくすことには限界があり、このような場合に高倍率の延伸を施すと、凝集物を起点とし孔構造が粗大化し、さらには膜破断を起こしやすい。そのため、このような微多孔膜は、工業生産的に不向きであることに加え、高突刺強度を達成できない。また特許文献1に提示されているような10倍程度の低い延伸倍率で薄膜を形成するためには、ダイリップ間隔の狭いダイスなどから押出しによりシートを作成することが考えられる。しかしながらダイリップ間隔を狭くした場合、メヤニやスジの発生やシートの波打ちが起こりやすく、膜破断に至る可能性がある。
特許文献3では、重量平均分子量50万以上の超高分子量ポリオレフィン樹脂及び粒子径0.001〜10μmの粒子5〜70重量%からなる多孔質フィルムが提案されている。しかしながら実施例に開示されている多孔膜は、延伸倍率が2×2倍と小さいために、高突刺強度を達成できない。
特許文献5では、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の充填剤と高密度ポリエチレン、低分子量化合物よりなり、縦横各3倍以上延伸した多孔膜が開示されている。低分子量化合物を高密度ポリエチレン100重量部に対して0.5乃至10重量部混合することにより高倍率を実現している。しかしながら特許文献5の製法は実質的に界面剥離による多孔化技術であり、空気が多孔膜中に入り込み、気孔率の増大を引き起こすために、高突刺強度を有した薄膜化には限界がある。
1.ポリオレフィン樹脂、無機粒子、及び可塑剤を溶融混練し、シート状に成形した後、面倍率が20倍以上100倍未満の二軸延伸を施し、可塑剤を抽出して得られる微多孔膜であって、且つ、
前記無機粒子の可塑剤吸油量が150ml/100g以上500ml/100g以下であり、
前記ポリオレフィン樹脂、前記無機粒子、及び前記可塑剤を、下記式(1)の関係を満たす範囲で混練する工程を経て得られる、
0.6≦可塑剤重量/(可塑剤吸油量×無機粒子重量×可塑剤密度)×100≦1.2
(1)
無機粒子の含有量が20質量%以上60質量%以下、突刺強度が3.0N/20μm以上であることを特徴とする微多孔膜。
2.前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上200万未満である1.に記載の微多孔膜。
3.前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上100万未満である1.に記載の微多孔膜。
4.シャットダウン温度が150℃以下である1.〜3.のいずれか一つに記載の微多孔膜。
5.1.〜4.のいずれか一つに記載の微多孔膜からなる蓄電池用セパレータ。
6.ポリオレフィン樹脂、無機粒子、及び可塑剤を溶融混練し、シート状に成形した後、面倍率が20倍以上100倍未満の二軸延伸を施し、可塑剤を抽出して得られる微多孔膜の製造方法であって、且つ、
前記無機粒子の可塑剤吸油量が150ml/100g以上500ml/100g以下であり、
前記溶融混練工程が、前記ポリオレフィン樹脂、前記無機粒子、及び前記可塑剤を、下記式(1)の関係を満たす範囲で混練する工程である、
0.6≦可塑剤重量/(可塑剤吸油量×無機粒子重量×可塑剤密度)×100≦1.2
(1)
無機粒子の含有量が20質量%以上60質量%以下、突刺強度が3.0N/20μm以上であることを特徴とする微多孔膜の製造方法。
7.前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上200万未満である6.に記載の微多孔膜の製造方法。
8.前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上100万未満である6.に記載の微多孔膜の製造方法。
9.シャットダウン温度が150℃以下である6.〜8.のいずれか一つに記載の微多孔膜の製造方法。
本発明において使用するポリオレフィン樹脂とは、通常の押出、射出、インフレーション、及びブロー成形等に使用するポリオレフィン樹脂をいい、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、及び1−オクテン等のホモ重合体、共重合体、多段重合体等を使用することができる。また、これらのホモ重合体、共重合体、及び多段重合体の群から選んだポリオレフィンを単独、又は混合して使用することもできる。前記重合体の代表例としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、ポリブテン、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。本発明の微多孔膜を電池セパレータとして使用する場合、低融点樹脂であり、かつ高強度であることへの要求性能から、特に高密度ポリエチレンを主成分とする樹脂を使用することが好ましい。
なお、本発明で使用されるポリオレフィン樹脂には、本発明の利点を損なわない範囲で必要に応じて、フェノール系やリン系やイオウ系等の酸化防止剤、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛等の金属石鹸類、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、防曇剤、着色顔料等の添加剤を混合することができる。
電解液の含浸性は容易に確認できる。電解液を微多孔膜表面に滴下し、電解液が微多孔膜に浸透することにより液滴と微多孔膜が接している面の大部分が透明化する時間で比較できる。面の大部分とは、電解液液滴と微多孔膜が接している面積のおよそ80%以上のことをいう。例えばテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートの1mol/L溶液(溶媒:プロピレンカーボネート)を用いた場合、透明化するまでの時間は短いほど好ましく、具体的には30秒以下が好ましく、より好ましくは20秒以下、更に好ましくは10秒以下である。
さらに粘度平均分子量が100万未満のポリオレフィンと併用すれば、無機粒子の含有量が60質量%以下であれば、より良好なシャットダウン性能も得られる。良好なシャットダウンとは、例えばシャットダウン温度が150℃以下である。
また本発明の微多孔膜は無機粉体を含有しているために、ポリオレフィン樹脂の融点以上の高温においても低収縮性、耐破膜性が優れ、正負極間の絶縁性を保つことができ、高温での耐短絡性を有している。
加えて、微多孔膜は無機粉体を含有しているために面方向の圧縮性に対して耐性が優れており、例えばスズ系負極、シリコン系負極等の膨張収縮が大きい電極を用いたリチウムイオン電池用セパレータとして使用した場合などでも、長期信頼性の面で優れている。
具体的には、ポリオレフィン樹脂と無機粒子と可塑剤を、混練組成値が式(1)の範囲となるように事前に混錬する。
0.6≦可塑剤重量/(可塑剤吸油量×無機粒子重量×可塑剤密度)×100≦1.2 (1)
混練組成値が0.6以上の場合、無機粒子が適度に可塑剤を保持しポリオレフィン樹脂との嵩密度の差が小さくなるために各成分が均一に分散する。混練組成値が1.2以下の場合、大量の可塑剤中に無機粒子を混練することによる無機粒子の凝集を防ぐことができる。さらに好ましくは0.7以上1.0以下である。最終的に添加する混練物の割合が上記の範囲内であれば、分散性の良好なシートが得られるため、一度に押出機等を用いてポリオレフィン樹脂、無機粒子、及び可塑剤を混練しても構わない。
抽出溶剤は、ポリオレフィン樹脂及び無機粒子に対して貧溶媒であり、かつ可塑剤に対して良溶媒であり、沸点がポリオレフィン微多孔膜の融点より低いことが望ましい。このような抽出溶剤としては、例えば、n−ヘキサンやシクロヘキサン等の炭化水素類、塩化メチレンや1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ヒドロフロロエーテルやヒドロフロロカーボン等の非塩素系ハロゲン化溶剤、エタノールやイソプロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類が挙げられる。
本発明の微多孔膜において、本発明の利点を損なわない範囲で各延伸過程に引き続いて、又は、抽出工程の後に、熱固定及び熱緩和等の熱処理工程を加えることは、微多孔膜の収縮をさらに抑制する効果があり好ましい。
また、本発明の利点を損なわない範囲で後処理を行ってもよい。後処理としては、例えば、界面活性剤等による親水化処理、及び電離性放射線等による架橋処理等が挙げられる。
気孔率は、好ましくは25%以上70%以下、より好ましくは30%以上60%以下の範囲である。気孔率が25%以上では、透過性が低下しにくく、一方70%以下では電池セパレータとして使用した場合に自己放電の可能性が少なく信頼性がある。
透気度は、10秒以上1000秒以下、より好ましくは50秒以上500秒以下の範囲である。透気度が10秒以上では電池用セパレータとして使用した際に自己放電が少なく、1000秒以下では良好な充放電特性が得られる。
本発明の微多孔膜の突き刺し強度は、3.0N/20μm以上である。3.0N/20μm以上では、電池捲回時における脱落した活物質等による破膜を抑制できる。また充放電に伴う電極の膨張収縮によって短絡する懸念が少ない。好ましくは4.0N/20μm以上20.0N/20μm以下、より好ましくは5.0N/20μm以上10.0N/20μmである。20.0N/20μm以下では微多孔膜の加熱時の幅収縮を低減できる。
シャットダウン温度は、120℃以上160℃以下、より好ましくは120℃以上150℃以下の範囲である。160℃以下であれば、電池が発熱した場合などにおいても、電流遮断を速やかに促進し、良好な安全性能が得られる傾向にある。一方、120℃以上であれば、例えば100℃前後での高温化の使用、熱処理等を実施できる。
ショート温度は、180℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。180℃以上であれば電池異常発熱においても放熱するまで正負極間の接触を抑制し得る傾向がある。
微多孔膜の孔径は、0.01μm以上5μm以下が好ましく、0.01μm以上1μm以下がより好ましい。孔径が0.01μm以上であれば透過性は良好であり、目詰まり等の影響も少ない。5μm以下であれば、電池セパレータとして使用した場合に自己放電の可能性が少なく信頼性がある。
また表面孔径/断面孔径で表される孔径比は、0.2以上2.0以下が好ましい。0.2以上2.0以下では透過性と自己放電のバランスが優れ、電池用セパレータとして好適である。表層及び断面の孔径は走査型電子顕微鏡で確認できる。
<微多孔膜の評価>
(1)膜厚
ダイヤルゲージ(尾崎製作所:商標、PEACOCK No.25)にて測定した。MD10mm×TD10mmのサンプルを多孔膜から切り出し、格子状に9箇所(3点×3点)の膜厚を測定した。得られた平均値を膜厚(μm)とした。
(2)気孔率
10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)を求め、それらと膜密度(g/cm3)より、次式を用いて計算した。
気孔率(%)=(体積−質量/混合組成物の密度)/体積×100
なお、混合組成物の密度は、用いたポリオレフィン樹脂と無機粒子の各々の密度と混合比より計算で求められる値を用いた。
(3)透気度
JIS P−8117準拠のガーレー式透気度計(東洋精機製)にて測定した。
(4)突刺強度
カトーテック製、商標、KES−G5ハンディー圧縮試験器を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secの条件で突刺試験を行い、最大突刺荷重を突刺強度(N)とした。
商品名:FRONTEX S410(FRONTEX製)吸油量測定器を用いて測定を行った。無機粒子5gを投入し、混練しながら可塑剤を滴下した。混練時のトルクが上昇し、最大トルクの70%に減少するときの可塑剤添加量(ml)を求め、それと無機粒子重量(g)より、次式を用いて計算した。
可塑剤吸油量(ml/100g)=可塑剤添加量/無機粒子重量×100
(6)粘度平均分子量(Mv)
デカヒドロナフタリンに、試料の劣化防止のため、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを0.1w%の濃度となるように溶解させ、得られた溶液(以下DHNと略す)を試料溶媒として用いる。
試料をDHNに0.1w%の濃度となるように150℃で溶解させ試料溶液を作成する。作成した試料溶液を10ml採取し、キャノンフェンスケ粘度計(SO100)により135℃での標線間通過秒数(t)を計測する。微多孔膜に無機粒子が含有している場合は、微多孔膜をDHNに溶解させた溶液をろ過し、無機粒子を除去した後に試料を採取する。また、DHNを150℃に加熱した後、10ml採取し、同様の方法により粘度計の標線間を通過する秒数(tB)を計測する。得られた通過秒数t及びtBを用いて次の換算式により極限粘度[η]を算出する。
[η]=((1.651t/tB−0.651)0.5−1)/0.0834
求められた[η]より、次式によりMvを算出する。
[η]=6.77×10−4Mv0.67
(7)電解液含浸性
電解液としてテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートの1mol/L溶液(溶媒:プロピレンカーボネート)を使用し、グローブボックス内で該電解液を微多孔膜に滴下した。30秒後に電解液の液滴と微多孔膜が接している面の80%以上が透明であった場合を含浸性が良好(○)と判定し、不透明であった場合を含浸性が十分ではない(×)と判定した。
a.正極
正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を92.2質量%、導電材としてリン片状グラファイトとアセチレンブラックをそれぞれ2.3質量%、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)3.2質量%をN−メチルピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製する。このスラリーを正極集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔の片面にダイコーターで塗布し、130℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形する。この時、正極の活物質塗布量は250g/m2、活物質嵩密度は3.00g/cm3になるようにする。
b.負極の作成
負極活物質として人造グラファイト96.6質量%、バインダーとしてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩1.4質量%とスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス1.7質量%を精製水中に分散させてスラリーを調製する。このスラリーを負極集電体となる厚さ12μmの銅箔の片面にダイコーターで塗布し、120℃で3分間乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形する。この時、負極の活物質塗布量は106g/m2、活物質嵩密度は1.35g/cm3になるようにする。
c.非水電解液
プロピレンカーボネート:エチレンカーボネート:γ−ブチルラクトン=1:1:2(体積比)の混合溶媒に、溶質としてLiBF4を濃度1.0mol/Lとなるように溶解させて調製する。
d.評価
熱電対を繋いだセラミックスプレート上に、65mm×20mmに切り出し非水電解液に1分以上浸漬した負極を載せ、この上に中央部に直径16mmの穴をあけた50mm×50mmに切り出した厚さ9μmのアラミドフィルムを載せ、この上に40mm×40mmに切り出し非水電解液に1時間以上浸漬した試料の微多孔膜をアラミドフィルムの穴部を覆うように載せ、この上に65mm×20mmに切り出し非水電解液に1分以上浸漬した正極を負極に接触しないように載せ、その上にカプトンフィルム、更に厚さ約4mmのシリコンゴムを載せる。
これをホットプレート上にセットした後、油圧プレス機にて4.1MPaの圧力をかけた状態で、15℃/minの速度で昇温し、この際の正負極間のインピーダンス変化を交流1V、1kHzの条件下で200℃まで測定した。この測定において、インピーダンスが1000Ωに達した時点の温度をシャットダウン温度とし、孔閉塞状態に達した後、再びインピーダンスが1000Ωを下回った時点の温度をショート温度とした。
粘度平均分子量(Mv)27万の高密度ポリエチレンを30質量部、可塑剤吸油量が200ml/100gであるシリカを20質量部、可塑剤として流動パラフィン(LP)を30質量部、及び酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部の割合で添加したものを東洋精機製作所社製プラストミルを用いて加熱混合した。加熱混合は、プラストミルの温度を200℃、回転数を50rpmに設定して5分間行った。溶融した混合物に流動パラフィンを20重量部添加し、同条件でさらに5分間加熱混合を行った。溶融した混合物をプラストミルから取り出して冷却し、得られた固化物をポリイミドフィルムを介して金属板の間に挟み、200℃に設定した熱プレス機を用い10MPaで圧縮し、厚さ1000μmのシートを作成した。得られたシートを岩本製作所社製二軸延伸機を用いて123℃で縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸した。次にステンレスの枠で四方を固定した状態で塩化メチレン中で可塑剤を除去した後、室温で乾燥し微多孔膜を得た。得られた微多孔膜は、膜厚20μm、気孔率50%、透気度200秒、突刺強度5.0N、シャットダウン温度135℃で、ショートは200℃でも観察されず、電解液含浸性は良好(○)であった。事前混錬における上記式(1)の混練組成値は、0.9[=30/(200×20×0.868)×100]であった。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
実施例1の高密度ポリエチレンの混合割合を37.5質量部に、シリカの混合割合を12.5質量部に、先に添加混合した流動パラフィンの混合割合を20質量部に、後に添加混合した流動パラフィンの混合割合を30質量部とし、延伸温度を120℃に変えた以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
[実施例3]
実施例2の延伸前のシート厚みを600μmとし、延伸倍率を縦方向に5.5倍、横方向に5.5倍に変えた以外は実施例2と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
[実施例4]
実施例2のシリカを可塑剤吸油量が230ml/100gであるシリカとし、可塑剤をフタル酸ジオクチル(DOP)に変えた以外は実施例2と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
[実施例5]
実施例1のシリカを可塑剤吸油量が180ml/100gであるアルミナとし、先に混合した流動パラフィン30質量部を20質量部に、後で混合した流動パラフィン20質量部を40質量部に変えた以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
Mv27万の高密度ポリエチレンを30質量部、可塑剤吸油量が200ml/100gであるシリカを20質量部、可塑剤として流動パラフィン(LP)を30質量部、及び酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをヘンシェルミキサーにて予備混合した。得られた混合物をフィーダーにより二軸同方向スクリュー式押出機フィード口に供給した。また溶融混練し押し出される全混合物(100質量部)中に占める流動パラフィン量比が50質量部となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーにサイドフィードした。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数180rpm、吐出量12kg/hとした。続いて、溶融混練物をTダイを経て表面温度25℃に制御された冷却ロール間に押出し、厚み1000μmのシート状のポリオレフィン組成物を得た。次に連続して同時二軸テンターへ導き、縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸を行った。この時同時二軸テンターの設定温度は123℃である。次にメチルエチルケトン槽に導き、十分にメチルエチルケトンに浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。その後メチルエチルケトンの乾燥を行った。さらに横テンターに導き熱固定を行ない巻取りを行った。横テンターの設定温度は135℃である。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
[実施例7]
シート状のポリオレフィン組成物の厚みを500μmとし、熱固定の横テンターの設定温度を137℃にした以外は実施例6と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
[実施例8]
実施例1のポリエチレンを粘度平均分子量(Mv)200万の高密度ポリエチレンを9質量部とMv12万の高密度ポリエチレンを21質量部にした以外は実施例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
実施例8のシリカを可塑剤吸油量が180ml/100gであるアルミナとし、先に混合した流動パラフィン30質量部を20質量部に、後で混合した流動パラフィン20質量部を40質量部に変えた以外は実施例8と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
[実施例10]
Mv200万の高密度ポリエチレンを12質量部とMv27万の高密度ポリエチレンを18質量部、可塑剤吸油量が200ml/100gであるシリカを10質量部、可塑剤として流動パラフィン(LP)を15質量部、及び酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部添加したものをヘンシェルミキサーにて予備混合した。得られた混合物をフィーダーにより二軸同方向スクリュー式押出機フィード口に供給した。また溶融混練し押し出される全混合物(100質量部)中に占める流動パラフィン量比が60質量部となるように、流動パラフィンを二軸押出機シリンダーにサイドフィードした。溶融混練条件は、設定温度200℃、スクリュー回転数180rpm、吐出量12kg/hとした。続いて、溶融混練物をTダイを経て表面温度25℃に制御された冷却ロール間に押出し、厚み1500μmのシート状のポリオレフィン組成物を得た。次に連続して同時二軸テンターに導き、縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸を行った。この時同時二軸テンターの設定温度は125℃であった。次にメチルエチルケトン槽に導き、十分にメチルエチルケトンに浸漬して流動パラフィンを抽出除去した。その後メチルエチルケトンの蒸発による除去を行った。さらに横テンターに導きTD方向に1.3倍延伸を施した後、連続して熱固定を行い巻取りを行った。横テンターの設定温度は延伸部分が131℃、熱固定部分が136℃であった。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
[実施例11]
シート状のポリオレフィン組成物の厚みを800μmとし、同時二軸テンターの設定温度を122℃にした以外は実施例10と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表1に示す。
Mv27万の高密度ポリエチレンを15質量部、可塑剤吸油量が130ml/100gであるアルミナを30質量部、可塑剤として流動パラフィン(LP)を55質量部、及び酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部の割合で添加したものを東洋精機製作所社製プラストミルを用いて加熱混合した。加熱混合は、プラストミルの温度を200℃、回転数を50rpmに設定して10分間行った。溶融した混合物をプラストミルから取り出して冷却し、得られた固化物をポリイミドフィルムを介して金属板の間に挟み、200℃に設定した熱プレス機を用い10MPaで圧縮し、厚さ100μmのシートを作成した。得られたシートを岩本製作所社製二軸延伸機を用いて130℃で縦方向に2倍、横方向に2倍の順で逐次延伸した。次にステンレスの枠で四方を固定した状態で塩化メチレン中で可塑剤を除去した後、室温で乾燥し微多孔膜を得た。得られた微多孔膜は、膜厚40μm、気孔率62%、透気度140秒、突刺強度2.4N、シャットダウン温度は200℃まで測定したが、インピーダンスは1000Ωには達しなかった。電解液含浸性は含浸するとの判定(○)であった。製膜条件及び膜特性は表2に示す。
[比較例2]
比較例1の高密度ポリエチレンの混合割合を22質量部に、アルミナの混合割合を25質量部にし、流動パラフィンの混合割合を53質量部にし、設定温度120℃で縦方向に6倍で一軸延伸を行ったこと以外は比較例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表2に示す。
[比較例3]
比較例1において、延伸前のシート厚みを1000μmとし、設定温度130℃で縦方向に7倍、横方向に7倍で同時二軸延伸を試みたが、各方向の倍率が約3.2倍程度に至った時に破膜した。
[比較例4]
比較例1の高密度ポリエチレンの混合割合を38質量部に、アルミナの混合割合を2質量部にし、流動パラフィンの混合割合を60質量部にし、延伸前のシート厚みを1000μmとし、延伸温度115℃設定で縦方向に7倍、横方向に7倍で同時二軸延伸を行ったこと以外は比較例1と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表2に示す。
Mv27万の高密度ポリエチレンを28質量部、可塑剤吸油量が60ml/100gである炭酸カルシウムを59質量部、可塑剤として流動パラフィン(LP)を2質量部、及び酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部の割合で添加したものを東洋精機製作所社製プラストミルを用いて加熱混合した。加熱混合は、プラストミルの温度を200℃、回転数を50rpmに設定して10分間行った。溶融した混合物をプラストミルから取り出して冷却し、得られた固化物をポリイミドフィルムを介して金属板の間に挟み、200℃に設定した熱プレス機を用い10MPaで圧縮し、厚さ320μmのシートを作成した。得られたシートを岩本製作所社製二軸延伸機を用いて135で縦方向に5.5倍、横方向に5.5倍で同時二軸延伸した。次にステンレスの枠で四方を固定した状態で塩化メチレン中で可塑剤を除去した後、室温で乾燥し微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表2に示す。
[比較例6]
Mv27万の高密度ポリエチレンを50質量部、可塑剤として流動パラフィン(LP)を50質量部、酸化防止剤としてペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]を0.3質量部の割合で添加したものを東洋精機製作所社製プラストミルを用いて加熱混合した。加熱混合は、プラストミルの温度を200℃、回転数を50rpmに設定して10分間行った。溶融した混合物をプラストミルから取り出して冷却し、得られた固化物をポリイミドフィルムを介して金属板の間に挟み、200℃に設定した熱プレス機を用い10MPaで圧縮し、厚さ1000μmのシートを作成した。得られたシートを岩本製作所社製二軸延伸機を用いて118℃で縦方向に7倍、横方向に7倍に同時二軸延伸した。次にステンレスの枠で四方を固定した状態で塩化メチレン中で可塑剤を除去した後、室温で乾燥し微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表2に示す。
比較例2のMv27万の高密度ポリエチレンをMv200万の高密度ポリエチレンにしたこと以外は比較例2と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表2に示す。
[比較例8]
比較例4の高密度ポリエチレンの混合割合を33質量部に、アルミナ2質量部を可塑剤吸油量200ml/100gであるシリカ7質量部にしたこと以外は比較例4と同様にして微多孔膜を得た。製膜条件及び膜特性は表2に示す。
なお実施例及び比較例で使用したシリカ、アルミナは気相反応にて、炭酸カルシウムは液相反応にて製造されたものを使用した。
Claims (9)
- ポリオレフィン樹脂、無機粒子、及び可塑剤を溶融混練し、シート状に成形した後、面倍率が20倍以上100倍未満の二軸延伸を施し、可塑剤を抽出して得られる微多孔膜であって、且つ、
前記無機粒子の可塑剤吸油量が150ml/100g以上500ml/100g以下であり、
前記ポリオレフィン樹脂、前記無機粒子、及び前記可塑剤を、下記式(1)の関係を満たす範囲で混練する工程を経て得られる、
0.6≦可塑剤重量/(可塑剤吸油量×無機粒子重量×可塑剤密度)×100≦1.2
(1)
無機粒子の含有量が20質量%以上60質量%以下、突刺強度が3.0N/20μm以上であることを特徴とする微多孔膜。 - 前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上200万未満である請求項1に記載の微多孔膜。
- 前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上100万未満である請求項1に記載の微多孔膜。
- シャットダウン温度が150℃以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の微多孔膜。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の微多孔膜からなる蓄電池用セパレータ。
- ポリオレフィン樹脂、無機粒子、及び可塑剤を溶融混練し、シート状に成形した後、面倍率が20倍以上100倍未満の二軸延伸を施し、可塑剤を抽出して得られる微多孔膜の製造方法であって、且つ、
前記無機粒子の可塑剤吸油量が150ml/100g以上500ml/100g以下であり、
前記溶融混練工程が、前記ポリオレフィン樹脂、前記無機粒子、及び前記可塑剤を、下記式(1)の関係を満たす範囲で混練する工程である、
0.6≦可塑剤重量/(可塑剤吸油量×無機粒子重量×可塑剤密度)×100≦1.2
(1)
無機粒子の含有量が20質量%以上60質量%以下、突刺強度が3.0N/20μm以上であることを特徴とする微多孔膜の製造方法。 - 前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上200万未満である請求項6に記載の微多孔膜の製造方法。
- 前記ポリオレフィン樹脂の粘度平均分子量が5万以上100万未満である請求項6に記載の微多孔膜の製造方法。
- シャットダウン温度が150℃以下である請求項6〜8のいずれか一項に記載の微多孔膜の製造方法。
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