JP2006348280A - Porous film and laminated porous film - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、高い耐熱性を損なうことなく長期保存安定性が良好な電池およびキャパシターを得ることができるセパレーターを与える多孔質フィルムおよび積層多孔質フィルムを提供することにある。
【解決手段】熱分解開始温度が200℃以上である重合体およびその原料モノマーを含有し、該原料モノマーの割合が、該重合体およびその原料モノマーの総重量中0.05重量%以上5重量%以下であることを特徴とする多孔質フィルム。熱分解開始温度が200℃以上である重合体が含窒素芳香族重合体である前記の多孔質フィルム。上記多孔質フィルムと熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムとが接して積層されてなる積層多孔質フィルム。
【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a porous film and a laminated porous film that provide a separator capable of obtaining a battery and a capacitor having good long-term storage stability without impairing high heat resistance.
A polymer having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher and a raw material monomer thereof are contained, and the proportion of the raw material monomer is 0.05% by weight or more and 5% by weight based on the total weight of the polymer and the raw material monomer. % Porous film or less. The porous film as described above, wherein the polymer having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher is a nitrogen-containing aromatic polymer. A laminated porous film obtained by laminating the porous film and a porous film containing a thermoplastic resin in contact with each other.
[Selection figure] None
Description
本発明は多孔質フィルムおよび積層多孔質フィルムに関する。さらに詳しくは、セパレーターに用いられる多孔質フィルムおよび積層多孔質フィルムに関する。 The present invention relates to a porous film and a laminated porous film. More specifically, the present invention relates to a porous film and a laminated porous film used for a separator.
多孔質フィルムおよび積層多孔質フィルムは、電池、キャパシター等に用いるセパレーターとして用いられている。電池は、正極、負極等の電極、電解液およびセパレーターを主な構成部材とする。前記セパレーターには、高い耐熱性を示すことが求められており、高い耐熱性を示すセパレーターとしては、ポリイミド樹脂を主成分とする合成樹脂よりなるセパレーターが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 The porous film and the laminated porous film are used as separators used for batteries, capacitors and the like. The battery mainly includes electrodes such as a positive electrode and a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator. The separator is required to exhibit high heat resistance, and as a separator exhibiting high heat resistance, a separator made of a synthetic resin containing a polyimide resin as a main component has been proposed (for example, see Patent Document 1). .)
しかしながら、従来のセパレーターを有する電池およびキャパシターは、長期保存安定性が十分でなかった。
本発明の目的は、高い耐熱性を損なうことなく長期保存安定性が良好な電池およびキャパシターを得ることができるセパレーターを与える多孔質フィルムおよび積層多孔質フィルムを提供することにある。
However, batteries and capacitors having conventional separators have not been sufficient for long-term storage stability.
An object of the present invention is to provide a porous film and a laminated porous film that provide a separator capable of obtaining a battery and a capacitor having good long-term storage stability without impairing high heat resistance.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have reached the present invention.
すなわち本発明は、下記の<1>〜<16>を提供するものである。
<1>熱分解開始温度が200℃以上である重合体およびその原料モノマーを含有し、該原料モノマーの割合が、該重合体およびその原料モノマーの総重量中0.05重量%以上5重量%以下であることを特徴とする多孔質フィルム。
<2>熱分解開始温度が200℃以上である重合体が含窒素芳香族重合体である前記<1>記載の多孔質フィルム。
<3>含窒素芳香族重合体が芳香族ポリイミドである前記<2>記載の多孔質フィルム。
<4>含窒素芳香族重合体が芳香族ポリアミドイミドである前記<2>記載の多孔質フィルム。
<5>さらに有機粉末および/または無機粉末を含有する前記<1>〜<4>のいずれかに記載の多孔質フィルム。
<6>さらにアルミナを含有する前記<1>〜<4>のいずれかに記載の多孔質フィルム。
<7>前記<1>〜<6>のいずれかに記載の多孔質フィルムと熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムとが接して積層されてなる積層多孔質フィルム。
<8>熱可塑性樹脂がポリエチレンである前記<7>記載の積層多孔質フィルム。
<9>無孔化温度が180℃未満である前記<7>または<8>記載の積層多孔質フィルム。
<10>前記<1>〜<6>のいずれかに記載の多孔質フィルムからなることを特徴とするセパレーター。
<11>前記<7>〜<9>のいずれかに記載の積層多孔質フィルムからなることを特徴とするセパレーター。
<12>空孔率が20体積%以上90体積%以下である前記<10>または<11>記載のセパレーター。
<13>ガーレー法による透気度が20秒/100cc以上2000秒/100ccである前記<10>〜<12>のいずれかに記載のセパレーター。
<14>前記<10>〜<13>のいずれかに記載のセパレーターを有することを特徴とする電池。
<15>前記<10>〜<13>のいずれかに記載のセパレーターを有することを特徴とするリチウム二次電池。
<16>前記<10>〜<13>のいずれかに記載のセパレーターを有することを特徴とするキャパシター。
That is, the present invention provides the following <1> to <16>.
<1> A polymer having a thermal decomposition start temperature of 200 ° C. or higher and a raw material monomer thereof, and the proportion of the raw material monomer is 0.05% by weight or more and 5% by weight in the total weight of the polymer and the raw material monomer A porous film characterized by:
<2> The porous film according to <1>, wherein the polymer having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher is a nitrogen-containing aromatic polymer.
<3> The porous film according to <2>, wherein the nitrogen-containing aromatic polymer is an aromatic polyimide.
<4> The porous film according to <2>, wherein the nitrogen-containing aromatic polymer is an aromatic polyamideimide.
<5> The porous film according to any one of <1> to <4>, further containing an organic powder and / or an inorganic powder.
<6> The porous film according to any one of <1> to <4>, further containing alumina.
<7> A laminated porous film obtained by laminating the porous film according to any one of <1> to <6> and a porous film containing a thermoplastic resin.
<8> The laminated porous film according to <7>, wherein the thermoplastic resin is polyethylene.
<9> The laminated porous film according to <7> or <8>, wherein the non-porous temperature is less than 180 ° C.
<10> A separator comprising the porous film according to any one of <1> to <6>.
<11> A separator comprising the laminated porous film according to any one of <7> to <9>.
<12> The separator according to <10> or <11>, wherein the porosity is 20% by volume or more and 90% by volume or less.
<13> The separator according to any one of <10> to <12>, wherein the air permeability according to the Gurley method is 20 seconds / 100 cc or more and 2000 seconds / 100 cc.
<14> A battery comprising the separator according to any one of <10> to <13>.
<15> A lithium secondary battery comprising the separator according to any one of <10> to <13>.
<16> A capacitor comprising the separator according to any one of <10> to <13>.
本発明の多孔質フィルムからなるセパレーターおよび積層多孔質フィルムからなるセパレーターを用いて得られる電池およびキャパシターは、長期保存安定性に優れるため、本発明は工業的に極めて有用である。 Since the battery and the capacitor obtained using the separator made of the porous film and the separator made of the laminated porous film of the present invention are excellent in long-term storage stability, the present invention is extremely useful industrially.
以下に本発明について詳しく説明する。
本発明の多孔質フィルムは、熱分解開始温度が200℃以上である重合体およびその原料モノマーを含有し、該原料モノマーの割合が、該重合体およびその原料モノマーの総重量中0.05重量%以上5重量%以下であることを特徴とする。該原料モノマーの割合は、好ましくは前記総重量中0.08重量%以上1重量%以下であり、さらに好ましくは0.1重量%以上0.5重量%以下である。該原料モノマーの割合が前記総重量中5重量%を超えると、多孔質フィルムからなるセパレーターを有する電池およびキャパシターの長期保存安定性が低下する傾向があるので好ましくない。また、該原料モノマーの割合が前記総重量中0.05重量%未満では、多孔質フィルムからなるセパレーターを有する電池およびキャパシターを製造するに際し、セパレーターと電極との密着性が十分でない傾向があり、好ましくない。
The present invention is described in detail below.
The porous film of the present invention contains a polymer having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher and a raw material monomer thereof, and the proportion of the raw material monomer is 0.05% in the total weight of the polymer and the raw material monomer. % Or more and 5% by weight or less. The ratio of the raw material monomer is preferably 0.08 wt% or more and 1 wt% or less, more preferably 0.1 wt% or more and 0.5 wt% or less in the total weight. If the ratio of the raw material monomer exceeds 5% by weight in the total weight, it is not preferable because long-term storage stability of a battery and a capacitor having a separator made of a porous film tends to be lowered. In addition, when the proportion of the raw material monomer is less than 0.05% by weight in the total weight, when producing a battery and a capacitor having a separator made of a porous film, the adhesion between the separator and the electrode tends to be insufficient. It is not preferable.
熱分解開始温度が200℃以上である重合体としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート等の含酸素芳香族重合体、後述の含窒素芳香族重合体等が挙げられる。ポリエチレンテレフタレートは、原料モノマーとしてエチレングリコールおよびテレフタル酸を用いこれらの縮合重合により得られ、ポリブチレンテレフタレートは、原料モノマーとしてブチレングリコールおよびテレフタル酸を用いこれらの縮合重合により得られ、ポリエチレンイソフタレートは、原料モノマーとしてエチレングリコールおよびイソフタル酸を用いこれらの縮合重合により得られる。また、原料モノマーとして、テレフタル酸の代わりにテレフタル酸ジクロライドを用いてもよいし、イソフタル酸の代わりにイソフタル酸ジクロライドを用いてもよい。 Examples of the polymer having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher include oxygen-containing aromatic polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene isophthalate, and nitrogen-containing aromatic polymers described later. Polyethylene terephthalate is obtained by condensation polymerization using ethylene glycol and terephthalic acid as raw materials monomers, polybutylene terephthalate is obtained by condensation polymerization using butylene glycol and terephthalic acid as raw material monomers, polyethylene isophthalate is It can be obtained by condensation polymerization using ethylene glycol and isophthalic acid as raw material monomers. As a raw material monomer, terephthalic acid dichloride may be used instead of terephthalic acid, or isophthalic acid dichloride may be used instead of isophthalic acid.
これらの重合体の熱分解開始温度は220℃以上がより好ましく、300℃以上のものがさらに好ましい。熱分解開始温度が200℃未満だと、本発明の多孔質フィルムからなるセパレーターを電池に用いたときに、電池短絡等による電池内部温度上昇時に、電池の絶縁性を維持できない場合がある。これらの熱分解開始温度が200℃以上である重合体の中でも、操作性の観点で、含窒素芳香族重合体が好ましい。 The thermal decomposition starting temperature of these polymers is more preferably 220 ° C. or higher, further preferably 300 ° C. or higher. When the thermal decomposition starting temperature is less than 200 ° C., when the separator made of the porous film of the present invention is used for a battery, the battery insulation may not be maintained when the battery internal temperature rises due to a battery short circuit or the like. Among these polymers having a thermal decomposition starting temperature of 200 ° C. or higher, a nitrogen-containing aromatic polymer is preferable from the viewpoint of operability.
前記の含窒素芳香族重合体としては、本発明の多孔質フィルムからなるセパレーターを有する電池およびキャパシターの長期保存安定性をより向上させる意味で、アミドイミド基を含有する芳香族重合体、イミド基を含有する芳香族重合体、エステル基およびイミド基を含有する芳香族重合体、エステル基およびアミド基を含有する芳香族重合体が好ましく、これらの中でも、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリイミド、芳香族ポリエステルアミドがより好ましく、さらにより好ましくは、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリイミドである。 As the nitrogen-containing aromatic polymer, an aromatic polymer containing an amide-imide group, an imide group is used in order to further improve the long-term storage stability of a battery and a capacitor having a separator made of the porous film of the present invention. Aromatic polymers containing, aromatic polymers containing ester groups and imide groups, aromatic polymers containing ester groups and amide groups are preferred, among these, aromatic polyamideimides, aromatic polyimides, aromatics Polyester amide is more preferable, and aromatic polyamide imide and aromatic polyimide are still more preferable.
前記の含窒素芳香族重合体の数平均分子量は、2000以上であり、5000以上50000以下が好ましい。該重合体の数平均分子量が2000未満では、本発明の多孔質フィルムの強度が低下してしまう場合があり、該多孔質フィルムからなるセパレーターを有する電池およびキャパシターの安全性に問題が出てくる場合がある。また、該重合体の数平均分子量が50000を超える場合は後述の極性有機溶媒に溶解させる際の溶解性が十分でないときがある。 The number average molecular weight of the nitrogen-containing aromatic polymer is 2000 or more, preferably 5000 or more and 50000 or less. If the number average molecular weight of the polymer is less than 2,000, the strength of the porous film of the present invention may be lowered, which causes a problem in the safety of a battery and a capacitor having a separator made of the porous film. There is a case. Moreover, when the number average molecular weight of this polymer exceeds 50000, the solubility at the time of making it melt | dissolve in the below-mentioned polar organic solvent may not be enough.
前記の芳香族ポリアミドイミドとしては、原料モノマーとして芳香族ジカルボン酸および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、原料モノマーとして芳香族二酸無水物および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。芳香族ジカルボン酸の具体例としてはイソフタル酸、テレフタル酸などが挙げられる。また芳香族二酸無水物の具体例としては無水トリメリット酸などが挙げられる。芳香族ジイソシアネートの具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネートなどが挙げられる。 Examples of the aromatic polyamideimide include those obtained by condensation polymerization using aromatic dicarboxylic acid and aromatic diisocyanate as raw material monomers, and aromatic diacid anhydride and aromatic diisocyanate as raw material monomers. Those obtained from condensation polymerization are mentioned. Specific examples of the aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid and terephthalic acid. Specific examples of the aromatic dianhydride include trimellitic anhydride. Specific examples of the aromatic diisocyanate include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, orthotolylane diisocyanate, m-xylene diisocyanate, and the like.
前記芳香族ポリイミドとしては、原料モノマーとして芳香族の二酸無水物およびジアミンを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。芳香族の二酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物などが挙げられる。またジアミンの具体例としては、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、3,3’−メチレンジアニリン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾスルフォンなどが挙げられる。 Examples of the aromatic polyimide include those obtained from these condensation polymerizations using an aromatic dianhydride and a diamine as raw material monomers. Specific examples of the aromatic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone Examples thereof include tetracarboxylic dianhydride, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and the like. Specific examples of the diamine include oxydianiline, paraphenylenediamine, benzophenonediamine, 3,3'-methylenedianiline, 3,3'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzosulfone, and the like.
前記の芳香族ポリエステルアミドとしては、原料モノマーとして芳香族カルボン酸クロライドおよび芳香族アミンを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、芳香族アルコールおよび芳香族アミンを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。 Examples of the aromatic polyester amide include those obtained from condensation polymerization using aromatic carboxylic acid chloride and aromatic amine as raw material monomers, and those obtained from condensation polymerization using aromatic alcohol and aromatic amine. Things.
本発明の多孔質フィルムは、さらに有機粉末および/または無機粉末を含有することが好ましい。この場合、有機粉末および/または無機粉末の添加量を変化させることにより、得られる多孔質フィルムの空孔率を制御することができる。該有機粉末および/または無機粉末の粒径は、多孔質フィルムの強度特性および平滑性を維持する観点から、一次粒子の平均粒径で1.0μm以下であることが好ましく、操作性の観点から、0.01μm以上であることが好ましい。該有機粉末および/または無機粉末の添加量は多孔質フィルムの強度特性を維持する観点から、多孔質フィルム総重量に対して、20重量%以上95重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは30重量%以上91重量%以下である。該有機粉末および/または無機粉末の形状としては、例えば球状、棒状等が挙げられるが、球状であることが好ましい。 The porous film of the present invention preferably further contains an organic powder and / or an inorganic powder. In this case, the porosity of the obtained porous film can be controlled by changing the addition amount of the organic powder and / or the inorganic powder. The particle size of the organic powder and / or inorganic powder is preferably 1.0 μm or less in terms of average particle size of primary particles from the viewpoint of maintaining the strength characteristics and smoothness of the porous film, from the viewpoint of operability. , 0.01 μm or more is preferable. The addition amount of the organic powder and / or inorganic powder is preferably 20% by weight or more and 95% by weight or less, more preferably, based on the total weight of the porous film, from the viewpoint of maintaining the strength characteristics of the porous film. 30% by weight or more and 91% by weight or less. Examples of the shape of the organic powder and / or inorganic powder include a spherical shape and a rod shape, and a spherical shape is preferable.
上記の有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単独あるいは2種類以上の共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリオレフィン;ポリメタクリレート等の有機物からなる粉末が挙げられる。該有機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの有機粉末の中でも、化学的安定性の点で、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
上記の無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等の無機物からなる粉末が挙げられ、具体的に例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタン、または炭酸カルシウム等からなる粉末が挙げられる。該無機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの無機粉末の中でも、化学的安定性の点で、アルミナが好ましい。
Examples of the organic powder include, for example, styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, methyl acrylate, and the like, or two or more kinds of copolymers, polytetrafluoroethylene, 4 Fluorine-based resins such as fluorinated ethylene-6 fluorinated propylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyolefin; powder made of organic matter such as polymethacrylate It is done. The organic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these organic powders, polytetrafluoroethylene is preferable from the viewpoint of chemical stability.
Examples of the inorganic powder include powders made of inorganic materials such as metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides, carbonates, sulfates, and specific examples include alumina, silica, The powder which consists of titanium dioxide or calcium carbonate etc. is mentioned. The inorganic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these inorganic powders, alumina is preferable from the viewpoint of chemical stability.
また本発明は、上記の多孔質フィルムと熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムとが接して積層されてなる積層多孔質フィルムである。該熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン等のポリエチレン、もしくはそれらの低分子量ワックス分、またはポリプロピレン等のポリオレフィンが好適に用いられる。また、これらのポリオレフィンは2種以上を混合して使用することができる。 Further, the present invention is a laminated porous film in which the above porous film and a porous film containing a thermoplastic resin are laminated in contact with each other. As the thermoplastic resin, polyethylene such as low density polyethylene, high density polyethylene, linear polyethylene or the like, or a low molecular weight wax thereof, or polyolefin such as polypropylene is preferably used. Moreover, these polyolefins can be used in mixture of 2 or more types.
本発明の積層多孔質フィルムは、無孔化温度が180℃未満のものが好ましい。この場合、無孔化温度とは、積層多孔質フィルムの孔が閉じることによって、電池およびキャパシターにおいて、イオンおよび/または電子が実質的に電極間で移動することができなくなる温度をいう。 The laminated porous film of the present invention preferably has a non-porous temperature of less than 180 ° C. In this case, the non-porous temperature refers to a temperature at which ions and / or electrons cannot substantially move between the electrodes in the battery and the capacitor when the pores of the laminated porous film are closed.
また本発明のセパレーターは、上記の本発明の多孔質フィルムまたは上記の本発明の積層多孔質フィルムからなることを特徴とする。 The separator of the present invention is characterized by comprising the porous film of the present invention or the laminated porous film of the present invention.
本発明のセパレーターの空孔率としては、20体積%以上90体積%以下であることが好ましく、30体積%以上80体積以下がさらに好ましい。該空孔率が20体積%未満だと、セパレーターのイオン透過性および/または電解液含浸性が低下してしまう場合があり、得られる電池およびキャパシターの負荷特性やサイクル性等の性能が低下してしまう場合がある。また該空孔率が90体積%を超えると、セパレーターの強度が低下してしまう場合があり、得られる電池およびキャパシターの絶縁性を維持できない場合がある。該空孔率は後述の方法によって求めることができる。 The porosity of the separator of the present invention is preferably 20% by volume to 90% by volume, and more preferably 30% by volume to 80% by volume. If the porosity is less than 20% by volume, the ion permeability and / or electrolyte impregnation of the separator may be reduced, and the performance of the obtained battery and capacitor, such as load characteristics and cycle characteristics, may be reduced. May end up. On the other hand, when the porosity exceeds 90% by volume, the strength of the separator may be lowered, and the insulation properties of the obtained battery and capacitor may not be maintained. The porosity can be determined by the method described later.
本発明のセパレーターの透気度としては、ガーレー法による透気度において、20秒/100cc以上2000秒/100ccであることが好ましい。該透気度が20秒/100cc未満だと、セパレーターの強度が低下してしまう場合があり、得られる電池およびキャパシターの絶縁性を維持できない場合がある。また該透気度が2000秒/100ccを超えると、セパレーターのイオン透過性および/または電解液含浸性が低下してしまう場合があり、得られる電池およびキャパシターの負荷特性やサイクル性等の性能が低下してしまう場合がある。ガーレー法による透気度は、後述の方法により求めることができる。 The air permeability of the separator of the present invention is preferably 20 seconds / 100 cc or more and 2000 seconds / 100 cc as measured by the Gurley method. If the air permeability is less than 20 seconds / 100 cc, the strength of the separator may decrease, and the resulting battery and capacitor may not be able to maintain insulation. Moreover, when the air permeability exceeds 2000 seconds / 100 cc, the ion permeability and / or electrolyte impregnation of the separator may be deteriorated, and performance such as load characteristics and cycle characteristics of the obtained battery and capacitor may be deteriorated. It may decrease. The air permeability by the Gurley method can be obtained by the method described later.
前記のセパレーターの厚みとしては、5μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましく、5μm以上30μm以下がさらに好ましい。該厚みが5μm未満では、セパレーターの強度が低下し、取扱いが困難になってしまう場合がある。また該厚みが100μmを超えるとセパレーターの体積増加により、得られる電池およびキャパシターの電気容量が小さくなる傾向がある。 The thickness of the separator is preferably 5 μm to 100 μm, more preferably 5 μm to 50 μm, and still more preferably 5 μm to 30 μm. When the thickness is less than 5 μm, the strength of the separator is lowered and handling may be difficult. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the electric capacity of the obtained battery and capacitor tends to decrease due to the increase in volume of the separator.
本発明の積層多孔質フィルムは、本発明の多孔質フィルムの少なくとも1層と熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムの少なくとも1層とが接して積層されていればよく、それぞれの層が2層以上積層されていてもよい。 The laminated porous film of the present invention may be laminated so that at least one layer of the porous film of the present invention and at least one layer of the porous film containing a thermoplastic resin are in contact with each other. The above may be laminated.
次に、本発明の多孔質フィルムを製造する方法について、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを含有する多孔質フィルムを製造する場合を例に挙げて説明する。
本発明における含窒素芳香族重合体は、2種以上の上記の原料モノマーを縮合重合させることにより得ることができる。原料モノマーは、原料モノマー中に存在する不純物も含むものである。該不純物としては、1)原料モノマーが酸素、水分等により変質したもの、2)原料モノマーを調整する際に使用した原料、等が挙げられる。これらの不純物は、縮合重合の結合部を有さない場合、縮合重合せずに、得られる多孔質フィルム中に原料モノマーとして存在することになる。原料モノマー中の不純物量としては、0.05重量%以上5重量%未満が好ましく、0.08重量%以上1重量%未満がより好ましい。また、原料モノマー間での縮合重合の反応性が低い場合においても、原料モノマーが反応せずに多孔質フィルム中に存在することになる。
Next, the method for producing the porous film of the present invention will be described by taking as an example the case of producing a porous film containing a nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer.
The nitrogen-containing aromatic polymer in the present invention can be obtained by condensation polymerization of two or more raw material monomers. The raw material monomer includes impurities present in the raw material monomer. Examples of the impurities include 1) raw material monomers modified by oxygen, moisture, etc. 2) raw materials used in preparing raw material monomers, and the like. If these impurities do not have a condensation polymerization bond, they will be present as raw material monomers in the resulting porous film without condensation polymerization. The amount of impurities in the raw material monomer is preferably 0.05% by weight or more and less than 5% by weight, and more preferably 0.08% by weight or more and less than 1% by weight. Even when the reactivity of the condensation polymerization between the raw material monomers is low, the raw material monomers do not react and exist in the porous film.
本発明における含窒素芳香族重合体の数平均重合度は、縮合重合時に用いる一方の原料モノマーおよび他方の原料モノマーの使用モル比率により制御することができる。この際、一方の原料モノマーが他方の原料モノマーに対してわずかに過剰とすることが好ましい。すなわち、一方の原料モノマーのモル数を、他方の原料モノマーのモル数に対して過剰にすることで、多孔質フィルム中の原料モノマー量を制御することができ、また数平均分子量を制御することができる。理論的には、目標とする数平均分子量(n)と使用モル比率(d)との間には、次式(1)の関係が成り立ち、使用モル比率(d)が大きくなると数平均分子量(n)が小さくなり、結果として重合体中の原料モノマー濃度が高くなる傾向がある。この使用モル比率は、1.01以上1.05以下であることが好ましく、1.02以上1.04以下であることがより好ましい。
d=(n+1)/n (1)
The number average degree of polymerization of the nitrogen-containing aromatic polymer in the present invention can be controlled by the molar ratio of one raw material monomer and the other raw material monomer used during the condensation polymerization. At this time, it is preferable that one raw material monomer is slightly excessive with respect to the other raw material monomer. That is, by making the number of moles of one raw material monomer excessive with respect to the number of moles of the other raw material monomer, the amount of raw material monomer in the porous film can be controlled, and the number average molecular weight can be controlled. Can do. Theoretically, the relationship of the following formula (1) is established between the target number average molecular weight (n) and the used molar ratio (d). When the used molar ratio (d) increases, the number average molecular weight ( n) tends to be small, and as a result, the raw material monomer concentration in the polymer tends to be high. The molar ratio used is preferably 1.01 or more and 1.05 or less, and more preferably 1.02 or more and 1.04 or less.
d = (n + 1) / n (1)
本発明の多孔質フィルムは、例えば下記(a)〜(e)の工程を含む方法により製造される。
(a)含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを極性有機溶媒に溶解し、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを含む溶液を調製する。
(b)工程(a)で得られた溶液を基材の表面に塗工して塗工膜を形成させる。
(c)工程(b)で得られた塗工膜から含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを析出させ、湿潤塗工膜を得る。
(d)工程(c)で得られた湿潤塗工膜を基材から剥離させ、湿潤塗工膜に含まれる極性有機溶媒を除去する。
(e)工程(d)で得られた極性有機溶媒除去後の塗工膜を乾燥して、多孔質フィルムを得る。
The porous film of the present invention is produced, for example, by a method including the following steps (a) to (e).
(A) A nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer are dissolved in a polar organic solvent to prepare a solution containing the nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer.
(B) The solution obtained in step (a) is applied to the surface of the substrate to form a coating film.
(C) The nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer are precipitated from the coating film obtained in step (b) to obtain a wet coating film.
(D) The wet coating film obtained in the step (c) is peeled from the substrate, and the polar organic solvent contained in the wet coating film is removed.
(E) The coating film after removing the polar organic solvent obtained in the step (d) is dried to obtain a porous film.
工程(a)において、溶液中の含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーの濃度は、0.5重量%〜80重量%が好ましい。該濃度が0.5重量%未満では、得られる多孔質フィルムの強度が十分でない場合があり、得られる電池等の絶縁性を維持できない場合がある。該濃度が80重量%を超えると溶液粘度が高くかつ流動性がなくなり、塗工等の製造面で好ましくない場合がある。また極性有機溶媒としては、例えば、極性アミド系溶媒、または極性尿素系溶媒が挙げられる。該極性アミド系溶媒としては、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。また該極性尿素系溶媒としては、N、N、N’、N’−テトラメチルウレア等が挙げられる。これらの中でも、化学的安定性の面で、N−メチル−2−ピロリドンが好ましい。 In the step (a), the concentration of the nitrogen-containing aromatic polymer and the raw material monomer in the solution is preferably 0.5% by weight to 80% by weight. When the concentration is less than 0.5% by weight, the strength of the obtained porous film may not be sufficient, and the insulation properties of the resulting battery may not be maintained. If the concentration exceeds 80% by weight, the solution viscosity is high and the fluidity is lost, which may be undesirable in terms of production such as coating. Examples of the polar organic solvent include a polar amide solvent or a polar urea solvent. Examples of the polar amide solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. Examples of the polar urea solvent include N, N, N ′, N′-tetramethylurea and the like. Among these, N-methyl-2-pyrrolidone is preferable in terms of chemical stability.
工程(b)において、工程(a)で得られた溶液を、ベースフィルム、スチールベルト、ロール、ドラム等の基材の表面に塗工し、塗工膜を形成させる。ベースフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、表面を離型処理した紙等が使用される。また、スチールベルトとしては、その表面を鏡面加工した耐蝕性のあるものが好ましく使用される。また、ロールまたはドラムとしては、その表面を鏡面仕上げした耐蝕性のあるものが好ましく使用される。また、塗工の方法としては、例えばナイフ、ブレード、バー、グラビア、ダイ等の塗工方法があげられる。バー、ナイフ等の塗工が簡便であるが、工業的には、溶液が外気と接触しない構造のダイ塗工が好ましい。 In the step (b), the solution obtained in the step (a) is applied to the surface of a base material such as a base film, a steel belt, a roll, or a drum to form a coating film. As the base film, for example, polyethylene terephthalate, paper whose surface has been subjected to mold release treatment, or the like is used. Further, as the steel belt, a corrosion-resistant belt whose surface is mirror-finished is preferably used. Further, as the roll or drum, a corrosion-resistant one whose surface is mirror-finished is preferably used. Examples of the coating method include coating methods such as knife, blade, bar, gravure, and die. Coating of bars, knives and the like is simple, but industrially, die coating having a structure in which the solution does not come into contact with outside air is preferable.
工程(c)において、工程(b)で得られる塗工膜から含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを析出させ、湿潤塗工膜を得る。該析出の方法としては、湿潤塗工膜が多孔質となるので、具体的には、以下の1)、2)が好ましい。
1)工程(b)で得られた塗工膜を、好ましくは20℃以上の温度、所定湿度に制御した雰囲気中におき、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを析出させ、湿潤塗工膜を得る方法。
2)工程(b)で得られた塗工膜を、貧溶媒(含窒素芳香族重合体が溶解できない溶媒)中に浸漬させ、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを析出させ、湿潤塗工膜を得る方法。
尚、上記1)において所定湿度に制御した雰囲気は、相対湿度5%以下の乾燥雰囲気であってもよいし、相対湿度30%〜95%の湿潤雰囲気であってもよい。
In the step (c), the nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer are precipitated from the coating film obtained in the step (b) to obtain a wet coating film. As the deposition method, since the wet coating film becomes porous, specifically, the following 1) and 2) are preferable.
1) The coating film obtained in step (b) is preferably placed in an atmosphere controlled at a temperature of 20 ° C. or higher and a predetermined humidity to precipitate a nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer, and wet coating How to get a membrane.
2) The coating film obtained in step (b) is immersed in a poor solvent (a solvent in which the nitrogen-containing aromatic polymer cannot be dissolved) to precipitate the nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer, and wet coating Method to obtain a film.
In addition, the atmosphere controlled to the predetermined humidity in the above 1) may be a dry atmosphere having a relative humidity of 5% or less, or may be a humid atmosphere having a relative humidity of 30% to 95%.
工程(d)において、工程(c)で得られる湿潤塗工膜中に含有される極性有機溶媒を除去する。該除去の方法として、具体的には、以下の1´)または2´)が挙げられる。
1´)湿潤塗工膜と、上記極性有機溶媒を溶解できる、水、水溶液またはアルコール系溶液などの溶媒とを接触させることにより、極性有機溶媒を除去する方法。
2´)湿潤塗工膜を加熱することにより、極性有機溶媒を除去する方法。
方法1´)において、水を用いる場合には、金属イオンが低減されたイオン交換水を用いることが好ましい。方法2´)において、加熱温度は、溶融温度未満または分解温度未満であることが好ましい。除去としては、極性有機溶媒を完全に除去することが好ましいが、極性有機溶媒の一部が残っていてもよい。方法1´)の方が、工程(a)において、極性有機溶媒に添加剤として含有される無機塩類、縮合重合時に副生物として生じる無機塩類を除去することができるので好ましい。
In the step (d), the polar organic solvent contained in the wet coating film obtained in the step (c) is removed. Specific examples of the removal method include the following 1 ′) or 2 ′).
1 ′) A method of removing a polar organic solvent by bringing a wet coating film into contact with a solvent such as water, an aqueous solution or an alcohol-based solution that can dissolve the polar organic solvent.
2 ′) A method of removing the polar organic solvent by heating the wet coating film.
In the method 1 ′), when water is used, it is preferable to use ion-exchanged water in which metal ions are reduced. In method 2 ′), the heating temperature is preferably below the melting temperature or below the decomposition temperature. For the removal, it is preferable to completely remove the polar organic solvent, but a part of the polar organic solvent may remain. Method 1 ′) is preferred because in step (a), inorganic salts contained as additives in the polar organic solvent and inorganic salts generated as by-products during condensation polymerization can be removed.
工程(e)において、工程(d)で得られる湿潤塗工膜を、好ましくは溶融温度未満または分解温度未満で乾燥し、本発明の多孔質フィルムを得ることができる。 In the step (e), the wet coated film obtained in the step (d) is preferably dried at a temperature lower than the melting temperature or lower than the decomposition temperature to obtain the porous film of the present invention.
本発明の多孔質フィルムに有機粉末および/または無機粉末を含有させるには、工程(a)において、上記の有機粉末および/または無機粉末を、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを含む溶液に添加し、分散化すればよい。分散化する装置としては、圧力式分散機(ゴーリンホモジナイザー、ナノマイザー)等が挙げられる。 In order to contain the organic powder and / or inorganic powder in the porous film of the present invention, in the step (a), the organic powder and / or inorganic powder is a solution containing a nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer. It may be added to and dispersed. Examples of the dispersing device include a pressure disperser (gorin homogenizer, nanomizer) and the like.
次に、本発明の積層多孔質フィルムを製造する方法について説明する。 Next, a method for producing the laminated porous film of the present invention will be described.
熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムの製法としては、例えば、特開2003−105120で開示されている方法等により製造することができる。 As a manufacturing method of the porous film containing a thermoplastic resin, it can manufacture by the method etc. which are disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-105120, for example.
本発明の積層多孔質フィルムは、例えば下記(f)〜(j)の工程を含む方法により製造される。
(f)含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを極性有機溶媒に溶解し、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを含む溶液を調製する。
(g)工程(f)で得られた溶液を、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムの表面に塗工して塗工膜を形成させる。
(h)工程(g)で得られた塗工膜から含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを析出させ、湿潤塗工膜を形成させる。
(i)工程(h)で得られた湿潤塗工膜に含まれる極性有機溶媒を除去する。
(j)工程(i)で得られた極性有機溶媒除去後の塗工膜を乾燥して、積層多孔質フィルムを得る。
The laminated porous film of the present invention is produced, for example, by a method including the following steps (f) to (j).
(F) A nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer are dissolved in a polar organic solvent to prepare a solution containing the nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer.
(G) The solution obtained in step (f) is applied to the surface of a porous film containing a thermoplastic resin to form a coating film.
(H) A nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer are precipitated from the coating film obtained in the step (g) to form a wet coating film.
(I) The polar organic solvent contained in the wet coating film obtained in the step (h) is removed.
(J) The coated film after removal of the polar organic solvent obtained in step (i) is dried to obtain a laminated porous film.
工程(f)は、上記の工程(a)と同様に実施することができる。 Step (f) can be carried out in the same manner as in the above step (a).
工程(g)は、工程(f)で得られた溶液を、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルム上に塗工する以外は、上記の工程(b)と同様に実施することができる。 The step (g) can be carried out in the same manner as in the above step (b) except that the solution obtained in the step (f) is coated on the porous film containing a thermoplastic resin.
工程(h)は、上記の工程(c)と同様に実施することができる。 Step (h) can be carried out in the same manner as in the above step (c).
工程(i)は、上記の工程(d)と同様に実施することができる。 Step (i) can be carried out in the same manner as the above step (d).
工程(j)は、上記の工程(e)と同様に実施することができる。 Step (j) can be carried out in the same manner as in the above step (e).
本発明の積層多孔質フィルムに有機粉末および/または無機粉末を含有させるには、工程(f)において、上記の有機粉末および/または無機粉末を、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを含む溶液に添加し、分散化すればよい。分散化する装置としては、圧力式分散機(ゴーリンホモジナイザー、ナノマイザー)等が挙げられる。 In order to contain the organic powder and / or inorganic powder in the laminated porous film of the present invention, in the step (f), the organic powder and / or inorganic powder contains the nitrogen-containing aromatic polymer and its raw material monomer. What is necessary is just to add to a solution and disperse | distribute. Examples of the dispersing device include a pressure disperser (gorin homogenizer, nanomizer) and the like.
また本発明は、上記の本発明のセパレーターを有する電池に関するものである。
次に、本発明のセパレーターを有する電池について、該電池の例としてリチウム二次電池を挙げて説明する。
The present invention also relates to a battery having the separator of the present invention.
Next, a battery having the separator of the present invention will be described by taking a lithium secondary battery as an example of the battery.
リチウム二次電池としては、例えば、特開2002−054394号公報に開示されているような公知の技術を使用できる。すなわち、正極集電体に正極用電極合剤が塗布されてなる正極シート、負極集電体に負極用電極合剤が塗布されてなる負極シートおよび本発明のセパレーターを積層および巻回することにより得られる電極群を、電池缶内に収納した後、電解質を含有する非水系有機溶剤からなる電解液を含浸させて製造することができる。 As the lithium secondary battery, for example, a known technique disclosed in JP-A-2002-054394 can be used. That is, by laminating and winding a positive electrode sheet in which a positive electrode mixture is applied to a positive electrode current collector, a negative electrode sheet in which a negative electrode electrode material is applied to a negative electrode current collector, and the separator of the present invention. After the obtained electrode group is accommodated in a battery can, it can be manufactured by impregnating an electrolytic solution composed of a non-aqueous organic solvent containing an electrolyte.
前記の電極群の形状としては、例えば、該電極群を巻回の軸と垂直方向に切断したときの断面が、円、楕円、長方形、角がとれたような長方形等となるような形状を挙げることができる。また、電池の形状としては、例えば、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。 As the shape of the electrode group, for example, a shape in which the cross section when the electrode group is cut in a direction perpendicular to the winding axis is a circle, an ellipse, a rectangle, a rectangle with rounded corners, etc. Can be mentioned. In addition, examples of the shape of the battery include a paper shape, a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape.
前記の正極シートとしては、通常、正極活物質、導電材および結着剤を含む正極用電極合剤を正極集電体に塗布したものを用いる。正極用電極合材としては、正極活物質としてリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料を含み、導電材として炭素質材料を含み、結着剤として熱可塑性樹脂を含むものが好ましい。 As the positive electrode sheet, a material obtained by applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive material and a binder to a positive electrode current collector is usually used. The electrode mixture for positive electrode preferably includes a material capable of doping and dedoping lithium ions as a positive electrode active material, a carbonaceous material as a conductive material, and a thermoplastic resin as a binder.
前記正極活物質としては、具体的にはV、Mn、Fe、Co、Niなどの遷移金属を少なくとも1種含むリチウム複合酸化物が挙げることができ、好ましくは、平均放電電位が高いという点で、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケル酸リチウムのニッケルの一部をMn等の他元素と置換したもの、などのα−NaFeO2型構造を母体とする複合酸化物、リチウムマンガンスピネルなどのスピネル型構造を母体とする複合酸化物が挙げられる。 Specific examples of the positive electrode active material include lithium composite oxides containing at least one transition metal such as V, Mn, Fe, Co, and Ni, and preferably have a high average discharge potential. , Lithium cobaltate, lithium nickelate, composite oxides based on α-NaFeO 2 type structure such as a part of nickel of lithium nickelate substituted with other elements such as Mn, spinel such as lithium manganese spinel Examples include complex oxides having a mold structure as a base material.
前記結着剤としては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ポリビニリデンフロライド、ビニリデンフロライドの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフロロプロピレンの共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレンの共重合体、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを挙げることができる。 Examples of the binder include thermoplastic resins, and specifically, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride copolymer, polytetrafluoroethylene, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. , Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, thermoplastic polyimide, carboxymethylcellulose, polyethylene, polypropylene, etc. Can be mentioned.
前記導電剤としては、炭素質材料を挙げることができ、具体的には天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックなどを挙げることができ、これらの2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the conductive agent include a carbonaceous material, specifically, natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, and the like, and a mixture of two or more of these may be used. .
前記正極集電体としては、Al、ステンレスなどを挙げることができ、軽量、安価、加工の容易性の観点でAlが好ましい。
正極集電体に前記の正極用電極合剤を塗布する方法としては、加圧成型による方法、溶媒などを用いて正極用電極合剤をペースト化し正極集電体上に塗布、乾燥後プレスし圧着する方法等が挙げられる。
Examples of the positive electrode current collector include Al and stainless steel, and Al is preferable from the viewpoints of light weight, low cost, and ease of processing.
As a method of applying the positive electrode mixture to the positive electrode current collector, a method of pressure molding, pasting the positive electrode mixture using a solvent, etc., applying it on the positive electrode collector, drying and pressing Examples of the method include pressure bonding.
前記の負極シートとしては、リチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料を含む負極用電極合剤を集電体に塗布したもの、またはリチウム金属、リチウム合金などを用いることができ、リチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料としては、具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体などの炭素質材料が挙げられ、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープを行うことができる酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物を用いることもできる。炭素質材料としては、電位平坦性が高い点、平均放電電位が低い点などから、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛を主成分とする炭素質材料が好ましい。炭素質材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または微粉末の凝集体などのいずれでもよい。
前記の電解液が後述のエチレンカーボネートを含有しない場合において、ポリエチレンカーボネートを含有した負極用電極合剤を用いると、得られる電池のサイクル特性と大電流放電特性が向上することがあり好ましい。
As the negative electrode sheet, a negative electrode mixture containing a material capable of doping and dedoping lithium ions can be used, or a lithium metal, a lithium alloy, or the like can be used. Specific examples of materials that can be removed include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and fired organic polymer compounds. It is also possible to use chalcogen compounds such as oxides and sulfides that can be doped / undoped with lithium ions at a lower potential. As the carbonaceous material, a carbonaceous material mainly composed of graphite such as natural graphite or artificial graphite is preferable because of high potential flatness and low average discharge potential. The shape of the carbonaceous material may be, for example, a flake shape such as natural graphite, a spherical shape such as mesocarbon microbeads, a fibrous shape such as graphitized carbon fiber, or an aggregate of fine powder.
In the case where the electrolyte solution does not contain the later-described ethylene carbonate, the use of a negative electrode mixture containing polyethylene carbonate is preferable because the cycle characteristics and large current discharge characteristics of the resulting battery may be improved.
上記の負極用電極合剤は、必要に応じて、結着剤を含有してもよい。結着剤としては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ポリビニリデンフロライド、ポリビニリデンフロライドの共重合体、ビニリデンフロライド−ヘキサフロロプロピレン−テロラフロロエチレンの共重合体、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを挙げることができる。 The negative electrode mixture may contain a binder as necessary. Examples of the binder include thermoplastic resins. Specifically, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-terolafluoroethylene, Examples thereof include thermoplastic polyimide, carboxymethyl cellulose, polyethylene, and polypropylene.
負極用電極合剤に含有されるリチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料として用いられる酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物としては、周期率表の13、14、15族の元素を主体とした結晶質または非晶質の酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物が挙げられ、具体的には、スズ酸化物を主体とした非晶質化合物等が挙げられる。これらについても必要に応じて導電材としての炭素質材料、結着剤としての熱可塑性樹脂を添加することができる。 As chalcogen compounds such as oxides and sulfides used as a material capable of doping and dedoping lithium ions contained in the electrode mixture for the negative electrode, the elements of Groups 13, 14, and 15 in the periodic table are mainly used. Examples include crystalline or amorphous oxides, chalcogen compounds such as sulfides, and specific examples include amorphous compounds mainly composed of tin oxide. Also in these cases, a carbonaceous material as a conductive material and a thermoplastic resin as a binder can be added as necessary.
前記負極シートに用いる負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどを挙げることができ、リチウムと合金を作り難い点、薄膜に加工しやすいという点で、Cuが好ましい。
該負極集電体に負極用電極合剤を塗布する方法としては、正極の場合と同様であり、加圧成型による方法、溶媒などを用いてペースト化し集電体上に塗布、乾燥後プレスし圧着する方法等が挙げられる。
Examples of the negative electrode current collector used for the negative electrode sheet include Cu, Ni, and stainless steel. Cu is preferable in that it is difficult to form an alloy with lithium and it can be easily processed into a thin film.
The method for applying the electrode mixture for the negative electrode to the negative electrode current collector is the same as that for the positive electrode. It is pasted into a paste using a method by pressure molding, a solvent, etc., dried and pressed. Examples of the method include pressure bonding.
前記の電解液としては、例えばリチウム塩を有機溶媒に溶解させた電解液を用いることができる。リチウム塩としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LIBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、Li2B10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などが挙げられ、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。リチウム塩として、これらの中でもフッ素を含むLiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2およびLiC(SO2CF3)3からなる群から選ばれた少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。 As the electrolytic solution, for example, an electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent can be used. Examples of the lithium salt include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LIBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , Examples thereof include lower aliphatic lithium carboxylic acid salts and LiAlCl 4, and a mixture of two or more of these may be used. The lithium salt is selected from the group consisting of fluorine-containing LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiC (SO 2 CF 3 ) 3 among these. It is preferable to use those containing at least one kind.
前記電解液に用いる有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、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、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物、または上記の有機溶媒にフッ素置換基を導入した化合物を挙げることができ、これらのうちの2種以上を混合して用いてもよい。これらの中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートおよび非環状カーボネートの混合溶媒、または、環状カーボネートおよびエーテル類の混合溶媒がさらに好ましい。環状カーボネートおよび非環状カーボネートの混合溶媒としては、動作温度範囲が広い点、負荷特性に優れる点、負極用電極合剤に含有されるリチウムイオンをドープ・脱ドーブ可能な材料として天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を用いた場合、難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。環状カーボネートとしてはエチレンカーボネートが挙げられ、非環状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが挙げられる。 Examples of the organic solvent used in the electrolytic solution include propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,2 Carbonates such as di (methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, tetrahydrofuran, Ethers such as 2-methyltetrahydrofuran; esters such as methyl formate, methyl acetate and γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide, N Amides such as N-dimethylacetamide; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propane sultone, or fluorine substituents are introduced into the above organic solvents These compounds may be mentioned, and two or more of these may be mixed and used. Among these, a mixed solvent containing carbonates is preferable, and a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate, or a mixed solvent of cyclic carbonate and ethers is more preferable. The mixed solvent of cyclic carbonate and non-cyclic carbonate includes a wide operating temperature range, excellent load characteristics, and natural graphite and artificial graphite as materials capable of doping and dedoping lithium ions contained in the electrode mixture for negative electrodes When a graphite material such as is used, a mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate is preferable in that it is hardly decomposable. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, and examples of the non-cyclic carbonate include dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.
また本発明は、上記の本発明のセパレーターを有するキャパシターに関するものである。本発明のセパレーターを有するキャパシターは、例えば、特開2000−106327号公報に開示されているような公知の技術を使用することにより、製造することができる。 The present invention also relates to a capacitor having the separator of the present invention. The capacitor having the separator of the present invention can be manufactured by using a known technique as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-106327.
キャパシターとしては電気二重層キャパシターを挙げることができ、該キャパシターは電極、セパレーター、及び電解液から構成され、電解液に溶解している電解質が電極に吸着され、電解質と電極との間に形成される界面(電気二重層)に電気エネルギーを貯蔵するキャパシターである。 An example of the capacitor is an electric double layer capacitor. The capacitor is composed of an electrode, a separator, and an electrolytic solution, and an electrolyte dissolved in the electrolytic solution is adsorbed on the electrode and formed between the electrolyte and the electrode. It is a capacitor that stores electrical energy at the interface (electric double layer).
キャパシター用の電極には、炭素材料が用いられ、活性炭、カーボンブラック、ポリアセン等が使用でき、一般的にはヤシ殻などの原料を炭化、賦活することにより得られるミクロ孔(細孔直径は通常20Å以下)主体の細孔を有する活性炭が用いられる。活性炭の全細孔容積は、通常、0.95ml/g未満であり、好ましくは、0.5ml/g以上0.93ml/g以下である。全細孔容積が0.95ml/g未満であると単位体積あたりの静電容量が向上することから好ましい。また、活性炭は通常、50μm以下、好ましくは30μm以下、とりわけ好ましくは10μm以下の平均粒径に粉砕される。活性炭を微細に粉砕することにより電極の嵩密度が向上し、内部抵抗を低減させることができる。
また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の金属分がほとんど含まれていない、すなわち、該金属分の含有量100ppm以下であるような活性炭は、該金属分による分極がなく、多くの電気二重層を与えることから、電極として好適に用いられる。通常、電極として成形しやすいように、電極には、さらに結合剤、導電剤などが含有される。
Carbon electrodes are used for electrodes for capacitors, and activated carbon, carbon black, polyacene, etc. can be used. Generally, micropores (pore diameter is usually obtained by carbonizing and activating raw materials such as coconut shells) Activated carbon having pores of 20 μm or less). The total pore volume of the activated carbon is usually less than 0.95 ml / g, preferably 0.5 ml / g or more and 0.93 ml / g or less. If the total pore volume is less than 0.95 ml / g, it is preferable because the electrostatic capacity per unit volume is improved. Activated carbon is usually pulverized to an average particle size of 50 μm or less, preferably 30 μm or less, particularly preferably 10 μm or less. By finely pulverizing the activated carbon, the bulk density of the electrode can be improved and the internal resistance can be reduced.
In addition, activated carbon having almost no alkali metal or alkaline earth metal content, that is, a metal content of 100 ppm or less is not polarized by the metal content, and many electric double layers are formed. Therefore, it is preferably used as an electrode. Usually, the electrode further contains a binder, a conductive agent and the like so that it can be easily formed as an electrode.
電極の製造方法としては、通常、集電体の上に活性炭、結合剤、導電剤等を含む混合物を成形する。具体的には、例えば、活性炭、結合剤、導電剤等に溶剤を添加した混合スラリーを集電体に、ドクターブレード法などで塗布または浸漬し乾燥する方法、例えば、活性炭、結合剤、導電剤等に溶剤を添加して混練、成形し、乾燥して得たシートを集電体表面に導電性接着剤等を介して接合した後にプレスおよび熱処理乾燥する方法、例えば、活性炭、結合剤、導電剤及び液状潤滑剤等からなる混合物を集電体上に成形した後、液状潤滑剤を除去し、次いで、得られたシート状の成形物を一軸又は多軸方向に延伸処理する方法などが挙げられる。電極をシート状とする場合、その厚みは、50〜1000μm程度である。 As a method for producing an electrode, a mixture containing activated carbon, a binder, a conductive agent and the like is usually formed on a current collector. Specifically, for example, a method in which a mixed slurry obtained by adding a solvent to activated carbon, a binder, a conductive agent, etc. is applied to or dipped in a current collector by a doctor blade method or the like, and dried, for example, activated carbon, a binder, a conductive agent. A method in which a sheet obtained by kneading, shaping and drying by adding a solvent to the current collector is bonded to the current collector surface via a conductive adhesive, followed by pressing and heat treatment drying, for example, activated carbon, binder, conductive And a method of forming a mixture of an agent and a liquid lubricant on a current collector, removing the liquid lubricant, and then stretching the obtained sheet-like molded product in a uniaxial or multiaxial direction. It is done. When making an electrode into a sheet form, the thickness is about 50-1000 micrometers.
キャパシター用の電極に用いる前記の集電体の材料としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、チタン、銅、金、銀、白金、アルミニウム合金、ステンレス等の金属、例えば、炭素素材、活性炭繊維にニッケル、アルミニウム、亜鉛、銅、スズ、鉛またはこれらの合金をプラズマ溶射、アーク溶射することによって形成されたもの、例えば、ゴム、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)など樹脂に導電剤を分散させた導電性フィルムなどが挙げられる。特に軽量で導電性に優れ、電気化学的に安定なアルミニウムが好ましい。 Examples of the material for the current collector used for the electrode for the capacitor include metals such as nickel, aluminum, titanium, copper, gold, silver, platinum, aluminum alloy, and stainless steel, such as carbon material, nickel on activated carbon fiber, Conductive agent applied to resin formed by plasma spraying or arc spraying of aluminum, zinc, copper, tin, lead or alloys thereof, such as rubber, styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS), etc. Examples thereof include a dispersed conductive film. Particularly preferred is aluminum which is lightweight, excellent in electrical conductivity and electrochemically stable.
キャパシター用の電極に用いる前記の導電剤としては、例えば、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、本発明とは異なる活性炭等の導電性カーボン;天然黒鉛、熱膨張黒鉛、鱗状黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系導電剤;気相成長炭素繊維等の炭素繊維;アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、白金等の金属微粒子あるいは金属繊維;酸化ルテニウムあるいは酸化チタン等の導電性金属酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子が挙げられる。少量で効果的に導電性が向上する点で、カーボンブラック、アセチレンブラック及びケッチェンブラックが特に好ましい。電極における導電剤の配合量は、本発明の活性炭100重量部に対し、通常、5〜50重量部程度、好ましくは、10〜30重量部程度である。 Examples of the conductive agent used for the electrode for the capacitor include graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, conductive carbon such as activated carbon different from the present invention; natural graphite, thermally expanded graphite, scaly graphite, expanded Graphite-based conductive agents such as graphite; carbon fibers such as vapor-grown carbon fibers; metal fine particles or metal fibers such as aluminum, nickel, copper, silver, gold, and platinum; conductive metal oxides such as ruthenium oxide and titanium oxide; Examples thereof include conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene. Carbon black, acetylene black, and ketjen black are particularly preferable in that the conductivity is effectively improved in a small amount. The compounding amount of the conductive agent in the electrode is usually about 5 to 50 parts by weight, preferably about 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the activated carbon of the present invention.
キャパシター用の電極に用いる前記の結合剤としては、例えば、フッ素化合物の重合体が挙げられ、フッ素化合物としては、例えば、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)(メタ)アクリレート、パーフルオロアルキル(メタ)アクリレート、パーフルオロアルキル置換アルキル(メタ)アクリレート、パーフルオロオキシアルキル(メタ)アクリレート、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)クロトネート、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)マレートおよびフマレート、フッ素化アルキル(炭素数1〜18)イタコネート、フッ素化アルキル置換オレフィン(炭素数2〜10程度、フッ素原子数1〜17程度)、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンなどが挙げられる。またそれ以外に、フッ素原子を含まないエチレン性二重結合を含む単量体の付加重合体、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロースなどの多糖類及びその誘導体;フェノール樹脂;メラミン樹脂;ポリウレタン樹脂;尿素樹脂:ポリイミド樹脂;ポリアミドイミド樹脂;石油ピッチ;石炭ピッチなどが挙げられる。結合剤としては、中でも、フッ素化合物の重合体が好ましく、とりわけ、テトラフルオロエチレンの重合体であるポリテトラフルオロエチレンが好ましい。結合剤として、複数種の結合剤を使用してもよい。電極における結合剤の配合量としては、活性炭100重量部に対し、通常、0.5〜30重量部程度、好ましくは2〜30重量部程度である。 As said binder used for the electrode for capacitors, the polymer of a fluorine compound is mentioned, for example, As a fluorine compound, fluorinated alkyl (C1-C18) (meth) acrylate, perfluoroalkyl ( (Meth) acrylate, perfluoroalkyl-substituted alkyl (meth) acrylate, perfluorooxyalkyl (meth) acrylate, fluorinated alkyl (1 to 18 carbon atoms) crotonate, fluorinated alkyl (1 to 18 carbon atoms) malate and fumarate, fluorine Alkyl fluorinated (1-18 carbon atoms) itaconate, fluorinated alkyl-substituted olefins (about 2-10 carbon atoms, about 1-17 fluorine atoms), tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, etc. Can be mentioned. In addition, addition polymers of monomers containing ethylenic double bonds that do not contain fluorine atoms, starch, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, nitrocellulose, etc. And polysaccharides thereof; phenol resin; melamine resin; polyurethane resin; urea resin: polyimide resin; polyamideimide resin; petroleum pitch; As the binder, a polymer of a fluorine compound is preferable, and polytetrafluoroethylene which is a polymer of tetrafluoroethylene is particularly preferable. A plurality of types of binders may be used as the binder. As a compounding quantity of the binder in an electrode, it is about 0.5-30 weight part normally with respect to 100 weight part of activated carbon, Preferably it is about 2-30 weight part.
キャパシター用の電解液に溶解している電解質は、無機系電解質及び有機系電解質に大別される。無機系電解質としては、例えば、硫酸、塩酸、過塩素酸などの酸や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化テトラアルキルアンモニウムなどの塩基、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウムなどの塩などが挙げられる。無機系電解質としては、中でも、硫酸水溶液が、安定性に優れ、電気二重層キャパシターを構成する材料に対する腐食性が低いことから好ましい。無機系電解質の濃度は、通常、0.2〜5mol(電解質)/L(電解液)程度であり、好ましくは、1〜2mol(電解質)/L(電解液)程度である。濃度が0.2〜5mol/Lであると、電解液中のイオン伝導性を確保することができる。無機系電解質は、通常、水と混合して電解液として用いる。 Electrolytes dissolved in the electrolyte for capacitors are roughly classified into inorganic electrolytes and organic electrolytes. Examples of the inorganic electrolyte include acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and perchloric acid, bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetraalkylammonium hydroxide, salts such as sodium chloride and sodium sulfate, etc. Is mentioned. Among inorganic electrolytes, an aqueous sulfuric acid solution is preferable because of its excellent stability and low corrosiveness to the materials constituting the electric double layer capacitor. The concentration of the inorganic electrolyte is usually about 0.2 to 5 mol (electrolyte) / L (electrolytic solution), and preferably about 1 to 2 mol (electrolyte) / L (electrolytic solution). When the concentration is 0.2 to 5 mol / L, ion conductivity in the electrolytic solution can be ensured. The inorganic electrolyte is usually mixed with water and used as an electrolytic solution.
有機系電解質としては、例えば、BO3 3-、F-、PF6 -、BF4 -、AsF6 -、SbF6 -、ClO4 -、AlF4 -、AlCl4 -、TaF6 -、NbF6 -、SiF6 2-、CN-、F(HF)n-(当該式中、nは1以上4以下の数値を表す)などの無機アニオンと後述する有機カチオンとの組み合わせ、後述する有機アニオンと有機カチオンとの組み合わせ、有機アニオンとリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオンなどの無機カチオンとの組み合わせが挙げられる。 Examples of the organic electrolyte include BO 3 3− , F − , PF 6 − , BF 4 − , AsF 6 − , SbF 6 − , ClO 4 − , AlF 4 − , AlCl 4 − , TaF 6 − and NbF 6. A combination of an inorganic anion such as − , SiF 6 2− , CN − , F (HF) n− (wherein n represents a numerical value of 1 or more and 4 or less) and an organic cation described later; Combinations with organic cations, and combinations with organic anions and inorganic cations such as lithium ions, sodium ions, potassium ions, hydrogen ions, and the like can be mentioned.
有機カチオンとは、カチオン性有機化合物であり、例えば、有機4級アンモニウムカチオン、有機4級ホスホニウムカチオンなどが挙げられる。有機4級アンモニウムカチオンとは、アルキル基(炭素数1〜20)、シクロアルキル基(炭素数6〜20)、アリール基(炭素数6〜20)及びアラルキル基(炭素数7〜20)からなる群から選ばれる炭化水素基が窒素原子に置換された4級のアンモニウムカチオンであり、有機第4級ホスホニウムカチオンとは前記と同様の炭化水素基がリン原子に置換された4級のホスホニウムカチオンである。置換される炭化水素基には、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、エーテル基、アルデヒド基などが結合されていてもよい。有機カチオンとしては、中でも、有機4級アンモニウムカチオンが好ましく、中でも、イミダゾリウムカチオンが好ましく、とりわけ、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム(EMI+)であると、単位体積あたりの静電容量が増加する傾向があることから好ましい。 The organic cation is a cationic organic compound, and examples thereof include an organic quaternary ammonium cation and an organic quaternary phosphonium cation. An organic quaternary ammonium cation consists of an alkyl group (1-20 carbon atoms), a cycloalkyl group (6-20 carbon atoms), an aryl group (6-20 carbon atoms), and an aralkyl group (7-20 carbon atoms). A quaternary ammonium cation in which a hydrocarbon group selected from the group is substituted with a nitrogen atom, and an organic quaternary phosphonium cation is a quaternary phosphonium cation in which the same hydrocarbon group as described above is substituted with a phosphorus atom. is there. A hydroxyl group, amino group, nitro group, cyano group, carboxyl group, ether group, aldehyde group, or the like may be bonded to the substituted hydrocarbon group. As the organic cation, an organic quaternary ammonium cation is preferable, and among them, an imidazolium cation is preferable. Particularly, 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMI + ) has a capacitance per unit volume. This is preferable because it tends to increase.
有機アニオンとは、置換基を有していてもよい炭化水素基を含むアニオンであり、例えば、N(SO2Rf)2-、C(SO2Rf)3-、RfCOO-、およびRfSO3-(Rfは炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基を表す)からなる群より選ばれたアニオン、及び、次に示す有機酸(カルボン酸、有機スルホン酸、有機リン酸)又はフェノールから活性水素原子を除いたアニオンなどが挙げられる。アニオンとしては、無機アニオンが好ましく、とりわけ、BF4 -、AsF6 -、SbF6 -が好ましく、中でもとりわけ、BF4 -が、静電容量が向上する傾向があることから好ましい。 The organic anion is an anion containing a hydrocarbon group which may have a substituent, for example, N (SO 2 R f ) 2− , C (SO 2 R f ) 3− , R f COO − , And an anion selected from the group consisting of R f SO 3− (R f represents a C 1-12 perfluoroalkyl group), and organic acids (carboxylic acid, organic sulfonic acid, organic phosphoric acid) shown below ) Or an anion obtained by removing an active hydrogen atom from phenol. As the anion, an inorganic anion is preferable, and BF 4 − , AsF 6 − , and SbF 6 − are particularly preferable. Among them, BF 4 − is preferable because the capacitance tends to be improved.
電解液に含まれる有機極性溶媒としては、カーボネート類、ラクトン類およびスルホキシド類からなる群より選ばれた少なくとも1種を主成分とする溶媒であり、好ましくは、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、スルホラン、3−メチルスルホラン、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールおよびジエチルカーボネートからなる群より選ばれた少なくとも1種を主成分とする溶媒である。とりわけ好ましくは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホランからなる群より選ばれた少なくとも1種を主成分とする溶媒である。ここで「主成分とする」とは、溶媒のうち、50重量%以上、好ましくは70重量%以上、当該化合物が占めることをいい、このように有機極性溶媒の含有量が高いほどキャパシターの長期耐久性や作動電圧を向上させることができる。電解質を溶解する有機極性溶媒としては、異なる2種類以上の溶媒の混合物であってもよい。 The organic polar solvent contained in the electrolytic solution is a solvent mainly comprising at least one selected from the group consisting of carbonates, lactones and sulfoxides, preferably propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, It is a solvent containing at least one selected from the group consisting of sulfolane, 3-methylsulfolane, acetonitrile, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene glycol and diethyl carbonate as a main component. Particularly preferred is a solvent comprising at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, and sulfolane as a main component. Here, “main component” means that the compound occupies 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more of the solvent. The higher the content of the organic polar solvent, the longer the capacitor. Durability and operating voltage can be improved. The organic polar solvent for dissolving the electrolyte may be a mixture of two or more different solvents.
上記のキャパシター用の電極、電解液、および本発明のセパレーターを用いてキャパシターを製造する方法としては、例えば、一対のシート状電極を本発明のセパレーターを介して巻回して電極群を作製し、該電極群に電解液を含浸させて有底円筒型ケースに収容して製造する方法、矩形の電極および矩形の本発明のセパレーターを交互に積層して電極群を作製し、該電極群に電解液を含浸させて有底角型ケースに収容して製造する方法、を挙げることができる。 As a method for producing a capacitor using the capacitor electrode, the electrolytic solution, and the separator of the present invention, for example, a pair of sheet electrodes are wound through the separator of the present invention to produce an electrode group, A method in which the electrode group is impregnated with an electrolytic solution and accommodated in a bottomed cylindrical case, a rectangular electrode and a rectangular separator of the present invention are alternately laminated to produce an electrode group, and the electrode group is electrolyzed. A method of impregnating with a liquid and storing it in a bottomed rectangular case can be given.
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例における試験・評価は、次にようにして行った。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples. The tests and evaluations in the examples and comparative examples were performed as follows.
(1)原料モノマー量の測定
得られた多孔質フィルムをジメチルアセトアミドに溶解させ、含窒素芳香族重合体およびその原料モノマーを所定濃度含有する溶液を調整し、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定装置を用いて、検量線法により原料モノマー重量%を定量した。
(2)空孔率
得られた多孔質フィルムまたは積層多孔質フィルムのサンプルを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、重量W(g)と厚みD(cm)を測定した。サンプル中のそれぞれのの層の重量(Wi)を求め、Wiとそれぞれの層の材質の真比重(g/cm3)とから、それぞれの層の体積を求めて、式(2)より空孔率(体積%)を求めた。
空孔率(体積%)=100×{1−(W1/真比重1+W2/真比重2+・・+Wn/真比重n)/(10×10×D)} (2)
(3)ガーレー法による透気度の測定
得られた多孔質フィルムまたは積層多孔質フィルムについて、JIS P8117に基づいて、株式会社安田精機製作所製のデジタルタイマー式ガーレー式デンソメータで測定した。
(4)厚み測定
得られた多孔質フィルムまたは積層多孔質フィルムの厚みは、JIS規格K7130(1992)に従い測定した。
(1) Measurement of raw material monomer amount The obtained porous film is dissolved in dimethylacetamide, a solution containing a nitrogen-containing aromatic polymer and the raw material monomer at a predetermined concentration is prepared, and a gel permeation chromatography (GPC) measuring device. The raw material monomer weight% was quantified using a calibration curve method.
(2) Porosity A sample of the obtained porous film or laminated porous film was cut into a square having a side length of 10 cm, and weight W (g) and thickness D (cm) were measured. The weight (Wi) of each layer in the sample is obtained, and the volume of each layer is obtained from Wi and the true specific gravity (g / cm 3 ) of the material of each layer. The rate (volume%) was determined.
Porosity (volume%) = 100 × {1- (W1 / true specific gravity 1 + W2 / true specific gravity 2 +. + Wn / true specific gravity n) / (10 × 10 × D)} (2)
(3) Measurement of air permeability by Gurley method The obtained porous film or laminated porous film was measured with a digital timer type Gurley type densometer manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd. based on JIS P8117.
(4) Thickness measurement The thickness of the obtained porous film or laminated porous film was measured according to JIS standard K7130 (1992).
(5)得られたセパレーターを用いて製造したリチウム二次電池の長期保存安定性評価
(5−1)正極シートの作製
カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、アセチレンブラック、正極活物質であるコバルト酸リチウム粉末および水を分散混練し、正極用電極合剤のペーストを得た。このペーストに含有される各成分の重量比としては、カルボキシメチルセルロース:ポリテトラフルオロエチレン:アセチレンブラック:コバルト酸リチウム粉末:水の重量比で0.75:4.55:2.7:92:45であった。該ペーストを正極集電体である厚さ20μmAl箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレス、スリットし、正極シートを得た。正極用電極合剤が塗布されていない部分のAl箔の長さは1.5cmであり、その塗布されていない部分にアルミリードを抵抗溶接した。
(5−2)負極シートの作製
カルボキシメチルセルロース、天然黒鉛、人造黒鉛および水を分散混錬し、負極用電極合剤のペーストを得た。このペーストに含有される各成分の重量比としては、カルボキシメチルセルロース:天然黒鉛:人造黒鉛:水の重量比で2.0:58.8:39.2:122.8であった。該ペーストを負極集電体である厚さ12μmCu箔の両面の所定部分に塗布し、乾燥、ロールプレス、スリットを行って負極シートを得た。負極用電極合剤が塗布されていない部分のCu箔の長さは1.5cmであり、塗布されていない部分にニッケルリードを抵抗溶接した。
(5−3)円筒電池の作製
上記のようにして作製した正極シート、負極シート(負極用電極合剤未塗布部30cm)とセパレーターとを、正極シート、セパレーター、負極シートの順になるように、また負極の合剤未塗布部が最外周になるように積層し、一端より巻き取って電極群とした。
前記の電極素子を電池缶に挿入し、非水電解質溶液としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの体積比16:10:74混合液にLiPF6を1モル/リットルとなるように溶解したものを含浸し、正極端子を兼ねる電池蓋を用いて、ガスケットを介して、蓋をして、シールし、18650サイズの円筒型電池を得た。尚、セパレーターとして、本発明の積層多孔質フィルムを用いる場合は、正極シートと本発明の多孔質フィルム側が接するように、かつ負極シートと熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルム側が接するように積層した。
(5−4)試験方法
上記のようにして得た円筒電池を、初期特性が出るように規定のエージング処理を行った後、1Cでの放電容量を測定し、4.2Vで満充電とした後、60℃の恒温槽内にて4週間保存を行った。4週間後に取り出した電池を室温まで冷却した後、再度1Cでの放電容量を測定し、この値が保存前の放電容量の何%であるかを回復率と定義し、長期保存安定性の指標とした。
(5−5)正極シートとセパレーターとの密着性評価
正極シートとセパレーターとを積層した状態で、正極シート側から圧力をかけ、セパレーターのみを引き出すことにより発生する最大静止摩擦力(kgf)を測定することにより、正極シートとセパレーターとの密着性を評価した。
(5) Long-term storage stability evaluation of lithium secondary battery produced using the obtained separator (5-1) Production of positive electrode sheet Carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, acetylene black, lithium cobaltate as positive electrode active material Powder and water were dispersed and kneaded to obtain an electrode mixture paste for positive electrode. The weight ratio of each component contained in this paste was 0.75: 4.55: 2.7: 92: 45 in a weight ratio of carboxymethylcellulose: polytetrafluoroethylene: acetylene black: lithium cobaltate powder: water. Met. The paste was applied to predetermined portions on both sides of a 20 μm thick Al foil serving as a positive electrode current collector, dried, roll-pressed, and slitted to obtain a positive electrode sheet. The length of the Al foil in the portion where the positive electrode mixture was not applied was 1.5 cm, and an aluminum lead was resistance welded to the portion where the positive electrode mixture was not applied.
(5-2) Production of Negative Electrode Sheet Carboxymethyl cellulose, natural graphite, artificial graphite and water were dispersed and kneaded to obtain a paste of an electrode mixture for negative electrode. The weight ratio of each component contained in this paste was 2.0: 58.8: 39.2: 122.8 in a weight ratio of carboxymethylcellulose: natural graphite: artificial graphite: water. The paste was applied to predetermined portions on both sides of a 12 μm-thick Cu foil serving as a negative electrode current collector, followed by drying, roll pressing, and slitting to obtain a negative electrode sheet. The length of the Cu foil in the portion where the negative electrode mixture was not applied was 1.5 cm, and a nickel lead was resistance welded to the portion where the negative electrode mixture was not applied.
(5-3) Production of Cylindrical Battery The positive electrode sheet, negative electrode sheet (negative electrode electrode mixture uncoated portion 30 cm) and separator produced as described above were arranged in the order of positive electrode sheet, separator, and negative electrode sheet. Moreover, it laminated | stacked so that the mixture uncoated part of a negative electrode might become the outermost periphery, and it wound up from one end, and was set as the electrode group.
The above electrode element is inserted into a battery can, and LiPF 6 is dissolved in a mixed solution of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 16:10:74 as a non-aqueous electrolyte solution so as to be 1 mol / liter. Using a battery lid that also serves as a positive electrode terminal, the lid was sealed through a gasket and sealed to obtain a 18650 size cylindrical battery. In addition, when using the laminated porous film of the present invention as the separator, it was laminated so that the positive electrode sheet and the porous film side of the present invention were in contact with each other, and the negative electrode sheet and the porous film side containing the thermoplastic resin were in contact with each other. .
(5-4) Test Method The cylindrical battery obtained as described above was subjected to a prescribed aging treatment so that the initial characteristics were obtained, and then the discharge capacity at 1C was measured and the battery was fully charged at 4.2V. Then, it preserve | saved for 4 weeks in a 60 degreeC thermostat. The battery taken out after 4 weeks is cooled to room temperature, and then the discharge capacity at 1C is measured again. The percentage of the discharge capacity before storage is defined as the recovery rate, which is an indicator of long-term storage stability. It was.
(5-5) Evaluation of adhesion between positive electrode sheet and separator Measure the maximum static friction force (kgf) generated by applying pressure from the positive electrode sheet side and pulling out only the separator with the positive electrode sheet and separator laminated. As a result, the adhesion between the positive electrode sheet and the separator was evaluated.
(6)得られたセパレーターから製造したリチウム二次電池の安全性評価
(6−1)電池の作製
上記の長期保存安定性評価に記載した方法と同様の方法で円筒電池を作製した。
(6−2)試験方法
安全性試験として、以下の試験を実施した。定電流定電圧で4.3V、3時間充電した18650円筒電池を、専用の架台に固定した。油圧プレス式の釘刺し、試験機に取り付けたφ2.5mmの釘を、5mm/secの速度で巻回群の中心部に下ろし、電池缶に釘を貫通させた際の挙動を観察した。
(6) Safety evaluation of lithium secondary battery produced from the obtained separator (6-1) Production of battery A cylindrical battery was produced by the same method as described in the long-term storage stability evaluation.
(6-2) Test method The following test was implemented as a safety test. A 18650 cylindrical battery charged at a constant current and a constant voltage of 4.3 V for 3 hours was fixed to a dedicated frame. A φ2.5 mm nail attached to a hydraulic press type nail piercing and testing machine was lowered to the center of the winding group at a speed of 5 mm / sec, and the behavior when the nail was penetrated through the battery can was observed.
実施例1(ポリイミド)
1.塗工用スラリーの調製
3,3’,4,4’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物(不純物含量3.3重量%)と3,3’−ジアミノベンゾフェノン(不純物含量3.8重量%)とを縮合重合して得られたもの20gをN−メチル−2−ピロリドン80gに溶解させた溶液に、アルミナ微細粒子(日本アエロジル社製:アルミナC、平均粒子径0.013μm)20gを添加、混合し、ナノマイザーで3回処理し、得られたスラリーを1000メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡後、塗工用スラリーAとした。
2.積層多孔質フィルムの作製
直径550mm、長さ350mmのドラム上に厚み100μmのPETフィルム基材を巻いた。PETフィルム基材の上に厚みが16μmのポリエチレン多孔質フィルムを巻いた。ポリエチレン多孔質フィルムの片側をテープでドラムに固定した。もう片方に0.6kgの重りを基材に均等に荷重がかかるように吊り下げた。ドラムの最上部に直径25mmのステンレス製塗工バーをドラムとのクリアランスが0.01mmになるように平行に配置した。ドラムと塗工バーの間にポリエチレン多孔質フィルムのテープで固定した側の端がくるようにドラムを回転させ、止めた。塗工バー手前のポリエチレン多孔質フィルム上に上記で調整した、塗工用スラリーAを供給しながら、ドラムを0.5rpmで回転させて、ポリエチレン多孔質フィルム上に塗工した。ポリエチレン多孔質フィルム上全体を塗工し、さらにドラムを回転させながら、そのまま23℃で湿度50%の雰囲気に10分間置き、ポリイミドおよびその原料モノマーを析出させた。100μmのPETフィルム基材とポリエチレン多孔質フィルムに塗工用スラリーAを塗工後、析出させたフィルムとを一体にしたままドラムより取り外してイオン交換水に浸漬し、イオン交換水を流しながら、12時間洗浄した。洗浄後、PETフィルム基材をとり、得られた湿潤塗工膜を、両面からポリエステル布に挟み、さらにアラミド製フェルトで挟んで、厚み3mmのアルミ平板の上に置き、その上から厚み0.1mmのナイロンフィルムを置いて、その回りをシーリング材でシールし、内部を真空に引きながら、70℃で6時間乾燥して積層多孔質フィルムを得た。得られた積層多孔質フィルムの無孔化温度は140℃であった。
3.多孔質フィルムの作製
ポリエチレン多孔質フィルムを巻かずに、PETフィルム基材の上に塗工用スラリーを塗工する以外は、前記2.と同様にして、多孔質フィルムを作製した。得られた多孔質フィルムをジメチルアセトアミドに溶解させ、アルミナを遠心分離除去後、得られた溶液から、原料モノマー量を測定したところ、3重量%であることがわかった。また、得られた多孔質フィルムの熱分解温度は380℃であった。
4.セパレーターの評価
得られた積層多孔質フィルムからなるセパレーターは、厚み22μm、空孔率45体積%、透気度720秒/100ccであった。また該セパレーターを用いて円筒型リチウム二次電池を作製し、その長期保存安定性を調べたところ、回復率は88.3%であった。また該電池の安全性試験を行ったところ、釘が貫通した際に、最高温度に到達するまで5分以上かかる緩やかな温度上昇であった。
5.電極との密着性
正極シートとセパレーターとの密着性を調べたところ、最大静止摩擦力で、1.0kgfであった。
Example 1 (Polyimide)
1. Preparation of slurry for coating 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (impurity content 3.3 wt%) and 3,3′-diaminobenzophenone (impurity content 3.8 wt%) And 20 g of a product obtained by condensation polymerization of the above with 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone (Nippon Aerosil Co., Ltd .: Alumina C, average particle size 0.013 μm) was added, The mixture was mixed and treated three times with a nanomizer, and the resulting slurry was filtered through a 1000 mesh wire net and degassed under reduced pressure to obtain slurry A for coating.
2. Preparation of laminated porous film A PET film substrate having a thickness of 100 μm was wound on a drum having a diameter of 550 mm and a length of 350 mm. A polyethylene porous film having a thickness of 16 μm was wound on a PET film substrate. One side of the polyethylene porous film was fixed to the drum with tape. A weight of 0.6 kg was suspended on the other side so that a load was evenly applied to the substrate. A stainless steel coating bar having a diameter of 25 mm was arranged in parallel at the top of the drum so that the clearance from the drum was 0.01 mm. The drum was rotated and stopped so that the end of the polyethylene porous film fixed with the tape came between the drum and the coating bar. While supplying the coating slurry A prepared as described above onto the polyethylene porous film in front of the coating bar, the drum was rotated at 0.5 rpm, and coating was performed on the polyethylene porous film. The entire surface of the polyethylene porous film was coated, and the drum and the raw material monomer were precipitated by placing the drum in a 50% humidity atmosphere at 23 ° C. for 10 minutes while rotating the drum. After coating the slurry A for coating on a 100 μm PET film substrate and a polyethylene porous film, the deposited film is removed from the drum while being integrated and immersed in ion-exchanged water. Washed for 12 hours. After washing, the PET film substrate is taken, the obtained wet coating film is sandwiched between polyester cloths from both sides, and further sandwiched between aramid felts and placed on a 3 mm thick aluminum flat plate. A 1 mm nylon film was placed, the periphery was sealed with a sealant, and the interior was evacuated and dried at 70 ° C. for 6 hours to obtain a laminated porous film. The resulting porous porous film had a non-porous temperature of 140 ° C.
3. 2. Production of porous film The above-mentioned 2. except that the slurry for coating is applied on the PET film substrate without winding the polyethylene porous film. In the same manner, a porous film was produced. The obtained porous film was dissolved in dimethylacetamide, the alumina was removed by centrifugation, and the amount of raw material monomer was measured from the resulting solution. As a result, it was found to be 3% by weight. Moreover, the thermal decomposition temperature of the obtained porous film was 380 degreeC.
4). Evaluation of Separator The separator made of the obtained laminated porous film had a thickness of 22 μm, a porosity of 45% by volume, and an air permeability of 720 seconds / 100 cc. Further, when a cylindrical lithium secondary battery was produced using the separator and the long-term storage stability was examined, the recovery rate was 88.3%. Further, when the safety test of the battery was conducted, it was a gradual temperature increase that took 5 minutes or more to reach the maximum temperature when the nail penetrated.
5. Adhesion with electrode When the adhesion between the positive electrode sheet and the separator was examined, the maximum static frictional force was 1.0 kgf.
実施例2(ポリアミドイミド)
1.塗工用スラリーの調製
無水トリメリット酸(不純物含量0.31重量%)と4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(不純物含量0.37重量%)とを縮合重合して得られたもの2gをN−メチル−2−ピロリドン98gに溶解させた溶液に、アルミナ微細粒子(日本アエロジル社製:アルミナC、平均粒子径0.013μm)10gを添加、混合し、ナノマイザーで3回処理し、得られたスラリーを1000メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡後、塗工用スラリーBとした。
2.積層多孔質フィルムの作製
ステンレス製塗工バーをドラムとのクリアランスが0.015mmになるように平行に配置し、塗工用スラリーBを用いた以外は、実施例1の2.と同様にして積層多孔質フィルムを得た。得られた積層多孔質フィルムの無孔化温度は140℃であった。
3.多孔質フィルムの作製
ポリエチレン多孔質フィルムを巻かずに、PETフィルム基材の上に塗工用スラリーを塗工する以外は、前記2.と同様にして、多孔質フィルムを作製した。得られた多孔質フィルムをジメチルアセトアミドに溶解させ、アルミナを遠心分離除去後、得られた溶液から、原料モノマー量を測定したところ、0.3重量%であることがわかった。また、得られた多孔質フィルムの熱分解温度は380℃であった。
4.セパレーターの評価
得られた積層多孔質フィルムからなるセパレーターは、厚み21μm、空孔率50体積%、透気度680秒/100ccであった。また該セパレーターを用いて円筒型リチウム二次電池を作製し、その長期保存安定性を調べたところ、回復率は91.0%であった。また該電池の安全性試験を行ったところ、釘が貫通した際に、最高温度に到達するまで5分以上かかる緩やかな温度上昇であった。
5.電極との密着性
正極シートとセパレーターとの密着性を調べたところ、最大静止摩擦力で、0.9kgfであった。
Example 2 (Polyamideimide)
1. Preparation of Coating Slurry 2 g of a product obtained by condensation polymerization of trimellitic anhydride (impurity content 0.31% by weight) and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (impurity content 0.37% by weight) To a solution dissolved in 98 g of methyl-2-pyrrolidone, 10 g of alumina fine particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .: Alumina C, average particle size 0.013 μm) are added and mixed, and the resultant slurry is treated three times with a nanomizer. This was filtered through a 1000 mesh wire net and defoamed under reduced pressure to obtain slurry B for coating.
2. Production of Laminated Porous Film A stainless steel coating bar was placed in parallel so that the clearance from the drum was 0.015 mm, and the coating slurry B was used except that the coating slurry B was used. In the same manner, a laminated porous film was obtained. The resulting porous porous film had a non-porous temperature of 140 ° C.
3. 2. Production of porous film The above-mentioned 2. except that the slurry for coating is applied on the PET film substrate without winding the polyethylene porous film. In the same manner, a porous film was produced. The obtained porous film was dissolved in dimethylacetamide, the alumina was removed by centrifugation, and the amount of raw material monomer was measured from the resulting solution. As a result, it was found to be 0.3% by weight. Moreover, the thermal decomposition temperature of the obtained porous film was 380 degreeC.
4). Evaluation of Separator The separator made of the obtained laminated porous film had a thickness of 21 μm, a porosity of 50% by volume, and an air permeability of 680 seconds / 100 cc. A cylindrical lithium secondary battery was produced using the separator and its long-term storage stability was examined. The recovery rate was 91.0%. Further, when the safety test of the battery was conducted, it was a gradual temperature increase that took 5 minutes or more to reach the maximum temperature when the nail penetrated.
5. Adhesion with electrode When the adhesion between the positive electrode sheet and the separator was examined, the maximum static frictional force was 0.9 kgf.
比較例1(ポリイミド)
1.塗工用スラリーの調製
3,3’,4,4’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物(不純物含量8.8重量%)と3,3’−ジアミノベンゾフェノン(不純物含量9.2重量%)とを縮合重合して得られたもの20gをN−メチル−2−ピロリドン80gに溶解させた溶液に、アルミナ微細粒子(日本アエロジル社製:アルミナC、平均粒子径0.013μm)20gを添加、混合し、ナノマイザーで3回処理し、得られたスラリーを1000メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡後、塗工用スラリーCとした。
2.積層多孔質フィルムの作製
塗工用スラリーCを用いた以外は、実施例1の2.と同様にして積層多孔質フィルムを得た。得られた積層多孔質フィルムの無孔化温度は140℃であった。
3.多孔質フィルムの作製
ポリエチレン多孔質フィルムを巻かずに、PETフィルム基材の上に塗工用スラリーを塗工する以外は、前記2.と同様にして、多孔質フィルムを作製した。得られた多孔質フィルムをジメチルアセトアミドに溶解させ、アルミナを遠心分離除去後、得られた溶液から、原料モノマー量を測定したところ、8重量%であることがわかった。また、得られた多孔質フィルムの熱分解温度は350℃であった。
4.セパレーターの評価
得られた積層多孔質フィルムからなるセパレーターは、厚み22μm、空孔率50体積%、透気度700秒/100ccであった。また該セパレーターを用いて円筒型リチウム二次電池を作製し、その長期保存安定性を調べたところ、回復率は75.5%であった。
5.電極との密着性
正極シートとセパレーターとの密着性を調べたところ、最大静止摩擦力で、1.1kgfであった。
Comparative Example 1 (Polyimide)
1. Preparation of slurry for coating 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride (impurity content 8.8 wt%) and 3,3′-diaminobenzophenone (impurity content 9.2 wt%) And 20 g of a product obtained by condensation polymerization of the above with 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone (Nippon Aerosil Co., Ltd .: Alumina C, average particle size 0.013 μm) was added, The resultant slurry was mixed three times with a nanomizer, and the resulting slurry was filtered through a 1000 mesh wire net and defoamed under reduced pressure, and then used as a slurry C for coating.
2. Production of laminated porous film 1. In Example 1, except that the slurry C for coating was used. In the same manner, a laminated porous film was obtained. The resulting porous porous film had a non-porous temperature of 140 ° C.
3. 2. Production of porous film The above-mentioned 2. except that the slurry for coating is applied on the PET film substrate without winding the polyethylene porous film. In the same manner, a porous film was produced. The obtained porous film was dissolved in dimethylacetamide, the alumina was removed by centrifugation, and the amount of raw material monomer was measured from the resulting solution. As a result, it was found to be 8% by weight. Moreover, the thermal decomposition temperature of the obtained porous film was 350 degreeC.
4). Evaluation of Separator The separator made of the obtained laminated porous film had a thickness of 22 μm, a porosity of 50% by volume, and an air permeability of 700 seconds / 100 cc. A cylindrical lithium secondary battery was produced using the separator and its long-term storage stability was examined. The recovery rate was 75.5%.
5. Adhesiveness with electrode When the adhesiveness between the positive electrode sheet and the separator was examined, the maximum static frictional force was 1.1 kgf.
比較例2(ポリイミド)
1.塗工用スラリーの調製
3,3’,4,4’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物(不純物含量0.04重量%)と3,3’−ジアミノベンゾフェノン(不純物含量0.02重量%)とを縮合重合して得られたもの20gをN−メチル−2−ピロリドン80gに溶解させた溶液に、アルミナ微細粒子(日本アエロジル社製:アルミナC、平均粒子径0.013μm)20gを添加、混合し、ナノマイザーで3回処理し、得られたスラリーを1000メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡後、塗工用スラリーDとした。
2.積層多孔質フィルムの作製
塗工用スラリーDを用いた以外は、実施例1の2.と同様にして積層多孔質フィルムを得た。得られた積層多孔質フィルムの無孔化温度は140℃であった。
3.多孔質フィルムの作製
ポリエチレン多孔質フィルムを巻かずに、PETフィルム基材の上に塗工用スラリーを塗工する以外は、前記2.と同様にして、多孔質フィルムを作製した。得られた多孔質フィルムをジメチルアセトアミドに溶解させ、アルミナを遠心分離除去後、得られた溶液から、原料モノマー量を測定したところ、0.01重量%であることがわかった。また、得られた多孔質フィルムの熱分解温度は350℃であった。
4.セパレーターの評価
得られた積層多孔質フィルムからなるセパレーターは、厚み22μm、空孔率50体積%、透気度650秒/100ccであった。また該セパレーターを用いて円筒型リチウム二次電池を作製し、その長期保存安定性を調べたところ、回復率は89.0%であった。
5.電極との密着性
正極シートとセパレーターとの密着性を調べたところ、最大静止摩擦力で、0.4kgfであった。
Comparative Example 2 (Polyimide)
1. Preparation of slurry for coating 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride (impurity content 0.04 wt%) and 3,3′-diaminobenzophenone (impurity content 0.02 wt%) And 20 g of a product obtained by condensation polymerization of the above with 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone dissolved in 80 g of N-methyl-2-pyrrolidone (Nippon Aerosil Co., Ltd .: Alumina C, average particle size 0.013 μm) was added, The resultant slurry was mixed three times with a nanomizer, and the resulting slurry was filtered through a 1000 mesh wire net and defoamed under reduced pressure, and then used as a coating slurry D.
2. Production of Laminated Porous Film 1. Except that the coating slurry D was used, In the same manner, a laminated porous film was obtained. The resulting porous porous film had a non-porous temperature of 140 ° C.
3. 2. Production of porous film The above-mentioned 2. except that the slurry for coating is applied on the PET film substrate without winding the polyethylene porous film. In the same manner, a porous film was produced. The obtained porous film was dissolved in dimethylacetamide, the alumina was removed by centrifugation, and the amount of raw material monomer was measured from the resulting solution. As a result, it was found to be 0.01% by weight. Moreover, the thermal decomposition temperature of the obtained porous film was 350 degreeC.
4). Evaluation of Separator The separator made of the obtained laminated porous film had a thickness of 22 μm, a porosity of 50% by volume, and an air permeability of 650 seconds / 100 cc. A cylindrical lithium secondary battery was produced using the separator and its long-term storage stability was examined. The recovery rate was 89.0%.
5. Adhesion with electrode When the adhesion between the positive electrode sheet and the separator was examined, the maximum static frictional force was 0.4 kgf.
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Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008140124A1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Laminated porous film |
WO2008140120A1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Laminated porous film |
JP2009176719A (en) * | 2007-12-26 | 2009-08-06 | Sony Corp | Electrolyte, secondary battery, and sulfone compound |
JP2009205955A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205958A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205954A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205956A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205957A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
US8313865B2 (en) | 2007-03-23 | 2012-11-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Separator |
US8323837B2 (en) | 2007-03-23 | 2012-12-04 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Porous film |
US8455053B2 (en) | 2007-07-06 | 2013-06-04 | Sony Corporation | Separator, battery using the same, and method for manufacturing separator |
JP2014214167A (en) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 東京応化工業株式会社 | Method for producing unfired composite film, polyimide-fine particle composite film, and porous polyimide film |
JP2015531543A (en) * | 2012-09-06 | 2015-11-02 | オプシストバ・ス・オルガニチノイ・アトベツトベンノスチュ(タバーリシストバ・エネルギチーチェスキフ・イ・エレクトロモビーリニフ・プロエクトフ)Obschestvo Sogranichennoy Otvetstvennostyu ‘Tovarischestvo Energeticheskikh I Elektromobilnikh Proektov’ | Electric double layer pulse capacitor |
JP2017119442A (en) * | 2014-04-07 | 2017-07-06 | ユニチカ株式会社 | Laminated porous film and method for producing the same |
US10720624B2 (en) | 2010-08-02 | 2020-07-21 | Celgard, Llc | Ultra high melt temperature microporous high temperature battery separators and related methods |
CN112582749A (en) * | 2020-12-11 | 2021-03-30 | 重庆金美新材料科技有限公司 | Safe lithium ion battery diaphragm, preparation method and lithium ion battery |
JP2023174742A (en) * | 2017-08-01 | 2023-12-08 | 株式会社レゾナック | Material for forming nonwoven fabric and use thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6237871A (en) * | 1985-08-10 | 1987-02-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Non-acqueous electrolyte cell |
JP2000030686A (en) * | 1998-04-27 | 2000-01-28 | Sumitomo Chem Co Ltd | Non-aqueous electrolyte battery separator and lithium secondary battery |
JP2003165714A (en) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Du Pont Toray Co Ltd | Method for producing carbon film and carbon film obtained thereby |
JP2004359860A (en) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Ube Ind Ltd | Polyimide porous membrane having fine penetration path and method for producing the same |
JP2005042055A (en) * | 2003-07-24 | 2005-02-17 | Nhk Spring Co Ltd | FOAM POLYIMIDE COMPOSITE, POLYIMIDE POROUS BODY, AND METHOD FOR PRODUCING THEM |
-
2006
- 2006-05-17 JP JP2006137474A patent/JP2006348280A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6237871A (en) * | 1985-08-10 | 1987-02-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Non-acqueous electrolyte cell |
JP2000030686A (en) * | 1998-04-27 | 2000-01-28 | Sumitomo Chem Co Ltd | Non-aqueous electrolyte battery separator and lithium secondary battery |
JP2003165714A (en) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Du Pont Toray Co Ltd | Method for producing carbon film and carbon film obtained thereby |
JP2004359860A (en) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Ube Ind Ltd | Polyimide porous membrane having fine penetration path and method for producing the same |
JP2005042055A (en) * | 2003-07-24 | 2005-02-17 | Nhk Spring Co Ltd | FOAM POLYIMIDE COMPOSITE, POLYIMIDE POROUS BODY, AND METHOD FOR PRODUCING THEM |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8313865B2 (en) | 2007-03-23 | 2012-11-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Separator |
US8323837B2 (en) | 2007-03-23 | 2012-12-04 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Porous film |
WO2008140120A1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Laminated porous film |
JP2008311221A (en) * | 2007-05-14 | 2008-12-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Laminated porous film |
JP2008307893A (en) * | 2007-05-14 | 2008-12-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Laminated porous film |
WO2008140124A1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Laminated porous film |
EP2151322A4 (en) * | 2007-05-14 | 2012-12-26 | Sumitomo Chemical Co | POROUS FILM LAMINATE |
US10424772B2 (en) | 2007-07-06 | 2019-09-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Separator, battery and electronic device |
US8455053B2 (en) | 2007-07-06 | 2013-06-04 | Sony Corporation | Separator, battery using the same, and method for manufacturing separator |
US9627669B2 (en) | 2007-07-06 | 2017-04-18 | Sony Corporation | Separator including glass layer covering polyolefin resin layer having a three-dimensional mesh framework, and battery using the same |
JP2009176719A (en) * | 2007-12-26 | 2009-08-06 | Sony Corp | Electrolyte, secondary battery, and sulfone compound |
JP2009205955A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205954A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205958A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205956A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2009205957A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Teijin Ltd | Nonaqueous electrolyte battery separator, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the separator |
JP2021170535A (en) * | 2010-08-02 | 2021-10-28 | セルガード エルエルシー | Lithium ion rechargeable battery separator and method for usage |
US10720624B2 (en) | 2010-08-02 | 2020-07-21 | Celgard, Llc | Ultra high melt temperature microporous high temperature battery separators and related methods |
JP7213922B2 (en) | 2010-08-02 | 2023-01-27 | セルガード エルエルシー | Lithium ion rechargeable battery separator and method of use |
US12100548B2 (en) | 2010-08-02 | 2024-09-24 | Celgard, Llc | Ultra high melt temperature microporous high temperature battery separators and related methods |
JP2015531543A (en) * | 2012-09-06 | 2015-11-02 | オプシストバ・ス・オルガニチノイ・アトベツトベンノスチュ(タバーリシストバ・エネルギチーチェスキフ・イ・エレクトロモビーリニフ・プロエクトフ)Obschestvo Sogranichennoy Otvetstvennostyu ‘Tovarischestvo Energeticheskikh I Elektromobilnikh Proektov’ | Electric double layer pulse capacitor |
JP2014214167A (en) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 東京応化工業株式会社 | Method for producing unfired composite film, polyimide-fine particle composite film, and porous polyimide film |
JP2017119442A (en) * | 2014-04-07 | 2017-07-06 | ユニチカ株式会社 | Laminated porous film and method for producing the same |
JP2023174742A (en) * | 2017-08-01 | 2023-12-08 | 株式会社レゾナック | Material for forming nonwoven fabric and use thereof |
CN112582749A (en) * | 2020-12-11 | 2021-03-30 | 重庆金美新材料科技有限公司 | Safe lithium ion battery diaphragm, preparation method and lithium ion battery |
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