JP6316879B2 - Power storage device separator, power storage device, lithium ion secondary battery, and copolymer - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス、リチウムイオン二次電池及び共重合体に関する。 The present invention relates to a separator for an electricity storage device, an electricity storage device, a lithium ion secondary battery, and a copolymer.
近年、リチウムイオン電池を中心とした非水電解液電池の開発が活発に行われている。通常、非水電解液電池には、微多孔膜(セパレータ)が正負極間に設けられている。このようなセパレータは、正負極間の直接的な接触を防ぎ、微多孔中に保持した電解液を通じイオンを透過させる機能を有する。 In recent years, development of nonaqueous electrolyte batteries centering on lithium ion batteries has been actively conducted. Usually, in a nonaqueous electrolyte battery, a microporous membrane (separator) is provided between positive and negative electrodes. Such a separator has a function of preventing direct contact between the positive and negative electrodes and allowing ions to permeate through the electrolytic solution held in the micropores.
非水電解液電池のサイクル特性や安全性を向上するために、セパレータの改良が検討されている。また、近年、ポータブル機器の小型化、薄型化により、リチウムイオン二次電池などの蓄電デバイスにも小型化、薄型化が求められている。一方で、長時間携帯することを可能にするために体積エネルギー密度を向上させることによる高容量化も図られている。 In order to improve the cycle characteristics and safety of the nonaqueous electrolyte battery, improvement of the separator has been studied. In recent years, as portable devices become smaller and thinner, power storage devices such as lithium ion secondary batteries are also required to be smaller and thinner. On the other hand, in order to be able to carry for a long time, the capacity is increased by improving the volume energy density.
従来、セパレータには、異常加熱した場合には速やかに電池反応が停止される特性(ヒューズ特性)、高温になっても形状を維持して正極物質と負極物質が直接反応する危険な事態を防止する性能(ショート特性)等の、安全性に関する性能が求められている。それらに加えて、最近では、充放電電流の均一化、及びリチウムデンドライト抑制の観点から、セパレータには電極との密着性の向上も求められている。 Conventional separators have a characteristic that the battery reaction is quickly stopped if the separator is abnormally heated (fuse characteristics), preventing the dangerous situation where the cathode and anode materials react directly by maintaining the shape even at high temperatures. Performance related to safety such as performance (short characteristics) is required. In addition to these, recently, separators are also required to have improved adhesion to electrodes from the viewpoints of uniform charge / discharge current and suppression of lithium dendrite.
セパレータと電池電極との密接性を良くすることにより、充放電電流の不均一化が起こりにくくなり、また、リチウムデンドライトが析出しにくくなるため、結果として充放電サイクル寿命を長くすることが可能となる。 By improving the close contact between the separator and the battery electrode, non-uniform charge / discharge current is less likely to occur, and lithium dendrite is less likely to precipitate, resulting in longer charge / discharge cycle life. Become.
このような事情のもと、セパレータに接着性を持たせる試みとして、例えば、特許文献1では、放電特性、安全性(耐熱性)に優れた二次電池を提供することを目的として、多孔質膜上に反応性ポリマーを塗布、乾燥することにより得られる電池用セパレータのための接着剤担持多孔質フィルムが提案されている。同様に、特許文献2でも、ポリオレフィン微多孔膜の表面に、接着性樹脂を含む溶液等を塗布して接着性樹脂を存在させることが提案されている。非水電解液電池等の蓄電デバイスは充放電時に正極または負極の活物質が体積膨張や収縮を繰り返すため、上記接着剤には電極活物質との優れた密着性と同時に、電解液中での優れたクッション性が要求される。 Under such circumstances, as an attempt to give the separator an adhesive property, for example, in Patent Document 1, a porous battery is provided for the purpose of providing a secondary battery excellent in discharge characteristics and safety (heat resistance). An adhesive-carrying porous film for a battery separator obtained by applying a reactive polymer on a membrane and drying it has been proposed. Similarly, Patent Document 2 proposes that an adhesive resin be present by applying a solution containing an adhesive resin to the surface of the polyolefin microporous membrane. In an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte battery, the active material of the positive electrode or the negative electrode repeatedly expands and contracts during charge and discharge, so that the adhesive has excellent adhesion with the electrode active material and at the same time in the electrolytic solution. Excellent cushioning is required.
しかしながら、特許文献1に記載された接着剤担持多孔質フィルムによるセパレータは、反応性ポリマーと多孔質膜との密着性が十分ではなく、そのため、電極との接着が十分ではないという問題点がある。また、特許文献1、2に記載された微多孔膜はいずれも、電池を捲回する際のハンドリング性や接着性、リチウムイオン透過性の観点からは、なお改善の余地を有するものである。 However, the separator using the adhesive-carrying porous film described in Patent Document 1 has a problem that the adhesion between the reactive polymer and the porous film is not sufficient, and therefore, the adhesion with the electrode is not sufficient. . In addition, the microporous membranes described in Patent Documents 1 and 2 still have room for improvement from the viewpoint of handling property, adhesiveness, and lithium ion permeability when winding the battery.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電極との密着性に優れる蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス、リチウムイオン二次電池及び共重合体を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the separator for electrical storage devices which is excellent in adhesiveness with an electrode, an electrical storage device, a lithium ion secondary battery, and a copolymer.
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、基材の少なくとも片面の少なくとも一部に特定のポリマーを有する蓄電デバイス用セパレータであれば、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved if the separator for an electricity storage device has a specific polymer on at least a part of at least one side of the substrate. The present invention has been completed.
すなわち、本発明は下記のとおりである。
[1]基材と、その基材の少なくとも片面上の少なくとも一部に形成された熱可塑性ポリマーを含有する層と、を備える蓄電デバイス用セパレータであって、前記熱可塑性ポリマーが、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体を単量体単位として有する共重合体を、前記熱可塑性ポリマー全量に対して75質量%以上含み、前記共重合体のガラス転移温度が50℃以上であり、前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体の含有割合が、前記共重合体100質量%に対して、10質量%以上であり、前記熱可塑性ポリマーが、ガラス転移温度が20℃以下である共重合体を更に含み、前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、前記基材の一面当たりの表面積に対して、5%以上の表面被覆率で前記基材の表面上に存在する、蓄電デバイス用セパレータ。
[2]前記ガラス転移温度が50℃以上の共重合体が、その共重合体100質量%に対して10〜90質量%の前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体と、前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体と共重合可能なその他の単量体と、を単量体単位として有する共重合体を含む、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[3]前記その他の単量体が、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体を含む、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[4]前記その他の単量体が、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体を含む、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[5]前記その他の単量体が、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体を含む、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[6]前記その他の単量体が、架橋性単量体を含む、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[7]前記その他の単量体が、炭素数4以上のアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体を含み、前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体及び前記(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合は、共重合体100質量%に対して50〜99.9質量%である、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[8]前記その他の単量体が、炭素数6以上のアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体を含み、前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体及び前記(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合は、共重合体100質量%に対して50〜99.9質量%である、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[9]前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体が、シクロヘキシルアクリレート又はシクロヘキシルメタクリレートである、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[10]前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、前記基材の一面当たりの表面積に対して、5%以上70%以下の表面被覆率を有する、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[11]前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、前記基材の少なくとも片面上にドット状に存在する、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[12]前記基材が、ポリオレフィン微多孔膜である、上記蓄電デバイス用セパレータ。
[13]上記蓄電デバイス用セパレータを備える蓄電デバイス。
[14]上記蓄電デバイス用セパレータを備えるリチウムイオン二次電池。
That is, the present invention is as follows.
[1] A separator for an electricity storage device comprising a substrate and a layer containing a thermoplastic polymer formed on at least a part of at least one surface of the substrate, wherein the thermoplastic polymer is a cycloalkyl group A copolymer having an ethylenically unsaturated monomer having a monomer unit as a monomer unit of 75% by mass or more based on the total amount of the thermoplastic polymer, and the glass transition temperature of the copolymer is 50 ° C. or more, The content of the ethylenically unsaturated monomer having a cycloalkyl group is 10% by mass or more with respect to 100% by mass of the copolymer, and the thermoplastic polymer has a glass transition temperature of 20 ° C. or less. It includes certain copolymers further layer containing the thermoplastic polymer, relative to the surface area per one surface of the base material, present on the surface of the substrate with a surface coverage of more than 5% The separator for an electricity storage device.
[2] A copolymer having a glass transition temperature of 50 ° C. or higher is an ethylenically unsaturated monomer having 10 to 90% by mass of the cycloalkyl group with respect to 100% by mass of the copolymer; The said separator for electrical storage devices containing the copolymer which has the other monomer copolymerizable with the ethylenically unsaturated monomer which has an alkyl group as a monomer unit.
[3] The electricity storage device separator, wherein the other monomer includes an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group.
[4] The above separator for an electricity storage device, wherein the other monomer includes an ethylenically unsaturated monomer having an amide group.
[5] The above separator for an electricity storage device, wherein the other monomer includes an ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group.
[6] The above separator for an electricity storage device, wherein the other monomer includes a crosslinkable monomer.
[7] The other monomer comprises a consist and an alkyl group having 4 or more carbon atoms and (meth) acryloyloxy group-containing (meth) acrylic acid ester monomer, an ethylenically unsaturated having a cycloalkyl group The said separator for electrical storage devices whose content rate of a monomer and the said (meth) acrylic acid ester monomer is 50-99.9 mass% with respect to 100 mass% of copolymers.
[8] The other monomer includes a (meth) acrylic acid ester monomer composed of an alkyl group having 6 or more carbon atoms and a (meth) acryloyloxy group, and has the cycloalkyl group. The said separator for electrical storage devices whose content rate of a monomer and the said (meth) acrylic acid ester monomer is 50-99.9 mass% with respect to 100 mass% of copolymers.
[9] The above separator for an electricity storage device, wherein the ethylenically unsaturated monomer having a cycloalkyl group is cyclohexyl acrylate or cyclohexyl methacrylate.
[10] The above- mentioned separator for an electricity storage device , wherein the layer containing the thermoplastic polymer has a surface coverage of 5% or more and 70% or less with respect to the surface area per surface of the substrate .
[11 ] The above separator for an electricity storage device, wherein the layer containing the thermoplastic polymer is present in the form of dots on at least one surface of the substrate.
[ 12 ] The above separator for an electricity storage device, wherein the substrate is a polyolefin microporous film.
[ 13 ] An electricity storage device comprising the above electricity storage device separator.
[ 14 ] A lithium ion secondary battery provided with the separator for an electricity storage device.
本発明によれば、電極との密着性に優れる蓄電デバイス用セパレータ、蓄電デバイス、リチウムイオン二次電池及び共重合体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the separator for electrical storage devices excellent in adhesiveness with an electrode, an electrical storage device, a lithium ion secondary battery, and a copolymer can be provided.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と略記する。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、本明細書における「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味し、「(メタ)アクリロイル」とは「アクリロイル」及びそれに対応する「メタクリロイル」を意味する。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter abbreviated as “this embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist. In the present specification, “(meth) acryl” means “acryl” and “methacryl” corresponding thereto, “(meth) acrylate” means “acrylate” and “methacrylate” corresponding thereto, “(Meth) acryloyl” means “acryloyl” and its corresponding “methacryloyl”.
本実施形態の共重合体は、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)を単量体単位として有する共重合体である。また、本実施形態の蓄電デバイス用セパレータは、基材と、その基材の少なくとも片面上の少なくとも一部に形成された熱可塑性ポリマーを含有する層(以下、「ポリマー層」という。)を備えており、上記熱可塑性ポリマーが、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)を単量体単位として有する共重合体を含むものである。ここで、「エチレン性不飽和単量体」とは、分子内にエチレン性不飽和結合を1つ以上有する単量体を意味する。 The copolymer of this embodiment is a copolymer having an ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group as a monomer unit. The separator for an electricity storage device of this embodiment includes a base material and a layer containing a thermoplastic polymer (hereinafter referred to as “polymer layer”) formed on at least a part of at least one surface of the base material. The thermoplastic polymer contains a copolymer having an ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group as a monomer unit. Here, the “ethylenically unsaturated monomer” means a monomer having one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule.
シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)としては、特に限定されないが、シクロアルキル基を有し、かつエチレン性不飽和結合を1つ有するものが挙げられる。単量体(A)としては、より具体的には、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、アダマンチルアクリレート、アダマンチルメタクリレートなどの、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体が挙げられ、本発明による課題をより有効かつ確実に解決する観点から、これらが好ましい。単量体(A)は、より好ましくは、シクロアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体である。シクロアルキル基の脂環を構成する炭素原子の数は、4〜8が好ましく、6及び7がより好ましく、6が特に好ましい。また、シクロアルキル基は置換基を有していても有していなくてもよい。置換基としては、例えば、メチル基、ターシャリーブチル基が挙げられる。単量体(A)の中では、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレートが共重合体調製時の重合安定性が良好である点で好ましい。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group is not particularly limited, and examples thereof include those having a cycloalkyl group and one ethylenically unsaturated bond. More specifically, the monomer (A) is a (meth) acrylic acid ester having a cycloalkyl group, such as cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, adamantyl acrylate, adamantyl methacrylate and the like. From the viewpoint of more effectively and reliably solving the problems according to the present invention, these are preferable. The monomer (A) is more preferably a (meth) acrylic acid ester monomer composed of a cycloalkyl group and a (meth) acryloyloxy group. 4-8 are preferable, as for the number of the carbon atoms which comprise the alicyclic ring of a cycloalkyl group, 6 and 7 are more preferable, and 6 is especially preferable. Further, the cycloalkyl group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a methyl group and a tertiary butyl group. Among the monomers (A), cyclohexyl acrylate and cyclohexyl methacrylate are preferable in that the polymerization stability at the time of preparing the copolymer is good. These are used singly or in combination of two or more.
上記共重合体は、様々な品質及び物性を改良するために、その他の単量体(B)を単量体単位として有していてもよい。その他の単量体(B)は、上記単量体(A)とは異なる単量体である。その他の単量体(B)としては、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b3)、架橋性単量体(b4)、(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)、シアノ基を有するエチレン性不飽和単量体、芳香族基を有するエチレン性不飽和単量体、その他のエチレン性不飽和単量体が挙げられる。その他の単量体(B)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。また、その他の単量体(B)は、上記各単量体のうち2種以上に同時に属するものであってもよい。すなわち、その他の単量体(B)は、カルボキシル基、アミド基、ヒドロキシル基、シアノ基及び芳香族基からなる群より選ばれる2種以上の基を有するエチレン性不飽和単量体であってもよく、カルボキシル基、アミド基、ヒドロキシル基、シアノ基及び芳香族基からなる群より選ばれる2種以上の基をエチレン性不飽和結合と共に有する架橋性単量体であってもよい。 The copolymer may have another monomer (B) as a monomer unit in order to improve various qualities and physical properties. The other monomer (B) is a monomer different from the monomer (A). The other monomer (B) is not particularly limited, and examples thereof include an ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group, an ethylenically unsaturated monomer (b2) having an amide group, and a hydroxyl group. Ethylenically unsaturated monomer (b3), crosslinkable monomer (b4), (meth) acrylic acid ester monomer (b5), ethylenically unsaturated monomer having cyano group, aromatic group And other ethylenically unsaturated monomers. Another monomer (B) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Further, the other monomer (B) may belong to two or more of the above monomers at the same time. That is, the other monomer (B) is an ethylenically unsaturated monomer having two or more groups selected from the group consisting of a carboxyl group, an amide group, a hydroxyl group, a cyano group, and an aromatic group. Alternatively, it may be a crosslinkable monomer having two or more groups selected from the group consisting of a carboxyl group, an amide group, a hydroxyl group, a cyano group and an aromatic group together with an ethylenically unsaturated bond.
なかでも、膨潤状態でのクッション性向上の観点から、その他の単量体(B)は、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)を含むことが好ましい。カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸のハーフエステル、マレイン酸のハーフエステル及びフマール酸のハーフエステルなどのモノカルボン酸単量体、並びに、イタコン酸、フマール酸及びマレイン酸などのジカルボン酸単量体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、同様の観点から、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸及びイタコン酸であり、より好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸である。 Especially, it is preferable that another monomer (B) contains the ethylenically unsaturated monomer (b1) which has a carboxyl group from a viewpoint of the cushioning property improvement in a swelling state. Examples of the ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group include monocarboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid half ester, maleic acid half ester, and fumaric acid half ester. And dicarboxylic acid monomers such as itaconic acid, fumaric acid and maleic acid. These are used singly or in combination of two or more. Among these, from the same viewpoint, acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid are preferable, and acrylic acid and methacrylic acid are more preferable.
また、電極(電極活物質)との密着性向上の観点から、その他の単量体(B)はアミド基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)を含むことが好ましい。アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)としては、特に限定されないが、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、マレイン酸アミド及びマレイミドが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、好ましくはアクリルアミド及びメタクリルアミドである。アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを使用することで、セパレータの電極(電極活物質)との密着性が更に向上する傾向がある。 Further, from the viewpoint of improving the adhesion with the electrode (electrode active material), the other monomer (B) preferably contains an ethylenically unsaturated monomer (b2) having an amide group. The ethylenically unsaturated monomer (b2) having an amide group is not particularly limited, and examples thereof include acrylamide, methacrylamide, N, N-methylenebisacrylamide, diacetone acrylamide, diacetone methacrylamide, maleic amide and Maleimide is mentioned. These are used singly or in combination of two or more. Of these, acrylamide and methacrylamide are preferable. By using acrylamide and / or methacrylamide, the adhesion of the separator to the electrode (electrode active material) tends to be further improved.
また、共重合体の重合安定性向上の観点から、その他の単量体(B)はヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b3)を含むことが好ましい。ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b3)としては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート及びポリエチレングリコールメタクリレートなどのヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、好ましくはヒドロキシエチルアクリレート及びヒドロキシエチルメタクリレートである。ヒドロキシエチルアクリレート及び/又はヒドロキシエチルメタクリレートを使用することで、共重合体の重合安定性が向上する傾向にある。 Further, from the viewpoint of improving the polymerization stability of the copolymer, the other monomer (B) preferably contains an ethylenically unsaturated monomer (b3) having a hydroxyl group. Examples of the ethylenically unsaturated monomer (b3) having a hydroxyl group include hydroxyl groups such as hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, polyethylene glycol acrylate and polyethylene glycol methacrylate (meta ) Acrylates. These are used singly or in combination of two or more. Of these, hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate are preferred. By using hydroxyethyl acrylate and / or hydroxyethyl methacrylate, the polymerization stability of the copolymer tends to be improved.
また、電解液に対する不溶分を適度な量にする観点から、その他の単量体(B)は架橋性単量体(b4)を含むことが好ましい。架橋性単量体(b4)としては、特に限定されないが、例えば、ラジカル重合性の二重結合を2個以上有している単量体、重合中又は重合後に自己架橋構造を与える官能基を有する単量体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Further, from the viewpoint of making the insoluble content in the electrolytic solution to an appropriate amount, the other monomer (B) preferably contains a crosslinkable monomer (b4). The crosslinkable monomer (b4) is not particularly limited. For example, a monomer having two or more radical polymerizable double bonds, a functional group that gives a self-crosslinking structure during or after polymerization. The monomer which has. These are used singly or in combination of two or more.
ラジカル重合性の二重結合を2個以上有している単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン及び多官能(メタ)アクリレートが挙げられる。なかでも、少量でもより良好な耐電解液性を発現できる観点から、多官能(メタ)アクリレートが好ましい。 Examples of the monomer having two or more radical polymerizable double bonds include divinylbenzene and polyfunctional (meth) acrylate. Among these, polyfunctional (meth) acrylates are preferable from the viewpoint of better electrolytic solution resistance even in a small amount.
多官能(メタ)アクリレート(b1)としては、2官能(メタ)アクリレート、3官能(メタ)アクリレート、4官能(メタ)アクリレートであってもよく、例えば、ポリオキシエチレンジアクリレート、ポリオキシエチレンジメタクリレート、ポリオキシプロピレンジアクリレート、ポリオキシプロピレンジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ブタンジオールジアクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、及びペンタエリスリトールテトラメタクリレートが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、上記と同様の観点から、トリメチロールプロパントリアクリレート及びトリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。 The polyfunctional (meth) acrylate (b1) may be a bifunctional (meth) acrylate, a trifunctional (meth) acrylate, or a tetrafunctional (meth) acrylate. For example, polyoxyethylene diacrylate, polyoxyethylene diacrylate Methacrylate, polyoxypropylene diacrylate, polyoxypropylene dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, butanediol diacrylate, butanediol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol Examples include tetraacrylate and pentaerythritol tetramethacrylate. These are used singly or in combination of two or more. Of these, trimethylolpropane triacrylate and trimethylolpropane trimethacrylate are preferable from the same viewpoint as described above.
重合中又は重合後に自己架橋構造を与える官能基を有する単量体としては、例えば、エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体、メチロール基を有するエチレン性単量体、アルコキシメチル基を有するエチレン性不飽和単量体、及び加水分解性シリル基を有するエチレン性不飽和単量体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the monomer having a functional group that gives a self-crosslinking structure during or after polymerization include, for example, an ethylenically unsaturated monomer having an epoxy group, an ethylenic monomer having a methylol group, and an ethylene having an alkoxymethyl group And an ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable silyl group. These are used singly or in combination of two or more.
エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、メチルグリシジルアクリレート、及びメチルグリシジルメタクリレートが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、好ましくはグリシジルメタクリレートである。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having an epoxy group include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, methyl glycidyl acrylate, and methyl glycidyl methacrylate. These are used singly or in combination of two or more. Of these, glycidyl methacrylate is preferred.
メチロール基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、ジメチロールアクリルアミド、及びジメチロールメタクリルアミドが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a methylol group include N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, dimethylol acrylamide, and dimethylol methacrylamide. These are used singly or in combination of two or more.
アルコキシメチル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、及びN−ブトキシメチルメタクリルアミドが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having an alkoxymethyl group include N-methoxymethyl acrylamide, N-methoxymethyl methacrylamide, N-butoxymethyl acrylamide, and N-butoxymethyl methacrylamide. These are used singly or in combination of two or more.
加水分解性シリル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、ビニルシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及びγ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a hydrolyzable silyl group include vinyl silane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and γ. -Methacryloxypropyltriethoxysilane. These are used singly or in combination of two or more.
架橋性単量体(b4)の中でも、多官能(メタ)アクリレートが架橋度のばらつきが少ない点で特に好ましい。 Among the crosslinkable monomers (b4), polyfunctional (meth) acrylates are particularly preferable in that there is little variation in the degree of crosslinking.
また、該共重合体を含む熱可塑性ポリマーの耐酸化性を良好にする観点から、その他の単量体(B)は(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)を含むことが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)は上記単量体(b1)〜(b4)とは異なる単量体である。(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)としては、例えば、エチレン性不飽和結合を1つ有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ、より具体的には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレートなどのアルキル基を有する(メタ)アクリレート(より好ましくはアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリレート)、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレートなどの芳香環を有する(メタ)アクリレート(より好ましくは芳香環と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリレート)が挙げられる。これらの中では、電極(電極活物質)との密着性向上の観点から、炭素数4以上のアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体が好ましく、炭素数6以上のアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体がより好ましい。より具体的には、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートが好ましく、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートがより好ましく、2−エチルヘキシルアクリレートが更に好ましい。これら(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Moreover, it is preferable that another monomer (B) contains the (meth) acrylic acid ester monomer (b5) from a viewpoint of making the oxidation resistance of the thermoplastic polymer containing this copolymer favorable. The (meth) acrylic acid ester monomer (b5) is a monomer different from the monomers (b1) to (b4). Examples of the (meth) acrylic acid ester monomer (b5) include (meth) acrylic acid ester having one ethylenically unsaturated bond, and more specifically, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate. , Isopropyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl acrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate , N-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, (meth) aldehyde having an alkyl group such as lauryl methacrylate Relate (more preferably (meth) acrylate comprising an alkyl group and a (meth) acryloyloxy group), (meth) acrylate (more preferably aromatic ring) having an aromatic ring such as benzyl acrylate, phenyl acrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate And (meth) acrylates comprising (meth) acryloyloxy groups. Among these, a (meth) acrylic acid ester monomer composed of an alkyl group having 4 or more carbon atoms and a (meth) acryloyloxy group is preferable from the viewpoint of improving adhesion to an electrode (electrode active material), and carbon A (meth) acrylic acid ester monomer composed of an alkyl group having a number of 6 or more and a (meth) acryloyloxy group is more preferred. More specifically, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate and 2-ethylhexyl acrylate are preferable, butyl acrylate, butyl methacrylate and 2-ethylhexyl acrylate are more preferable, and 2-ethylhexyl acrylate is still more preferable. These (meth) acrylic acid ester monomers (b5) are used singly or in combination of two or more.
シアノ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、アクリロニトリル、及びメタクリロニトリルが挙げられる。また、芳香族基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スチレン、ビニルトルエン及びα−メチルスチレンが挙げられる。なかでも、好ましくはスチレンである。 Examples of the ethylenically unsaturated monomer having a cyano group include acrylonitrile and methacrylonitrile. Examples of the ethylenically unsaturated monomer having an aromatic group include styrene, vinyl toluene, and α-methyl styrene. Of these, styrene is preferable.
上記共重合体におけるシクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは10〜90質量%である。その下限値は、より好ましくは20質量%であり、更に好ましくは30質量%であり、なおも更に好ましくは40質量%であり、特に好ましくは50質量%である。シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有割合が該範囲内にあると、セパレータの電極(電極活物質)との密着性が向上するため好ましい。さらに、単量体(A)の含有割合が上記範囲内にあると、共重合体の膨潤度は、該単量体(A)の含有割合が上記範囲外である場合と比較して低下しているにも関わらず、膨潤状態でのより良好なクッション性が発現する。一方、より好ましい上限値は80質量%である。シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の含有割合が80質量%以下であると、共重合体調製時の重合安定性が向上するため好ましい。なお、上記を言い換えれば、共重合体におけるその他の単量体(B)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは90〜10質量%である。上限値は、より好ましくは80質量%であり、更に好ましくは70質量%であり、なおも更に好ましくは60質量%であり、特に好ましくは50質量%である。一方、より好ましい下限値は20質量%である。 The content of the ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group in the copolymer is preferably 10 to 90% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer. The lower limit is more preferably 20% by mass, still more preferably 30% by mass, still more preferably 40% by mass, and particularly preferably 50% by mass. It is preferable that the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group is within the above range because the adhesion of the separator to the electrode (electrode active material) is improved. Furthermore, when the content ratio of the monomer (A) is within the above range, the degree of swelling of the copolymer is lower than that when the content ratio of the monomer (A) is outside the above range. Nevertheless, better cushioning properties in the swollen state are exhibited. On the other hand, a more preferable upper limit is 80% by mass. The content of the ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group is preferably 80% by mass or less because the polymerization stability at the time of preparing the copolymer is improved. In other words, the content of the other monomer (B) in the copolymer is preferably 90 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer. The upper limit is more preferably 80% by mass, still more preferably 70% by mass, still more preferably 60% by mass, and particularly preferably 50% by mass. On the other hand, a more preferable lower limit is 20% by mass.
上記共重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは50〜99.9質量%であり、より好ましくは60〜99.9質量%であり、更に好ましくは70〜99.9質量%であり、なおも更に好ましくは80〜99.9質量%である。この段落において、(メタ)アクリル酸エステル単量体は、シクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体(A)及びシクロアルキル基を有しない(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)の両方を意味する。(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合が上記範囲内にあると、セパレータが非水系電解液二次電池に用いられる場合、熱可塑性ポリマーの耐酸化性がより良好になる。(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)としては、炭素数4以上のアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体が好ましく、炭素数6以上のアルキル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とからなる(メタ)アクリル酸エステル単量体がより好ましい。 The content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer in the copolymer is preferably 50 to 99.9% by mass, more preferably 60 to 99.9% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer. %, More preferably 70 to 99.9% by mass, still more preferably 80 to 99.9% by mass. In this paragraph, the (meth) acrylic acid ester monomer includes a (meth) acrylic acid ester monomer (A) having a cycloalkyl group and a (meth) acrylic acid ester monomer having no cycloalkyl group (b5). ) Means both. When the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer is within the above range, the oxidation resistance of the thermoplastic polymer becomes better when the separator is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. The (meth) acrylic acid ester monomer (b5) is preferably a (meth) acrylic acid ester monomer composed of an alkyl group having 4 or more carbon atoms and a (meth) acryloyloxy group, and an alkyl having 6 or more carbon atoms. A (meth) acrylic acid ester monomer composed of a group and a (meth) acryloyloxy group is more preferred.
その他の単量体(B)がカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)を含む場合、共重合体におけるカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは0.1〜5質量%である。カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体の含有割合が、0.1質量%以上であると、セパレータは膨潤状態でのクッション性が向上する傾向にあり、5質量%以下であると、重合安定性が良好な傾向にある。 When the other monomer (B) contains an ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group, the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group in the copolymer is: Preferably it is 0.1-5 mass% with respect to 100 mass% of copolymers. When the content of the ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group is 0.1% by mass or more, the separator tends to improve cushioning properties in a swollen state, and when the content is 5% by mass or less, polymerization is performed. The stability tends to be good.
その他の単量体(B)がアミド基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)を含む場合、共重合体におけるアミド基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは2〜10質量%である。アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)の含有割合が0.1質量%以上であると、電極(電極活物質)との密着性が更に向上する傾向にあり、10質量%以下であると、共重合体を調製する際の重合安定性がより向上する傾向にある。 When the other monomer (B) contains an ethylenically unsaturated monomer (b2) having an amide group, the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b2) having an amide group in the copolymer is: Preferably it is 0.1-10 mass% with respect to 100 mass% of copolymers, More preferably, it is 2-10 mass%. If the content of the ethylenically unsaturated monomer (b2) having an amide group is 0.1% by mass or more, the adhesion with the electrode (electrode active material) tends to be further improved, and 10% by mass or less. When it is, it exists in the tendency for the polymerization stability at the time of preparing a copolymer to improve more.
その他の単量体(B)がヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b3)を含む場合、共重合体におけるヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b3)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b3)の含有割合が上記範囲内にあると、共重合体を調製する際の重合安定性がより向上する傾向にある。 When the other monomer (B) contains an ethylenically unsaturated monomer (b3) having a hydroxyl group, the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b3) having a hydroxyl group in the copolymer is: Preferably it is 0.1-10 mass% with respect to 100 mass% of copolymers, More preferably, it is 1-10 mass%. When the content ratio of the ethylenically unsaturated monomer (b3) having a hydroxyl group is within the above range, the polymerization stability in preparing the copolymer tends to be further improved.
その他の単量体(B)が架橋性単量体(b4)を含む場合、共重合体における架橋性単量体(b4)の含有割合は、共重合体100質量%に対して、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.1〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1〜3質量%である。架橋性単量体(b4)の含有割合が0.01質量%以上であると耐電解液性がさらに向上し、5質量%以下であると膨潤状態でのクッション性の低下をより抑制することができる。 When the other monomer (B) contains the crosslinkable monomer (b4), the content of the crosslinkable monomer (b4) in the copolymer is preferably 100% by mass of the copolymer. It is 0.01-10 mass%, More preferably, it is 0.1-5 mass%, More preferably, it is 0.1-3 mass%. When the content of the crosslinkable monomer (b4) is 0.01% by mass or more, the electrolytic solution resistance is further improved, and when it is 5% by mass or less, the deterioration of the cushioning property in the swollen state is further suppressed. Can do.
共重合体のガラス転移温度(以下、「Tg」とも表記する。)は、特に限定されないが、−50℃以上であってもよく、好ましくは50℃以上であり、より好ましくは50℃〜120℃であり、さらに好ましくは50℃〜100℃である。共重合体のTgが50℃以上であると、上記共重合体を含むポリマー層を備えるセパレータの最表面がべたつくのを抑制でき、ハンドリング性が向上する傾向にある。また、Tgが120℃以下であると、セパレータの電極(電極活物質)との密着性がより良好になる傾向にある。 The glass transition temperature (hereinafter also referred to as “Tg”) of the copolymer is not particularly limited, but may be −50 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. to 120 ° C. It is 50 degreeC, More preferably, it is 50 to 100 degreeC. When the Tg of the copolymer is 50 ° C. or higher, sticking of the outermost surface of the separator having the polymer layer containing the copolymer can be suppressed, and the handling property tends to be improved. Further, when Tg is 120 ° C. or lower, the adhesion of the separator to the electrode (electrode active material) tends to be better.
ここで、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)で得られるDSC曲線から決定される。具体的には、DSC曲線における低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の変曲点における接線との交点により決定される。 Here, the glass transition temperature is determined from a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC). Specifically, it is determined by the intersection of a straight line obtained by extending the base line on the low temperature side in the DSC curve to the high temperature side and the tangent at the inflection point of the stepped change portion of the glass transition.
また、「ガラス転移」はDSCにおいて試験片であるポリマーの状態変化に伴う熱量変化が吸熱側に生じたものを指す。このような熱量変化はDSC曲線において階段状変化の形状として観測される。「階段状変化」とは、DSC曲線において、曲線がそれまでの低温側のベースラインから離れ新たな高温側のベースラインに移行するまでの部分を示す。なお、階段状変化とピークとが組み合わされたものも階段状変化に含まれることとする。 “Glass transition” refers to a change in calorific value associated with a change in the state of the polymer that is a test piece in DSC on the endothermic side. Such a change in heat quantity is observed as a step-like change shape in the DSC curve. The “step change” refers to a portion of the DSC curve until the curve moves away from the previous low-temperature base line to a new high-temperature base line. Note that a combination of a step change and a peak is also included in the step change.
さらに、「変曲点」とは、階段状変化部分のDSC曲線のこう配が最大になるような点を示す。また、階段状変化部分において、上側を発熱側とした場合に、上に凸の曲線が下に凸の曲線に変わる点と表現することもできる。「ピーク」とは、DSC曲線において、曲線が低温側のベースラインから離れてから再度同じベースラインに戻るまでの部分を示す。「ベースライン」とは、試験片に転移及び反応を生じない温度領域のDSC曲線のことを示す。 Further, the “inflection point” indicates a point at which the gradient of the DSC curve of the step-like change portion is maximized. Further, in the step-like change portion, when the upper side is the heat generation side, it can also be expressed as a point where the upward convex curve changes to the downward convex curve. “Peak” indicates a portion of the DSC curve from when the curve leaves the low-temperature side baseline until it returns to the same baseline again. “Baseline” refers to a DSC curve in a temperature region where no transition or reaction occurs in the test piece.
本実施形態のセパレータは、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(質量比2:3)に対する共重合体の膨潤度は、4.0倍以下であると好ましく、3.5倍以下であるとより好ましく、3.0倍以下であると特に好ましく、2.5倍以下であると極めて好ましい。この膨潤度が4.0倍以下であることにより、蓄電デバイスの信頼性をより高めることができる。なお、ポリマー層が2種以上の共重合体を含む場合、膨潤度は、各々の共重合体の膨潤度の加重平均とする。 In the separator of the present embodiment, the degree of swelling of the copolymer with respect to the mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (mass ratio 2: 3) is preferably 4.0 times or less, and 3.5 times or less. More preferably, it is 3.0 times or less, particularly preferably 2.5 times or less. When the degree of swelling is 4.0 times or less, the reliability of the electricity storage device can be further improved. In addition, when a polymer layer contains 2 or more types of copolymers, a swelling degree is taken as the weighted average of the swelling degree of each copolymer.
共重合体は、例えば、通常の乳化重合法によって得られる。乳化重合の方法に関しては特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、水性媒体中で上述の単量体、界面活性剤、ラジカル重合開始剤、及び必要に応じて用いられる他の添加剤成分を基本組成成分とする分散系において、上記各単量体からなる単量体組成物を重合することにより共重合体が得られる。重合に際しては、供給する単量体組成物の組成を全重合過程で一定にする方法や、重合過程で逐次又は連続的に変化させることによって、生成する樹脂分散体の粒子の形態的な組成変化を与える方法等、必要に応じて様々な方法が利用できる。共重合体を乳化重合により得る場合、例えば、水と、その水中に分散した粒子状の共重合体とを含む水分散体(ラテックス)の形態であってもよい。 The copolymer is obtained, for example, by a usual emulsion polymerization method. There is no restriction | limiting in particular regarding the method of emulsion polymerization, A conventionally well-known method can be used. For example, in a dispersion system containing the above-mentioned monomer, surfactant, radical polymerization initiator, and other additive components used as necessary in an aqueous medium as a basic composition component, each of the above monomers. A copolymer is obtained by polymerizing the monomer composition. In the polymerization, the composition of the monomer composition to be supplied is made constant throughout the entire polymerization process, or the morphological composition change of the particles of the resin dispersion to be produced is changed sequentially or continuously in the polymerization process. Various methods can be used as necessary, such as a method of giving When the copolymer is obtained by emulsion polymerization, for example, it may be in the form of an aqueous dispersion (latex) containing water and a particulate copolymer dispersed in the water.
界面活性剤は、一分子中に少なくとも1つ以上の親水基と1つ以上の親油基とを有する化合物である。界面活性剤としては、例えば、非反応性のアルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル硫酸エステル塩、脂肪酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤、及び、非反応性のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。これらの他に、親水基と親油基とを有する界面活性剤の化学構造式の中にエチレン性二重結合を導入した、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。 The surfactant is a compound having at least one or more hydrophilic groups and one or more lipophilic groups in one molecule. Examples of the surfactant include non-reactive alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, alkylbenzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl sulfosuccinate, alkyl diphenyl ether disulfonate, naphthalene sulfone. Anionic interfaces such as acid formalin condensate, polyoxyethylene polycyclic phenyl ether sulfate, polyoxyethylene distyrenated phenyl ether sulfate, fatty acid salt, alkyl phosphate, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate Activators and non-reactive polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyethylene polycyclic phenyl ethers, polyoxyethylene disty Phenyl ether, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, alkylalkanolamide, polyoxyethylene alkylphenyl ether, etc. Nonionic surfactants. In addition to these, a so-called reactive surfactant in which an ethylenic double bond is introduced into the chemical structural formula of a surfactant having a hydrophilic group and a lipophilic group may be used.
反応性界面活性剤の中のアニオン性界面活性剤としては、例えば、スルホン酸基、スルホネート基又は硫酸エステル基及びこれらの塩を有するエチレン性不飽和単量体が挙げられ、スルホン酸基、又はそのアンモニウム塩若しくはアルカリ金属塩である基(アンモニウムスルホネート基、又はアルカリ金属スルホネート基)を有する化合物であることが好ましい。具体的には、例えば、アルキルアリルスルホコハク酸塩(例えば、三洋化成株式会社製エレミノール(商標)JS−20、花王株式会社製ラテムル(商標。以下同様。)S−120、S−180A、S−180が挙げられる。)、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステル塩(例えば、第一工業製薬株式会社製アクアロン(商標。以下同様。)HS−10が挙げられる。)、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープ(商標。以下同様。)SE−10Nが挙げられる。)、アンモニウム=α−スルホナト−ω−1−(アリルオキシメチル)アルキルオキシポリオキシエチレン(例えば、第一工業製薬株式会社製アクアロンKH−10が挙げられる。)、スチレンスルホン酸塩(例えば、東ソー有機化学株式会社製スピノマー(商標)NaSSが挙げられる。)、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープSR−10が挙げられる。)、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテルの硫酸エステル塩(例えば、花王株式会社製ラテムルPD−104が挙げられる。)が挙げられる。 Examples of the anionic surfactant in the reactive surfactant include an ethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group, a sulfonate group or a sulfate ester group and a salt thereof, and a sulfonic acid group, or A compound having a group (ammonium sulfonate group or alkali metal sulfonate group) which is an ammonium salt or an alkali metal salt thereof is preferable. Specifically, for example, alkylallylsulfosuccinate (for example, Eleminol (trademark) JS-20 manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., Latemuru (trademark; manufactured by Kao Corporation), S-120, S-180A, S- 180), polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether sulfate ester salt (for example, Aqualon (trademark; the same shall apply hereinafter) HS-10 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), α- [1- [ (Allyloxy) methyl] -2- (nonylphenoxy) ethyl] -ω-polyoxyethylene sulfate ester salt (for example, ADEKA Corporation soap (trademark; the same shall apply hereinafter) SE-10N manufactured by ADEKA Corporation), ammonium. = Α-sulfonato-ω-1- (allyloxymethyl) alkyloxypolyoxyethylene (eg, Aquaron KH-10 manufactured by Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), styrene sulfonate (for example, Spinomer (trademark) NaSS manufactured by Tosoh Organic Chemical Co., Ltd.), α- [2-[(allyloxy)- 1- (alkyloxymethyl) ethyl] -ω-polyoxyethylene sulfate ester salt (for example, Adeka Soap SR-10 manufactured by ADEKA Corporation), polyoxyethylene polyoxybutylene (3-methyl-3- Butenyl) ether sulfate (for example, LATEMUL PD-104 manufactured by Kao Corporation) may be mentioned.
また、反応性界面活性剤の中のノニオン性界面活性剤としては、例えば、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープNE−20、NE−30、NE−40が挙げられる。)、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル(例えば、第一工業製薬株式会社製アクアロンRN−10、RN−20、RN−30、RN−50が挙げられる。)、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、株式会社ADEKA製アデカリアソープER−10が挙げられる。)、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテル(例えば、花王株式会社製ラテムルPD−420が挙げられる。)が挙げられる。 Examples of the nonionic surfactant in the reactive surfactant include α- [1-[(allyloxy) methyl] -2- (nonylphenoxy) ethyl] -ω-hydroxypolyoxyethylene (for example, Adeka Soap NE-20, NE-30, NE-40 manufactured by ADEKA Co., Ltd.), polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether (for example, Aqualon RN-10, RN-20, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) RN-30 and RN-50), α- [2-[(allyloxy) -1- (alkyloxymethyl) ethyl] -ω-hydroxypolyoxyethylene (for example, Adeka Soap ER manufactured by ADEKA Corporation) -10)), polyoxyethylene polyoxybutylene (3-methyl-3-butenyl) A Le (for example, Kao Corp. LATEMUL PD-420.) And the like.
上記各種界面活性剤の中でも、反応性界面活性剤が好ましく、より好ましくはアニオン性の反応性界面活性剤であり、さらに好ましくはスルホン酸基を有する反応性界面活性剤である。界面活性剤は、単量体組成物100質量部に対して0.1〜5質量部用いることが好ましい。界面活性剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Among the above-mentioned various surfactants, reactive surfactants are preferable, anionic reactive surfactants are more preferable, and reactive surfactants having a sulfonic acid group are more preferable. The surfactant is preferably used in an amount of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer composition. Surfactant is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ラジカル重合開始剤としては、熱又は還元性物質によりラジカル分解して単量体の付加重合を開始させるものであり、無機系開始剤及び有機系開始剤のいずれも用いることができる。ラジカル重合開始剤としては、水溶性又は油溶性の重合開始剤を用いることができる。水溶性の重合開始剤としては、例えば、ペルオキソ二硫酸塩、過酸化物、水溶性のアゾビス化合物、過酸化物−還元剤のレドックス系が挙げられる。ペルオキソ二硫酸塩としては、例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム(KPS)、ペルオキソ二硫酸ナトリウム(NPS)、及びペルオキソ二硫酸アンモニウム(APS)が挙げられ、過酸化物としては、例えば、過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t―ブチルパーオキシマレイン酸、コハク酸パーオキシド、及び過酸化ベンゾイルが挙げられ、水溶性のアゾビス化合物としては、例えば、2,2−アゾビス(N−ヒドロキシエチルイソブチルアミド)、2、2−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩化水素、4,4−アゾビス(4−シアノペンタン酸)が挙げられ、過酸化物−還元剤のレドックス系としては、例えば、上記過酸化物にナトリウムスルホオキシレートホルムアルデヒド、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム、L−アスコルビン酸、及びその塩、第一銅塩、並びに第一鉄塩等の還元剤の1種又は2種以上を組み合わせたものが挙げられる。 The radical polymerization initiator is one that initiates addition polymerization of monomers by radical decomposition with heat or a reducing substance, and any of inorganic initiators and organic initiators can be used. As the radical polymerization initiator, a water-soluble or oil-soluble polymerization initiator can be used. Examples of the water-soluble polymerization initiator include peroxodisulfates, peroxides, water-soluble azobis compounds, and peroxide-reducing agent redox systems. Examples of the peroxodisulfate include potassium peroxodisulfate (KPS), sodium peroxodisulfate (NPS), and ammonium peroxodisulfate (APS). Examples of the peroxide include hydrogen peroxide, t- Examples thereof include butyl hydroperoxide, t-butyl peroxymaleic acid, succinic acid peroxide, and benzoyl peroxide. Examples of water-soluble azobis compounds include 2,2-azobis (N-hydroxyethylisobutyramide), 2 And 2-azobis (2-amidinopropane) dichloride and 4,4-azobis (4-cyanopentanoic acid). Examples of the redox system of the peroxide-reducing agent include sodium peroxide and sodium peroxide. Sulfooxylate formaldehyde, sodium bisulfite, sodium thiosulfate Um, sodium hydroxymethanesulfinic acid, L- ascorbic acid, and its salts, cuprous salts, and include those that combine one or more reducing agents such as ferrous salts.
ラジカル重合開始剤は、単量体組成物100質量部に対して、好ましくは0.05〜2質量部用いることができる。ラジカル重合開始剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The radical polymerization initiator is preferably used in an amount of 0.05 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer composition. A radical polymerization initiator is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
なお、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)と、その他の単量体(B)とを含む単量体組成物を乳化重合し、重合体粒子が溶媒(水)中に分散した分散体を形成する場合、得られた分散体の固形分としては、30質量%〜70質量%であることが好ましい。 A monomer composition containing an ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group and another monomer (B) is emulsion-polymerized, and the polymer particles are in a solvent (water). When forming a dispersed dispersion, the solid content of the obtained dispersion is preferably 30% by mass to 70% by mass.
また、分散体は、長期の分散安定性を保つため、そのpHを5〜12の範囲に調整されることが好ましい。pHの調整には、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びジメチルアミノエタノール等のアミン類を用いることが好ましく、アンモニア(水)又は水酸化ナトリウムによりpHを調整することがより好ましい。 The dispersion is preferably adjusted to have a pH in the range of 5 to 12 in order to maintain long-term dispersion stability. For pH adjustment, amines such as ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and dimethylaminoethanol are preferably used, and pH is more preferably adjusted with ammonia (water) or sodium hydroxide.
本実施形態の水分散体は、上記特定の単量体を含む単量体組成物を共重合して得られる共重合体を、水中に分散した粒子(共重合体粒子)として含む。水分散体には、水及び共重合体以外に、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の溶媒や、分散剤、滑剤、増粘剤、殺菌剤等が含まれていてもよい。 The aqueous dispersion of this embodiment includes a copolymer obtained by copolymerizing the monomer composition containing the specific monomer as particles (copolymer particles) dispersed in water. In addition to water and the copolymer, the aqueous dispersion may contain a solvent such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, a dispersant, a lubricant, a thickener, a bactericide, and the like.
共重合体粒子の平均粒径は、好ましくは100〜250nm、より好ましくは15〜250nm、更に好ましくは200〜250nmである。共重合体粒子の平均粒径を100nm以上とすることは、ポリマー層と、その層を担持した後述の基材とを備えるセパレータの透気度を、より良好に維持できることから好ましい。また、共重合体粒子の平均粒径を250nm以下とすることは、水分散体の分散安定性を確保する観点から好ましい。共重合体粒子の平均粒径は、下記実施例に記載の方法に準じて測定することができる。 The average particle size of the copolymer particles is preferably 100 to 250 nm, more preferably 15 to 250 nm, and still more preferably 200 to 250 nm. Setting the average particle size of the copolymer particles to 100 nm or more is preferable because the air permeability of a separator provided with a polymer layer and a base material described later supporting the layer can be maintained better. Moreover, it is preferable from the viewpoint of ensuring the dispersion stability of the aqueous dispersion that the average particle diameter of the copolymer particles is 250 nm or less. The average particle diameter of the copolymer particles can be measured according to the method described in the following examples.
なお、共重合体が単量体単位としてシクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体を有することは、熱分解ガスクロマトグラフィーによって確認できる。より具体的には、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体のホモポリマーを熱分解ガスクロマトグラフィーによって測定し、予め、その熱分解物の保持時間を決定する。次いで、共重合体を熱分解ガスクロマトグラフィーによって同様の条件にて測定し、同じ保持時間に熱分解物のピークを有する場合、同共重合体単量体単位としてシクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体を有していると推定できる。また、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体のホモポリマーを内部標準とすることで、共重合体単量体単位中のシクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体の割合を求めることも可能である。 In addition, it can be confirmed by pyrolysis gas chromatography that the copolymer has an ethylenically unsaturated monomer having a cycloalkyl group as a monomer unit. More specifically, a homopolymer of an ethylenically unsaturated monomer having a cycloalkyl group is measured by pyrolysis gas chromatography, and the retention time of the pyrolyzate is determined in advance. Next, when the copolymer is measured under the same conditions by pyrolysis gas chromatography and has a peak of pyrolyzate at the same retention time, the ethylenic polymer having a cycloalkyl group as the copolymer monomer unit. It can be estimated that it has a saturated monomer. Moreover, the ratio of the ethylenically unsaturated monomer which has a cycloalkyl group in a copolymer monomer unit is calculated | required by making the homopolymer of the ethylenically unsaturated monomer which has a cycloalkyl group into an internal standard. It is also possible.
本実施形態のセパレータは、基材の少なくとも片面の少なくとも一部にポリマー層を有するので、熱プレスの工程を経て、電極及びセパレータ間を接着させることができる。すなわち、ポリマー層は、接着層として機能し得るものである。
熱可塑性ポリマーは、その全量に対して、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは98質量%以上、上記共重合体を含む。その熱可塑性ポリマーは、上記共重合体以外に、本発明の課題解決を損なわない程度の、その他の成分を含んでもよい。
Since the separator of this embodiment has a polymer layer on at least a part of at least one surface of the base material, the electrode and the separator can be bonded through a hot pressing process. That is, the polymer layer can function as an adhesive layer.
The thermoplastic polymer preferably contains 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, based on the total amount of the copolymer. In addition to the copolymer, the thermoplastic polymer may contain other components to the extent that the solution to the problem of the present invention is not impaired.
本実施形態に用いる基材は、それ自体が、従来セパレータとして用いられていたものであってもよい。基材としては、電子伝導性がなくイオン伝導性があり、有機溶媒の耐性が高い、孔径の微細な多孔質膜であると好ましい。そのような多孔質膜としては、例えば、ポリオレフィン系(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン及びポリ塩化ビニル)、及びそれらの混合物又は共重合体等の樹脂を主成分として含む微多孔膜、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂を主成分として含む微多孔膜、ポリオレフィン系の繊維を織ったもの(織布)、ポリオレフィン系の繊維の不織布、紙、並びに、絶縁性物質粒子の集合体が挙げられる。これらの中でも、塗工工程を経てポリマー層を得る場合に塗工液の塗工性に優れ、セパレータの膜厚をより薄くして、電池等の蓄電デバイス内の活物質比率を高めて体積当たりの容量を増大させる観点から、ポリオレフィン系の樹脂を主成分として含むポリオレフィン微多孔膜が好ましい。なお、ここで「主成分として含む」とは、50質量%を超えて含むことを意味し、好ましくは75質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、なおも更に好ましくは95質量%以上、特に好ましくは98質量%以上含み、100質量%であってもよい。 The substrate used in the present embodiment may itself be one that has been conventionally used as a separator. The base material is preferably a porous film having a fine pore size, having no electron conductivity, ionic conductivity, high resistance to organic solvents. As such a porous membrane, for example, a polyolefin-based (for example, polyethylene, polypropylene, polybutene and polyvinyl chloride), and a microporous membrane containing a resin such as a mixture or copolymer thereof as a main component, polyethylene terephthalate, Microporous membrane containing resin such as polycycloolefin, polyethersulfone, polyamide, polyimide, polyimideamide, polyaramid, polycycloolefin, nylon, polytetrafluoroethylene, woven polyolefin fiber (woven fabric) ), Polyolefin fiber nonwoven fabric, paper, and aggregates of insulating substance particles. Among these, when a polymer layer is obtained through a coating process, the coating solution is excellent in coating property, the separator film thickness is made thinner, and the active material ratio in an electricity storage device such as a battery is increased to increase the volume per volume. From the viewpoint of increasing the capacity, a polyolefin microporous film containing a polyolefin-based resin as a main component is preferable. Here, “include as a main component” means to contain more than 50% by mass, preferably 75% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and further preferably 90% by mass or more. More preferably 95% by mass or more, particularly preferably 98% by mass or more, and may be 100% by mass.
基材の厚さは、好ましくは0.5〜40μmであり、より好ましくは1〜30μmであり、更に好ましくは1〜10μmである。基材の厚さがこの範囲内にあると、電池等の蓄電デバイス内でのセパレータによる抵抗がより小さくなり、また、ポリマー層を、塗工工程を経て得る場合に、基材への塗工時の作業性が更に良好になる。 The thickness of a base material becomes like this. Preferably it is 0.5-40 micrometers, More preferably, it is 1-30 micrometers, More preferably, it is 1-10 micrometers. When the thickness of the base material is within this range, the resistance by the separator in the electricity storage device such as a battery becomes smaller, and when the polymer layer is obtained through the coating process, it is applied to the base material. Workability at the time is further improved.
本実施形態において、基材の材料として用いられるポリオレフィン系の樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のホモポリマー、コポリマー、更にはこれらの混合物が挙げられる。ポリエチレンとしては、低密度、中密度、高密度のポリエチレンが挙げられ、突き刺し強度や機械的な強度の観点から、高密度のポリエチレンが好ましい。また、これらのポリエチレンは柔軟性を付与する目的から2種以上を混合してもよい。これらポリエチレンの製造の際に用いられる重合触媒も特に制限はなく、例えば、チーグラー・ナッタ系触媒、フィリップス系触媒及びメタロセン系触媒が挙げられる。高機械強度と高透過性とを両立させる観点から、ポリエチレンの粘度平均分子量は10万以上1200万以下であると好ましく、より好ましくは20万以上300万以下である。 In the present embodiment, examples of the polyolefin-based resin used as the base material include homopolymers such as polyethylene and polypropylene, copolymers, and mixtures thereof. Examples of the polyethylene include low density, medium density, and high density polyethylene, and high density polyethylene is preferable from the viewpoint of piercing strength and mechanical strength. These polyethylenes may be used in combination of two or more for the purpose of imparting flexibility. The polymerization catalyst used in the production of these polyethylenes is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts, Philips catalysts, and metallocene catalysts. From the viewpoint of achieving both high mechanical strength and high permeability, the viscosity average molecular weight of polyethylene is preferably 100,000 or more and 12 million or less, more preferably 200,000 or more and 3 million or less.
なお、粘度平均分子量(Mv)は、ASTM−D4020に基づき、溶剤としてデカリンを用い、測定温度135℃で測定された極限粘度[η]から、下記式により算出される。
ポリエチレン:[η]=6.77×10-4Mv0.67(Chiangの式)
ポリプロピレン:[η]=1.10×10-4Mv0.80
The viscosity average molecular weight (Mv) is calculated from the intrinsic viscosity [η] measured at a measurement temperature of 135 ° C. using decalin as a solvent based on ASTM-D4020 by the following formula.
Polyethylene: [η] = 6.77 × 10 −4 Mv 0.67 (Chiang formula)
Polypropylene: [η] = 1.10 × 10 −4 Mv 0.80
ポリプロピレンとしては、ホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーが挙げられ、1種類又は2種類以上を混合して用いることができる。また、重合触媒も特に制限はなく、例えば、チーグラー・ナッタ系触媒及びメタロセン系触媒が挙げられる。また、ポリプロピレンの立体規則性にも特に制限はなく、アイソタクチック、シンジオタクチック及びアタクチックのいずれであってもよい。ただし、安価である点からアイソタクチックポリプロピレンを用いるのが好ましい。さらに本発明による効果を損なわない範囲で、基材にはポリエチレン及びポリプロピレン以外のポリオレフィン、及び酸化防止剤、核剤などの添加剤を適量添加してもよい。 Examples of polypropylene include homopolymers, random copolymers, and block copolymers, and one kind or a mixture of two or more kinds can be used. The polymerization catalyst is not particularly limited, and examples thereof include Ziegler-Natta catalysts and metallocene catalysts. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the stereoregularity of a polypropylene, Any of isotactic, syndiotactic, and atactic may be sufficient. However, it is preferable to use isotactic polypropylene because it is inexpensive. Furthermore, an appropriate amount of polyolefins other than polyethylene and polypropylene, and additives such as antioxidants and nucleating agents may be added to the base material within the range not impairing the effects of the present invention.
ポリオレフィン系の樹脂を主成分として含む基材を作製する方法は、公知のものであってもよい。その作製方法としては、例えば、乾式の作製方法及び湿式の作製方法が挙げられる。乾式の作製方法では、例えば、まず、ポリプロピレン又はポリエチレンなどのポリオレフィン系の樹脂を溶融押出によりフィルムを製膜する。その後に、低温でフィルムをアニーリングして結晶ドメインを成長させ、この状態で延伸して非晶領域を延ばすことで基材としての微多孔膜を形成する。また、湿式の作製方法では、例えば、まず、炭化水素溶媒やその他の低分子材料とポリプロピレン又はポリエチレンなどのポリオレフィン系の樹脂を混合した後にフィルム状に成形する。次いで、非晶相に溶媒や低分子材料が集まり島相を形成し始めたフィルムを、それらの溶媒や低分子材料を他の揮発しやすい溶媒を用いて除去することで、基材としての微多孔膜を形成する。 A method for producing a base material containing a polyolefin-based resin as a main component may be a known one. Examples of the manufacturing method include a dry manufacturing method and a wet manufacturing method. In the dry production method, for example, a film is first formed by melt extrusion of a polyolefin-based resin such as polypropylene or polyethylene. Thereafter, the film is annealed at a low temperature to grow a crystal domain, and in this state, the film is stretched to extend the amorphous region, thereby forming a microporous film as a substrate. In the wet manufacturing method, for example, first, a hydrocarbon solvent or other low molecular weight material and a polyolefin-based resin such as polypropylene or polyethylene are mixed, and then formed into a film shape. Next, the film in which the solvent and low-molecular material have gathered in the amorphous phase and have started to form the island phase is removed using another solvent that easily volatilizes the solvent and low-molecular material, so that A porous film is formed.
基材としての不織布又は紙を作製する方法は、公知のものであってもよい。その作製方法としては、例えば、ウェブをバインダーに浸漬、乾燥して繊維間結合させるケミカルボンド法;ウェブに熱溶融性繊維を混ぜ込み、その繊維を部分的に溶融し繊維間結合させるサーマルボンド法;ウェブに刺のあるニードルを繰り返し突き刺し、繊維を機械的に絡めるニードルパンチ法;高圧の水流をノズルからネット(スクリーン)を介してウェブに噴射し、繊維間を絡める水流交絡法が挙げられる。 The method for producing a nonwoven fabric or paper as a substrate may be a known one. The production method includes, for example, a chemical bond method in which a web is dipped in a binder and dried to bond fibers; a thermal bond method in which hot-melt fibers are mixed into the web and the fibers are partially melted to bond fibers. A needle punch method in which a needle having a stab is repeatedly stabbed into the web and mechanically entangled with the fiber; a high-pressure water flow is entangled between the fibers by jetting a high-pressure water stream from the nozzle through the net (screen).
本実施形態に用いる基材は、強度や硬度、熱収縮率を制御する目的で、フィラー(無機フィラー又は有機フィラー)や繊維化合物を含んでもよい。また、基材が非導電性粒子及び結着剤を含む多孔膜の層を積層したものである場合に、密着性を向上させたり、電解液との表面張力を下げて液の含浸性を向上させる目的で、予め低分子化合物や高分子化合物で基材表面を被覆処理したり、紫外線などの電磁線処理、コロナ放電・プラズマガスなどのプラズマ処理を基材表面に施してもよい。特に、電解液の含浸性が高く、非導電性粒子及び結着剤を含む多孔膜の層との密着性を得やすい点から、カルボン酸基、水酸基及びスルホン酸基などの極性基を含有する高分子化合物で被覆処理するのが好ましい。 The base material used in the present embodiment may contain a filler (inorganic filler or organic filler) or a fiber compound for the purpose of controlling strength, hardness, and thermal shrinkage. In addition, when the base material is a laminate of non-conductive particles and a porous membrane layer containing a binder, the adhesion is improved, or the surface tension with the electrolyte is lowered to improve the liquid impregnation property. For this purpose, the substrate surface may be coated with a low molecular compound or a polymer compound in advance, or may be subjected to electromagnetic radiation treatment such as ultraviolet rays or plasma treatment such as corona discharge / plasma gas. In particular, it contains polar groups such as a carboxylic acid group, a hydroxyl group, and a sulfonic acid group from the viewpoint that the impregnation property of the electrolytic solution is high and the adhesion to the porous membrane layer containing the non-conductive particles and the binder is easily obtained. It is preferable to coat with a polymer compound.
本実施形態に用いる基材は、引き裂き強度や、突刺強度を高める目的で、上述の基材同士を重ねた多層構造であってもよい。具体的には、ポリエチレン微多孔膜とポリプロピレン微多孔膜との積層体、不織布とポリオレフィン系微多孔膜との積層体が挙げられる。 The base material used in the present embodiment may have a multilayer structure in which the above-mentioned base materials are stacked for the purpose of increasing the tear strength and the puncture strength. Specific examples include a laminate of a polyethylene microporous membrane and a polypropylene microporous membrane, and a laminate of a nonwoven fabric and a polyolefin microporous membrane.
基材の透気度は、特に限定されないが、蓄電デバイスの性能を高める観点から、好ましくは10sec/100cc以上、より好ましくは50sec/100cc以上であり、好ましくは1000sec/100cc以下、より好ましくは500sec/100cc以下である。透気度を10sec/100cc以上とすることは、蓄電デバイスの自己放電をより抑制する観点から好ましい。一方、1000sec/100cc以下とすることは、更に良好な充放電特性を得る観点から好ましい。 The air permeability of the substrate is not particularly limited, but is preferably 10 sec / 100 cc or more, more preferably 50 sec / 100 cc or more, preferably 1000 sec / 100 cc or less, more preferably 500 sec from the viewpoint of enhancing the performance of the electricity storage device. / 100 cc or less. The air permeability is preferably 10 sec / 100 cc or more from the viewpoint of further suppressing self-discharge of the electricity storage device. On the other hand, setting it to 1000 sec / 100 cc or less is preferable from the viewpoint of obtaining even better charge / discharge characteristics.
また、同様の観点から、基材の気孔率は、蓄電デバイスの性能を高めると共に機械的強度を向上させる観点から好ましくは20%以上、より好ましくは35%以上であり、好ましくは90%以下、好ましくは80%以下である。気孔率を20%以上とすることは、更に優れたセパレータの透過性を確保する観点から好ましい。一方、90%以下とすることは、更に優れた突刺強さを確保する観点から好ましい。 Further, from the same viewpoint, the porosity of the base material is preferably 20% or more, more preferably 35% or more, preferably 90% or less, from the viewpoint of improving the mechanical strength while enhancing the performance of the electricity storage device. Preferably it is 80% or less. Setting the porosity to 20% or more is preferable from the viewpoint of securing excellent permeability of the separator. On the other hand, it is preferable to set it as 90% or less from a viewpoint of ensuring the outstanding puncture strength.
さらに、基材の突刺強度は、セパレータとしての信頼性向上の観点及び熱収縮を抑制する観点から、好ましくは200g/20μm以上、より好ましくは300g/20μm以上であり、好ましくは2000g/20μm以下、より好ましくは1000g/20μm以下である。突刺強度が200g/20μm以上であることは、電池捲回時における脱落した活物質等による破膜を一層抑制する観点から好ましい。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を更に抑制する観点からも好ましい。一方、2000g/20μm以下とすることは、加熱時の配向緩和による幅収縮をより低減できる観点から好ましい。 Further, the puncture strength of the substrate is preferably 200 g / 20 μm or more, more preferably 300 g / 20 μm or more, preferably 2000 g / 20 μm or less, from the viewpoint of improving reliability as a separator and suppressing thermal shrinkage. More preferably, it is 1000 g / 20 μm or less. It is preferable that the puncture strength is 200 g / 20 μm or more from the viewpoint of further suppressing film breakage due to the dropped active material or the like during battery winding. Moreover, it is also preferable from the viewpoint of further suppressing the fear of short-circuiting due to the expansion and contraction of the electrode accompanying charging and discharging. On the other hand, it is preferable to set it as 2000 g / 20 micrometers or less from a viewpoint which can reduce the width | variety shrinkage by the orientation relaxation at the time of a heating.
これら透気度、気孔率及び突刺強度は、実施例に記載の方法に準じて測定される。 These air permeability, porosity, and puncture strength are measured according to the methods described in Examples.
(ポリマー層の基材に対する担持量)
本実施形態におけるポリマー層の基材に対する担持量は、固形分で0.05g/m2以上1.0g/m2以下が好ましく、より好ましくは0.07g/m2以上0.80g/m2以下であり、さらに好ましくは0.1g/m2以上0.70g/m2以下である。その層の基材に対する担持量を0.05g/m2以上1.0g/m2以下とすることは、得られるセパレータにおいて、ポリマー層と基材との接着力を一層向上させる一方で、基材の孔を閉塞することによるサイクル特性(透過性)の低下を一層抑制する観点から好ましい。
(Amount of polymer layer supported on substrate)
Loading amount to the substrate of the polymer layer in the present embodiment is preferably from 0.05 g / m 2 or more 1.0 g / m 2 or less in terms of solid content, more preferably 0.07 g / m 2 or more 0.80 g / m 2 Or less, more preferably 0.1 g / m 2 or more and 0.70 g / m 2 or less. To the carrying amount to the substrate of the layer with 0.05 g / m 2 or more 1.0 g / m 2 or less, the separator obtained, while further improving the adhesion between the polymer layer and the substrate, group It is preferable from the viewpoint of further suppressing the deterioration of the cycle characteristics (permeability) caused by closing the holes of the material.
ポリマー層の基材に対する担持量は、例えば、塗布液の熱可塑性ポリマー又は共重合体濃度や熱可塑性ポリマー溶液の塗布量を変更することにより調整することができる。ただし、担持量の調整方法は上記に限定されない。 The amount of the polymer layer supported on the substrate can be adjusted, for example, by changing the concentration of the thermoplastic polymer or copolymer in the coating solution or the coating amount of the thermoplastic polymer solution. However, the method for adjusting the carrying amount is not limited to the above.
(表面被覆率)
本実施形態では、ポリマー層が、基材の一面当たりの表面積に対して、70%以下の表面被覆率で基材の表面上に存在することが好ましく、より好ましくは50%以下、更に好ましくは45%以下、特に好ましくは40%以下の表面被覆率で基材の表面上に存在する。また、ポリマー層が5%以上の表面被覆率で基材の表面上に存在することが好ましい。このポリマー層の表面被覆率を70%以下とすることは、熱可塑性ポリマー(例えば、上記共重合体)による基材の孔の閉塞を更に抑制し、セパレータの透過性を一層向上する観点から好ましい。一方、表面被覆率を5%以上とすることは、電極との接着性を一層向上する観点から好ましい。
(Surface coverage)
In the present embodiment, the polymer layer is preferably present on the surface of the substrate with a surface coverage of 70% or less, more preferably 50% or less, and still more preferably with respect to the surface area per surface of the substrate. It is present on the surface of the substrate with a surface coverage of 45% or less, particularly preferably 40% or less. Moreover, it is preferable that a polymer layer exists on the surface of a base material with the surface coverage of 5% or more. It is preferable that the surface coverage of the polymer layer is 70% or less from the viewpoint of further suppressing clogging of the pores of the base material by the thermoplastic polymer (for example, the copolymer) and further improving the permeability of the separator. . On the other hand, setting the surface coverage to 5% or more is preferable from the viewpoint of further improving the adhesion to the electrode.
本実施形態におけるポリマー層の表面被覆率は、例えば、後述のセパレータの製造方法において、基材に塗布する塗布液中の熱可塑性ポリマー又は共重合体濃度、塗布液の塗布量、塗布方法及び塗布条件を変更することにより調整することができる。ただし、表面被覆率の調整方法は、それらに限定されない。また、本実施形態におけるポリマー層の表面被覆率は、下記実施例に記載の方法に準じて測定される。 The surface coverage of the polymer layer in the present embodiment is, for example, the thermoplastic polymer or copolymer concentration in the coating liquid applied to the substrate, the coating amount of the coating liquid, the coating method, and the coating in the separator manufacturing method described later. It can be adjusted by changing the conditions. However, the method for adjusting the surface coverage is not limited thereto. Moreover, the surface coverage of the polymer layer in this embodiment is measured according to the method as described in the following Example.
(ポリマー層の平均厚さ)
本実施形態のセパレータにおけるポリマー層の平均厚さは、特に限定されないが、2.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは1.0μm以下、更に好ましくは0.5μm以下である。ポリマー層の平均厚さを2.0μm以下とすることは、ポリマー層による透過性低下を抑制すると共に、セパレータをロールとして保管した際のポリマー層同士又はポリマー層と基材との貼り付きを効果的に抑制する観点から好ましい。本実施形態におけるポリマー層の平均厚さは、例えば、基材に塗布する塗布液における熱可塑性ポリマー又は共重合体濃度や塗布液の塗布量、塗布方法及び塗布条件を変更することにより調整することができる。ただし、ポリマー層の平均厚さの調整方法は、それらに限定されない。
(Average thickness of polymer layer)
The average thickness of the polymer layer in the separator of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 2.0 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, and further preferably 0.5 μm or less. Setting the average thickness of the polymer layer to 2.0 μm or less suppresses the decrease in permeability due to the polymer layer and also has an effect of adhering the polymer layers to each other or the polymer layer and the substrate when the separator is stored as a roll. From the standpoint of suppression. The average thickness of the polymer layer in the present embodiment is adjusted, for example, by changing the thermoplastic polymer or copolymer concentration in the coating liquid applied to the substrate, the coating amount of the coating liquid, the coating method, and the coating conditions. Can do. However, the adjustment method of the average thickness of a polymer layer is not limited to them.
(基材上のポリマー層の存在形態)
本実施形態におけるポリマー層の基材上での存在形態(パターン)は、特に限定されず、例えば図1に黒塗りで示す平面形状を有していてもよい。すなわち、ポリマー層は、例えば、ドット状(例えば図1の(A))、格子目状(例えば図1の(B))、線状(例えば図1の(C))、縞状(例えば図1の(D))、亀甲模様状(例えば図1の(E))等のような平面形状で存在してもよい。
(Presence form of polymer layer on substrate)
The presence form (pattern) on the base material of the polymer layer in the present embodiment is not particularly limited, and for example, the polymer layer may have a planar shape shown in black in FIG. That is, the polymer layer has, for example, a dot shape (for example, FIG. 1A), a lattice shape (for example, FIG. 1B), a linear shape (for example, FIG. 1C), a stripe shape (for example, FIG. 1 (D)), a tortoiseshell pattern (for example, (E) in FIG. 1), and the like may exist.
これらの中では、透過性を確保する観点、及び電極との均一な接着性を一層向上させる観点から、ポリマー層が基材の少なくとも片面上にドット状に存在することが好ましい。「ドット状」とは、基材上にポリマー層が島状に存在し、ポリマー層が存在しない部分が海状になっている海島構造の状態を示す。なお、ポリマー層が島状に独立して存在しても、その一部が連続的な面を形成していてもよいが、ポリマー層が殆どの部分で連続し、基材の大部分がポリマー層で覆われた状態である場合(海島構造の海がポリマー層であるような場合)は含まない。 In these, it is preferable that a polymer layer exists in the dot form on the at least single side | surface of a base material from a viewpoint of ensuring permeability | transmittance and a further improving uniform adhesiveness with an electrode. “Dot-like” indicates a state of a sea-island structure in which a polymer layer is present in an island shape on a substrate and a portion where the polymer layer is not present is a sea shape. Although the polymer layer may exist independently in the form of islands, a part of it may form a continuous surface, but the polymer layer is continuous in most parts, and most of the base material is polymer. It does not include the case where it is covered with a layer (when the sea of the sea-island structure is a polymer layer).
ポリマー層が島状に独立して存在する場合、島状のドットの間隔(隣り合う島状ドットの端部間の距離)は、5μm〜500μmであることが、電極への密着性とサイクル特性との両立の点から好ましい。また、ドットの大きさ(1つのドットの最も長い径;長径)は、特に限定されないが、平均で、20μm以上1000μm以下が好ましく、より好ましくは30μm以上800μm以下、更に好ましくは50μm以上500μm以下である。当該ポリマー層のドットの平均長径を20μm以上1000μm以下とすることは、電極との接着性を確保する観点から好ましい。 When the polymer layer exists independently in an island shape, the distance between the island dots (the distance between the ends of the adjacent island dots) is 5 μm to 500 μm. It is preferable from the point of coexistence. The size of the dot (the longest diameter of one dot; the longest diameter) is not particularly limited, but is preferably 20 μm or more and 1000 μm or less on average, more preferably 30 μm or more and 800 μm or less, and further preferably 50 μm or more and 500 μm or less. is there. Setting the average major axis of the dots of the polymer layer to 20 μm or more and 1000 μm or less is preferable from the viewpoint of securing the adhesion to the electrode.
ポリマー層のドットの平均長径は、例えば、塗布液の共重合体又は熱可塑性ポリマー濃度、塗布液の塗布量、塗布方法、及び塗布条件を変更することにより調整することができる。ただし、ポリマー層のドットの平均長径を調整する方法は、それらに限定されない。 The average major axis of the dots of the polymer layer can be adjusted, for example, by changing the copolymer or thermoplastic polymer concentration of the coating liquid, the coating amount of the coating liquid, the coating method, and the coating conditions. However, the method of adjusting the average major axis of the dots of the polymer layer is not limited to them.
本実施形態におけるセパレータは、耐熱性の指標であるショート温度が、好ましくは150℃以上であり、より好ましくは160℃以上である。ショート温度を150℃以上とすることは、蓄電デバイスの安全性の観点から好ましい。なお、ショート温度は、特許第4733232号公報に記載の方法により測定される。 The separator in this embodiment has a short temperature which is an index of heat resistance, preferably 150 ° C. or higher, and more preferably 160 ° C. or higher. Setting the short circuit temperature to 150 ° C. or higher is preferable from the viewpoint of the safety of the electricity storage device. The short temperature is measured by the method described in Japanese Patent No. 4733232.
また、本実施形態におけるセパレータは、後述の方法で測定される電極との密着性が50%以上であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the separator in this embodiment is 50% or more of adhesiveness with the electrode measured by the method mentioned later.
(熱可塑性ポリマー担持蓄電デバイス用セパレータの製造方法)
本実施形態において、共重合体を含む熱可塑性ポリマーを基材の少なくとも一方の面(片面)に担持する方法は、特に限定されない。例えば、熱可塑性ポリマーを含有する塗布液を基材の少なくとも一方の面に塗布した後、必要に応じて塗布液の溶媒又は分散媒を除去する方法が挙げられる。
(Method for manufacturing separator for thermoplastic polymer-carrying power storage device)
In the present embodiment, the method for supporting the thermoplastic polymer containing the copolymer on at least one surface (one surface) of the substrate is not particularly limited. For example, there is a method in which a coating liquid containing a thermoplastic polymer is applied to at least one surface of a substrate, and then a solvent or a dispersion medium of the coating liquid is removed as necessary.
塗布液に含まれる溶媒又は分散媒は、特に限定されないが、水が好ましい。塗布液を基材に塗布する際に、塗布液が基材の内部にまで入り込んでしまうと、共重合体を含む熱可塑性ポリマーが、基材の孔の表面及び内部を閉塞し透過性が低下しやすくなる。この点、塗布液の溶媒又は分散媒として水を用いる場合には、基材の内部に塗布液が入り込み難くなり、共重合体を含む熱可塑性ポリマーは主に基材の外表面上に存在しやすくなるため、透過性の低下をより効果的に抑制できるので好ましい。また、水と併用可能な溶媒又は分散媒としては、例えば、エタノール及びメタノールを挙げることができる。 The solvent or dispersion medium contained in the coating solution is not particularly limited, but water is preferable. When the coating solution is applied to the substrate, if the coating solution gets into the substrate, the thermoplastic polymer containing the copolymer closes the surface and the inside of the pores of the substrate and the permeability is lowered. It becomes easy to do. In this regard, when water is used as the solvent or dispersion medium of the coating solution, it becomes difficult for the coating solution to enter the substrate, and the thermoplastic polymer including the copolymer is mainly present on the outer surface of the substrate. Since it becomes easy, the fall of permeability can be controlled more effectively, and is preferred. Examples of the solvent or dispersion medium that can be used in combination with water include ethanol and methanol.
塗布液を基材に塗布する方法については、必要とする層厚や塗布面積を実現できる方法であれば特に限定はなく、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ディップコーター法、ナイフコーター法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、スクイズコーター法、キャストコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法が挙げられる。 The method for applying the coating liquid to the substrate is not particularly limited as long as the required layer thickness and coating area can be realized. For example, a gravure coater method, a small diameter gravure coater method, a reverse roll coater method, a transfer roll Examples include a coater method, a kiss coater method, a dip coater method, a knife coater method, an air doctor coater method, a blade coater method, a rod coater method, a squeeze coater method, a cast coater method, a die coater method, a screen printing method, and a spray coating method.
本実施形態においては、塗布液の塗布に先立ち、基材表面に表面処理を施すことが、塗布液をより塗布しやすくなると共に基材と熱可塑性ポリマーとの接着性が向上するため、好ましい。表面処理の方法は、基材の構造(例えばポリオレフィン微多孔膜の多孔質構造)を著しく損なわない方法であれば特に限定はなく、例えば、コロナ放電処理法、プラズマ処理法、機械的粗面化法、溶剤処理法、酸処理法、及び紫外線酸化法が挙げられる。 In the present embodiment, it is preferable to perform a surface treatment on the surface of the base material prior to the application of the coating liquid because the coating liquid can be more easily applied and the adhesion between the base material and the thermoplastic polymer is improved. The surface treatment method is not particularly limited as long as the structure of the substrate (for example, the porous structure of the polyolefin microporous membrane) is not significantly impaired. For example, the corona discharge treatment method, the plasma treatment method, the mechanical surface roughening. Method, solvent treatment method, acid treatment method, and ultraviolet oxidation method.
本実施形態において、基材に塗布した塗布液から溶媒を除去する場合には、基材に悪影響を及ぼさない方法であれば特に限定はない。例えば、基材としてポリオレフィン微多孔膜を用いる場合、基材を固定しながらその融点以下の温度にて乾燥する方法、低温で減圧乾燥する方法、共重合体に対する貧溶媒に浸漬して共重合体を凝固させると同時に溶媒を抽出する方法が挙げられる。 In the present embodiment, when the solvent is removed from the coating solution applied to the substrate, there is no particular limitation as long as it is a method that does not adversely affect the substrate. For example, when using a polyolefin microporous membrane as a substrate, a method of drying at a temperature below the melting point while fixing the substrate, a method of drying at a low temperature under reduced pressure, a copolymer immersed in a poor solvent for the copolymer And a method of extracting the solvent at the same time as coagulating.
また、共重合体が共重合体粒子を含み、基材がポリオレフィン微多孔膜である場合、上記共重合体の粒子と基材であるポリオレフィン微多孔膜との密着性を高める目的で、ガラス転移温度(Tg)が20℃以下である共重合体粒子を混合して用いることもできる。Tgが20℃以下の共重合体粒子は、共重合体粒子の全量に対して5〜40質量%含まれることが好ましい。また、上記Tgが20℃以下の共重合体の膨潤度は、特に限定されないが、密着性をより有効に発現する観点から、5.0倍以下であることが好ましい。 Further, when the copolymer contains copolymer particles and the substrate is a polyolefin microporous membrane, the glass transition is performed for the purpose of improving the adhesion between the copolymer particles and the polyolefin microporous membrane as the substrate. Copolymer particles having a temperature (Tg) of 20 ° C. or lower can be mixed and used. The copolymer particles having a Tg of 20 ° C. or less are preferably contained in an amount of 5 to 40% by mass with respect to the total amount of the copolymer particles. The degree of swelling of the copolymer having a Tg of 20 ° C. or lower is not particularly limited, but is preferably 5.0 times or less from the viewpoint of more effectively expressing the adhesiveness.
[蓄電デバイス用セパレータ]
本実施形態の蓄電デバイス用セパレータを備える蓄電デバイスは、特に限定されないが、例えば、非水系電解液二次電池等の電池、コンデンサー及びキャパシタが挙げられる。それらの中でも、本発明による作用効果による利益がより有効に得られる観点から、電池が好ましく、非水系電解液二次電池がより好ましく、リチウムイオン二次電池が更に好ましい。本実施形態の蓄電デバイス用セパレータは、基材上にポリマー層を備えるため、捲回時のハンドリング性、電極活物質との接着性、及び透過性にも優れる。
[Separator for electricity storage devices]
Although an electrical storage device provided with the electrical storage device separator of this embodiment is not specifically limited, For example, batteries, such as a nonaqueous electrolyte secondary battery, a capacitor, and a capacitor are mentioned. Among these, from the viewpoint of more effectively obtaining the benefits of the effects of the present invention, a battery is preferable, a non-aqueous electrolyte secondary battery is more preferable, and a lithium ion secondary battery is still more preferable. Since the separator for an electricity storage device of the present embodiment includes a polymer layer on a substrate, the separator has excellent handling properties when wound, adhesion with an electrode active material, and permeability.
本実施形態のセパレータは、アルミニウム箔に対する剥離強度が10N/m以上であることが好ましい。このことは、本実施形態のセパレータが接着性を有していることを、電極を作製することなく簡便に確かめることが可能であることを意味する。上記の剥離強度は下記のようにして測定される。すなわち、正極集電体としても用いられるアルミニウム箔(冨士加工紙株式会社製、厚さ:20μm)を30mm×150mmに切り取り、そのアルミニウム箔に本実施形態のセパレータにおけるポリマー層側の面を重ね合わせて積層体を得た後、その積層体をテフロン(登録商標)シート(ニチアス株式会社製、ナフロン(商標)PTFEシート TOMBO−No.9000)で挟み、80℃、10MPaの圧力で、積層方向に3分間加圧する。そうして得られたサンプルにおいて、アルミニウム箔及びセパレータ間の剥離強度を、JIS K6854−2に準じて島津製作所製のオートグラフAG−IS型(商標)を用いて、引張速度200mm/分で測定する。 The separator of the present embodiment preferably has a peel strength of 10 N / m or more with respect to the aluminum foil. This means that it is possible to easily confirm that the separator of this embodiment has adhesiveness without producing an electrode. The peel strength is measured as follows. That is, an aluminum foil used as a positive electrode current collector (manufactured by Fuji Paper Industries Co., Ltd., thickness: 20 μm) is cut out to 30 mm × 150 mm, and the surface of the polymer layer side in the separator of this embodiment is superimposed on the aluminum foil. After obtaining a laminate, the laminate is sandwiched between Teflon (registered trademark) sheets (manufactured by Nichias Corporation, Naflon (trademark) PTFE sheet TOMBO-No. 9000), and at a pressure of 80 ° C. and 10 MPa in the lamination direction. Pressurize for 3 minutes. In the sample thus obtained, the peel strength between the aluminum foil and the separator was measured at a tensile rate of 200 mm / min using an autograph AG-IS type (trademark) manufactured by Shimadzu Corporation according to JIS K6854-2. To do.
[蓄電デバイス]
本実施形態の蓄電デバイスは、蓄電デバイス用セパレータを備えるものであり、それ以外の構成は、従来知られているものと同様であってもよい。蓄電デバイスは、特に限定されないが、例えば、非水系電解液二次電池等の電池、コンデンサー及びキャパシタが挙げられる。それらの中でも、本発明による作用効果による利益がより有効に得られる観点から、電池が好ましく、非水系電解液二次電池がより好ましく、リチウムイオン二次電池が更に好ましい。以下、蓄電デバイスが非水系電解液二次電池である場合についての好適な態様について説明する。
[Power storage device]
The electricity storage device of the present embodiment includes an electricity storage device separator, and other configurations may be the same as those conventionally known. Although an electrical storage device is not specifically limited, For example, batteries, such as a non-aqueous electrolyte secondary battery, a capacitor, and a capacitor are mentioned. Among these, from the viewpoint of more effectively obtaining the benefits of the effects of the present invention, a battery is preferable, a non-aqueous electrolyte secondary battery is more preferable, and a lithium ion secondary battery is still more preferable. Hereinafter, a suitable aspect in the case where the electricity storage device is a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described.
本実施形態のセパレータを備える非水系電解液二次電池は、そのセパレータ以外に、正極、負極及び非水電解液を備える。正極、負極及び非水電解液は特に限定されず、公知のものを用いることができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery including the separator according to this embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in addition to the separator. A positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte solution are not specifically limited, A well-known thing can be used.
正極材料(正極活物質)としては、例えば、LiCoO2、LiNiO2、スピネル型LiMnO4、オリビン型LiFePO4等のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。また、負極材料としては、例えば、黒鉛質、難黒鉛化炭素質、易黒鉛化炭素質、複合炭素体等の炭素材料;シリコン、スズ、金属リチウム、各種合金材料が挙げられる。正極及び負極はそれぞれ集電体を備えてもよく、正極集電体としては、例えばアルミニウム箔が挙げられ、負極集電体としては、例えば銅箔が挙げられる。 Examples of the positive electrode material (positive electrode active material) include lithium-containing composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , spinel type LiMnO 4 , and olivine type LiFePO 4 . Examples of the negative electrode material include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbonaceous, graphitizable carbonaceous, and composite carbon bodies; silicon, tin, metallic lithium, and various alloy materials. Each of the positive electrode and the negative electrode may include a current collector. Examples of the positive electrode current collector include an aluminum foil, and examples of the negative electrode current collector include a copper foil.
非水電解液としては、電解質を有機溶媒に溶解した電解液を用いることができ、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが挙げられる。また、電解質としては、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6等のリチウム塩が挙げられる。 As the non-aqueous electrolyte, an electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , and LiPF 6 .
本実施形態の蓄電デバイスは、例えば、下記のようにして製造される。すなわち、本実施形態のセパレータを幅10〜500mm(好ましくは80〜500mm)、長さ200〜4000m(好ましくは1000〜4000m)の縦長形状のセパレータとして作製する。次に、当該セパレータを、正極及び負極と共に、正極−セパレータ−負極−セパレータ、又は負極−セパレータ−正極−セパレータの順で重ねて積層体を得る。次いで、その積層体を、円筒形の又は扁平な渦巻状に巻回して巻回体を得る。そして、当該巻回体を電池缶内に収納し、更に電解液を注入することにより、蓄電デバイスが得られる。また、本実施形態の蓄電デバイスは、正極−セパレータ−負極−セパレータ−正極、又は負極−セパレータ−正極−セパレータ−負極の順に平板状に積層して積層体を得た後、袋状のフィルム内に収容してラミネートし、そこに電解液を注入する工程を経て製造することもできる。 The electricity storage device of this embodiment is manufactured as follows, for example. That is, the separator of this embodiment is produced as a vertically long separator having a width of 10 to 500 mm (preferably 80 to 500 mm) and a length of 200 to 4000 m (preferably 1000 to 4000 m). Next, the separator is stacked together with the positive electrode and the negative electrode in the order of positive electrode-separator-negative electrode-separator or negative electrode-separator-positive electrode-separator to obtain a laminate. Next, the laminate is wound into a cylindrical or flat spiral shape to obtain a wound body. And the electrical storage device is obtained by accommodating the said wound body in a battery can, and also inject | pouring electrolyte solution. In addition, the electricity storage device of the present embodiment was laminated in the order of positive electrode-separator-negative electrode-separator-positive electrode or negative electrode-separator-positive electrode-separator-negative electrode to obtain a laminate, and then in a bag-shaped film It can also be manufactured through a process of housing and laminating and injecting an electrolytic solution therein.
なお、上述した各種パラメータについては、特に断りのない限り、後述する実施例における測定法に準じて測定される値である。 The various parameters described above are values measured according to the measurement methods in the examples described later unless otherwise specified.
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明をするが、本発明は実施例に限定されるものではない。以下の合成例、製造例、実施例及び比較例において用いられた各種物性の測定方法や評価方法は、以下のとおりである。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to an Example. The measurement methods and evaluation methods for various physical properties used in the following synthesis examples, production examples, examples and comparative examples are as follows.
[測定方法]
(1)固形分
得られた共重合体の水分散体をアルミ皿上に約1g精秤し、このとき量り取った水分散体の質量を(a)gとした。それを、130℃の熱風乾燥機で1時間乾燥し、乾燥後の共重合体の乾燥質量を(b)gとした。下記式により固形分を算出した。
固形分=(b)/(a)×100 [%]
[Measuring method]
(1) Solid content About 1 g of the obtained aqueous dispersion of the copolymer was precisely weighed on an aluminum dish, and the mass of the aqueous dispersion weighed at this time was defined as (a) g. It was dried for 1 hour with a hot air dryer at 130 ° C., and the dry mass of the dried copolymer was (b) g. The solid content was calculated by the following formula.
Solid content = (b) / (a) × 100 [%]
(2)共重合体粒子の平均粒径
光散乱法による粒径測定装置(LEED&NORTHRUP社製、商品名「MICROTRAC UPA150」)を用い、50%粒径(nm)を測定し、平均粒径とした。
(2) Average particle diameter of copolymer particles Using a light-scattering particle diameter measuring apparatus (LEED & NORTH UP, trade name “MICROTRAC UPA150”), 50% particle diameter (nm) was measured and used as the average particle diameter. .
(3)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の目付
10cm×10cm角の試料を基材から切り取り、株式会社島津製作所製の電子天秤AEL−200(商品名)を用いて質量を測定した。得られた質量を100倍することで1m2当たりの膜の目付(g/m2)を算出した。
(3) Weight of base material (polyolefin microporous film) A 10 cm × 10 cm square sample was cut from the base material, and mass was measured using an electronic balance AEL-200 (trade name) manufactured by Shimadzu Corporation. Is multiplied by the resulting mass 100 was calculated 1 m 2 per layer of basis weight (g / m 2) in.
(4)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の気孔率
10cm×10cm角の試料を基材から切り取り、その体積(cm3)と質量(g)を求め、膜密度を0.95(g/cm3)として下記式を用いて計算した。
気孔率=(1−質量/体積/0.95)×100
(4) Porosity of Substrate (Polyolefin Microporous Membrane) A 10 cm × 10 cm square sample was cut from the substrate, its volume (cm 3 ) and mass (g) were determined, and the membrane density was 0.95 (g / cm 3 ) Calculated using the following formula.
Porosity = (1−mass / volume / 0.95) × 100
(5)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の透気度
JIS P−8117に準拠し、東洋精器株式会社製のガーレー式透気度計、G−B2(商標)により測定した透気抵抗度を透気度とした。
(5) Air Permeability of Substrate (Polyolefin Microporous Membrane) Air permeation resistance measured by Gurley type air permeability meter, G-B2 (trademark) manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. according to JIS P-8117 Was the air permeability.
(6)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の突刺強度
カトーテック製のハンディー圧縮試験器KES−G5(商標)を用いて、開口部の直径11.3mmの試料ホルダーで基材を固定した。次に固定された基材の中央部に対して、先端の曲率半径が0.5mmである針を用い、突刺速度2mm/secの条件で、25℃の雰囲気下にて突刺試験を行うことにより、最大突刺荷重として突刺強度(g)を得た。
(6) Puncture strength of substrate (polyolefin microporous membrane) Using a handy compression tester KES-G5 (trademark) manufactured by Kato Tech, the substrate was fixed with a sample holder having a diameter of 11.3 mm. Next, by performing a piercing test in a 25 ° C. atmosphere at a piercing speed of 2 mm / sec using a needle having a radius of curvature of 0.5 mm at the center of the fixed substrate. The puncture strength (g) was obtained as the maximum puncture load.
(7)基材(ポリオレフィン微多孔膜)の平均孔径
キャピラリー内部の流体は、流体の平均自由工程がキャピラリーの孔径より大きいときはクヌーセンの流れに、小さい時はポアズイユの流れに従うことが知られている。そこで、基材の透気度測定における空気の流れがクヌーセンの流れに、また、基材の透水度測定における水の流れがポアズイユの流れに従うと仮定した。
(7) Average pore size of substrate (polyolefin microporous membrane) It is known that the fluid inside the capillary follows the Knudsen flow when the fluid mean free path is larger than the capillary pore size, and the Poiseuille flow when it is small. Yes. Therefore, it was assumed that the air flow in the air permeability measurement of the base material follows the Knudsen flow, and the water flow in the base material permeability measurement follows the Poiseuille flow.
平均孔径d(μm)は、空気の透過速度定数Rgas(m3/(m2・sec・Pa))、水の透過速度定数Rliq(m3/(m2・sec・Pa))、空気の分子速度ν(m/sec)、水の粘度η(Pa・sec)、標準圧力Ps(=101325Pa)、気孔率ε(%)、膜厚L(μm)から、下記式を用いて求めた。
d=2ν×(Rliq/Rgas)×(16η/3Ps)×106
ここで、Rgasは透気度(秒)から下記式を用いて求めた。
Rgas=0.0001/(透気度×(6.424×10-4)×(0.01276×101325))
また、Rliqは透水度(cm3/(cm2・sec・Pa))から下記式を用いて求めた。
Rliq=透水度/100
The average pore diameter d (μm) is the air permeation rate constant R gas (m 3 / (m 2 · sec · Pa)), the water permeation rate constant R liq (m 3 / (m 2 · sec · Pa)), From the air molecular velocity ν (m / sec), water viscosity η (Pa · sec), standard pressure P s (= 101325 Pa), porosity ε (%), and film thickness L (μm), the following equation is used. Asked.
d = 2ν × (R liq / R gas ) × (16η / 3Ps) × 10 6
Here, R gas was calculated | required from the air permeability (second) using the following formula.
R gas = 0.0001 / (air permeability × (6.424 × 10 −4 ) × (0.01276 × 101325))
R liq was determined from the water permeability (cm 3 / (cm 2 · sec · Pa)) using the following formula.
R liq = water permeability / 100
なお、透水度は次のようにして求めた。直径41mmのステンレス製の透液セルに、予めエタノールに浸しておいた基材をセットし、その基材のエタノールを水で洗浄した後、約50000Paの差圧で基材に水を透過させ、120秒間経過した際の透水量(cm3)より、単位時間・単位圧力・単位面積当たりの透水量を計算し、これを透水度とした。 The water permeability was determined as follows. A base material previously immersed in ethanol is set in a stainless steel liquid-permeable cell having a diameter of 41 mm, and after the ethanol of the base material is washed with water, water is permeated through the base material with a differential pressure of about 50000 Pa, From the water permeability (cm 3 ) when 120 seconds passed, the water permeability per unit time, unit pressure, and unit area was calculated and used as the water permeability.
また、νは気体定数R(=8.314)、絶対温度T(K)、円周率π、空気の平均分子量M(=2.896×10-2kg/mol)から下記式を用いて求めた。
ν=((8R×T)/(π×M))1/2
Ν is a gas constant R (= 8.314), an absolute temperature T (K), a circumference π, and an average molecular weight M of air (= 2.896 × 10 −2 kg / mol), using the following formula. Asked.
ν = ((8R × T) / (π × M)) 1/2
(8)ポリマー層の平均厚さ
走査型電子顕微鏡(SEM)「型式S−4800、HITACHI社製」を用い、セパレータの断面観察により測定した。より具体的には、セパレータを1.5mm×2.0mm程度に切り取り、ルテニウム染色した。ゼラチンカプセル内に染色後のサンプルとエタノールとを収容し、液体窒素により凍結させた後、ハンマーでサンプルを割断した。次いで、サンプルをオスミウム蒸着し、加速電圧1.0kV、30000倍にて観察し、ポリマー層の平均厚さを算出した。なお、SEM画像にて基材(ポリオレフィン微多孔膜)断面の多孔構造が見えない最表面領域をポリマー層領域とした。
(8) Average thickness of polymer layer The average thickness of the polymer layer was measured by observing the cross section of the separator using a scanning electron microscope (SEM) “Model S-4800, manufactured by HITACHI”. More specifically, the separator was cut out to about 1.5 mm × 2.0 mm and dyed with ruthenium. The stained sample and ethanol were placed in a gelatin capsule, frozen with liquid nitrogen, and then cleaved with a hammer. Next, the sample was subjected to osmium vapor deposition and observed at an acceleration voltage of 1.0 kV and 30000 times, and the average thickness of the polymer layer was calculated. The outermost surface area where the porous structure of the cross section of the substrate (polyolefin microporous film) was not visible in the SEM image was defined as the polymer layer area.
(9)共重合体のガラス転移温度
共重合体を含む水分散体(固形分=38〜42質量%、pH=9.0)を、アルミ皿に適量とり、130℃の熱風乾燥機で30分間乾燥した。乾燥後の乾燥皮膜約17mgを測定用アルミ容器に詰め、DSC測定装置(島津製作所社製、型番:DSC6220)にて窒素雰囲気下におけるDSC曲線及びDDSC曲線を得た。なお、測定条件は下記の通りとした。
(1段目昇温プログラム)
70℃で開始し、毎分15℃の速度で昇温した。110℃に到達後、その温度で5分間維持した。
(2段目降温プログラム)
110℃から毎分30℃の速度で降温した。−50℃に到達後、その温度で4分間維持した。
(3段目昇温プログラム)
−50℃から毎分15℃の速度で130℃まで昇温した。この3段目の昇温時にDSC及びDDSCのデータを取得した。
得られたDSC曲線におけるベースラインを高温側に延長した直線と、変曲点における接線との交点をガラス転移温度(Tg)とした。
(9) Glass transition temperature of copolymer An appropriate amount of an aqueous dispersion (solid content = 38 to 42% by mass, pH = 9.0) containing a copolymer is placed in an aluminum dish and heated with a hot air dryer at 130 ° C. Dried for minutes. About 17 mg of the dried film after drying was packed in an aluminum container for measurement, and a DSC curve and a DDSC curve in a nitrogen atmosphere were obtained with a DSC measuring apparatus (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: DSC6220). The measurement conditions were as follows.
(First stage temperature rise program)
Starting at 70 ° C., the temperature was increased at a rate of 15 ° C. per minute. After reaching 110 ° C., the temperature was maintained for 5 minutes.
(Second stage temperature drop program)
The temperature was lowered from 110 ° C. at a rate of 30 ° C. per minute. After reaching −50 ° C., the temperature was maintained for 4 minutes.
(Third-stage temperature rising program)
The temperature was raised from -50 ° C to 130 ° C at a rate of 15 ° C per minute. DSC and DDSC data were acquired during the third stage of temperature increase.
The intersection of the straight line obtained by extending the base line in the obtained DSC curve to the high temperature side and the tangent at the inflection point was defined as the glass transition temperature (Tg).
(10)共重合体の電解液に対する膨潤度
共重合体を含む水分散体を130℃のオーブン中に1時間静置して乾燥させた。乾燥させて得られた共重合体の膜を0.5gになるように切り取った。切り取ったサンプルを、エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=2:3(質量比)の混合溶媒10gと一緒に50mLのバイアル瓶に入れ、1日混合溶媒を浸透させた後、サンプルを取り出し、上記混合溶媒にて洗浄し、質量(Wa:g)を測定した。その後、サンプルを150℃のオーブン中に1時間静置してから、質量を測定し(Wb:g)、下記式より共重合体の電解液に対する膨潤度を算出した。
共重合体の電解液に対する膨潤度(倍)=(Wa−Wb)÷(Wb)
(10) Swelling degree of copolymer with respect to electrolyte solution The aqueous dispersion containing the copolymer was allowed to stand in an oven at 130 ° C. for 1 hour and dried. The copolymer film obtained by drying was cut to 0.5 g. The cut sample is put in a 50 mL vial together with 10 g of a mixed solvent of ethylene carbonate: diethyl carbonate = 2: 3 (mass ratio), and the mixed solvent is infiltrated for 1 day. And the mass (Wa: g) was measured. Thereafter, the sample was allowed to stand in an oven at 150 ° C. for 1 hour, the mass was measured (Wb: g), and the degree of swelling of the copolymer with respect to the electrolytic solution was calculated from the following formula.
Swelling degree of copolymer to electrolyte (times) = (Wa−Wb) ÷ (Wb)
(11)ポリマー層の表面被覆率
ポリマー層の表面被覆率は、走査型電子顕微鏡(SEM)(型式:S−4800、HITACHI社製)を用いて測定した。サンプルであるセパレータをオスミウム蒸着し、加速電圧1.0kV、50倍の条件にて観察し、下記式から表面被覆率を算出した。なお、SEM画像にて基材(ポリオレフィン微多孔膜)表面の多孔構造が見えない領域をポリマー層領域とした。
ポリマー層の表面被覆率(%)=ポリマー層の面積÷(基材の孔部分を含む面積+ポリマー層の面積)×100
各サンプルにおける表面被覆率は、上記測定を3回行い、その相加平均値とした。
(11) Surface coverage of polymer layer The surface coverage of the polymer layer was measured using a scanning electron microscope (SEM) (model: S-4800, manufactured by HITACHI). The separator which is a sample was vapor-deposited on osmium, and observed under conditions of an acceleration voltage of 1.0 kV and 50 times, and the surface coverage was calculated from the following formula. In addition, the area | region where the porous structure of the base-material (polyolefin microporous film) surface is not visible on the SEM image was made into the polymer layer area | region.
Surface coverage of polymer layer (%) = Area of polymer layer ÷ (Area including pore portion of substrate + Area of polymer layer) × 100
The surface coverage in each sample was measured three times, and the arithmetic average value was obtained.
(12)ポリマー層の基材に対する担持量
基材(ポリオレフィン微多孔膜)及びセパレータのそれぞれについて、10cm×10cmに切り出したサンプル3枚の総質量を測定し、下記式により、サンプル中のポリマー層の担持量(固形分)を測定した。
ポリマー層の担持量(g/m2)=[(セパレータ3枚の総質量)−(基材3枚の総質量)]÷3×100
(12) Amount of polymer layer supported on base material For each of the base material (polyolefin microporous membrane) and the separator, the total mass of three samples cut into 10 cm x 10 cm was measured, and the polymer layer in the sample was calculated according to the following formula. The loading amount (solid content) of was measured.
Polymer layer loading (g / m 2 ) = [(total mass of 3 separators) − (total mass of 3 substrates)] ÷ 3 × 100
[評価方法]
(13)セパレータと電極との密着性
セパレータと電極との密着性は、以下の手順で評価した。
(正極の作製)
正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)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した。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した。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になるようにした。
[Evaluation method]
(13) Adhesiveness between separator and electrode The adhesiveness between the separator and the electrode was evaluated by the following procedure.
(Preparation of positive electrode)
92.2% by mass of lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 2.3% by mass of flake graphite and acetylene black as a conductive material, and 3.2% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder A slurry was prepared by dispersing in N-methylpyrrolidone (NMP). This slurry was applied to one side of a 20 μm thick aluminum foil serving as a positive electrode current collector with a die coater, dried at 130 ° C. for 3 minutes, and then compression molded with a roll press. At this time, the active material coating amount of the positive electrode was 250 g / m 2 , and the active material bulk density was 3.00 g / cm 3 .
(負極の作製)
負極活物質として人造グラファイト96.9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−ブタジエンコポリマー水分散体1.7質量%を、精製水中に分散させてスラリーを調製した。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した。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になるようにした。
(Preparation of negative electrode)
A slurry was prepared by dispersing 96.9% by mass of artificial graphite as a negative electrode active material, 1.4% by mass of ammonium salt of carboxymethyl cellulose and 1.7% by mass of an aqueous dispersion of styrene-butadiene copolymer as a binder in purified water. This slurry was applied to one side of a 12 μm thick copper foil serving as a negative electrode current collector with a die coater, dried at 120 ° C. for 3 minutes, and then compression molded with a roll press. At this time, the active material application amount of the negative electrode was set to 106 g / m 2 , and the active material bulk density was set to 1.35 g / cm 3 .
(密着性試験)
上記方法により得られた電極を幅20mm、長さ40mmに切断した。この電極上にエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを2:3の比率(体積比)にて混合した電解液(富山薬品工業製)を、電極活物質が浸る程度まで滴下し、この上に基材又はセパレータ(サイズ:幅30mm、長さ50mm)を、電極の片面全体を覆うように重ねた。得られた積層体をアルミニウム製のジップ付き袋に入れ、80℃、10MPaの条件で、3分間プレスを行った。その後、積層体を袋から取り出し、基材又はセパレータを電極から剥がした。このとき、基材又はセパレータ上に残存した電極活物質の付着面積の割合(電極の片面の面積を100%として)から下記の評価基準にて密着性評価を行った。なお、密着性試験において、基材又はセパレータの片面に無機フィラーが露出している場合には、無機フィラーが露出していない側の面が電極と接するように積層体を作製した。また、実施例81及び82のセパレータに対する密着性試験においては、塗布液を塗布した面が電極と接するように積層体を作製した。
<評価基準>
付着面積の割合が70%以上100%以下…A
付着面積の割合が50%以上70%未満…B
付着面積の割合が30%以上50%未満…C
付着面積の割合が10%以上30%未満…D
付着面積の割合が0%以上10%未満…E
(Adhesion test)
The electrode obtained by the above method was cut into a width of 20 mm and a length of 40 mm. An electrolytic solution (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a ratio (volume ratio) of 2: 3 is dropped onto this electrode until it is immersed in the electrode active material. separator (size: width 30 mm, length 50 mm) were superimposed one entire surface of the electrodes covering the Migihitsuji. The obtained laminate was put in an aluminum zip bag and pressed at 80 ° C. and 10 MPa for 3 minutes. Thereafter, the laminate was removed from the bag, and the substrate or separator was peeled off from the electrode. At this time, the adhesion evaluation was performed according to the following evaluation criteria from the ratio of the adhesion area of the electrode active material remaining on the substrate or the separator (the area on one side of the electrode was 100%). In the adhesion test, when the inorganic filler was exposed on one side of the substrate or the separator, the laminate was prepared so that the surface on the side where the inorganic filler was not exposed was in contact with the electrode. Moreover, in the adhesion test with respect to the separators of Examples 81 and 82, a laminate was prepared so that the surface coated with the coating solution was in contact with the electrode.
<Evaluation criteria>
The ratio of the adhesion area is 70% or more and 100% or less ... A
The ratio of the adhesion area is 50% or more and less than 70% ... B
The ratio of the adhesion area is 30% or more and less than 50% ... C
The ratio of the adhesion area is 10% or more and less than 30% ... D
The ratio of the adhesion area is 0% or more and less than 10% ... E
(クッション性試験)
電極として負極を用いた場合に、積層体をアルミニウム製のジップ付き袋から取り出すところまでを密着性試験と同様に行った。次いで、負極から基材又はセパレータを剥離したときの剥離強度を測定し、下記の評価基準にてクッション性を評価した。剥離強度は、島津製作所製のオートグラフAG−IS型(商標)を用いて、JIS K6854−2に準じて引張速度200mm/分で測定した。
<評価基準>
2N/m以上の剥離強度を示した場合…◎
1N/m以上2N/m未満の剥離強度を示した場合…○
1N/m未満の剥離強度を示した場合…×。
(Cushion test)
When the negative electrode was used as the electrode, the same procedure as in the adhesion test was performed until the laminate was taken out of the aluminum zip bag. Next, the peel strength when the substrate or the separator was peeled from the negative electrode was measured, and the cushioning properties were evaluated according to the following evaluation criteria. The peel strength was measured at a tensile speed of 200 mm / min according to JIS K6854-2 using an autograph AG-IS type (trademark) manufactured by Shimadzu Corporation.
<Evaluation criteria>
When peel strength of 2 N / m or more is shown ... ◎
When a peel strength of 1 N / m or more and less than 2 N / m is shown.
When peel strength of less than 1 N / m is shown ... ×.
(14)基材及びセパレータのハンドリング性(耐ブロッキング性)
基材又はセパレータと被着体として正極集電体(冨士加工紙株式会社製のアルミニウム箔、厚さ:20μm)とをそれぞれ30mm×150mmに切り取り、重ね合わせた後、その積層体をテフロン(登録商標)シート(ニチアス株式会社製のナフロン(商標)PTFEシート TOMBO−No.9000)で挟んだ。各サンプルについて、下記1)及び2)の条件にて積層方向にプレスを行うことによって試験用サンプルを得た。なお、実施例81及び82のセパレータに対する耐ブロッキング性試験においては、塗布液を塗布した面が正極集電体と接するように積層体を作製した。
1)25℃、5MPa、3分
2)40℃、5MPa、3分
得られた各試験用サンプルの基材又はセパレータと正極集電体との間の剥離強度を、島津製作所製のオートグラフAG−IS型(商標)を用いて、JIS K6854−2に準じて引張速度200mm/分で測定した。剥離強度の値に基づいて、下記の評価基準により評価した。
<評価基準>
8N/m以下…○
8N/m超…×
(14) Handling property of substrate and separator (blocking resistance)
A base material or a separator and a positive electrode current collector (aluminum foil manufactured by Fujishikushi Paper Co., Ltd., thickness: 20 μm) as an adherend are cut into 30 mm × 150 mm, and are stacked. (Trademark) sheet (Naflon (trademark) PTFE sheet TOMBO-No.9000 manufactured by NICHIAS Corporation). About each sample, the sample for a test was obtained by pressing in the lamination direction on condition of following 1) and 2). In the blocking resistance test for the separators of Examples 81 and 82, a laminate was prepared so that the surface coated with the coating solution was in contact with the positive electrode current collector.
1) 25 ° C., 5 MPa, 3 minutes 2) 40 ° C., 5 MPa, 3 minutes The peel strength between the base material or separator of each obtained test sample and the positive electrode current collector was measured by Autograph AG manufactured by Shimadzu Corporation. -Using IS type (trademark), measurement was performed at a tensile speed of 200 mm / min according to JIS K6854-2. Based on the peel strength value, the following evaluation criteria were used.
<Evaluation criteria>
8N / m or less ... ○
Over 8N / m ... ×
(15)簡易接着試験
基材又はセパレータと被着体としてアルミニウム箔(冨士加工紙株式会社製、厚さ:20μm)とをそれぞれ30mm×150mmに切り取り、重ね合わせた後、その積層体をテフロン(登録商標)シート(ニチアス株式会社製のナフロン(商標)PTFEシート TOMBO−No.9000)で挟んだ。こうして得られた各サンプルについて、80℃、10MPaの条件で、3分間、積層方向にプレスを行うことによって試験用サンプルを得た。なお、実施例81及び82のセパレータに対する簡易接着試験においては、塗布液を塗布した面がアルミニウム箔と接するように積層体を作製した。
得られた各試験用サンプルの基材又はセパレータとアルミニウム箔との間の剥離強度を、島津製作所製のオートグラフAG−IS型(商標)を用いて、JIS K6854−2に準じて引張速度200mm/分で測定した。剥離強度の値に基づいて、下記の評価基準により評価した。
<評価基準>
10N/m以上…○
10N/m未満…×
(15) Simple adhesion test Aluminum foil (made by Fuji Paper Co., Ltd., thickness: 20 μm) as a substrate or separator and an adherend were cut into 30 mm × 150 mm, respectively, and laminated, and then the laminate was teflon ( (Registered trademark) sheet (Naflon (trademark) PTFE sheet TOMBO-No.9000 manufactured by NICHIAS Corporation). About each sample obtained in this way, the sample for a test was obtained by pressing in the lamination direction for 3 minutes on 80 degreeC and 10 Mpa conditions. In the simple adhesion test for the separators of Examples 81 and 82, a laminate was prepared so that the surface coated with the coating solution was in contact with the aluminum foil.
The peel strength between the base material or separator of each test sample obtained and the aluminum foil was measured using a Shimadzu Autograph AG-IS type (trademark) according to JIS K6854-2 with a tensile speed of 200 mm. Measured at / min. Based on the peel strength value, the following evaluation criteria were used.
<Evaluation criteria>
10N / m or more ... ○
Less than 10 N / m ... ×
[合成例1]
(水分散体A1)
撹拌機、還流冷却器、滴下槽及び温度計を取りつけた反応容器に、イオン交換水70.4質量部と、乳化剤として「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液、表中「KH1025」と表記。以下同様。)0.5質量部と、「アデカリアソープSR1025」(登録商標、株式会社ADEKA製25%水溶液、表中「SR1025」と表記。以下同様。)0.5質量部とを投入した。次いで、反応容器内部の温度を80℃に昇温し、80℃の温度を保ったまま、過硫酸アンモニウムの2%水溶液(表中「APS(aq)と表記。以下同様。」)を7.5質量部添加した。過硫酸アンモニウム水溶液を添加終了した5分後に、乳化液を滴下槽から反応容器に150分かけて滴下した。なお、乳化液は、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)(表中、「シクロアルキル基含有単量体(A)」と表記。以下同様。)としてシクロヘキシルメタクリレート(表中、「CHMA」と表記。以下同様。)25質量部、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b1)(表中、「カルボキシル基含有単量体(b1)」と表記。)としてメタクリル酸(表中、「MAA」と表記。以下同様。)0.1質量部、アクリル酸(表中、「AA」と表記。以下同様。)0.1質量部、アミド基を有するエチレン性不飽和単量体(b2)(表中、「アミド基含有単量体(b2)」と表記。以下同様。)としてアクリルアミド(表中、「AM」と表記。以下同様。)5質量部、ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和単量体(b3)(表中、「ヒドロキシル基含有単量体(b3)」と表記。以下同様。)として2−ヒドロキシエチルメタクリレート(表中、「2HEMA」と表記。以下同様。)2質量部、架橋性単量体(b4)(表中、「架橋性単量体(b4)」と表記。以下同様。)としてトリメチロールプロパントリアクリレート(A−TMPT、新中村化学工業株式会社製商品名、表中、「A−TMPT」と表記。以下同様。)0.7質量部、上記以外の(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)(表中、「その他の(メタ)アクリル酸エステル単量体(b5)」と表記。以下同様。)としてメチルメタクリレート(表中、「MMA」と表記。以下同様。)5.1質量部、ブチルメタクリレート(表中、「BMA」と表記。以下同様。)1.0質量部、ブチルアクリレート(表中、「BA」と表記。以下同様。)1.0質量部、2−エチルヘキシルアクリレート(表中、「2EHA」と表記。以下同様。)60質量部、乳化剤として「アクアロンKH1025」(登録商標、第一工業製薬株式会社製25%水溶液)3質量部、「アデカリアソープSR1025」(登録商標、株式会社ADEKA製25%水溶液)3質量部、p−スチレンスルホン酸ナトリウム(表中、「NaSS」と表記。以下同様。)0.05質量部、過硫酸アンモニウムの2%水溶液7.5質量部、及びイオン交換水52質量部の混合物をホモミキサーにより5分間混合させて作製した。
乳化液の滴下終了後、反応容器内部の温度を80℃に保ったまま90分間維持し、その後室温まで冷却した。得られたエマルジョンを、水酸化アンモニウム水溶液(25%水溶液)でpH=9.0に調整し、濃度40%の水分散体を得た(水分散体A1)。得られた水分散体A1中の共重合体について、上記方法により、Tg、平均粒径、及び電解液に対する膨潤度を測定した。得られた結果を表1に示す。
[Synthesis Example 1]
(Water dispersion A1)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, reflux condenser, dropping tank and thermometer, 70.4 parts by mass of ion-exchanged water and “AQUALON KH1025” (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as an emulsifier In the table, indicated as “KH1025”. The same shall apply hereinafter.) 0.5 part by mass, “ADEKA rear soap SR1025” (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by ADEKA Corporation, indicated as “SR1025” in the table, and so on) 0 And 5 parts by mass were charged. Next, the temperature inside the reaction vessel was raised to 80 ° C., and while maintaining the temperature at 80 ° C., a 2% aqueous solution of ammonium persulfate (indicated as “APS (aq) in the table, the same shall apply hereinafter)” 7.5. Part by mass was added. Five minutes after the completion of the addition of the ammonium persulfate aqueous solution, the emulsion was dropped from the dropping tank into the reaction vessel over 150 minutes. The emulsion is cyclohexyl methacrylate (in the table) as an ethylenically unsaturated monomer (A) having a cycloalkyl group (in the table, expressed as “cycloalkyl group-containing monomer (A)”). , “CHMA”, the same shall apply hereinafter.) 25 parts by mass, an ethylenically unsaturated monomer (b1) having a carboxyl group (indicated in the table as “carboxyl group-containing monomer (b1)”) methacryl 0.1 parts by mass of an acid (indicated as “MAA” in the table, the same shall apply hereinafter), 0.1 part by mass of acrylic acid (in the table, indicated as “AA” in the same shall apply hereinafter), ethylenic acid having an amide group Acrylamide (denoted as “AM” in the table, the same shall apply hereinafter) as saturated monomer (b2) (in the table, indicated as “amide group-containing monomer (b2)”), 5 parts by mass, hydroxyl Ethylenically unsaturated monomer having a group (B3) (in the table, expressed as “hydroxyl group-containing monomer (b3)”, the same shall apply hereinafter) 2-hydroxyethyl methacrylate (in the table, indicated as “2HEMA”, the same shall apply hereinafter) 2 parts by mass, crosslinked Trimethylolpropane triacrylate (A-TMPT, trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) as a reactive monomer (b4) (in the table, expressed as “crosslinkable monomer (b4)”, the same applies hereinafter) Medium, expressed as “A-TMPT. The same applies hereinafter.) 0.7 parts by mass, (meth) acrylic acid ester monomer (b5) other than the above (in the table,“ other (meth) acrylic acid ester single amount ” Methyl methacrylate (denoted as “MMA” in the table, the same shall apply hereinafter) 5.1 parts by weight, butyl methacrylate (in the table, indicated as “BMA”, the same shall apply hereinafter) as “body (b5)”. ) 1.0 part by mass, 1.0 part by mass of til acrylate (in the table, expressed as “BA”, the same shall apply hereinafter), 60 parts by mass of 2-ethylhexyl acrylate (in the table, indicated as “2EHA”, the same shall apply hereinafter), “AQUALON KH1025” as an emulsifier (Registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 3 parts by mass, “ADEKA rear soap SR1025” (registered trademark, 25% aqueous solution manufactured by ADEKA Co., Ltd.) 3 parts by mass, sodium p-styrenesulfonate (in the table) This was prepared by mixing a mixture of 0.05 parts by mass, 7.5 parts by mass of a 2% aqueous solution of ammonium persulfate, and 52 parts by mass of ion-exchanged water for 5 minutes with a homomixer.
After completion of dropping of the emulsion, the temperature inside the reaction vessel was maintained at 80 ° C. for 90 minutes, and then cooled to room temperature. The obtained emulsion was adjusted to pH = 9.0 with an aqueous ammonium hydroxide solution (25% aqueous solution) to obtain an aqueous dispersion having a concentration of 40% (aqueous dispersion A1). About the copolymer in obtained water dispersion A1, Tg, average particle diameter, and the swelling degree with respect to electrolyte solution were measured with the said method. The obtained results are shown in Table 1.
[合成例2〜31]
(水分散体A2〜A31)
原材料の種類及び配合比を表1〜表4に示すように変更した以外は、合成例1と同様にして、水分散体A2〜A31を得た、なお、表中、「IBXA」は、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体(A)の1種であるイソボルニルアクリレートを意味し、「GMA」は、架橋性単量体(b4)の1種であるグリシジルメタクリレートを意味し、「MAPTMS」は、架橋性単量体(b4)の1種であるγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを意味する。得られた水分散体A2〜A31中の共重合体について、上記方法により、Tg、粒子径、及び電解液に対する膨潤度を測定した。得られた結果を表1〜表4に示す。なお、表中、原材料の組成は質量基準である。
[Synthesis Examples 2-31]
(Water dispersion A2-A31)
Aqueous dispersions A2 to A31 were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the types and mixing ratios of the raw materials were changed as shown in Tables 1 to 4. In the table, "IBXA" It means isobornyl acrylate which is one kind of ethylenically unsaturated monomer (A) having an alkyl group, and “GMA” means glycidyl methacrylate which is one kind of crosslinkable monomer (b4). “MAPTMS” means γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane which is one of the crosslinkable monomers (b4). About the copolymer in obtained water dispersion A2-A31, the swelling degree with respect to Tg, a particle diameter, and electrolyte solution was measured with the said method. The obtained results are shown in Tables 1 to 4. In the table, the composition of raw materials is based on mass.
[製造例1]
(基材B1の製造)
Mvが70万であり、ホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、Mvが30万であり、ホモポリマーの高密度ポリエチレンを45質量部と、Mvが40万であるホモポリマーのポリプロピレンとMvが15万であるホモポリマーのポリプロピレンとの混合物(質量比=4:3)10質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリオレフィン混合物99質量部に酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物を、窒素雰囲気下で二軸押出機へフィーダーにより供給した。また、流動パラフィン(37.78℃における動粘度7.59×10−5m2/s)を押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。押し出される全混合物中に占める流動パラフィンの割合が65質量部となるように、すなわち、ポリマー濃度が35質量部となるように、フィーダー及びポンプの運転条件を調整した。
[Production Example 1]
(Manufacture of base material B1)
Mv is 700,000, 45 parts by mass of homopolymer high-density polyethylene, Mv is 300,000, homopolymer high-density polyethylene is 45 parts by mass, and Mv is 400,000. 10 parts by mass of a mixture of a homopolymer having 150,000 and polypropylene (mass ratio = 4: 3) was dry blended using a tumbler blender. 1 part by mass of tetrakis- [methylene- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] methane as an antioxidant was added to 99 parts by mass of the obtained polyolefin mixture, and again a tumbler blender. Was used for dry blending to obtain a mixture. The obtained mixture was supplied to the twin screw extruder by a feeder under a nitrogen atmosphere. Further, liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C .: 7.59 × 10 −5 m 2 / s) was injected into the extruder cylinder by a plunger pump. The operating conditions of the feeder and the pump were adjusted so that the ratio of liquid paraffin in the total mixture to be extruded was 65 parts by mass, that is, the polymer concentration was 35 parts by mass.
次いで、それらを二軸押出機内で230℃に加熱しながら溶融混練し、得られた溶融混練物を、T−ダイを経て表面温度80℃に制御された冷却ロール上に押し出し、その押出物を冷却ロールに接触させ成形(cast)して冷却固化することにより、シート状成形物を得た。このシートを同時二軸延伸機にて倍率7×6.4倍、温度112℃下で延伸した後、塩化メチレンに浸漬して、流動パラフィンを抽出除去後乾燥し、テンター延伸機にて温度130℃、横方向に2倍延伸した。その後、この延伸シートを幅方向に約10%緩和して熱処理を行い、表5に示す基材B1を得た。 Next, they are melt-kneaded while being heated to 230 ° C. in a twin-screw extruder, and the obtained melt-kneaded product is extruded through a T-die onto a cooling roll controlled at a surface temperature of 80 ° C. A sheet-like molded product was obtained by bringing into contact with a cooling roll and molding by cooling. The sheet was stretched by a simultaneous biaxial stretching machine at a magnification of 7 × 6.4 and a temperature of 112 ° C., then immersed in methylene chloride, extracted by removing liquid paraffin and dried, and then a temperature of 130 by a tenter stretching machine. The film was stretched 2 times in the transverse direction at ° C. Thereafter, the stretched sheet was relaxed by about 10% in the width direction and subjected to heat treatment to obtain a base material B1 shown in Table 5.
得られた基材B1について、上記方法により各種物性を測定した。また、得られた基材B1について、上記方法により耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表5に示す。 About the obtained base material B1, various physical properties were measured by the said method. Moreover, about the obtained base material B1, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property were evaluated by the said method, and the said simple adhesion test was done. The results obtained are shown in Table 5.
[製造例2]
(基材B2の製造)
延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、基材B2を得た。得られた基材B2を製造例1と同様に上記方法により評価・試験をした。得られた結果を表5に示す。
[Production Example 2]
(Manufacture of base material B2)
Substrate B2 was obtained by the same operation as in Production Example 1 except that the stretching temperature and the relaxation rate were adjusted. The obtained base material B2 was evaluated and tested by the above method in the same manner as in Production Example 1. The results obtained are shown in Table 5.
[製造例3]
(基材B3の製造)
粘度平均分子量70万のホモポリマーの高密度ポリエチレン47.5質量部と粘度平均分子量25万のホモポリマーの高密度ポリエチレン47.5質量部と粘度平均分子量40万のホモポリマーのポリプロピレン5質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリマー混合物99質量部に対して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1質量部添加し、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物は窒素で置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また、流動パラフィンを押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィン量比が67質量%(樹脂組成物濃度が33質量%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。
[Production Example 3]
(Manufacture of base material B3)
47.5 parts by mass of homopolymer high-density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 700,000, 47.5 parts by mass of homopolymer high-density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 250,000, and 5 parts by mass of homopolymer polypropylene having a viscosity average molecular weight of 400,000 Was dry blended using a tumbler blender. 1 part by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant is added to 99 parts by mass of the obtained polymer mixture, and again The mixture was obtained by dry blending using a tumbler blender. The obtained mixture was substituted with nitrogen and then fed to the twin-screw extruder with a feeder under a nitrogen atmosphere. Moreover, liquid paraffin was inject | poured into the extruder cylinder with the plunger pump.
The feeder and the pump were adjusted so that the liquid paraffin content ratio in the total mixture melt-kneaded and extruded was 67 mass% (resin composition concentration was 33 mass%).
溶融混練物を、T−ダイを経て冷却ロール上に押出しキャストすることにより、シート状成形物を得た。その後、延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、基材B3を得た。得られた基材B3について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表5に示す。 The melt-kneaded product was extruded and cast on a cooling roll through a T-die to obtain a sheet-like molded product. Then, base material B3 was obtained by operation similar to manufacture example 1 except having adjusted the extending | stretching temperature and the relaxation rate. About the obtained base material B3, it carried out similarly to the manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 5.
[製造例4]
(基材B4の製造)
粘度平均分子量200万の超高分子量ポリエチレン25質量部と粘度平均分子量70万のホモポリマーの高密度ポリエチレン15質量部と粘度平均分子量が25万の高密度ポリエチレン30質量部と粘度平均分子量12万でプロピレン単位含有量1mol%の共重合ポリエチレン30質量部とを、タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドした。得られたポリマー混合物99質量部に対して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、再度タンブラーブレンダーを用いてドライブレンドすることにより、混合物を得た。得られた混合物は窒素で置換を行った後に、二軸押出機へ窒素雰囲気下でフィーダーにより供給した。また流動パラフィンを押出機シリンダーにプランジャーポンプにより注入した。
溶融混練し、押し出される全混合物中に占める流動パラフィン量比が65質量%(樹脂組成物濃度が35質量%)となるように、フィーダー及びポンプを調整した。
[Production Example 4]
(Manufacture of base material B4)
25 parts by mass of ultra high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 2 million, 15 parts by mass of high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 700,000, 30 parts by mass of high density polyethylene having a viscosity average molecular weight of 250,000, and 120,000 in viscosity average molecular weight 30 parts by mass of copolymer polyethylene having a propylene unit content of 1 mol% was dry blended using a tumbler blender. 0.3 parts by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] as an antioxidant was added to 99 parts by mass of the obtained polymer mixture. The mixture was obtained by dry blending again using a tumbler blender. The obtained mixture was substituted with nitrogen and then fed to the twin-screw extruder with a feeder under a nitrogen atmosphere. Liquid paraffin was injected into the extruder cylinder by a plunger pump.
The feeder and pump were adjusted so that the liquid paraffin content ratio in the total mixture melt-kneaded and extruded was 65 mass% (resin composition concentration was 35 mass%).
溶融混練物を、T−ダイを経て冷却ロール上に押出しキャストすることにより、シート状成形物を得た。その後、延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、基材B4を得た。得られた基材B4について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表5に示す。 The melt-kneaded product was extruded and cast on a cooling roll through a T-die to obtain a sheet-like molded product. Then, base material B4 was obtained by operation similar to manufacture example 1 except having adjusted the extending | stretching temperature and the relaxation rate. About the obtained base material B4, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 5.
[製造例5]
(基材B5の製造)
延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例3と同様の操作により、基材B5を得た。得られた基材B5について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表5に示す。
[Production Example 5]
(Manufacture of base material B5)
A base material B5 was obtained by the same operation as in Production Example 3, except that the stretching temperature and the relaxation rate were adjusted. About the obtained base material B5, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 5.
[製造例6]
(基材B6の製造)
粘度平均分子量が100万の超高分子量ポリエチレン19.2質量部、粘度平均分子量が25万の高密度ポリエチレン12.8質量部、フタル酸ジオクチル(DOP)48質量部、微粉シリカ20質量部を混合造粒した後、先端にTダイを装着した二軸押出機にて溶融混練した後に押し出し、両側から加熱したロールで圧延し、厚さ110μmのシート状に成形した。該成形物からDOP、微粉シリカを抽出除去し微多孔膜を作製した。該微多孔膜を2枚重ねて120℃でMD方向に5倍、120℃でTDに2倍延伸し、最後に137℃で熱処理し基材B6を得た。得られた基材B6について、製造例1と同様にして、各種物性並びに耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表5に示す。
[Production Example 6]
(Manufacture of base material B6)
19.2 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene with a viscosity average molecular weight of 1 million, 12.8 parts by weight of high density polyethylene with a viscosity average molecular weight of 250,000, 48 parts by weight of dioctyl phthalate (DOP), and 20 parts by weight of fine silica After granulation, the mixture was melt-kneaded by a twin-screw extruder equipped with a T-die at the tip, extruded, rolled with rolls heated from both sides, and formed into a sheet having a thickness of 110 μm. DOP and fine silica were extracted and removed from the molded product to prepare a microporous membrane. Two microporous membranes were stacked and stretched 5 times in the MD direction at 120 ° C. and 2 times in TD at 120 ° C., and finally heat treated at 137 ° C. to obtain a base material B6. About the obtained base material B6, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated various physical properties, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 5.
[製造例7]
(基材B7の製造)
水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)96.0質量部と、アクリルラテックス(固形分濃度40%、平均粒径145nm、最低成膜温度0℃以下)4.0質量部と、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部とを100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、ポリオレフィン樹脂多孔膜B1の表面にマイクログラビアコーターを用いて塗布した。60℃にて乾燥して水を除去し、多孔層を2μmの厚さで形成して、基材B7を得た。得られた基材B7について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表6に示す。
[Production Example 7]
(Manufacture of base material B7)
96.0 parts by mass of aluminum hydroxide oxide (average particle size 1.0 μm), acrylic latex (solid content concentration 40%, average particle size 145 nm, minimum film forming temperature 0 ° C. or less) 4.0 parts by mass, polycarboxylic An aqueous solution of ammonium acid (SN Dispersant 5468, manufactured by San Nopco) is uniformly dispersed in 100 parts by mass of water to prepare a coating solution, and a micro gravure coater is used on the surface of the polyolefin resin porous membrane B1. Applied. Water was removed by drying at 60 ° C., and a porous layer was formed with a thickness of 2 μm to obtain a base material B7. About obtained base material B7, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 6.
[製造例8]
(基材B8の製造)
基材B1の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を4μmの厚さで形成して、基材B8を得た。得られた基材B8について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表6に示す。
[Production Example 8]
(Manufacture of base material B8)
A porous layer having a thickness of 4 μm was formed on one surface of the substrate B1 in the same manner as in Production Example 7 to obtain a substrate B8. About obtained base material B8, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 6.
[製造例9]
(基材B9の製造)
基材B2の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を3μmの厚さで形成して、基材B9を得た。得られた基材B9について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表6に示す。
[Production Example 9]
(Manufacture of base material B9)
A porous layer having a thickness of 3 μm was formed on one surface of the base material B2 in the same manner as in Production Example 7 to obtain a base material B9. About obtained base material B9, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 6.
[製造例10]
(基材B10の製造)
基材B5の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を7μmの厚さで形成して、基材B10を得た。得られた基材B10について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表6に示す。
[Production Example 10]
(Manufacture of base material B10)
A porous layer having a thickness of 7 μm was formed on one surface of the base material B5 in the same manner as in Production Example 7 to obtain a base material B10. About obtained base material B10, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 6.
[製造例11]
(基材B11の製造)
焼成カオリン(カオリナイト(Al2Si2O5(OH)4)を主成分とする湿式カオリンを高温焼成処理したもの、平均粒径1.8μm)95.0質量部と、アクリルラテックス(固形分濃度40%、平均粒径220nm、最低成膜温度0℃以下)5.0質量部と、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)0.5質量部とを180質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、基材B3の表面にマイクログラビアコーターを用いて塗布した。60℃にて乾燥して水を除去し、多孔層を6μmの厚さで形成して、基材B11を得た。得られた基材B11について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表6に示す。
[Production Example 11]
(Manufacture of base material B11)
95.0 parts by mass of calcined kaolin (wet kaolin mainly composed of kaolinite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), calcined at high temperature, average particle size 1.8 μm), acrylic latex (solid content 180 parts by mass of water of 5.0 parts by mass with a concentration of 40%, an average particle size of 220 nm, a minimum film forming temperature of 0 ° C. or less, and 0.5 parts by mass of an aqueous solution of ammonium polycarboxylate (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) A coating solution was prepared by uniformly dispersing the coating solution on the surface of the base material B3 and coated on the surface of the substrate B3 using a micro gravure coater. Water was removed by drying at 60 ° C., and a porous layer was formed with a thickness of 6 μm to obtain a base material B11. About obtained base material B11, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 6.
[製造例12]
(基材B12の製造)
延伸温度と緩和率の調整をしたこと以外は、製造例1と同様の操作により、目付け:4.6g/m2、膜厚:7μm、気孔率:38%、透気度:150秒、突刺強度:270g、平均孔径:0.070μmの基材を得た。前記基材の一方の表面に製造例7と同様の方法で多孔層を3μmの厚さで形成して、基材B12を得た。得られた基材B12について、製造例1と同様にして、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表6に示す。
[Production Example 12]
(Manufacture of base material B12)
Except that the stretching temperature and relaxation rate were adjusted, the same procedure as in Production Example 1 was followed, with a basis weight of 4.6 g / m 2 , a film thickness of 7 μm, a porosity of 38%, an air permeability of 150 seconds, and a piercing A base material having a strength of 270 g and an average pore size of 0.070 μm was obtained. A porous layer having a thickness of 3 μm was formed on one surface of the base material in the same manner as in Production Example 7 to obtain base material B12. About obtained base material B12, it carried out similarly to manufacture example 1, evaluated blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property, and performed the said simple adhesion test. The results obtained are shown in Table 6.
上記の他に、基材B13として、セルロース製セパレータ(日本高度紙社製型番「TF40」)を用いた。基材B13について、製造例1と同様にして各種物性を測定したところ、膜厚が58μm、気孔率が76%、透気度が7秒であった。また、基材B14として、テンセル繊維(テンセルジャパン社製)を叩解後抄紙して作製したテンセル製薄膜を用いた。基材B14について、製造例1と同様にして各種物性を測定したところ、膜厚が89μm、気孔率が81%、透気度が2秒であった。さらに、基材B15として、ポリプロピレン製不織布(旭化成せんい社製商品名「エルタス」)を用いた。基材B15について、製造例1と同様にして各種物性を測定したところ、膜厚が98μm、気孔率が82%、透気度が0秒であった。 In addition to the above, a cellulose separator (model number “TF40” manufactured by Nippon Advanced Paper Co., Ltd.) was used as the base material B13. When the various physical properties of the base material B13 were measured in the same manner as in Production Example 1, the film thickness was 58 μm, the porosity was 76%, and the air permeability was 7 seconds. Moreover, as the base material B14, a Tencel thin film prepared by beating paper after tencel fiber (manufactured by Tencel Japan) was used. With respect to the base material B14, various physical properties were measured in the same manner as in Production Example 1. As a result, the film thickness was 89 μm, the porosity was 81%, and the air permeability was 2 seconds. Furthermore, as the base material B15, a polypropylene non-woven fabric (trade name “ELTAS” manufactured by Asahi Kasei Corporation) was used. When the various physical properties of the base material B15 were measured in the same manner as in Production Example 1, the film thickness was 98 μm, the porosity was 82%, and the air permeability was 0 seconds.
[参考例1]
水分散体A1を固形分で30質量部、25質量部の水に均一に分散させて、熱可塑性ポリマーを含む塗布液(固形分30質量%)を調製した。次いで、基材B1の片面にマイクログラビアコーターを用いて塗布液を塗布した。その後、60℃にて塗布後の塗布液を乾燥して水を除去した。さらに、基材B1のもう片面にも同様に塗布液を塗布し、再度上記と同様にして乾燥させた。こうして、基材B1の両面にポリマー層を形成したセパレータを得た。なお、このセパレータにおいて、ポリマー層の表面被覆率は30%であり、ポリマー層の平均厚さは1μmであった。また、SEMにて確認したところ、ポリマー層は基材B1の表面にほぼ円形のドット状に存在していた。
得られたセパレータについて、上記方法により、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表7に示す。
[ Reference Example 1]
The aqueous dispersion A1 was uniformly dispersed in 30 parts by mass and 25 parts by mass of water as a solid content to prepare a coating liquid containing a thermoplastic polymer (solid content 30% by mass). Subsequently, the coating liquid was apply | coated to the single side | surface of base material B1 using the micro gravure coater. Then, the coating liquid after application | coating was dried at 60 degreeC, and water was removed. Furthermore, the coating solution was similarly applied to the other surface of the substrate B1, and dried again in the same manner as described above. In this way, the separator which formed the polymer layer on both surfaces of base material B1 was obtained. In this separator, the surface coverage of the polymer layer was 30%, and the average thickness of the polymer layer was 1 μm. Moreover, when confirmed with SEM, the polymer layer existed in the shape of a substantially circular dot on the surface of the base material B1.
About the obtained separator, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property were evaluated by the said method, and the said simple adhesion test was done. The results obtained are shown in Table 7.
[実施例5〜65、67〜80、参考例2〜4、66、比較例1〜6]
水分散体の種類及び混合割合(質量%)、塗布液中の固形分(質量%)、並びに基材の種類を表7〜表11に示すように変更した以外は参考例1と同様にして塗布液を調製し、セパレータを作製した。得られたセパレータの各種物性及び評価・試験結果を表7〜表11に示す。
[Examples 5-65 , 67-80 , Reference Examples 2-4, 66, Comparative Examples 1-6]
The same as in Reference Example 1 except that the type and mixing ratio (% by mass) of the aqueous dispersion, the solid content (% by mass) in the coating solution, and the type of the substrate were changed as shown in Tables 7 to 11. A coating solution was prepared to produce a separator. Various physical properties and evaluation / test results of the obtained separator are shown in Tables 7 to 11.
[実施例81]
水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)69.0質量部と、水分散体A15と水分散体A28との固形分質量比75:25の混合液30質量部(固形分換算)と、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部とを100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、ポリオレフィン樹脂多孔膜B1の表面にマイクログラビアコーターを用いて塗布した。60℃にて乾燥して水を除去した。こうして、基材B1上にポリマー層を形成したセパレータを得た。得られたセパレータについて、上記方法により、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表12に示す。
[Example 81]
69.0 parts by mass of aluminum hydroxide oxide (average particle size 1.0 μm), 30 parts by mass (in terms of solids) of a mixed liquid 75:25 of the solids mass ratio of the aqueous dispersion A15 and the aqueous dispersion A28, An aqueous solution of ammonium polycarboxylate (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) is uniformly dispersed in 100 parts by weight of water to prepare a coating solution, and a micro gravure coater is applied to the surface of the polyolefin resin porous membrane B1. Applied. Water was removed by drying at 60 ° C. Thus, a separator having a polymer layer formed on the substrate B1 was obtained. About the obtained separator, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property were evaluated by the said method, and the said simple adhesion test was done. The results obtained are shown in Table 12.
[実施例82]
水酸化酸化アルミニウム(平均粒径1.0μm)19.0質量部と、水分散体A15と水分散体A28との固形分質量比75:25の混合液80質量部(固形分換算)と、ポリカルボン酸アンモニウム水溶液(サンノプコ社製 SNディスパーサント5468)1.0質量部とを100質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製し、ポリオレフィン樹脂多孔膜B1の表面にマイクログラビアコーターを用いて塗布した。60℃にて乾燥して水を除去した。こうして、基材B1上にポリマー層を形成したセパレータを得た。得られたセパレータについて、上記方法により、耐ブロッキング性、密着性及びクッション性を評価し、上記簡易接着試験を行った。得られた結果を表12に示す。
[Example 82]
19.0 parts by mass of aluminum hydroxide oxide (average particle size 1.0 μm), 80 parts by mass (in terms of solids) of a mixed liquid of water dispersion A15 and water dispersion A28 in a solids mass ratio of 75:25, An aqueous solution of ammonium polycarboxylate (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) is uniformly dispersed in 100 parts by weight of water to prepare a coating solution, and a micro gravure coater is applied to the surface of the polyolefin resin porous membrane B1. Applied. Water was removed by drying at 60 ° C. Thus, a separator having a polymer layer formed on the substrate B1 was obtained. About the obtained separator, blocking resistance, adhesiveness, and cushioning property were evaluated by the said method, and the said simple adhesion test was done. The results obtained are shown in Table 12.
本発明によれば、電極(電極活物質)との優れた密着性、さらにはハンドリング性にも優れるセパレータを提供できる。したがって、本発明は、非水系電解液二次電池等の電池やコンデンサー、キャパシタ等の蓄電デバイス用セパレータとして有用であり、これらの分野に産業上の利用可能性がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the separator which is excellent also in the outstanding adhesiveness with an electrode (electrode active material) and also handling property can be provided. Therefore, the present invention is useful as a separator for an electricity storage device such as a battery such as a non-aqueous electrolyte secondary battery, a capacitor, and a capacitor, and has industrial applicability in these fields.
Claims (14)
前記熱可塑性ポリマーが、シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体を単量体単位として有する共重合体を、前記熱可塑性ポリマー全量に対して75質量%以上含み、
前記共重合体のガラス転移温度が50℃以上であり、
前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体の含有割合が、前記共重合体100質量%に対して、10質量%以上であり、
前記熱可塑性ポリマーが、ガラス転移温度が20℃以下である共重合体を更に含み、
前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、前記基材の一面当たりの表面積に対して、5%以上の表面被覆率で前記基材の表面上に存在する、蓄電デバイス用セパレータ。 A separator for an electricity storage device comprising: a base material; and a layer containing a thermoplastic polymer formed on at least a part of at least one surface of the base material,
The thermoplastic polymer contains a copolymer having an ethylenically unsaturated monomer having a cycloalkyl group as a monomer unit , 75% by mass or more based on the total amount of the thermoplastic polymer ,
The glass transition temperature of the copolymer is 50 ° C. or higher,
The content of the ethylenically unsaturated monomer having a cycloalkyl group is 10% by mass or more with respect to 100% by mass of the copolymer,
Wherein the thermoplastic polymer further seen containing a copolymer having a glass transition temperature is 20 ° C. or less,
The separator for electrical storage devices in which the layer containing the said thermoplastic polymer exists on the surface of the said base material with the surface coverage of 5% or more with respect to the surface area per surface of the said base material .
前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体及び前記(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合は、共重合体100質量%に対して50〜99.9質量%である、請求項2〜6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The other monomer includes a (meth) acrylic acid ester monomer composed of an alkyl group having 4 or more carbon atoms and a (meth) acryloyloxy group,
The content ratio of the ethylenically unsaturated monomer having the cycloalkyl group and the (meth) acrylic acid ester monomer is 50 to 99.9% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer. The separator for electrical storage devices of any one of 2-6.
前記シクロアルキル基を有するエチレン性不飽和単量体及び前記(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有割合は、共重合体100質量%に対して50〜99.9質量%である、請求項2〜6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The other monomer includes a (meth) acrylic acid ester monomer composed of an alkyl group having 6 or more carbon atoms and a (meth) acryloyloxy group,
The content ratio of the ethylenically unsaturated monomer having the cycloalkyl group and the (meth) acrylic acid ester monomer is 50 to 99.9% by mass with respect to 100% by mass of the copolymer. The separator for electrical storage devices of any one of 2-6.
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