JP2003327839A - Polymer film and separator for electrochemical device - Google Patents
Polymer film and separator for electrochemical deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】耐熱性、生産性に優れた高分子フィルムおよび
該高分子フィルムを用いてなる電解液への親和性に優れ
た電気化学素子用セパレータを提供することを目的とす
る。
【解決手段】非晶性熱可塑性樹脂である非膨潤性高分子
を含有してなるマトリックスとポリアルキレンオキサイ
ド基を含有する単量体、共重合体、架橋重合体から選ば
れた少なくとも1つの重合体を含有してなる膨潤性高分
子を含有してなるマトリックスとからなる高分子フィル
ム、および非膨潤性高分子を溶媒に溶解し、該溶液中で
膨潤性高分子を重合させて得た混合物をシート状に形成
した後、溶媒を除去することで製造される高分子フィル
ム。該高分子フィルムを用いてなる電気化学素子用セパ
レータ。An object of the present invention is to provide a polymer film excellent in heat resistance and productivity and a separator for an electrochemical element using the polymer film and having excellent affinity for an electrolytic solution. I do. A matrix containing a non-swellable polymer that is an amorphous thermoplastic resin and at least one polymer selected from a monomer, a copolymer, and a cross-linked polymer containing a polyalkylene oxide group are provided. A polymer film comprising a matrix comprising a swellable polymer comprising a coalesced polymer, and a mixture obtained by dissolving a non-swellable polymer in a solvent and polymerizing the swellable polymer in the solution. A polymer film produced by forming a sheet into a sheet and removing the solvent. A separator for an electrochemical device using the polymer film.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子フィルムお
よび該高分子フィルムを用いてなる電気化学素子用セパ
レータに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer film and a separator for an electrochemical device using the polymer film.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器電源、電気自
動車、電力貯蔵用電源等に使われているリチウム二次電
池やキャパシタに対して、軽量化、高エネルギー化、安
全性が求められている。リチウム二次電池、キャパシタ
はで、正負電極間に短絡防止のためにセパレータが設け
られている。このセパレータとしては、電解液中に含ま
れるイオンが移動できるように、絶縁性多孔質基材が使
用されている。2. Description of the Related Art In recent years, lighter weight, higher energy and safety have been required for lithium secondary batteries and capacitors used in portable electronic equipment power supplies, electric vehicles, power storage power supplies and the like. A lithium secondary battery or a capacitor has a separator provided between the positive and negative electrodes to prevent a short circuit. As this separator, an insulating porous substrate is used so that the ions contained in the electrolytic solution can move.
【0003】また、高容量のリチウム二次電池およびキ
ャパシタは、非水電解液が用いられるが、電池が破損し
たときに液漏れしたり、過充電によって電解液が気化し
たり、安全性の面で問題があった。特に、リチウム二次
電池で主に使用されているポリオレフィン系のセパレー
タは、電解液中の極性溶媒に対する親和性が低く、液枯
れが起こり、電池の寿命が短いという問題があった。High-capacity lithium secondary batteries and capacitors use a non-aqueous electrolyte, but when the battery is damaged, the electrolyte leaks or the electrolyte is vaporized due to overcharging. I had a problem with. In particular, the polyolefin-based separator that is mainly used in lithium secondary batteries has a problem that the affinity for the polar solvent in the electrolytic solution is low, liquid drainage occurs, and the battery life is short.
【0004】このような安全性と親和性の問題を解決す
るために、特開平7−320713号公報には、高分子
マトリックスと、該高分子マトリックス内に、高分子マ
トリックスと相分離し、連続して三次元網目状に形成さ
れたイオン伝導路から構成された電池用セパレータが提
案されている。また、特開平11−40128号公報、
特開2002−47372号公報等には、電解質溶液を
保持可能な高分子電解質とポリオレフィン等の樹脂との
混合物を延伸して製造する電池用セパレータが提案され
ている。In order to solve such problems of safety and affinity, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-320713 discloses that a polymer matrix and a polymer matrix in the polymer matrix are phase-separated and continuously. Then, there has been proposed a battery separator composed of ion conductive paths formed in a three-dimensional mesh shape. In addition, JP-A-11-40128,
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-47372 proposes a battery separator manufactured by stretching a mixture of a polymer electrolyte capable of holding an electrolyte solution and a resin such as polyolefin.
【0005】このような電池用セパレータは、イオン伝
導路もしくは高分子電解質によって、電解液に対する親
和性が向上している。しかしながら、従来の方法では、
高分子マトリックスとイオン伝導路、高分子電解質とポ
リオレフィン樹脂の分散性が悪く、イオン伝導路や高分
子電解質が偏在することがあった。Such a battery separator has an improved affinity for an electrolytic solution due to an ionic conduction path or a polymer electrolyte. However, in the conventional method,
The dispersibility of the polymer matrix and the ionic conduction path or the polymer electrolyte and the polyolefin resin was poor, and the ionic conduction path and the polymer electrolyte were sometimes unevenly distributed.
【0006】また、非水電解液を用いるリチウム二次電
池およびキャパシタにおいては、素子内に水分が混入す
ると、電気化学的安定性が悪化し、電池もしくはキャパ
シタの寿命が低下する。そのため、組立時に電池および
キャパシタで使われる材料から水分を除去するために、
乾燥工程が設けられている場合がある。従来使用されて
きた高分子微粒子やポリオレフィン樹脂は耐熱性が低い
ために、乾燥温度を上げることができず、水分除去に時
間とコストがかかるという問題があった。Further, in a lithium secondary battery and a capacitor using a non-aqueous electrolytic solution, if water is mixed in the element, electrochemical stability is deteriorated and the life of the battery or the capacitor is shortened. Therefore, to remove water from the materials used in batteries and capacitors during assembly,
A drying process may be provided. Since the polymer fine particles and the polyolefin resin used conventionally have low heat resistance, there is a problem that the drying temperature cannot be raised, and it takes time and cost to remove water.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電解
液の親和性、耐熱性、生産性に優れた高分子フィルムお
よび該高分子フィルムを用いてなる電気化学素子用セパ
レータを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polymer film excellent in affinity of electrolyte solution, heat resistance, and productivity, and a separator for electrochemical device using the polymer film. It is in.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、非膨潤性高分子を
含有してなるマトリックスと膨潤性高分子を含有してな
るマトリックスとからなる高分子フィルムにおいて、非
膨潤性高分子が非晶性熱可塑性樹脂であれば良いことを
見出した。非晶性芳香族ポリエステル、ポリアリレート
等の非晶性熱可塑性樹脂は、耐熱性に優れているため、
生産性を向上させることができる。また、膨潤性高分子
が、ポリアルキレンオキサイド基を含有する単重合体、
共重合体、架橋重合体から選ばれる少なくとも1つの重
合体を含有していることで、本発明の高分子フィルムを
電気化学素子用セパレータに用いた場合、電解液との親
和性に優れているので、高性能の電気化学素子を得るこ
とができる。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for solving the above problems, the present inventors have found that a matrix containing a non-swelling polymer and a matrix containing a swelling polymer. It has been found that the non-swelling polymer in the polymer film made of is a non-crystalline thermoplastic resin. Amorphous aromatic polyesters, amorphous thermoplastics such as polyarylate are excellent in heat resistance,
Productivity can be improved. Further, the swelling polymer is a homopolymer containing a polyalkylene oxide group,
When the polymer film of the present invention is used as a separator for an electrochemical device, it has excellent affinity with an electrolytic solution by containing at least one polymer selected from a copolymer and a cross-linked polymer. Therefore, a high-performance electrochemical device can be obtained.
【0009】また、非膨潤性高分子を溶媒に溶解し、該
溶液中で膨潤性高分子を重合させて得た混合物をシート
状に形成した後、溶媒を除去することによって、非膨潤
性高分子を含有してなるマトリックスと膨潤性高分子を
含有してなるマトリックスとの間に、分子的な絡合が生
じるため、非膨潤性高分子が偏在することなく、均一で
機械的強度にも優れた高分子フィルムを提供することが
できることを見出した。Further, the non-swelling polymer is dissolved in a solvent, and the mixture obtained by polymerizing the swelling polymer in the solution is formed into a sheet, and then the solvent is removed. Since a molecular entanglement occurs between the matrix containing the molecule and the matrix containing the swelling polymer, the non-swelling polymer is not unevenly distributed and is uniform in mechanical strength. It has been found that an excellent polymer film can be provided.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳説する。本発明
の高分子フィルムに係わる非膨潤性高分子としては、非
晶性熱可塑性樹脂を用いる。非晶性熱可塑性樹脂として
は、芳香族ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリアリレー
ト樹脂、ポリノルボルネン樹脂に代表される環状ポリオ
レフィン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホ
ン樹脂、水添ポリスチレン樹脂、およびこれらの変性体
が挙げられる。また、ガラス転移点(Tg)が好ましく
は140℃、より好ましくは160℃以上ある耐熱性非
晶性熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below. An amorphous thermoplastic resin is used as the non-swelling polymer relating to the polymer film of the present invention. As the amorphous thermoplastic resin, aromatic polycarbonate resin, amorphous polyarylate resin, cyclic polyolefin resin typified by polynorbornene resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, hydrogenated polystyrene resin, and modified products thereof Is mentioned. Further, it is preferable to use a heat-resistant amorphous thermoplastic resin having a glass transition point (Tg) of preferably 140 ° C., more preferably 160 ° C. or higher.
【0011】ポリカーボネート樹脂とは、グリコールま
たは2価のフェノールの炭酸エステルであり、−OCO
O−の極性基を有する。代表的な組成としては、例え
ば、ビス(オキシフェニル)エタン(ジオキシジフェニ
ルエタン)、ビス(オキシフェニル)イソブタン(ジオ
キシジフェニルイソブタン)、ビス(オキシフェニル)
シクロヘキサン(ジオキシジフェニルシクロヘキサン)
等がある。Polycarbonate resin is a carbonic acid ester of glycol or divalent phenol, and is --OCO.
It has an O-polar group. Typical compositions include, for example, bis (oxyphenyl) ethane (dioxydiphenylethane), bis (oxyphenyl) isobutane (dioxydiphenylisobutane), bis (oxyphenyl).
Cyclohexane (dioxydiphenylcyclohexane)
Etc.
【0012】ポリアリレート樹脂とは、芳香族ポリエス
テルであり、代表的なものとして、ビスフェノールAと
テレフタル酸のような芳香族ジカルボン酸とから得られ
るポリエステルが挙げられる。The polyarylate resin is an aromatic polyester, and a typical example thereof is a polyester obtained from bisphenol A and an aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid.
【0013】環状ポリオレフィン樹脂としては、例えば
ノルボルネン骨格を有するポリオレフィン樹脂や、テト
ラシクロドデセン誘導体または該テトラシクロドデセン
と共重合可能な不飽和環状化合物とメタセシス重合して
得られる重合体を水素添加して得られる重合体がある。As the cyclic polyolefin resin, for example, a polyolefin resin having a norbornene skeleton, a tetracyclododecene derivative or a polymer obtained by metathesis polymerization with an unsaturated cyclic compound copolymerizable with the tetracyclododecene is hydrogenated. There is a polymer thus obtained.
【0014】ポリスルホン樹脂の代表的な組成として
は、ビスフェノールAとビフェニルスルホンとからなる
スルホン基を含有する重合体を挙げることができる。ま
た、ポリエーテルスルホン樹脂としては、エーテル基と
スルホン基とを有する重合体であり、例えばビフェニル
スルホンと酸素との重合体であるポリエーテルスルホン
が挙げられる。A typical composition of the polysulfone resin is a polymer containing a sulfone group consisting of bisphenol A and biphenyl sulfone. The polyether sulfone resin is a polymer having an ether group and a sulfone group, and examples thereof include polyether sulfone which is a polymer of biphenyl sulfone and oxygen.
【0015】本発明の高分子フィルムに係わる膨潤性高
分子としては、ポリアクリロニトリル、ポリアルキル
(メタ)アクリレート、アクリロニトリルとポリアルキ
ル(メタ)アクリレートとの共重合体、アクリロニトリ
ルとスチレンの共重合体、ポリスチレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリフッ化ビニリデン、多糖ポリマー、ポリシラ
ン、ポリカルボシラン、ポリシロキサン等を用いること
ができる。これらのポリマーの直鎖もしくは側鎖が、ポ
リアルキレンオキサイド基を含有していると、高いイオ
ン伝導性を示すことができる。このようなポリマーとし
ては、例えばWO96/08051号、特開2000−
123632号、特開2000−188130号、特公
平6−52671号、特開平11−35765号、特公
平8−21389号、特開2000−154254号、
特開2001−323069号公報等に記載されている
ポリマーを挙げることができる。Examples of the swelling polymer relating to the polymer film of the present invention include polyacrylonitrile, polyalkyl (meth) acrylate, copolymers of acrylonitrile and polyalkyl (meth) acrylate, copolymers of acrylonitrile and styrene, Polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polysaccharide polymer, polysilane, polycarbosilane, polysiloxane and the like can be used. When the straight chain or side chain of these polymers contains a polyalkylene oxide group, high ionic conductivity can be exhibited. Examples of such a polymer include WO96 / 08051 and JP-A-2000-
No. 123632, JP-A-2000-188130, JP-B-6-52671, JP-A-11-35765, JP-B-8-21389, JP-A-2000-154254,
Examples thereof include polymers described in JP 2001-323069 A.
【0016】本発明の高分子フィルムに係わる膨潤性高
分子の重合方法には特に限定はないが、ラジカル重合、
カチオン重合、アニオン重合、重付加反応、重縮合反
応、ヒドロシリル化反応等を利用することができる。The method of polymerizing the swelling polymer relating to the polymer film of the present invention is not particularly limited, but radical polymerization,
Cationic polymerization, anionic polymerization, polyaddition reaction, polycondensation reaction, hydrosilylation reaction and the like can be used.
【0017】本発明の高分子フィルムに係わる膨潤性高
分子は、重合時に電解質塩を添加しておくこともでき
る。このように、膨潤性高分子が電解質塩を含有してい
ると、電気化学素子を組み立てる際に、電解液もしくは
溶媒の注入を速やかに行うことができるという利点があ
る。このような電解質塩の例としては、金属陽イオン、
アンモニウムイオン、アミジニウムイオン、及びグアニ
ジウムイオンから選ばれる陽イオンと、フッ素イオン、
塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、過塩素酸イオ
ン、次亜塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、テトラフ
ルオロホウ素酸イオン、テトラフェニルホウ素酸イオ
ン、硝酸イオン、有機酸イオン、過マンガン酸イオン、
リン酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、チオ硫酸イオ
ン、AsF6 -、PF6 -、ステアリルスルホン酸イオン、
オクチルスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン
酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ドデシルナフ
タレンスルホン酸イオン、7, 7, 8, 8−テトラシア
ノ−p−キノジメタンイオン、X1SO3 -、[(X1 SO
2) (X2 SO2)N] - 、[(X1 SO2) (X2 SO2)
(X3 SO2)C] - 及び[(X1 SO2) (X2 SO2)
YC] - から選ばれる陰イオンとからなる化合物が挙
げられる。ここで、X1、X2、X3及びYは電子吸引性
基である。好ましくは、X1、X2及びX3は各々独立し
て炭素数が1〜6のパーフルオロアルキル基又はパーフ
ルオロアリール基であり、Yはニトロ基、ニトロソ基、
カルボニル基、カルボキシル基、又はシアノ基である。
X1、X2及びX3は各々同一であっても、異なっていて
も良い。An electrolyte salt may be added to the swelling polymer related to the polymer film of the present invention at the time of polymerization. As described above, when the swelling polymer contains an electrolyte salt, there is an advantage that the electrolyte solution or the solvent can be injected quickly when the electrochemical element is assembled. Examples of such electrolyte salts include metal cations,
A cation selected from ammonium ion, amidinium ion, and guanidinium ion, and fluorine ion,
Chlorine ion, bromine ion, iodine ion, perchlorate ion, hypochlorite ion, thiocyanate ion, tetrafluoroborate ion, tetraphenylborate ion, nitrate ion, organic acid ion, permanganate ion,
Phosphate ion, sulfate ion, nitrate ion, thiosulfate ion, AsF 6 -, PF 6 - , stearyl sulfonate ion,
Octyl sulfonate ion, dodecylbenzenesulfonate ion, naphthalenesulfonate ion, dodecyl naphthalenesulfonate ion, 7, 7, 8, 8-tetracyano -p- quinodimethane ion, X 1 SO 3 -, [ (X 1 SO
2 ) (X 2 SO 2 ) N] - , [(X 1 SO 2 ) (X 2 SO 2 )
(X 3 SO 2) C] - and [(X 1 SO 2) ( X 2 SO 2)
And a compound consisting of an anion selected from YC] − . Here, X 1 , X 2 , X 3 and Y are electron withdrawing groups. Preferably, X 1 , X 2 and X 3 are each independently a perfluoroalkyl group or a perfluoroaryl group having 1 to 6 carbon atoms, Y is a nitro group, a nitroso group,
It is a carbonyl group, a carboxyl group, or a cyano group.
X 1 , X 2 and X 3 may be the same or different.
【0018】本発明の高分子フィルムの製造方法におい
て、非膨潤性高分子を溶解する溶媒としては、非膨潤性
高分子の種類によって異なるが、チオフェン、硫化ジエ
チル、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の硫黄化合
物、アセトニトリル、ジエチルアミン、アニリン等の窒
素化合物、アセトン、2−ブタノン、シクロヘキサノン
等のケトン、エステル、フェノール、トルエン、キシレ
ン、イソパラフィン、ベンゼン等の炭化水素、ハロゲン
化炭化水素、ジメチルポリシロキサン、テトラヒドロフ
ラン、2−メトキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオ
キソラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−エトキ
シエタン、1,3−ジオキサン等のエーテル化合物、メ
タノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール
等のアルコールを単独もしくは混合して使用することが
できる。膨潤性高分子が、非膨潤性高分子溶解液中で、
重合させることによって、非膨潤性高分子と膨潤性高分
子との間に、分子的な絡合が生じて、均一で機械的強度
にも優れた電気化学素子用セパレータを提供することが
できる。In the method for producing a polymer film of the present invention, the solvent for dissolving the non-swelling polymer varies depending on the kind of the non-swelling polymer, but is a sulfur compound such as thiophene, diethyl sulfide, dimethyl sulfoxide, sulfolane. , Nitrogen compounds such as acetonitrile, diethylamine and aniline, ketones such as acetone, 2-butanone and cyclohexanone, esters, phenols, toluene, xylene, isoparaffin, hydrocarbons such as benzene, halogenated hydrocarbons, dimethylpolysiloxane, tetrahydrofuran, 2 -Methoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-ethoxyethane, ether compounds such as 1,3-dioxane, alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, butanol Germany or in combination can be used. The swelling polymer is in a non-swelling polymer solution,
By polymerizing, a molecular entanglement occurs between the non-swelling polymer and the swelling polymer, and it is possible to provide a separator for an electrochemical element that is uniform and excellent in mechanical strength.
【0019】本発明の高分子フィルムの製造方法におい
て、非膨潤性高分子溶解液中で膨潤性高分子を重合した
後、シート状のセパレータを得る方法としては、ロール
コート法、カーテンコート法、バーコート法、スプレー
コート法、スピンコート法、電着法、溶媒キャスト法等
で製造することができる。後工程として、加熱や光電子
線等の活性光線の照射等の後工程を行っても良い。In the method for producing a polymer film of the present invention, a method of obtaining a sheet-like separator after polymerizing a swelling polymer in a non-swelling polymer solution includes roll coating, curtain coating, It can be manufactured by a bar coating method, a spray coating method, a spin coating method, an electrodeposition method, a solvent casting method or the like. As a post process, a post process such as heating or irradiation with an actinic ray such as a photoelectron beam may be performed.
【0020】本発明の高分子フィルムを電気化学素子用
セパレータとして用いる場合、その坪量には特に制限は
ないが、5〜50g/m2が好ましい。また、厚みにも
特に制限は無いが、電気化学素子を小型化するためには
薄い方が好ましく、10〜200μm、より好ましくは
15〜100μmである。セパレータの厚みは、スーパ
ーカレンダー、マシンカレンダー、熱カレンダー、ソフ
トカレンダー、熱ソフトカレンダー処理によって調整す
ることができる。When the polymer film of the present invention is used as a separator for an electrochemical device, its basis weight is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 g / m 2 . Although the thickness is not particularly limited, it is preferably thin in order to miniaturize the electrochemical element, and is preferably 10 to 200 μm, more preferably 15 to 100 μm. The thickness of the separator can be adjusted by a super calendar, a machine calendar, a thermal calendar, a soft calendar, or a thermal soft calendar treatment.
【0021】本発明の高分子フィルムを用いてなる電気
化学素子用セパレータを、リチウム二次電池、キャパシ
タ等のセルに組み込み、セルに溶媒もしくは電解液を注
入することによって、膨潤性高分子が電解質塩および溶
媒を包含して、イオン伝導性を発現する。この溶媒とし
ては、塩化チオニル、塩化スルフリル、液体アンモニア
等の無機溶媒、チオフェン、硫化ジエチル等の硫黄化合
物、アセトニトリル、ジエチルアミン、アニリン等の窒
素化合物、酢酸、酪酸等の脂肪酸、及びこれらの酸無水
物、エーテル、アセタール、シクロヘキサノンなどのケ
トン、エステル、フェノール、アルコール、炭化水素、
ハロゲン化炭化水素、ジメチルポリシロキサンなどが使
用できる。特に、精製したジメチルスルホキシド、スル
ホラン等の硫黄化合物、プロピレンカーボネート、エチ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート等のカルボニル結合を
有するエステル系化合物、テトラヒドロフラン、2−メ
トキシテトラヒドロフラン、1, 3−ジオキソラン、
1, 2−ジメトキシエタン、1, 2−エトキシエタン、
1, 3−ジオキサン等のエーテル系化合物等及びそれら
の混合物を挙げることができる。また、電解液の電解質
塩としては、上述のものを使用することができる。By incorporating the separator for electrochemical device using the polymer film of the present invention into a cell such as a lithium secondary battery or a capacitor, and injecting a solvent or an electrolytic solution into the cell, the swelling polymer becomes an electrolyte. Includes salts and solvents to develop ionic conductivity. Examples of the solvent include thionyl chloride, sulfuryl chloride, inorganic solvents such as liquid ammonia, sulfur compounds such as thiophene and diethyl sulfide, nitrogen compounds such as acetonitrile, diethylamine and aniline, fatty acids such as acetic acid and butyric acid, and acid anhydrides thereof. , Ethers, acetals, ketones such as cyclohexanone, esters, phenols, alcohols, hydrocarbons,
Halogenated hydrocarbon, dimethyl polysiloxane, etc. can be used. Particularly, purified sulfur compounds such as dimethyl sulfoxide and sulfolane, ester compounds having a carbonyl bond such as propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, tetrahydrofuran, 2-methoxytetrahydrofuran, and 1,3-dioxolane. ,
1,2-dimethoxyethane, 1,2-ethoxyethane,
Examples thereof include ether compounds such as 1,3-dioxane and the like, and mixtures thereof. Moreover, the above-mentioned thing can be used as an electrolyte salt of electrolyte solution.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
【0023】実施例1
非膨潤性高分子である芳香族ポリカーボネート(Z20
0:三菱瓦斯化学製)40重量部をテトラヒドロフラン
360重量部に溶解した。この溶解液に、室温で、メト
キシポリエチレングリコールアクリレート(130A:
共栄社化学製)42重量部、トリエチレングリコールジ
アクリレート18重量部、アゾビスイソブチロニトリル
1重量部、(C2H5)4NBF40.6重量部を添加し、
窒素雰囲気下で80℃で3時間加熱して、膨潤性高分子
を重合させた。この高分子液を、アルミニウムシート上
にバーコート法によりキャストし、130℃で2時間乾
燥させて、電気化学素子用セパレータAを得た。電気化
学素子用セパレータAは、52g/m2、48μmであ
った。Example 1 Aromatic polycarbonate (Z20 which is a non-swelling polymer)
0: Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) 40 parts by weight was dissolved in 360 parts by weight of tetrahydrofuran. Methoxy polyethylene glycol acrylate (130A:
Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 42 parts by weight, triethylene glycol diacrylate 18 parts by weight, azobisisobutyronitrile 1 part by weight, (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 0.6 parts by weight,
The swelling polymer was polymerized by heating at 80 ° C. for 3 hours under a nitrogen atmosphere. This polymer liquid was cast on an aluminum sheet by a bar coating method and dried at 130 ° C. for 2 hours to obtain a separator A for electrochemical element. The electrochemical device separator A had a weight of 52 g / m 2 and a thickness of 48 μm.
【0024】20mmφの電気化学素子用セパレータA
を0.8Mの(C2H5)4NBF4/プロピレンカーボネ
ート電解液に含浸し、同面積の白金電極ではさみ、ソー
ラトロン SI1280Bを用いて、イオン伝導度を測
定したところ、7.6×10 -3S/cm(20℃)であ
った。20 mmφ separator A for electrochemical device
0.8M (C2HFive)FourNBFFour/ Propylene Carbone
Impregnated with a platinum electrolytic solution, sandwiched between platinum electrodes of the same area, and
Ion conductivity was measured using Ratron SI1280B.
When determined, 7.6 × 10 -3S / cm (20 ° C)
It was.
【0025】比表面積が2000m2/g、平均粒径が
8μmの高活性活性炭80重量部、アセチレンブラック
10重量部、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)のN−
メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液(クレハKFポ
リマー L#1120:呉羽化学工業製)100重量
部、NMP150重量部を混合して活性炭含有液を調製
した。この含有液をアルミニウム箔上に塗布し、乾燥し
て、電気二重層キャパシタ用電極を製造した。電気化学
素子用セパレータAをこの電極で挟み込み、キャパシタ
用セルに組み込んだ後、0.8Mの(C2H5)4NBF4
/プロピレンカーボネート電解液を注入して、セルを封
じ、電気二重層キャパシタを製造した。この電気二重層
キャパシタの静電容量は12μFであった。この電気二
重層キャパシタにおいて、2.5Vまで充電し、0.1
Vまで放電する連続充放電試験を1000回繰り返した
後の静電容量は11μFであった。80 parts by weight of highly active activated carbon having a specific surface area of 2000 m 2 / g and an average particle size of 8 μm, 10 parts by weight of acetylene black, N-of polyvinylidene fluoride (PVDF)
100 parts by weight of a methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution (Kureha KF Polymer L # 1120: manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) and 150 parts by weight of NMP were mixed to prepare an activated carbon-containing liquid. This containing liquid was applied on an aluminum foil and dried to manufacture an electrode for electric double layer capacitor. After sandwiching the electrochemical device separator A between these electrodes and incorporating it into a capacitor cell, 0.8 M (C 2 H 5 ) 4 NBF 4
/ Propylene carbonate electrolyte was injected, the cell was sealed, and an electric double layer capacitor was manufactured. The capacitance of this electric double layer capacitor was 12 μF. In this electric double layer capacitor, charging to 2.5 V,
The electrostatic capacity after repeating the continuous charge / discharge test for discharging to V 1000 times was 11 μF.
【0026】実施例2
非膨潤性高分子であるポリアリレート樹脂(U−10
0:ユニチカ製)50重量部をテトラヒドロフラン35
0重量部に溶解した。この溶解液に、室温で、両末端に
ヒドロシリル基を有し、ポリアルキレンオキサイド部を
主鎖に有し、両末端にヒドロシリル基を有する共重合体
(分子量約3000)45重量部、ペンタエリスリトー
ルテトラアリルエーテル15重量部、白金触媒0.00
5重量部を添加し、窒素雰囲気下で、60℃で3時間加
熱して、膨潤性高分子を重合させた。この高分子液を、
アルミニウムシート上にロールコート法によりキャスト
し、120℃で3時間乾燥させて、電気化学素子用セパ
レータBを得た。電気化学素子用セパレータBは、53
g/m2、51μmであった。Example 2 Polyarylate resin (U-10, which is a non-swelling polymer)
0: Unitika) 50 parts by weight of tetrahydrofuran 35
It dissolved in 0 parts by weight. To this solution, at room temperature, 45 parts by weight of a copolymer having a hydrosilyl group at both ends, a polyalkylene oxide part in the main chain, and a hydrosilyl group at both ends (molecular weight about 3000), pentaerythritol tetra Allyl ether 15 parts by weight, platinum catalyst 0.00
5 parts by weight was added and heated at 60 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to polymerize the swelling polymer. This polymer liquid
It was cast on an aluminum sheet by a roll coating method and dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain a separator B for electrochemical element. The electrochemical device separator B is 53
It was g / m 2 and 51 μm.
【0027】20mmφの電気化学素子用セパレータB
を1.0MのLiPF6 エチレンカーボネート/ジエ
チルカーボネート電解液に含浸し、同面積の白金電極で
はさみ、実施例1と同様の装置を用いて、イオン伝導度
を測定したところ、4.5×10-3S/cm(20℃)
であった。20 mmφ separator B for electrochemical device
Was impregnated with a 1.0 M LiPF 6 ethylene carbonate / diethyl carbonate electrolytic solution, sandwiched between platinum electrodes having the same area, and the ion conductivity was measured using the same apparatus as in Example 1. -3 S / cm (20 ° C)
Met.
【0028】コバルト酸リチウム20重量部、アセチレ
ンブラック2重量部、実施例1で使用したPVDFのN
MP溶液18重量部、NMP12重量部を混合して、ア
ルミニウム箔上に塗布し、乾燥して、リチウム二次電池
用正極を製造した。カーボン粉末20重量部、PVDF
のNMP溶液17.5重量部、NMP12重量部を混合
して、銅箔上に塗布し、乾燥して、リチウム二次電池用
負極を製造した。正極と負極の間に、電気化学素子用セ
パレータBを挟み込み、リチウムに次電池用セルに組み
込んだ後、0.8Mの(C2H5)4NBF4/プロピレン
カーボネート電解液を注入して、セルを封じ、リチウム
二次電池を製造した。このリチウム二次電池の容量は3
80mAhであった。このリチウム二次電池において、
3.0Vまで充電し、1.0Vまで放電する連続充放電
試験を300回繰り返した後の容量は330mAhであ
った。20 parts by weight of lithium cobalt oxide, 2 parts by weight of acetylene black, N of PVDF used in Example 1
18 parts by weight of MP solution and 12 parts by weight of NMP were mixed, applied on an aluminum foil and dried to manufacture a positive electrode for a lithium secondary battery. 20 parts by weight of carbon powder, PVDF
17.5 parts by weight of NMP solution and 12 parts by weight of NMP were mixed, coated on a copper foil, and dried to manufacture a negative electrode for a lithium secondary battery. The electrochemical device separator B is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and lithium is incorporated into the cell for the next battery, and then 0.8 M (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 / propylene carbonate electrolytic solution is injected. The cell was sealed and a lithium secondary battery was manufactured. The capacity of this lithium secondary battery is 3
It was 80 mAh. In this lithium secondary battery,
The capacity after repeating a continuous charge / discharge test in which the battery was charged to 3.0 V and discharged to 1.0 V 300 times was 330 mAh.
【0029】比較例1
ポリエチレン40重量部と、ポリエチレンオキサイド
(PEO−18:住友精化製)20重量部と、流動パラ
フィン100重量部とを160℃でスラリー状に均一に
混合した。この混練物をアルミニウム板で挟み込み、厚
み50μmになるまで加圧処理を行った。このシートを
ヘプタンを用いて脱溶媒処理を行った後、90℃で7時
間乾燥し、電気化学素子用セパレータXを得た。Comparative Example 1 40 parts by weight of polyethylene, 20 parts by weight of polyethylene oxide (PEO-18: manufactured by Sumitomo Seika) and 100 parts by weight of liquid paraffin were uniformly mixed in a slurry form at 160 ° C. This kneaded product was sandwiched between aluminum plates and pressure-treated until a thickness of 50 μm was reached. The sheet was desolvated with heptane and then dried at 90 ° C. for 7 hours to obtain a separator X for electrochemical element.
【0030】電気化学素子用セパレータXでは、膨潤性
高分子が偏在しており、一部目視で空孔が確認された。
また、実施例1と同様の方法で測定したイオン伝導度
は、4.1×10-3S/cm(20℃)であり、本発明
の電気化学素子用セパレータAよりも低いものであっ
た。In the electrochemical device separator X, the swelling polymer was unevenly distributed, and some voids were visually confirmed.
The ionic conductivity measured by the same method as in Example 1 was 4.1 × 10 −3 S / cm (20 ° C.), which was lower than that of the electrochemical device separator A of the present invention. .
【0031】セパレータとして電気化学素子用セパレー
タXを使用する以外は実施例1と同様の方法で、電気二
重層キャパシタを製造した。電気二重層キャパシタの静
電容量は、5μFであり、実施例1よりも低いものとな
った。また、この電気二重層キャパシタの連続充放電試
験を実施例1と同様の方法で行ったところ、電気化学素
子用セパレータXでは、膨潤性高分子が偏在しているた
めに、静電容量は3μFと低いものであった。An electric double layer capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the separator X for electrochemical device was used as the separator. The electrostatic capacity of the electric double layer capacitor was 5 μF, which was lower than that of Example 1. Further, a continuous charge / discharge test of this electric double layer capacitor was conducted in the same manner as in Example 1. In the electrochemical device separator X, the swelling polymer was unevenly distributed, and thus the electrostatic capacity was 3 μF. Was low.
【0032】比較例2
スチレン/ブタジエン共重合体(スチレン/ブタジエン
組成比=2/8)10重量部をトルエン100重量部に
溶解した。この溶解液に、ポリエチレンオキサイド(P
EO−18:住友精化製)を溶解し、この高分子液を、
アルミニウムシート上にバーコート法によりキャストし
た後、90℃で5時間乾燥させて、電気化学素子用セパ
レータY(48g/m2、50μm)を得た。電気化学
素子用セパレータYは、非膨潤性高分子としてスチレン
/ブタジエン共重合体を使用したため、乾燥時間が長く
なった。Comparative Example 2 10 parts by weight of a styrene / butadiene copolymer (styrene / butadiene composition ratio = 2/8) was dissolved in 100 parts by weight of toluene. Polyethylene oxide (P
EO-18: manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.)
After being cast on an aluminum sheet by a bar coating method, it was dried at 90 ° C. for 5 hours to obtain a separator Y for electrochemical devices (48 g / m 2 , 50 μm). Since the styrene / butadiene copolymer was used as the non-swelling polymer for the separator Y for electrochemical device, the drying time was long.
【0033】電気化学素子用セパレータYでは、膨潤性
高分子が偏在しており、一部目視で空孔が確認された。
また、実施例2と同様の方法で測定したイオン伝導度
は、1.9×10-3S/cm(20℃)であり、本発明
の電気化学素子用セパレータBよりも低いものであっ
た。In the electrochemical device separator Y, the swelling polymer was unevenly distributed, and some voids were visually confirmed.
The ionic conductivity measured by the same method as in Example 2 was 1.9 × 10 −3 S / cm (20 ° C.), which was lower than that of the separator B for electrochemical device of the present invention. .
【0034】セパレータとして電気化学素子用セパレー
タYを使用する以外は実施例2と同様の方法で、リチウ
ム二次電池を製造した。リチウム二次電池の初期容量
は、290mAhであり、実施例2よりも低いものとな
った。また、このリチウム二次電池の連続充放電試験を
実施例2と同様の方法で行ったところ、電気化学素子用
セパレータYでは、膨潤性高分子が偏在しているため
に、容量は200mAhと低いものであった。A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the separator Y for electrochemical device was used as the separator. The initial capacity of the lithium secondary battery was 290 mAh, which was lower than that in Example 2. Further, when a continuous charge / discharge test of this lithium secondary battery was carried out in the same manner as in Example 2, in the separator Y for an electrochemical element, the swelling polymer was unevenly distributed, so that the capacity was as low as 200 mAh. It was a thing.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明の電気化学
素子用セパレータは、生産性に優れている上、均一で電
解液の親和性に優れているので、高性能の電気化学素子
を得ることができるという秀逸な効果をもたらす。As described above, since the separator for electrochemical device of the present invention is excellent in productivity and uniform and has excellent affinity for the electrolyte, it is possible to obtain a high-performance electrochemical device. It has the excellent effect of being able to.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 10/40 H01G 9/00 301C Fターム(参考) 4F071 AA30 AA33 AA48 AA50 AA51 AC19 AE19 AF42 AF45 AG02 AG34 AH15 BA02 BB02 BC02 4J002 AB00X BC02W BC03X BC06X BD03X BD14X BG05X BG10X CE00W CF16W CG01W CN03W CP01X CP03X GQ00 5H021 AA06 BB02 BB13 EE02 EE15 EE17 5H029 AJ02 AK03 AL06 AM03 AM07 CJ08 CJ11 CJ12 DJ04 DJ13 EJ12 EJ14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 10/40 H01G 9/00 301C F term (reference) 4F071 AA30 AA33 AA48 AA50 AA51 AC19 AE19 AF42 AF45 AG02 AG34 AH15 BA02 BB02 BC02 4J002 AB00X BC02W BC03X BC06X BD03X BD14X BG05X BG10X CE00W CF16W CG01W CN03W CP01X CP03X GQ00 5H021 AA06 BB02 BB13 EE02 EE15 EE17 5H029 AJ02 AK03J1212
Claims (4)
クスと膨潤性高分子を含有してなるマトリックスとから
なる高分子フィルムにおいて、非膨潤性高分子が非晶性
熱可塑性樹脂であることを特徴とする高分子フィルム。1. In a polymer film comprising a matrix containing a non-swelling polymer and a matrix containing a swelling polymer, the non-swelling polymer is an amorphous thermoplastic resin. Polymer film characterized by.
イド基を含有する単重合体、共重合体、架橋重合体から
選ばれる少なくとも1つの重合体を含有してなることを
特徴とする高分子フィルム。2. A polymer film characterized in that the swelling polymer contains at least one polymer selected from a homopolymer, a copolymer and a crosslinked polymer containing a polyalkylene oxide group. .
中で膨潤性高分子を重合させて得た混合物をシート状に
形成した後、溶媒を除去することで製造される高分子フ
ィルム。3. A polymer produced by dissolving a non-swelling polymer in a solvent, polymerizing the swelling polymer in the solution to form a mixture into a sheet, and then removing the solvent. the film.
ィルムを用いてなる電気化学素子用セパレータ。4. A separator for an electrochemical element, which comprises the polymer film according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002133587A JP2003327839A (en) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | Polymer film and separator for electrochemical device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102668173A (en) * | 2009-11-03 | 2012-09-12 | 阿莫绿色技术有限公司 | Heat-resistant and high-tenacity ultrafine fibrous separation layer, method for manufacturing same, and secondary cell using same |
-
2002
- 2002-05-09 JP JP2002133587A patent/JP2003327839A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102668173A (en) * | 2009-11-03 | 2012-09-12 | 阿莫绿色技术有限公司 | Heat-resistant and high-tenacity ultrafine fibrous separation layer, method for manufacturing same, and secondary cell using same |
KR101208698B1 (en) * | 2009-11-03 | 2012-12-06 | 주식회사 아모그린텍 | Ultrafine fibrous separator with heatresistance and high strength, method of manufacturing the same and rechargeable battery using the same |
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