KR20240026878A - Polyolefin microporous membrane and battery separator - Google Patents
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Abstract
세퍼레이터로서 사용했을 때에 박막이며, 셧다운 온도가 낮고, 기계적 강도와 용융 후의 절연성을 아울러 갖는 폴리올레핀 미다공막을 제공하는 것을 목적으로 한다. 막 두께가 6㎛ 이하이고, 5㎛ 환산 돌자 강도가 1.7N 이상이고, 승온 투기도법으로 측정한 셧다운 온도가 80℃ 이상 138℃ 이하이며, 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도가 3ppm 이상 200ppm 이하인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 미다공막이다.The purpose is to provide a polyolefin microporous film that is thin when used as a separator, has a low shutdown temperature, and has both mechanical strength and insulation properties after melting. The film thickness is 6 ㎛ or less, the puncture strength equivalent to 5 ㎛ is 1.7 N or more, the shutdown temperature measured by the elevated temperature permeability method is 80 ℃ or more and 138 ℃ or less, and the crystallinity of polypropylene when reaching 169 ℃ is 3 ppm or more and 200 ppm or less. It is a polyolefin microporous membrane characterized by:
Description
본 발명은 폴리올레핀 미다공막 및 전지용 세퍼레이터에 관한 것이다.The present invention relates to polyolefin microporous membranes and battery separators.
미다공막은 여과막, 투석막 등의 필터, 전지용 세퍼레이터나 전해 콘덴서용 세퍼레이터 등의 각종 분야에 사용된다. 이들 중에서도, 폴리올레핀을 수지 재료로 하는 미다공막은 내약품성, 절연성, 기계적 강도 등이 우수하고, 셧다운 특성을 갖기 때문에 이차전지용 세퍼레이터로서 널리 사용된다. 또한, 전지에는 장수명화나 용량 저하를 막기 위한 자기 방전 특성, 정자(釘刺) 시험, 핫 박스 시험, 내충격 시험으로 대표되는 안전성을 충족시킬 필요가 있어, 폴리올레핀 미다공막으로서는 절연성이나 기계적 강도, 셧다운 특성 등의 향상이 요구된다.Microporous membranes are used in various fields such as filters such as filtration membranes and dialysis membranes, and separators for batteries and electrolytic capacitors. Among these, microporous films made of polyolefin as a resin material are excellent in chemical resistance, insulation, mechanical strength, etc., and have shutdown characteristics, so they are widely used as separators for secondary batteries. In addition, batteries need to satisfy safety standards such as self-discharge characteristics, static test, hot box test, and impact resistance test to prevent long life and capacity reduction, and polyolefin microporous films must have insulation, mechanical strength, and shutdown characteristics. Improvements are required.
전지의 열적인 안전성의 관점에서, 특허문헌 1에서는 폴리올레핀제 적층 미다공막은 적어도 3층으로 이루어지고, 막 두께가 3∼25㎛의 범위이고, 멜트다운 온도가 159∼200℃의 범위이고, 투기도가 50∼300초의 범위이고, 돌자 강도가 100∼550gf의 범위이며, 3층 중 내층에만 폴리프로필렌을 함유하고, 표층을 형성하는 적어도 1층이 멜트 플로우 레이트가 50∼150g/10분, 융점이 120∼130℃의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 필름이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌으로 이루어지는 막 두께가 5∼20㎛의 적층 미다공막이며, 미다공막 중에 폴리프로필렌을 비율 3∼50% 함유하고, 셧다운 온도와 파막온도의 차가 33℃ 이상이고, 셧다운 온도가 140℃ 이하, 파막 온도가 150℃ 이상인 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 필름이 제안되어 있다. 특허문헌 3에 있어서는 고온에서의 전지 안전성을 담보하기 위해서 200.0℃ 이상의 Tm 및 80.0dg/분 이하의 MFR을 갖는 폴리메틸펜텐을 포함하는 것을 특징으로 하는 미다공성이고, 180.0℃ 이상의 멜트다운 온도를 갖고, 131.0℃ 이하의 셧다운 온도를 갖고, 또한 30.0% 이하의 170℃ TD 열 수축을 갖는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터 필름이 제안되어 있다.From the viewpoint of thermal safety of the battery, in Patent Document 1, the polyolefin laminated microporous membrane consists of at least three layers, the film thickness is in the range of 3 to 25 μm, the meltdown temperature is in the range of 159 to 200 ° C., and the The degree is in the range of 50 to 300 seconds, the puncture strength is in the range of 100 to 550 gf, only the inner layer of the three layers contains polypropylene, and at least one layer forming the surface layer has a melt flow rate of 50 to 150 g/10 minutes and a melting point. A separator film characterized by containing a resin with a temperature of 120 to 130° C. has been proposed. In addition, in Patent Document 2, it is a laminated microporous membrane made of polyethylene and polypropylene with a film thickness of 5 to 20 μm, the microporous film contains polypropylene in a ratio of 3 to 50%, and the difference between the shutdown temperature and the film rupture temperature is 33 ° C. or more. , a separator film characterized by a shutdown temperature of 140°C or lower and a film rupture temperature of 150°C or higher has been proposed. In Patent Document 3, in order to ensure battery safety at high temperatures, it is microporous, characterized by containing polymethylpentene with a Tm of 200.0°C or higher and an MFR of 80.0dg/min or lower, and has a meltdown temperature of 180.0°C or higher. , a separator film has been proposed that has a shutdown temperature of 131.0°C or less and a 170°C TD heat shrinkage of 30.0% or less.
최근, 전기 자동차의 주행 성능의 향상이나 인터넷 통신의 4G로부터 5G로의 이행을 목적으로, 리튬 이온 이차전지에는 더한 고용량화, 고안전성이 요구되고 있다. 그 때문에, 세퍼레이터에는 박막화와 함께 전지 내부에서의 고온 시의 절연성 유지, 기계적 강도나 셧다운 특성의 향상이 요구된다.Recently, for the purpose of improving the driving performance of electric vehicles and transitioning from 4G to 5G in Internet communication, lithium ion secondary batteries are required to have higher capacity and higher safety. Therefore, separators are required to be thinner, maintain insulation at high temperatures inside the battery, and improve mechanical strength and shutdown characteristics.
그러나, 세퍼레이터는 박막화에 의해 기계적 강도와 고온 시의 절연성을 유지하는 것이 곤란해진다. 또한, 세퍼레이터의 기계적 강도를 향상시키기 위해서, 예를 들면 제막 조건을 조제할 수 있지만, 이러한 방법에서는 셧다운 온도가 상승하는 경향이 있다. 결과적으로, 이상 발열 시에 전지 내 온도가 지나치게 상승하기 때문에, 고온 시의 절연성을 충분히 유지할 수 없다. 특허문헌 1∼3의 세퍼레이터에서는 박막화한 경우, 고온 시의 절연성 유지와 기계적 강도의 밸런스를 충분히 취할 수 없다.However, as the separator becomes thinner, it becomes difficult to maintain mechanical strength and insulation properties at high temperatures. Additionally, in order to improve the mechanical strength of the separator, for example, film forming conditions can be adjusted, but this method tends to increase the shutdown temperature. As a result, the temperature inside the battery rises excessively when abnormal heat is generated, and the insulation at high temperatures cannot be sufficiently maintained. In the case of the separators of Patent Documents 1 to 3, when thin films are made, a sufficient balance between maintenance of insulation at high temperatures and mechanical strength cannot be achieved.
본 발명은 상기 사정을 감안하여, 박막이고, 셧다운 온도가 낮고, 높은 기계적 강도와 용융 후의 절연성을 아울러 갖는 폴리올레핀 미다공막을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above circumstances, the purpose of the present invention is to provide a polyolefin microporous film that is thin, has a low shutdown temperature, and has both high mechanical strength and insulating properties after melting.
본 발명의 제 1 형태의 폴리올레핀 미다공막은 막 두께가 6㎛ 이하이고, 5㎛ 환산 돌자 강도가 1.7N 이상이고, 승온 투기도법으로 측정한 셧다운 온도가 80℃ 이상 138℃ 이하이며, 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도가 3ppm 이상 200ppm 이하인 것을 특징으로 한다.The polyolefin microporous film of the first form of the present invention has a film thickness of 6 ㎛ or less, a 5 ㎛ equivalent puncture strength of 1.7 N or more, and a shutdown temperature measured by the elevated temperature permeability method of 80 ℃ or more and 138 ℃ or less, reaching 169 ℃. It is characterized in that the crystallinity of the polypropylene is 3ppm or more and 200ppm or less.
또한, 상기 폴리올레핀 미다공막은 복수의 층으로 이루어지는 다층 미다공막이어도 좋다.Additionally, the polyolefin microporous membrane may be a multilayer microporous membrane composed of a plurality of layers.
또한, 상기 폴리올레핀 미다공막은 GPC 차트에 있어서 분자량이 5.0×104∼1.0×105의 범위와, 3.0×105∼7.0×105의 범위에 각각 피크를 갖고 있어도 좋다.In addition, the polyolefin microporous film may have peaks in the GPC chart with a molecular weight in the range of 5.0×10 4 to 1.0×10 5 and in the range of 3.0×10 5 to 7.0×10 5 .
또한, 중량 평균 분자량이 4.0×105 이상 1.0×106 이하인 폴리에틸렌을 함유해도 좋다.Additionally, polyethylene having a weight average molecular weight of 4.0×10 5 or more and 1.0×10 6 or less may be contained.
또한, 상기 폴리올레핀 미다공막은 폴리프로필렌 농도가 3.5질량% 이상 10.0질량% 이하여도 좋다.Additionally, the polyolefin microporous film may have a polypropylene concentration of 3.5% by mass or more and 10.0% by mass or less.
또한, 상기 폴리올레핀 미다공막은 폴리올레핀 미다공막의 적어도 편면에 다공질층을 적층해도 좋다.Additionally, the polyolefin microporous membrane may have a porous layer laminated on at least one side of the polyolefin microporous membrane.
본 발명의 제 2 형태의 전지용 세퍼레이터는 상기 폴리올레핀 미다공막을 포함하여 이루어진다.The battery separator of the second aspect of the present invention includes the polyolefin microporous film.
본 발명에 의하면, 박막이고, 셧다운 온도가 낮고, 돌자 강도와 용융 후의 절연성을 아울러 갖는 폴리올레핀 미다공막을 제공할 수 있다. 특히, 폴리올레핀 미다공막은 전지용 세퍼레이터로서 적합하게 사용된다.According to the present invention, it is possible to provide a polyolefin microporous film that is thin, has a low shutdown temperature, and has both puncture strength and insulating properties after melting. In particular, polyolefin microporous films are suitably used as battery separators.
이하, 본 발명의 본 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, this embodiment of the present invention will be described. Additionally, the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 막 두께가 6㎛ 이하이고, 5㎛ 환산 돌자 강도가 1.7N 이상이고, 승온 투기도법으로 측정한 셧다운 온도가 80℃ 이상 138℃ 이하이며, 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도가 3ppm 이상 200ppm 이하이다.The polyolefin microporous film of the present invention has a film thickness of 6 ㎛ or less, a 5 ㎛ equivalent puncture strength of 1.7 N or more, a shutdown temperature of 80 ℃ or more and 138 ℃ or less as measured by the elevated temperature permeability method, and polypropylene when it reaches 169 ℃. The crystallinity is 3ppm or more and 200ppm or less.
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 막 두께의 상한이 6㎛ 이하이다. 막 두께가 6㎛를 초과하면, 전지의 고용량에 대응할 수 없다. 막 두께의 상한은 바람직하게는 4.7㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 4.5㎛ 이하이다. 막 두께의 하한은 돌자 강도나 고온에서의 절연성의 관점에서, 1㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.0㎛ 이상이다. 상기 막 두께가 상기 바람직한 범위이면, 폴리올레핀 미다공막을 전지용 세퍼레이터로서 사용했을 때, 막 두께를 얇게 한 만큼 전극의 활물질량을 증가시킬 수 있고, 그 결과 전지 용량의 향상으로 이어진다. 막 두께는 압출의 토출량이나 열 고정 온도를 조정함으로써 소정의 범위 내로 하는 것이 가능하다.The upper limit of the film thickness of the polyolefin microporous film of the present invention is 6 μm or less. If the film thickness exceeds 6 μm, it cannot support the high capacity of the battery. The upper limit of the film thickness is preferably 4.7 μm or less, and more preferably 4.5 μm or less. The lower limit of the film thickness is preferably 1 μm or more, more preferably 3.0 μm or more, from the viewpoint of puncture strength and insulation properties at high temperatures. If the film thickness is in the above preferred range, when a polyolefin microporous film is used as a battery separator, the amount of active material in the electrode can be increased by decreasing the film thickness, resulting in an improvement in battery capacity. The film thickness can be kept within a predetermined range by adjusting the extrusion discharge amount and heat setting temperature.
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 두께 5㎛ 환산의 돌자 강도(5㎛ 환산 돌자 강도)가 1.7N 이상이며, 또한 셧다운 온도가 80℃ 이상 138℃ 이하이다. 이들 특성에 의해 높은 장력이 작용한 경우라도, 막이 파단되기 어려워 높은 내구성을 가짐과 아울러, 전지에 도입했을 때에 자기 방전 특성이 우수하다. 또한, 전지의 이상 발열 시에는 보다 신속히 셧다운하고, 온도 상승을 방지할 수 있다. 또한, 셧다운 온도가 80℃ 이상이면 혹서 지역이나 시기에서 불필요한 셧다운이 일어나지 않아 전지로서의 기능을 손상시킬 가능성이 낮기 때문에 바람직하다. 5㎛ 환산 돌자 강도와 셧다운 온도의 밸런스는 제조 공정에 있어서, 폴리올레핀의 분자량이나 배합비나 연신 온도 등의 제막 조건을 조합시켜서 조정함으로써 소정의 범위 내로 하는 것이 가능하다. 5㎛ 환산 돌자 강도는 전지 공정에서의 불량률 억제, 전지의 자기방전 특성 유지, 내압축성의 관점에서 하한이 1.7N 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.9N 이상이며, 상한은 특별히 한정되지 않지만 3.0N 이하가 바람직하다. 셧다운 온도는 전지의 이상 발열을 보다 신속하게 억제하는 관점에서, 상한이 137℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 136℃ 이하이다.The polyolefin microporous film of the present invention has a puncture strength equivalent to a thickness of 5 µm (puncture strength equivalent to 5 µm) of 1.7 N or more, and a shutdown temperature of 80°C or more and 138°C or less. Due to these characteristics, even when high tension is applied, the film is difficult to break, so it has high durability and has excellent self-discharge characteristics when introduced into a battery. Additionally, when the battery generates abnormal heat, it can be shut down more quickly and temperature rise can be prevented. In addition, it is preferable that the shutdown temperature is 80°C or higher because unnecessary shutdown does not occur in hot areas or periods and there is a low possibility of damaging the battery function. The balance between 5-μm equivalent puncture strength and shutdown temperature can be kept within a predetermined range by adjusting the combination of film forming conditions such as polyolefin molecular weight, mixing ratio, and stretching temperature during the manufacturing process. The lower limit of the 5㎛ equivalent puncture strength is preferably 1.7N or more, more preferably 1.9N or more, from the viewpoint of suppressing the defect rate in the battery process, maintaining the self-discharge characteristics of the battery, and compression resistance, and the upper limit is not particularly limited, but is 3.0. N or less is preferred. From the viewpoint of more quickly suppressing abnormal heat generation in the battery, the upper limit of the shutdown temperature is preferably 137°C or lower, and more preferably 136°C or lower.
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 승온해서 169℃에 도달했을 때의 폴리프로필렌의 결정도(이하, 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도라고 하는 경우도 있다)가 3ppm 이상 200ppm 이하이다. 폴리프로필렌의 결정도가 3ppm 이상인 것은 169℃ 도달 시에 폴리프로필렌의 규칙 구조가 충분히 잔존하고 있는 것을 나타내고, 온도 상승 시에 있어서도 완화하기 어렵기 때문에 용융 후의 형상 유지 특성이 우수하여 절연 상태를 양호하게 유지할 수 있다. 또한, 폴리프로필렌의 결정도가 200ppm 이하인 것은 규칙 구조량이 과잉으로 되지 않아 고온에서의 폴리올레핀과 폴리프로필렌의 상분리가 억제되고, 구멍이 나기 어려워져 단락을 보다 억제할 수 있다. 폴리프로필렌의 결정도는 고온 하에서의 파막에 의한 단락 억제의 관점에서, 10ppm 이상 170ppm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20ppm 이상 150ppm 이하이다.The polyolefin microporous film of the present invention has a polypropylene crystallinity of 3 ppm or more and 200 ppm or less when the temperature is raised and reaches 169°C (hereinafter sometimes referred to as the polypropylene crystallinity when 169°C is reached). The fact that the crystallinity of polypropylene is 3 ppm or more indicates that the regular structure of polypropylene sufficiently remains when 169°C is reached, and since it is difficult to relax even when the temperature rises, the shape retention characteristics after melting are excellent and the insulation condition is maintained well. You can. In addition, when the crystallinity of polypropylene is 200 ppm or less, the amount of ordered structure is not excessive, which suppresses phase separation between polyolefin and polypropylene at high temperatures, makes it difficult to create holes, and can further suppress short circuits. The crystallinity of polypropylene is preferably 10 ppm or more and 170 ppm or less, more preferably 20 ppm or more and 150 ppm or less, from the viewpoint of suppressing short circuit due to film rupture at high temperatures.
여기서, 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도란, 후술하는 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구할 수 있다. 결정도는, 예를 들면 소정의 분자량과 융점의 폴리프로필렌을 첨가함으로써 소정의 범위 내로 하는 것이 가능하다. 이 폴리올레핀 미다공막에 있어서, 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도는 혼합하는 것 이외의 폴리올레핀과의 상용성 등도 고려하여 다른 폴리올레핀의 분자량이나 융점을 조정할 필요가 있다.Here, the crystallinity of polypropylene upon reaching 169°C can be determined by differential scanning calorimetry (DSC), which will be described later. The crystallinity can be kept within a predetermined range, for example, by adding polypropylene with a predetermined molecular weight and melting point. In this polyolefin microporous membrane, it is necessary to adjust the crystallinity of polypropylene when reaching 169°C, and the molecular weight and melting point of other polyolefins in consideration of compatibility with polyolefins other than those being mixed.
상기 돌자 강도, 셧다운 온도, 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도를 충족시키기 위해서, 폴리올레핀 미다공막은 복수의 층으로 이루어지는 다층 미다공막으로 할 수도 있다.In order to satisfy the above puncture strength, shutdown temperature, and crystallinity of polypropylene upon reaching 169°C, the polyolefin microporous membrane may be a multilayer microporous membrane composed of a plurality of layers.
본 발명의 폴리올레핀 미다공막을 구성하는 폴리올레핀은 강도와 셧다운 특성을 제어하기 쉽게 하는 관점에서, GPC 차트에 있어서 분자량이 5.0×104∼1.0×105의 범위와, 3.0×105∼7.0×105의 범위에 각각 피크를 갖는 것이 바람직하다.The polyolefin constituting the polyolefin microporous membrane of the present invention has a molecular weight in the range of 5.0×10 4 to 1.0×10 5 and 3.0×10 5 to 7.0×10 in the GPC chart from the viewpoint of easy control of strength and shutdown characteristics. It is desirable to have each peak in the range of 5 .
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 중량 평균 분자량이 4.0×105 이상 1.0×106 이하인 폴리에틸렌을 함유하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량은 4.0×105 이상 1.0×106 이하인 것이 보다 바람직하다. 폴리올레핀 미다공막을 구성하는 폴리올레핀을 상기 범위의 폴리올레핀 수지 조성물로 함으로써, 박막으로 했을 때에도 강도를 유지하면서, 또한 융해하기 쉽기 때문에 셧다운 특성이 우수하다. 폴리올레핀 미다공막을 구성하는 폴리올레핀 수지 조성물의 중량 평균 분자량은 GPC법에 의해 구할 수 있다.The polyolefin microporous film of the present invention preferably contains polyethylene with a weight average molecular weight of 4.0×10 5 or more and 1.0×10 6 or less. It is more preferable that the weight average molecular weight of polyethylene is 4.0×10 5 or more and 1.0×10 6 or less. By making the polyolefin constituting the polyolefin microporous membrane a polyolefin resin composition within the above range, strength is maintained even when formed into a thin film, and the shutdown characteristic is excellent because it is easy to melt. The weight average molecular weight of the polyolefin resin composition constituting the polyolefin microporous membrane can be determined by GPC method.
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌을 포함하고, 폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌의 질량의 합계에 대한 아이소택틱 폴리프로필렌 농도가 3.5질량% 이상 10.0질량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 4.0질량% 이상 6.0질량% 이하이다. 폴리프로필렌 농도의 하한이 상기 바람직한 범위 내이면, 폴리올레핀이 용융한 후에도 폴리프로필렌 성분이 잔존하여 충분한 네트워크를 갖고, 내열성을 유지할 수 있다. 폴리프로필렌 농도의 상한이 상기 바람직한 범위 내이면, 막 전체의 돌자 강도의 저하가 억제되고, 구멍이 나기 어려워져 단락을 보다 억제할 수 있다. 폴리올레핀 미다공막 중의 폴리프로필렌 농도는 후술하는 적외 분광 측정(IR 측정)에 의해 구할 수 있다. 또한, 폴리올레핀 미다공막 중의 폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌의 질량의 합계에 대한 폴리프로필렌 농도는 폴리올레핀 미다공막을 형성하는 폴리올레핀 수지 원료 중에 포함되는 폴리프로필렌 농도에 의해 제어할 수 있다. 폴리올레핀 수지 원료 중의 폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌의 질량의 합계에 대하여 포함되는 폴리프로필렌 농도는 1.0질량% 이상 10.0질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.0질량% 이상 6.0질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 3.0질량% 이상 5.5질량% 이하이다. 본 발명의 폴리올레핀 미다공막의 공공률의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 20% 이상이며, 더욱 바람직하게는 30% 이상이다. 공공률의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 70% 이하이며, 60% 이하인 것이 바람직하다. 공공률이 상기 범위임으로써, 전해액의 유지량을 높이고, 높은 이온 투과성을 확보할 수 있다. 또한, 공공률이 상기 범위이면, 레이트 특성이 향상된다. 또한, 이온 투과성 및 레이트 특성을 보다 높인다고 하는 관점에서, 공공률이 20% 이상인 것이 바람직하다. 공공률은 제조 과정에 있어서, 폴리올레핀의 구성 성분의 배합 비율이나 연신 배율, 열 고정 조건 등을 조절함으로써, 상기 범위로 할 수 있다.The polyolefin microporous film of the present invention contains polyethylene and isotactic polypropylene, and the isotactic polypropylene concentration relative to the total mass of polyethylene and isotactic polypropylene is preferably 3.5% by mass or more and 10.0% by mass or less. More preferably, it is 4.0 mass% or more and 6.0 mass% or less. If the lower limit of the polypropylene concentration is within the above preferred range, the polypropylene component remains even after the polyolefin is melted, has a sufficient network, and heat resistance can be maintained. If the upper limit of the polypropylene concentration is within the above preferable range, a decrease in the puncture strength of the entire film is suppressed, puncture becomes difficult, and short circuit can be further suppressed. The polypropylene concentration in the polyolefin microporous film can be determined by infrared spectroscopy (IR measurement) described later. Additionally, the polypropylene concentration relative to the total mass of polyethylene and isotactic polypropylene in the polyolefin microporous membrane can be controlled by the polypropylene concentration contained in the polyolefin resin raw material forming the polyolefin microporous membrane. The polypropylene concentration contained in the total mass of polyethylene and isotactic polypropylene in the polyolefin resin raw material is preferably 1.0 mass% or more and 10.0 mass% or less, more preferably 2.0 mass% or more and 6.0 mass% or less, and further. Preferably it is 3.0 mass% or more and 5.5 mass% or less. The lower limit of the porosity of the polyolefin microporous membrane of the present invention is not particularly limited, but is, for example, 20% or more, and more preferably 30% or more. The lower limit of the porosity is not particularly limited, but is, for example, 70% or less, preferably 60% or less. When the porosity is within the above range, the retention amount of the electrolyte can be increased and high ion permeability can be secured. Additionally, when the porosity is within the above range, the rate characteristics are improved. Additionally, from the viewpoint of further improving ion permeability and rate characteristics, it is preferable that the porosity is 20% or more. The porosity can be within the above range by adjusting the mixing ratio of polyolefin components, draw ratio, heat setting conditions, etc. during the manufacturing process.
본 발명의 폴리올레핀 미다공막의 기계 방향의 열 수축률은, 예를 들면 10% 이하이며, 9% 이하인 것이 바람직하고, 8% 이하인 것이 보다 바람직하다. 폴리올레핀 미다공막의 120℃ 1시간에 있어서의 폭 방향의 열 수축률은, 예를 들면 10% 이하이며, 9% 이하인 것이 바람직하고, 7% 이하인 것이 보다 바람직하다. 기계 방향의 열 수축률의 하한, 및 폭 방향의 열 수축률의 하한은 특별히 한정되지 않지만, -2.0%이상인 것이 바람직하다. 기계 방향의 열 수축률, 및 폭 방향의 열 수축률의 상한이 상기 범위 내일 때, 전지 내부에서의 변형이나 단부에서의 단락의 리스크를 저감할 수 있고, 전지 안전성이 향상된다. 폴리올레핀 미다공막의 열 수축은 제조 과정에 있어서, 폴리올레핀의 구성 성분의 배합 비율이나 연신 배율, 열 고정 조건 등을 조절함으로써, 상기 범위로 할 수 있다.The heat shrinkage rate of the polyolefin microporous membrane of the present invention in the machine direction is, for example, 10% or less, preferably 9% or less, and more preferably 8% or less. The heat shrinkage rate of the polyolefin microporous membrane in the width direction at 120°C for 1 hour is, for example, 10% or less, preferably 9% or less, and more preferably 7% or less. The lower limit of the heat shrinkage rate in the machine direction and the lower limit of the heat shrinkage rate in the width direction are not particularly limited, but are preferably -2.0% or more. When the upper limits of the heat shrinkage rate in the machine direction and the heat shrinkage rate in the width direction are within the above range, the risk of deformation inside the battery or short circuit at the ends can be reduced, and battery safety is improved. The heat shrinkage of the polyolefin microporous membrane can be within the above range by adjusting the mixing ratio of polyolefin components, stretching ratio, heat setting conditions, etc. during the manufacturing process.
(폴리올레핀 미다공막의 제조 방법)(Method for producing polyolefin microporous membrane)
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 단층의 미다공막이어도 좋고 복수의 층으로 이루어지는 다층 미다공막이어도 좋다. 층 구성은 2층 이상인 것이 바람직하고, 3층이 보다 바람직하고, 수지 조성이 상이한 A층과 B층이 A층/B층/A층 또는 B층/A층/B층이 되는 것이 특히 바람직하다. A층과 B층을 구성하는 폴리올레핀 수지 조성물 A 및 폴리올레핀 수지 조성물 B를 이하에 설명한다.The polyolefin microporous membrane of the present invention may be a single-layer microporous membrane or may be a multilayer microporous membrane composed of a plurality of layers. The layer composition is preferably two or more layers, more preferably three layers, and it is particularly preferred that the A layer and B layer having different resin compositions are A layer/B layer/A layer or B layer/A layer/B layer. . Polyolefin resin composition A and polyolefin resin composition B constituting the A layer and B layer are explained below.
(1) 폴리올레핀 수지 조성물 A(1) Polyolefin resin composition A
폴리올레핀 수지 조성물 A는 폴리에틸렌 a1과 폴리에틸렌 a2를 포함해도 좋다.Polyolefin resin composition A may contain polyethylene a1 and polyethylene a2.
(폴리에틸렌 a1)(polyethylene a1)
폴리에틸렌 a1은 중량 평균 분자량(Mw)이 7.0×105 이상의 폴리에틸렌이다. 폴리에틸렌 a1은 에틸렌 이외의 다른 α-올레핀 공중합체를 소량 함유하는 공중합체여도 좋지만, 에틸렌의 단중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 에틸렌 이외의 α-올레핀 공중합체로서는, 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1,4-메틸펜텐-1, 옥텐-1, 아세트산비닐, 메타크릴산메틸 및 스티렌이 바람직하다. 에틸렌 이외의 α-올레핀의 함유율은 α-올레핀 공중합체를 100mol%로서 5mol% 이하가 바람직하다. 폴리올레핀 미다공막의 세공 구조 균일성의 관점에서 에틸렌의 단중합체인 것이 바람직하다.Polyethylene a1 is polyethylene with a weight average molecular weight (Mw) of 7.0×10 5 or more. Polyethylene a1 may be a copolymer containing a small amount of an α-olefin copolymer other than ethylene, but it is preferable to use a monopolymer of ethylene. Preferred α-olefin copolymers other than ethylene include propylene, butene-1, pentene-1, hexene-1,4-methylpentene-1, octene-1, vinyl acetate, methyl methacrylate, and styrene. The content of α-olefins other than ethylene is preferably 5 mol% or less based on 100 mol% of the α-olefin copolymer. From the viewpoint of uniformity of the pore structure of the polyolefin microporous film, it is preferable that it is a monopolymer of ethylene.
폴리에틸렌 a1은 미다공막의 강도나 연신성, 융해를 제어하기 쉽게 하는 관점에서, 중량 평균 분자량(Mw)이 7.0×105 이상 2.0×106 미만인 것이 바람직하고, 1.0×106 이상 1.8×106 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 폴리에틸렌 a1의 융점은 134℃ 이상 137℃ 이하가 바람직하고, 134℃ 이상 136℃ 이하가 보다 바람직하다. 폴리에틸렌 a1의 함유율은 폴리올레핀 수지 조성물 A 100질량%에 대하여, 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60질량% 이상, 더욱 바람직하게는 70질량% 이상이다. 상한은 95질량%이다.From the viewpoint of making it easier to control the strength, elongation, and melting of the microporous membrane, polyethylene a1 preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 7.0×10 5 to 2.0×10 6 , and 1.0×10 6 to 1.8×10 6 It is more preferable that it is below. Additionally, the melting point of polyethylene a1 is preferably 134°C or higher and 137°C or lower, and more preferably 134°C or higher and 136°C or lower. The content of polyethylene a1 is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more, based on 100% by mass of polyolefin resin composition A. The upper limit is 95% by mass.
(폴리에틸렌 a2)(polyethylene a2)
폴리에틸렌 a2는 미다공막의 융해를 제어하기 쉽게 하는 관점에서, 중량 평균 분자량(Mw)이 5.0×104 이상 7.0×105 미만이며, 3.0×105 이하인 것이 바람직하고, 2.0×105 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 폴리에틸렌 a2는 저융점 성분인 것이 바람직하고, 융점이 130℃ 이상 134℃ 미만인 것이 바람직하고, 130℃ 이상 133℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 130℃ 이상 132℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 폴리에틸렌 a2는 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 분기상 저밀도 폴리에틸렌 및 선상 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 에틸렌 이외의 다른 α-올레핀 공중합체를 소량 함유하는 공중합체여도 좋다. 에틸렌 이외의 α-올레핀 공중합체로서는 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1,4-메틸펜텐-1, 옥텐-1, 아세트산비닐, 메타크릴산메틸 및 스티렌이 바람직하다. 에틸렌 이외의 α-올레핀의 함유율은 α-올레핀 공중합체를 100mol%로서 10mol% 이하가 바람직하다. 폴리에틸렌 a2의 함유율은 폴리올레핀 수지 조성물 A 100질량%에 대하여, 50질량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40질량% 이하, 더욱 바람직하게는 30질량% 이상이다.From the viewpoint of making it easier to control the melting of the microporous membrane, polyethylene a2 has a weight average molecular weight (Mw) of 5.0×10 4 to 7.0×10 5 , preferably 3.0×10 5 or less, and more preferably 2.0×10 5 or less. desirable. In addition, polyethylene a2 is preferably a low melting point component, and the melting point is preferably 130°C or higher and 134°C or lower, more preferably 130°C or higher and 133°C or lower, and even more preferably 130°C or higher and 132°C or lower. Polyethylene a2 is preferably at least one selected from the group consisting of high-density polyethylene, medium-density polyethylene, branched low-density polyethylene, and linear low-density polyethylene, and may be a copolymer containing a small amount of an α-olefin copolymer other than ethylene. Preferred α-olefin copolymers other than ethylene include propylene, butene-1, pentene-1, hexene-1,4-methylpentene-1, octene-1, vinyl acetate, methyl methacrylate, and styrene. The content of α-olefins other than ethylene is preferably 10 mol% or less, based on 100 mol% of the α-olefin copolymer. The content of polyethylene a2 is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or more, based on 100% by mass of polyolefin resin composition A.
(2) 폴리올레핀 수지 조성물 B(2) Polyolefin resin composition B
폴리올레핀 수지 조성물 B는 폴리에틸렌 b1과 폴리프로필렌을 포함해도 좋다.Polyolefin resin composition B may contain polyethylene b1 and polypropylene.
(폴리에틸렌 b1)(polyethylene b1)
폴리에틸렌 b1은 상기 항목의 폴리에틸렌 a1과 같은 것을 사용할 수 있다. 단, 같은 것 의미는 폴리에틸렌 a1과 같은 범위의 분자량, 융점을 갖는 폴리에틸렌인 것을 의미한다.Polyethylene b1 can be the same as polyethylene a1 mentioned above. However, the same meaning means that it is polyethylene with a molecular weight and melting point in the same range as polyethylene a1.
(폴리프로필렌)(polypropylene)
폴리프로필렌의 종류는 이하의 분자량, 및 융점을 충족시키는 폴리프로필렌이면 특별히 한정되지 않는다. 미다공막의 고온 하에서의 상분리와 형상 유지의 관점에서 폴리프로필렌의 중량 평균 분자량(Mw)은 1×106 이상이 바람직하고, 1.2×106 이상이 보다 바람직하고, 1.2×106∼4×106이 더욱 바람직하다. 또한, 폴리프로필렌의 융점은 155∼175℃가 바람직하고, 160℃∼170℃가 보다 바람직하다.The type of polypropylene is not particularly limited as long as it is polypropylene that satisfies the following molecular weight and melting point. From the viewpoint of phase separation and shape maintenance of the microporous membrane at high temperatures, the weight average molecular weight (Mw) of polypropylene is preferably 1×10 6 or more, more preferably 1.2×10 6 or more, and 1.2×10 6 to 4 ×10 6 This is more preferable. Moreover, the melting point of polypropylene is preferably 155 to 175°C, and more preferably 160 to 170°C.
폴리프로필렌은 프로필렌의 단중합체, 프로필렌과 다른 α-올레핀 및/또는 디올레핀의 공중합체(프로필렌 공중합체), 또는 이것들로부터 선택되는 2종 이상의 혼합물 중 어느 것이라도 좋지만, 프로필렌의 단중합체를 단독으로 사용하는 것이 보다 바람직하다. 프로필렌 공중합체로서는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 프로필렌 공중합체 중의 α-올레핀으로서는 탄소수가 8 이하인 α-올레핀이 바람직하다. 탄소수가 8 이하의 α-올레핀으로서, 에틸렌, 부텐-1, 펜텐-1,4-메틸펜텐-1, 옥텐-1, 아세트산비닐, 메타크릴산메틸, 스티렌 및 이것들의 조합 등이 예시된다. 프로필렌의 공중합체 중의 디올레핀으로서는 탄소수는 4∼14의 디올레핀이 바람직하다. 탄소수가 4∼14의 디올레핀으로서, 예를 들면 부타디엔, 1,5-헥사디엔, 1,7-옥타디엔, 1,9-데카디엔 등이 예시된다. 프로필렌 공중합체 중의 다른 α-올레핀 및 디올레핀의 함유율은 폴리프로필렌이 상술의 바람직한 융점 범위 내로 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 폴리프로필렌의 함유율은 폴리올레핀 수지 조성물 B 100질량%에 대하여, 바람직하게는 10질량% 이상 30질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 10질량% 이상 20질량% 이하이다.Polypropylene may be a monopolymer of propylene, a copolymer of propylene and other α-olefins and/or diolefins (propylene copolymer), or a mixture of two or more types selected from these, but the monopolymer of propylene may be used alone. It is more preferable to use As the propylene copolymer, either a random copolymer or a block copolymer can be used. The α-olefin in the propylene copolymer is preferably an α-olefin having 8 or less carbon atoms. Examples of α-olefins having 8 or less carbon atoms include ethylene, butene-1, pentene-1,4-methylpentene-1, octene-1, vinyl acetate, methyl methacrylate, styrene, and combinations thereof. The diolefin in the propylene copolymer is preferably a diolefin having 4 to 14 carbon atoms. Examples of diolefins having 4 to 14 carbon atoms include butadiene, 1,5-hexadiene, 1,7-octadiene, and 1,9-decadiene. It is desirable to adjust the content of other α-olefins and diolefins in the propylene copolymer so that the polypropylene falls within the above-mentioned preferred melting point range. The content of polypropylene is preferably 10 mass% or more and 30 mass% or less, and more preferably 10 mass% or more and 20 mass% or less, based on 100 mass% of polyolefin resin composition B.
상기 폴리올레핀 수지 조성물 A 및 B에는 필요에 따라서 폴리에틸렌 a1, a2, b1, 및 폴리프로필렌 이외의 그 밖의 수지 성분을 포함할 수 있다. 그 밖의 수지 성분으로서는, 예를 들면 내열성을 부여하는 수지 등을 더 함유시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에 있어서, 산화 방지제, 열 안정제, 대전 방지제, 자외선 흡수제, 블로킹 방지제나 충전제, 결정 조핵제, 결정화 지연제 등의 각종 첨가제를 함유시켜도 좋다.The polyolefin resin compositions A and B may, if necessary, contain other resin components other than polyethylene a1, a2, b1, and polypropylene. As other resin components, for example, resins that provide heat resistance can be further contained. Additionally, various additives such as antioxidants, heat stabilizers, antistatic agents, ultraviolet absorbers, anti-blocking agents, fillers, crystal nucleating agents, and crystallization retarders may be contained within the range that does not impair the effect of the present invention.
폴리올레핀 미다공막의 층 구성을 A층/B층이라고 한 경우, A층/B층의 두께 비는 5/95∼90/10인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30/70∼80/20, 더욱 바람직하게는 35/65∼75/25이다. 이것에 의해, 박막에서도 돌자 강도를 유지하면서, 높은 내열성을 가질 수 있다.When the layer composition of the polyolefin microporous membrane is A layer/B layer, the thickness ratio of A layer/B layer is preferably 5/95 to 90/10, more preferably 30/70 to 80/20, and more preferably 30/70 to 80/20. Preferably it is 35/65 to 75/25. As a result, even thin films can have high heat resistance while maintaining puncture strength.
본 실시형태에 있어서, 폴리올레핀 미다공막의 적어도 편면에 다공질층을 적층해서 미다공막으로 해도 좋다. 다공질층으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 수지로 이루어지는 다공질층을 적층해도 좋다. 여기서 사용하는 수지로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 수지를 사용할 수 있고, 아크릴 수지, 폴리불화비닐리덴 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리아미드 수지, 방향족 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지 등이 예시된다. 다공질층은 무기입자를 더 포함해도 좋고, 무기입자로서는 특별히 한정되지 않고, 공지의 재료를 사용할 수 있고, 알루미나, 베마이트, 황산바륨, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 규소 등이 예시된다.In this embodiment, a porous layer may be laminated on at least one side of a polyolefin microporous membrane to form a microporous membrane. The porous layer is not particularly limited, but for example, a porous layer made of resin may be laminated. The resin used here is not particularly limited, and known resins can be used, and examples include acrylic resin, polyvinylidene fluoride resin, polyamideimide resin, polyamide resin, aromatic polyamide resin, and polyimide resin. The porous layer may further contain inorganic particles, and the inorganic particles are not particularly limited, and known materials can be used, examples of which include alumina, boehmite, barium sulfate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, and silicon.
(3) 폴리올레핀 미다공막의 제조 방법(3) Method for producing polyolefin microporous membrane
본 발명의 폴리올레핀 미다공막의 제조 방법은 이하의 공정을 포함한다. 각공정에 대해서 상세를 설명한다.The method for producing a polyolefin microporous membrane of the present invention includes the following steps. Each process is explained in detail.
(a) A층 및 B층의 용액의 조제(a) Preparation of solutions for layer A and layer B
(b) 겔상 시트의 성형(b) Forming of gel sheet
(c) 제 1 연신(c) first elongation
(d) 가소제의 제거, 건조(d) Removal of plasticizer, drying
(e) 제 2 연신(e) Second elongation
(f) 열 처리(f) heat treatment
(a) A층 및 B층의 용액의 조제(a) Preparation of solutions for layer A and layer B
A층, B층은 각각 상술의 폴리올레핀 수지 조성물 A, 폴리올레핀 수지 조성물B로 이루어진다. 2축 압출기 중에서 폴리올레핀 수지 조성물에 가소제를 첨가하고, 용융 혼련하고, A층 및 B층의 용액을 각각 조제한다. 수지 용액의 전체에 대하여, 폴리올레핀 수지 조성물은 10질량% 이상 30질량% 이하를 함유하는 것이 바람직하다. 폴리올레핀 수지 조성물의 농도를 상기 범위 내로 함으로써, 폴리올레핀 용액을 압출할 때에, 다이 출구에서의 멜트 프렉쳐나 넥 인이 방지될 수 있고, 압출 성형체의 성형성 및 외관이 양호해진다.The A layer and the B layer are composed of the above-described polyolefin resin composition A and polyolefin resin composition B, respectively. A plasticizer is added to the polyolefin resin composition in a twin-screw extruder, melt-kneaded, and solutions for the A layer and B layer are respectively prepared. It is preferable that the polyolefin resin composition contains 10% by mass or more and 30% by mass or less relative to the entire resin solution. By keeping the concentration of the polyolefin resin composition within the above range, when extruding the polyolefin solution, melt fracture or neck-in at the die exit can be prevented, and the moldability and appearance of the extruded article become good.
A층 및 B층의 용액을 각각 압출기로부터 1개의 다이에 공급하고, 거기서 양 용액을 층상 시트상으로 압출함으로써 압출 성형체를 얻는다. 압출 방법은 플랫 다이법 및 인플레이션법 중 어느 것이라도 좋다. 어느 방법이라도, 용액을 각각의 매니폴드에 공급해서 다층용 다이의 립 입구에서 층상으로 적층하는 방법(다수 매니폴드법), 또는 용액을 미리 층상의 흐름으로 해서 다이에 공급하는 방법(블록법)을 사용할 수 있다. 다수 매니폴드법 및 블록법은 통상의 방법을 적용할 수 있다. 다층용 플랫 다이의 갭은 0.1㎜ 이상 5㎜ 이하로 설정할 수 있다. 압출 온도는 140℃ 이상 250℃ 이하가 바람직하고, 압출 속도는 0.2∼15m/분이 바람직하다. 각 층의 용액의 압출량을 조절함으로써, 층의 막 두께비를 조절할 수 있다.The solutions of layer A and layer B are each supplied from an extruder to one die, and both solutions are extruded there into a layered sheet to obtain an extruded body. The extrusion method may be either a flat die method or an inflation method. In either method, the solution is supplied to each manifold and stacked in layers at the lip inlet of the multilayer die (multiple manifold method), or the solution is supplied to the die as a layered flow in advance (block method). can be used. The multiple manifold method and block method can be applied as usual methods. The gap of the multi-layer flat die can be set to 0.1 mm or more and 5 mm or less. The extrusion temperature is preferably 140°C or higher and 250°C or lower, and the extrusion speed is preferably 0.2 to 15 m/min. By controlling the extrusion amount of the solution of each layer, the film thickness ratio of the layers can be adjusted.
각 시트의 두께는 A층을 구성하는 용액의 시트 두께/B층을 구성하는 용액의 시트 두께가 5/95∼90/10인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30/70∼80/20, 더욱 바람직하게는 35/65∼75/25이다. 폴리올레핀 조성물, 각 시트의 두께비, 후술하는 연신 조건의 바람직한 범위에 있어서 폴리프로필렌의 네트워크가 유지되면서, 강도와 융해의 밸런스가 우수한 폴리올레핀 미다공막이 얻어진다. 폴리올레핀 미다공막에 있어서는, 폴리올레핀 수지 조성물 B의 폴리프로필렌 농도가 10질량% 이상 30질량% 이하인 경우, 폴리프로필렌의 네트워크 유지의 관점에서, 0/100(B층의 단층 구조)로 하는 것 보다, 예를 들면 50/50과 같이 폴리올레핀 수지 조성물 B를 다층으로 집중적으로 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 박막이라도 돌자 강도를 유지하면서, 보다 높은 내열성을 가질 수 있다.The thickness of each sheet is preferably 5/95 to 90/10, more preferably 30/70 to 80/20, and even more preferably 5/95 to 90/10. Preferably it is 35/65 to 75/25. A polyolefin microporous film with an excellent balance of strength and melting is obtained while maintaining the polypropylene network within the preferred ranges of the polyolefin composition, the thickness ratio of each sheet, and the stretching conditions described later. In the polyolefin microporous membrane, when the polypropylene concentration of polyolefin resin composition B is 10% by mass or more and 30% by mass or less, from the viewpoint of maintaining the polypropylene network, rather than 0/100 (single layer structure of B layer), e.g. For example, it is preferable to intensively arrange the polyolefin resin composition B in multiple layers, such as 50/50. As a result, even thin films can have higher heat resistance while maintaining puncture strength.
(b) 겔상 시트의 성형(b) Forming of gel sheet
얻어진 압출 성형체를 냉각함으로써 겔상 시트를 성형한다. 냉각 방법으로서는 냉풍, 냉각수 등의 냉매에 접촉시키는 방법, 냉각 롤에 접촉시키는 방법 등을 사용할 수 있지만, 냉매로 냉각한 롤에 접촉시켜서 냉각시키는 것이 바람직하다. 냉각은 적어도 겔화 온도까지는 50℃/분 이상의 속도로 행하는 것이 바람직하다. 냉각은 25℃ 이하까지 행하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 상기 범위 내이면 결정도가 적절한 범위로 유지되어, 연신에 적합한 겔상 시트로 된다.A gel-like sheet is formed by cooling the obtained extruded body. As a cooling method, a method of contacting a coolant such as cold air or cooling water, a method of contacting a cooling roll, etc. can be used, but it is preferable to cool it by contacting it with a roll cooled with a coolant. Cooling is preferably performed at a rate of 50°C/min or higher, at least up to the gelation temperature. Cooling is preferably performed to 25°C or lower. If the cooling rate is within the above range, the crystallinity is maintained in an appropriate range, resulting in a gel-like sheet suitable for stretching.
(c) 제 1 연신(c) first elongation
이어서, 겔상 시트를 연신한다. 겔상 시트는 예열 후, 텐터법, 롤법, 인플레이션법, 또는 이것들의 조합에 의해 소정의 배율로 연신하는 것이 바람직하다. 연신은 1축 연신이어도 좋고 2축 연신이어도 좋다. 연신 배율(면 연신 배율)은 9배 이상이 바람직하고, 16배 이상이 보다 바람직하고, 25배 이상이 특히 바람직하다. 세로 방향(이하, MD라고 하는 경우가 있다) 및 폭 방향(이하, TD라고 하는 경우가 있다)에서의 연신 배율은 같아도 좋고 달라도 좋고, MD 및 TD 중 어느 것이나 연신 배율은 3배 이상이 바람직하다.Next, the gel sheet is stretched. After preheating, the gel sheet is preferably stretched to a predetermined ratio by a tenter method, a roll method, an inflation method, or a combination thereof. Stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching. The draw ratio (cotton draw ratio) is preferably 9 times or more, more preferably 16 times or more, and particularly preferably 25 times or more. The draw ratio in the longitudinal direction (hereinafter sometimes referred to as MD) and the transverse direction (hereinafter sometimes referred to as TD) may be the same or different, and the draw ratio in either MD or TD is preferably 3 times or more. .
제 1 연신 온도는 하한이 100℃ 이상 130℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 110℃ 이상 120℃ 이하이다. 상술한 폴리올레핀 조성물 A, B 및 층 구성을 이용하고, 연신 온도를 상기 바람직한 범위 내로 함으로써, 저융점 성분의 폴리올레핀 수지의 연신에 의한 파막이 억제되어, 고배율의 연신이 가능하다. 결과적으로, 폴리올레핀 미다공막의 돌자 강도가 향상되고, 또한 셧다운 온도의 상승이 억제되기 쉬워진다. 또한, 고온 하에서의 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 상분리를 억제하고, 형상 유지성이 향상된다. 그 때문에, 전지용 세퍼레이터로서 사용한 경우, 박막이라도 기계적 강도와 전지 안전성이 우수하다.The lower limit of the first stretching temperature is preferably 100°C or higher and 130°C or lower, and more preferably 110°C or higher and 120°C or lower. By using the above-described polyolefin compositions A, B and layer configuration, and keeping the stretching temperature within the above preferred range, film rupture due to stretching of the polyolefin resin containing the low melting point component is suppressed, and stretching at a high magnification is possible. As a result, the puncture strength of the polyolefin microporous membrane is improved, and the increase in shutdown temperature is easily suppressed. Additionally, phase separation of polyethylene and polypropylene under high temperatures is suppressed, and shape retention is improved. Therefore, when used as a battery separator, even if it is a thin film, it is excellent in mechanical strength and battery safety.
(d) 가소제의 제거(d) Removal of plasticizers
이어서, 세정 용매를 사용하고, 겔상 시트에 포함되는 가소제의 제거와 건조를 행한다. 세정 용매 및 이것을 사용한 가소제의 제거 방법은 공지이므로 설명을 생략한다. 예를 들면, 일본 특허 제2132327호 명세서나 일본 특허 공개 2002-256099호 공보에 개시된 방법을 이용할 수 있다. 가소제를 제거한 후, 가열 건조법 또는 풍건법에 의해 건조한다. 가열 건조, 풍건(공기를 움직이는 것) 등의 종래의 방법을 포함하는 세정 용매를 제거하는 것이 가능한 어느 방법을 사용해도 좋다.Next, a cleaning solvent is used to remove the plasticizer contained in the gel-like sheet and dry it. Since the cleaning solvent and the method for removing the plasticizer using it are well known, description thereof will be omitted. For example, the method disclosed in Japanese Patent No. 2132327 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-256099 can be used. After removing the plasticizer, it is dried using a heat drying method or an air drying method. Any method capable of removing the cleaning solvent may be used, including conventional methods such as heat drying and air drying (moving air).
(e) 제 2 연신(e) Second elongation
건조 후의 시트를 예열 후, 적어도 일 방향으로 연신함(건식 연신)으로써 폴리올레핀 미다공막을 얻을 수 있다. 제 2 연신은 가열하면서 텐터법 등에 의해 행할 수 있다. 제 2 연신의 최종 연신 배율은 1.1배 이상인 것이 바람직하고, 1.4배 이상인 것이 보다 바람직하다. 최종 연신 배율을 상기 범위로 함으로써, 돌자 강도를 소망의 범위로 용이하게 제어할 수 있다. 단, 고배율로 연신하면 셧다운 온도나 열 수축이 상승하기 때문에 9배 이하인 것이 바람직하다. 상술한 폴리올레핀 조성물 A, B, 층 구성을 사용하면 저융점 성분의 폴리올레핀 수지의 연신에 의한 파막이 억제되어, 제어가 되기 쉽다.A polyolefin microporous membrane can be obtained by preheating the dried sheet and then stretching it in at least one direction (dry stretching). The second stretching can be performed by a tenter method or the like while heating. The final draw ratio of the second stretching is preferably 1.1 times or more, and more preferably 1.4 times or more. By setting the final stretch ratio within the above range, the puncture strength can be easily controlled to a desired range. However, if stretched at a high magnification, the shutdown temperature and heat shrinkage increase, so it is preferable that the ratio is 9 times or less. When the above-described polyolefin compositions A and B and the layer structure are used, film rupture due to stretching of the polyolefin resin of the low melting point component is suppressed and can be easily controlled.
(f) 열 처리(f) heat treatment
제 2 연신 후, 클립으로 파지한 상태에서 폭을 고정한 채 열 처리를 실시한다. 열 처리는 115.0℃ 이상 135.0℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 열 처리 온도를 상기 범위로 함으로써 폴리올레핀 미다공막의 열 수축률을 억제할 수 있다. 열 처리 중에, 열 완화 처리를 실시해도 좋다. 열 완화 처리를 행하는 경우, 완화율은 직전의 길이를 100%로서 5% 이상 30% 이하로 할 수 있다. 완화율을 상기 범위로 함으로써 열 수축률을 저감하고, 또한 완화 후의 미다공막의 공정에서의 편차를 억제할 수 있다.After the second stretching, heat treatment is performed while the width is fixed while being held by a clip. Heat treatment is preferably performed at 115.0°C or higher and 135.0°C or lower. By setting the heat treatment temperature within the above range, the heat shrinkage rate of the polyolefin microporous film can be suppressed. During heat treatment, heat relaxation treatment may be performed. When performing thermal relaxation treatment, the relaxation rate can be 5% or more and 30% or less, assuming 100% of the previous length. By setting the relaxation rate within the above range, the heat shrinkage rate can be reduced and variation in the process of the microporous membrane after relaxation can be suppressed.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이들 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by examples. Additionally, the present invention is not limited to these examples.
[측정 방법][measurement method]
(1) 막 두께(1) Film thickness
폴리올레핀 미다공막의 95㎜×95㎜의 범위 내에 있어서의 좌상, 우상, 중앙, 좌하, 우하의 5점의 막 두께를 접촉 두께계(Mitutoyo Corporation제 LITEMATIC, 접촉압 0.01N, 10.5㎜φ 프로브를 사용했다)에 의해 측정하고, 평균값을 막 두께(㎛)라고 했다. 또한, 샘플 사이즈가 95㎜×95㎜로 생성할 수 없는 경우에는 임의의 크기로 잘라내고, 그 좌상, 우상, 중앙, 좌하, 우하의 5점을 측정해도 좋다.The film thickness of the polyolefin microporous membrane at 5 points (top left, top right, center, bottom left, bottom right) within a range of 95 mm ), and the average value was referred to as film thickness (μm). Additionally, if the sample size cannot be created at 95 mm x 95 mm, it may be cut to an arbitrary size and measured at five points: upper left, upper right, center, lower left, and lower right.
(2) 단위중량(2) Unit weight
5㎝×5㎝로 커팅한 폴리올레핀 미다공막을 준비하고, 정밀 천칭(유효 숫자 5자리(0.0000g))으로 각각 질량을 측정하고, 그 질량을 25㎠로 나눔으로써 산출했다. 또한, 샘플 사이즈가 5㎝×5㎝로 할 수 없는 경우에는 임의의 크기로 잘라내고, 측정한 질량을 그 면적으로 나누어서 산출해도 좋다.Polyolefin microporous films cut to 5 cm Additionally, if the sample size cannot be 5 cm x 5 cm, it may be cut to an arbitrary size and calculated by dividing the measured mass by the area.
(3) 공공률(3) public rate
폴리올레핀 미다공막을 95㎜×95㎜의 크기로 잘라내어, 그 체적(㎤)과 질량(g)을 구하고, 그것들과 막 밀도(g/㎤)로부터 공공률(%)을 다음 식에 의해 계산했다. The polyolefin microporous membrane was cut to a size of 95 mm x 95 mm, its volume (cm3) and mass (g) were determined, and the porosity (%) was calculated from these and the membrane density (g/cm3) using the following equation.
식: 공공률=((체적-질량/막 밀도)/체적)×100Formula: Porosity=((Volume-Mass/Film Density)/Volume)×100
여기서, 막 밀도는 0.99g/㎤로 했다. 또한, 체적의 산출에는 상술의 (1)에서 측정한 막 두께를 사용했다.Here, the membrane density was set to 0.99 g/cm3. In addition, the film thickness measured in (1) above was used to calculate the volume.
(4) 투기 저항도(4) Speculation resistance
폴리올레핀 미다공막에 대해서, JIS P-8117:2009에 준거해서 투기 저항도계(ASAHI SEIKO CO., LTD.제, EGO-1T)를 사용해서 투기 저항도(sec/100㎤)를 측정했다.For the polyolefin microporous film, the air permeability resistance (sec/100 cm3) was measured using an air permeability resistance meter (manufactured by ASAHI SEIKO CO., LTD., EGO-1T) in accordance with JIS P-8117:2009.
(5) 돌자 강도(5) Tolja Robber
직경 1㎜(선단은 0.5mmR)의 바늘을 사용하고, 속도 2㎜/초로 막 두께(T(㎛))의 폴리올레핀 미다공막을 돌자했을 때의 최대 하중값 S(N)를 측정했다. 하기 식에 의해, 막 두께 5㎛의 환산 돌자 강도를 산출했다. A needle with a diameter of 1 mm (the tip is 0.5 mmR) was used and the maximum load value S (N) was measured when a polyolefin microporous membrane with a film thickness (T (μm)) was traversed at a speed of 2 mm/sec. The converted puncture intensity with a film thickness of 5 μm was calculated using the following formula.
식: 환산 돌자 강도=S(N)×5(㎛)/T(㎛)Formula: Converted puncture intensity=S(N)×5(㎛)/T(㎛)
(6) 셧다운 온도(SD 온도라고도 함)(6) Shutdown temperature (also known as SD temperature)
직경 45㎜의 원형으로 펀칭한 폴리올레핀 미다공막을 20℃의 분위기 중에 노출시키고, 5℃/분의 속도로 승온하면서 투기 저항도를 측정하고, 투기 저항도가 100,000초/100㎤에 도달했을 때의 온도를 셧다운 온도라고 정의하고, 2회의 측정의 평균값을 사용했다. 투기 저항도는 JIS P8117:2009에 준거하고, 투기 저항도계(ASAHI SEIKO CO., LTD.제, EGO-1T)를 사용해서 측정했다.A polyolefin microporous film punched into a circular shape with a diameter of 45 mm is exposed to an atmosphere at 20°C, and the air permeability resistance is measured while raising the temperature at a rate of 5°C/min. When the air permeation resistance reaches 100,000 seconds/100 cm3, The temperature was defined as the shutdown temperature, and the average value of two measurements was used. The air permeability resistance was measured using an air permeability resistance meter (manufactured by ASAHI SEIKO CO., LTD., EGO-1T) in accordance with JIS P8117:2009.
(7) 멜트다운 온도(MD 온도라고도 한다)(7) Meltdown temperature (also called MD temperature)
직경 45㎜의 원형으로 펀칭한 폴리올레핀 미다공막을 20℃의 분위기 중에 노출시키고, 5℃/분의 속도로 승온하면서 투기 저항도를 측정하고, 투기 저항도가 100,000초/100㎤에 도달한 후라도 승온을 더 계속하고, 투기 저항도가 100,000초/100㎤ 미만으로 되는 온도를 멜트다운 온도라고 정의했다. 투기 저항도는 JIS P8117:2009에 준거하고, 투기 저항도계(ASAHI SEIKO CO., LTD.제, EGO-1T)를 사용해서 측정했다.A polyolefin microporous film punched into a circular shape with a diameter of 45 mm is exposed to an atmosphere at 20°C, and the air permeability resistance is measured while raising the temperature at a rate of 5°C/min. The temperature is increased even after the air permeation resistance reaches 100,000 seconds/100 cm3. The process was further continued, and the temperature at which the permeation resistance was less than 100,000 seconds/100 cm3 was defined as the meltdown temperature. The air permeability resistance was measured using an air permeability resistance meter (manufactured by ASAHI SEIKO CO., LTD., EGO-1T) in accordance with JIS P8117:2009.
(8) 열 수축률(8) Heat shrinkage rate
폴리올레핀 미다공막을 95㎜×95㎜의 크기로 잘라내고, 실온(25℃)에 있어서의 시험편의 수축 전 길이(㎜)를 기계 방향 및 폭 방향의 양쪽에 대해서 측정하고, 폴리올레핀 미다공막의 시험편을 하중을 가하지 않고, 105℃의 온도에 8시간 노출시킨 후, 시험편을 실온으로 되돌려 기계 방향 및 폭 방향의 수축 후 길이(㎜)를 측정하고, 얻어진 시험편 길이로부터 다음 식을 사용해서 기계 방향 및 폭 방향의 열 수축률(%)을 구했다.The polyolefin microporous membrane was cut to a size of 95 mm After exposing the test piece to a temperature of 105°C for 8 hours without applying a load, return the test piece to room temperature, measure the length (mm) after shrinkage in the machine direction and width direction, and calculate the machine direction and width using the following equations from the obtained test piece length. The thermal contraction rate (%) in each direction was determined.
식: MD 열 수축률(%)=(1-기계 방향의 수축 후 길이/기계 방향의 수축 전 길이)×100Formula: MD thermal shrinkage rate (%)=(1-length after shrinkage in the machine direction/length before shrinkage in the machine direction)×100
TD 열 수축률(%)=(1-폭 방향의 수축 후 길이/폭 방향의 수축 전 길이)×100TD heat shrinkage rate (%)=(1-length after shrinkage in the width direction/length before shrinkage in the width direction)×100
(9) 중량 평균 분자량(9) Weight average molecular weight
폴리올레핀 수지, 폴리올레핀 미다공막의 중량 평균 분자량(Mw) 및 분자량 분포(Mw/Mn)는 이하의 측정 조건을 사용해서 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)법에 의해 구했다.The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polyolefin resin and polyolefin microporous membrane were determined by gel permeation chromatography (GPC) using the following measurement conditions.
측정 조건Measuring conditions
·측정 장치: Agilent제 고온 GPC 장치 PL-GPC220·Measurement device: Agilent high-temperature GPC device PL-GPC220
·컬럼: Agilent제 PL1110-6200(20㎛ MIXED-A)×2개Column: Agilent PL1110-6200 (20㎛ MIXED-A) × 2
·컬럼 온도: 160℃·Column temperature: 160℃
·용매(이동상): 1,2,4-트리클로로벤젠Solvent (mobile phase): 1,2,4-trichlorobenzene
·용매 유속: 1.0mL/분·Solvent flow rate: 1.0mL/min
·시료 농도: 0.1질량%(용해 조건: 160℃/3.5H)·Sample concentration: 0.1% by mass (dissolution conditions: 160℃/3.5H)
·인젝션량: 500㎕·Injection amount: 500㎕
·검출기: Agilent제 시차 굴절률 검출기(RI 검출기)・Detector: Differential refractive index detector (RI detector) manufactured by Agilent
·점도계: Agilent제 점도 검출기·Viscometer: Viscosity detector made by Agilent
·검량선: 단분산 폴리스티렌 표준 시료를 사용한 유니버설 검량선법으로 작성했다.· Calibration curve: Prepared using the universal calibration curve method using monodisperse polystyrene standard samples.
또한, 저분자량측과 고분자량측의 피크 위치를 각각 이하와 같이 어림잡았다.Additionally, the peak positions on the low molecular weight side and the high molecular weight side were estimated as follows.
·저분자량측 피크 위치: 분자량 분포를 2개의 가우스 함수로 피팅했을 때의 저분자량측의 가우스 함수의 피크 위치.· Peak position on the low molecular weight side: Peak position of the Gaussian function on the low molecular weight side when the molecular weight distribution is fitted with two Gaussian functions.
·고분자량측 피크 위치: 분자량 분포의 최대값에서의 분자량.· Peak position on the high molecular weight side: Molecular weight at the maximum value of the molecular weight distribution.
(10) 융점 및 융해 피크(10) Melting point and melting peak
폴리올레핀 수지의 융점 및 폴리올레핀 미다공막의 융해 피크는 주사형 시차 열량계(PARKING ELMER제 PYRIS DIAMOND DSC)에 의해 구했다. 폴리올레핀 수지와 폴리올레핀 미다공막을 각각 샘플 홀더 내에 정치하고, 30℃로부터 230℃까지 승온해서 완전히 용융시킨 후, 230℃에서 3분간 유지하고, 10℃/분의 속도로 30℃까지 강온시켰다. 이것을 1회째의 승온으로 하고, 같은 측정을 다시 반복하여, 2회째의 승온 시의 흡열 피크로부터 폴리올레핀 수지의 융점(Tm)과, 폴리올레핀 미다공막의 융해 열량을 각각 구했다. 또한, 융해 열량의 산출 시의 베이스라인은 30℃와 230℃를 연결한 직선으로 했다. 폴리올레핀 수지에 대해서는, 융해 열량이 70J/g 이상의 피크를 흡열 피크로 간주하고, 폴리올레핀 미다공막에 대해서는 융해 열량이 0.1J/g 이상의 피크를 흡열 피크로 간주했다.The melting point of the polyolefin resin and the melting peak of the polyolefin microporous film were determined by a scanning differential calorimeter (PYRIS DIAMOND DSC, manufactured by PARKING ELMER). The polyolefin resin and the polyolefin microporous membrane were each left standing in a sample holder, heated from 30°C to 230°C to completely melt, then held at 230°C for 3 minutes, and then lowered to 30°C at a rate of 10°C/min. This was used as the first temperature increase, and the same measurement was repeated again, and the melting point (Tm) of the polyolefin resin and the heat of fusion of the polyolefin microporous film were respectively determined from the endothermic peak during the second temperature increase. Additionally, the baseline when calculating the heat of fusion was a straight line connecting 30°C and 230°C. For polyolefin resin, a peak with a heat of fusion of 70 J/g or more was regarded as an endothermic peak, and for a polyolefin microporous film, a peak with a heat of fusion of 0.1 J/g or more was regarded as an endothermic peak.
(11) 층비(11) Floor ratio
폴리올레핀 미다공막의 층비는 이하의 측정 조건에서 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용해서 관찰했다.The layer ratio of the polyolefin microporous film was observed using a transmission electron microscope (TEM) under the following measurement conditions.
측정 조건Measuring conditions
·시료 조제: 폴리올레핀 미다공막을 사산화루테늄에 의해 염색하고, 울트라 마이크로톰으로 단면 절단한다.· Sample preparation: A polyolefin microporous membrane is stained with ruthenium tetroxide and cross-sectioned with an ultramicrotome.
·측정 장치: 투과형 전자 현미경(JEOL, Ltd.제 JEM1400 Plus형)Measuring device: Transmission electron microscope (JEM1400 Plus type manufactured by JEOL, Ltd.)
·관찰 조건: 가속 전압 100kV·Observation conditions: acceleration voltage 100kV
·관찰 방향: TD/ND·Observation direction: TD/ND
(12) 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도(12) Crystallinity of polypropylene when reaching 169℃
폴리올레핀 미다공막에 있어서의 169℃ 도달 시의 폴리프로필렌의 결정도는 이하의 측정에 의해 구했다.The crystallinity of polypropylene in the polyolefin microporous film upon reaching 169°C was determined by the following measurement.
측정 조건Measuring conditions
·측정 장치: 주사형 시차 열량계(PARKING ELMER제 PYRIS DIAMOND DSC)Measuring device: Scanning differential calorimeter (PYRIS DIAMOND DSC manufactured by PARKING ELMER)
·샘플 질량: 6mg·Sample mass: 6mg
·분위기 기체: 질소·Atmospheric gas: nitrogen
·개시 온도: 30℃·Start temperature: 30℃
·승온 속도: 5℃/분·Temperature increase rate: 5℃/min
·도달 온도: 169℃·Temperature reached: 169℃
·도달 온도에서의 유지 시간: 5분·Holding time at reached temperature: 5 minutes
·강온 속도: 30℃/분·Temperature reduction rate: 30℃/min
·종료 온도: 30℃·End temperature: 30℃
상기 측정의 강온 과정에 있어서, 규칙 구조가 잔존하고 있을 때에는 120℃이상의 온도 영역에서 폴리프로필렌의 결정화에 의한 발열 피크가 검출된다. 본 발명에서는 169℃까지 승온시킨 후에 냉각한 경우에 검출되는 발열 피크로부터 폴리프로필렌의 전체 수지에 대한 결정도 χ를 이하의 식으로 구했다.In the temperature lowering process of the above measurement, when the regular structure remains, an exothermic peak due to crystallization of polypropylene is detected in a temperature range of 120°C or higher. In the present invention, the crystallinity χ for the entire polypropylene resin was obtained from the exothermic peak detected when the temperature was raised to 169°C and then cooled using the following equation.
식: χ=ΔHPP/ΔHPP f×(아이소택틱 폴리프로필렌 농도)Equation: χ=ΔH PP /ΔH PP f ×(isotactic polypropylene concentration)
여기서, ΔHPP는 폴리프로필렌 구조의 강온 과정에 있어서의 결정화 엔탈피(J/g)를 나타낸다. ΔHPP란 강온 과정에 있어서의 DSC 곡선 상의 폴리프로필렌의 결정화에 의한 발열 피크의 개시 온도와 종료 온도를 연결한 선과 DSC 곡선으로 둘러싸여지는 면적을 측정 샘플의 질량으로 나눈 값을 말한다. 또한, 아이소택틱 폴리프로필렌 농도는 후술하는 IR 측정으로부터 구한 값이다. 예를 들면, 폴리프로필렌이 아이소택틱 폴리프로필렌인 경우, ΔHPP f는 폴리프로필렌의 완전 융해 엔탈피(J/g)를 나타낸다. ΔHPP f는 170J/g을 채용해서 산출했다.Here, ΔH PP represents the enthalpy of crystallization (J/g) during the temperature lowering process of the polypropylene structure. ΔH PP refers to the value divided by the mass of the measured sample divided by the area surrounded by the line connecting the start and end temperatures of the exothermic peak due to crystallization of polypropylene on the DSC curve during the temperature lowering process and the DSC curve. In addition, the isotactic polypropylene concentration is a value obtained from IR measurement described later. For example, if the polypropylene is isotactic polypropylene, ΔH PP f represents the enthalpy of complete fusion of polypropylene (J/g). ΔH PP f was calculated by adopting 170 J/g.
(13) 폴리올레핀 미다공막 중의 폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌의 질량의 합계에 대한 폴리프로필렌 농도의 측정(13) Measurement of polypropylene concentration relative to the total mass of polyethylene and isotactic polypropylene in the polyolefin microporous membrane
폴리올레핀 미다공막 중의 폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌의 질량의 합계에 대한 아이소택틱 폴리프로필렌 농도는 IR 측정으로 얻어진 폴리에틸렌 유래의 1462㎝-1 및 아이소택틱 폴리프로필렌 유래의 1376㎝-1의 피크 강도비에 의해 구했다. 측정 조건은 하기와 같다.The isotactic polypropylene concentration relative to the sum of the masses of polyethylene and isotactic polypropylene in the polyolefin microporous membrane is the peak intensity of 1462 cm -1 derived from polyethylene and 1376 cm -1 derived from isotactic polypropylene obtained by IR measurement. Saved by the rain. The measurement conditions are as follows.
·측정 장치: FT-IR 장치(JASCO Corporation제 FT/IR-6600)Measuring device: FT-IR device (FT/IR-6600 manufactured by JASCO Corporation)
·측정 온도: 25℃·Measurement temperature: 25℃
·애퍼쳐: X=300㎛, Y=300㎛·Aperture: X=300㎛, Y=300㎛
·적산 횟수: 16회・Number of integration: 16 times
·분해능: 4㎝-1 ·Resolution: 4cm -1
식: 아이소택틱 폴리프로필렌 농도(%)=(1462㎝-1 피크 높이×환산계수 1)/(1376㎝-1 피크 높이×환산계수 2)×100. 여기서, 환산계수 1은 20, 환산계수 2는 10이다.Formula: Isotactic polypropylene concentration (%) = (1462 cm -1 peak height × conversion factor 1)/(1376 cm -1 peak height × conversion factor 2) × 100. Here, conversion factor 1 is 20 and conversion factor 2 is 10.
(14) 핫 박스 특성(14) Hot box characteristics
전지 안전성은 이하에 나타내는 핫 박스 특성에 의해 평가했다.Battery safety was evaluated by the hot box characteristics shown below.
전지 제작battery production
리튬 이온 이차전지는 정극과 부극이 세퍼레이터를 개재해서 적층되어 있고, 세퍼레이터가 전해액(전해질)을 함유하고 있다. 정극 활물질로서, 리튬 코발트 복합 산화물 LiCoO2, 부극 활물질로서 흑연, 전해액으로서 DC/디메틸 카보네이트(DMC)의 혼합 용매로 조제한 1mol/L의 LiPF6을 사용했다. 전지의 조립은 정극, 미다공막으로 이루어지는 세퍼레이터 및 부극을 적층한 후, 상법에 의해 권회 전극체를 제작하고, 전지캔에 삽입하고, 전해액을 함침시키고, 이어서 안전 밸브를 구비한 정극 단자를 겸하는 전지 뚜껑을 개스킷을 개재해서 닫았다.In a lithium ion secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed between them, and the separator contains an electrolyte solution (electrolyte). As the positive electrode active material, lithium cobalt composite oxide LiCoO 2 was used, graphite was used as the negative electrode active material, and 1 mol/L LiPF 6 prepared in a mixed solvent of DC/dimethyl carbonate (DMC) was used as the electrolyte solution. To assemble the battery, a positive electrode, a separator made of a microporous membrane, and a negative electrode are laminated, then a wound electrode body is manufactured by a conventional method, inserted into a battery can, impregnated with an electrolyte solution, and then a battery that also serves as a positive electrode terminal equipped with a safety valve. The lid was closed through a gasket.
핫 박스 시험hot box testing
조립한 전지를 1C의 전류값으로 전압 4.2V까지 정전류 충전한 후, 4.2V의 정전 정압 충전을 행하고, 그 후 0.2C의 전류로 3.0V의 종지 전압까지 방전을 행했다. 이어서, 0.2C의 전류값으로 4.2V까지 정전류 충전을 행한 후에 4.2V의 정전압충전을 행하여 전처리로 했다. 전처리를 행한 전지를 오븐에 투입하고, 실온으로부터 5℃/분으로 승온한 후 150℃에서 30분간 방치했다. 150℃ 도달 후 15분 이내에서 충전 전압이 50% 이상 저하된 것을 불가, 충전 전압의 저하가 20∼50%인 것을 가능, 20% 이하의 것을 우수라고 했다.The assembled battery was charged at a constant current of 1C to a voltage of 4.2V, then charged at a constant constant voltage of 4.2V, and then discharged at a current of 0.2C to a final voltage of 3.0V. Next, constant current charging was performed at a current value of 0.2C up to 4.2V, and then constant voltage charging at 4.2V was performed as pretreatment. The pretreated battery was placed in an oven, raised from room temperature at 5°C/min, and then left at 150°C for 30 minutes. A decrease in charging voltage of more than 50% within 15 minutes after reaching 150°C was considered unacceptable, a decrease in charging voltage of 20 to 50% was considered possible, and a decrease of 20% or less was considered excellent.
(15) 자기 방전 특성(15) Self-discharge characteristics
자기 방전 특성(K값)은 이하의 방법으로 평가를 행했다. 하기 (평가용 전지의 제작 방법)에서 조립한 시험용 이차전지 0.5C의 전류값으로 전지 전압 3.85V까지 정전류 충전한 후, 전지 전압 3.85V에서 0.05C이 될 때까지 정전압 충전을 행했다. 이 전지를 24시간 방치한 후의 개회로 전압을 계측하고, 이 값을 V1이라고 했다. 이 전지에 대해서, 24시간 더 방치하고, 즉 충전 후 총 48시간 방치한 후의 개회로 전압을 계측하고, 이 값을 V2이라고 했다. 얻어진 V1, V2의 값으로부터 K값을 하기 식에 의해 산출했다.Self-discharge characteristics (K value) were evaluated by the following method. After constant current charging to a battery voltage of 3.85 V with a current value of 0.5 C for the secondary battery for testing assembled in the following (method for manufacturing an evaluation battery), constant voltage charging was performed until the battery voltage reached 0.05 C at 3.85 V. The open circuit voltage of this battery was measured after being left for 24 hours, and this value was designated as V1. For this battery, the open circuit voltage was measured after being left for an additional 24 hours, that is, after being left for a total of 48 hours after charging, and this value was designated as V2. The K value was calculated from the obtained values of V1 and V2 using the following formula.
식: K값=(V1-V2)/24Formula: K value=(V1-V2)/24
[실시예 1][Example 1]
(1) A층의 용액 조제(1) Preparation of solution for layer A
중량 평균 분자량이 1.5×106, 융점 136.0℃의 폴리에틸렌 90질량%와 중량 평균 분자량이 1.0×105, 융점 132.0℃의 폴리에틸렌 10질량%를 수지 농도 17질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 A를 조제했다.90% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 1.5 Melt-kneading was performed to prepare polyolefin solution A.
(2) B층의 용액 조제(2) Preparation of solution for layer B
중량 평균 분자량이 1.5×106, 융점 136.0℃의 폴리에틸렌 70질량%와 중량 평균 분자량이 2.0×106의 폴리프로필렌 30질량%를 수지 농도 20질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 B를 조제했다.70% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 1.5 , polyolefin solution B was prepared.
(3) 겔상 시트의 성형(3) Forming of gel sheet
폴리올레핀 용액 A 및 B를 2축 압출기로부터 3층용 T 다이에 공급하고, A층의 용액/B층의 용액/A층의 용액이 층 두께비 25/50/25가 되도록 압출했다. 압출한 성형체를 25℃에서 온조한 냉각 롤로 인출하면서 냉각하고, 겔상 시트를 형성했다.Polyolefin solutions A and B were supplied from a twin-screw extruder to a three-layer T die, and the solution of A layer/solution of B layer/solution of A layer was extruded so that the layer thickness ratio was 25/50/25. The extruded molded body was cooled while being pulled out with a cooling roll controlled at 25°C to form a gel-like sheet.
(4) 제 1 연신, 제막 용제의 제거, 건조(4) First stretching, removal of film forming solvent, drying
겔상 시트를 텐터 연신기에 의해 110.0℃에서 MD 및 TD 모두 5배로 동시 연신했다. 연신 후 시트를 염화메틸렌 배스 중에 침지하고, 유동 파라핀을 제거한 후, 건조시켜 건조 후의 미다공막을 얻었다.The gel sheet was simultaneously stretched 5 times in both MD and TD at 110.0°C using a tenter stretching machine. After stretching, the sheet was immersed in a methylene chloride bath, the liquid paraffin was removed, and then dried to obtain a dried microporous membrane.
(5) 제 2 연신, 열 처리(5) Second stretching, heat treatment
그 후, 128.0℃에서 예열하고 나서 텐터 연신기에 의해 TD로 1.6배로 연신한 후, TD로 15.0%의 완화를 실시하고, 텐터에 유지하면서 128.0℃에서 열 고정하고, 폴리올레핀 미다공막을 얻었다. 얻어진 폴리올레핀 미다공막의 각 특성을 표 1에 나타낸다.Afterwards, it was preheated at 128.0°C, stretched 1.6 times in TD using a tenter stretching machine, then relaxed by 15.0% in TD, and heat-set at 128.0°C while held in the tenter to obtain a polyolefin microporous film. Table 1 shows the properties of the obtained polyolefin microporous membrane.
[실시예 2][Example 2]
폴리올레핀 용액 A 및 B를 B층의 용액/A층의 용액/B층의 용액이 층 두께비 25/50/25가 되도록 밀어낸 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 연신하고, 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.Polyolefin solutions A and B were stretched in the same manner as in Example 1 except that the solution of the B layer/solution of the A layer/solution of the B layer was pushed out so that the layer thickness ratio was 25/50/25, and a polyolefin microporous membrane was obtained.
[실시예 3][Example 3]
(1) A층의 용액 조제(1) Preparation of solution for layer A
중량 평균 분자량이 1.5×106, 융점 135.0℃의 폴리에틸렌 70질량%와 중량 평균 분자량이 1.0×105, 융점 132.0℃의 폴리에틸렌 30질량%를 수지 농도 20질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 A를 조제했다.70% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 1.5 Melt-kneading was performed to prepare polyolefin solution A.
(2) B층의 용액 조제(2) Preparation of solution for layer B
중량 평균 분자량이 1.5×106, 융점 135.0℃의 폴리에틸렌 85질량%와 중량 평균 분자량이 2.0×106의 폴리프로필렌 15질량%를 수지 농도 20질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 B를 조제했다.85% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 1.5 , polyolefin solution B was prepared.
(3) 겔상 시트의 성형(3) Forming of gel sheet
폴리올레핀 용액 A 및 B를 2축 압출기로부터 3층용 T 다이로 공급하고, A층의 용액/B층의 용액/A층의 용액이 층 두께비 20/60/20으로 되도록 밀어냈다. 밀어낸 성형체를 25℃에서 온조한 냉각 롤로 인출하면서 냉각하고, 겔상 시트를 형성했다.Polyolefin solutions A and B were supplied from a twin-screw extruder to a three-layer T die, and the solution of A layer/solution of B layer/solution of A layer was extruded so that the layer thickness ratio was 20/60/20. The extruded molded body was cooled while being pulled out with a cooling roll heated at 25°C to form a gel-like sheet.
(4) 제 1 연신, 제막 용제의 제거, 건조(4) First stretching, removal of film forming solvent, drying
겔상 시트를 연신 온도 112.5℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 연신, 유동 파라핀의 제거, 건조시켜 건조 후의 미다공막을 얻었다.Except that the gel-like sheet was stretched at a stretching temperature of 112.5°C, the gel sheet was stretched, liquid paraffin was removed, and dried to obtain a dried microporous membrane in the same manner as in Example 1.
(5) 제 2 연신, 열 처리(5) Second stretching, heat treatment
127.0℃에서 예열하고 나서 텐터 연신기에 의해 TD로 1.5배로 연신한 후, TD로 15.0%의 완화를 실시하고, 텐터에 유지하면서 127.0℃에서 열 고정하고, 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.After preheating at 127.0°C, stretching 1.5 times in TD using a tenter stretching machine, 15.0% relaxation was performed in TD, and heat setting at 127.0°C while holding in the tenter to obtain a polyolefin microporous film.
[실시예 4][Example 4]
폴리올레핀 용액 A 및 B를 2축 압출기로부터 3층용 T 다이로 공급하고, B층의 용액/A층의 용액/B층의 용액이 층 두께비 30/40/30이 되도록 밀어내고, 제 1 연신 온도를 113.5℃, 제 2 연신 온도 및 열 고정 온도를 126.0℃로 한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.Polyolefin solutions A and B are supplied from a twin-screw extruder to the three-layer T die, and the solution of layer B/solution of layer A/solution of layer B is extruded so that the layer thickness ratio is 30/40/30, and the first stretching temperature is set to A polyolefin microporous film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the second stretching temperature and heat setting temperature were 113.5°C and 126.0°C.
[실시예 5][Example 5]
제 1 연신 온도를 114.5℃, 제 2 연신 온도 및 열 고정 온도를 126.0℃, 완화율을 10.0%로 한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.A polyolefin microporous film was obtained in the same manner as in Example 4 except that the first stretching temperature was 114.5°C, the second stretching temperature and heat setting temperature were 126.0°C, and the relaxation rate was 10.0%.
[실시예 6][Example 6]
제 1 연신 온도를 115.0℃로 한 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.A polyolefin microporous film was obtained in the same manner as in Example 5 except that the first stretching temperature was 115.0°C.
[실시예 7][Example 7]
B층의 용액/A층의 용액/B층의 용액이 층 두께비 25/50/25가 되도록 밀어내고, 제 1 연신 온도를 115.5℃, 완화율을 15.0%로 한 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.The solution of layer B/solution of layer A/solution of layer B was pushed out so that the layer thickness ratio was 25/50/25, the first stretching temperature was set to 115.5°C, and the relaxation rate was set to 15.0%, in the same manner as in Example 5. A polyolefin microporous membrane was obtained.
[실시예 8][Example 8]
(1) A층의 용액 조제(1) Preparation of solution for layer A
중량 평균 분자량이 7.5×105, 융점 136.0℃의 폴리에틸렌 85질량%와 중량 평균 분자량이 1.0×105, 융점 132.0℃의 폴리에틸렌 15질량%를 수지 농도 25질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 A를 조제했다.85% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 7.5 Melt-kneading was performed to prepare polyolefin solution A.
(2) B층의 용액 조제(2) Preparation of solution for layer B
중량 평균 분자량이 7.5×105, 융점 136.0℃의 폴리에틸렌 90질량%와 중량 평균 분자량이 2.0×106의 폴리프로필렌 10질량%를 수지 농도 15질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 B를 조제했다.90% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 7.5 , polyolefin solution B was prepared.
(3) 겔상 시트의 성형(3) Forming of gel sheet
폴리올레핀 용액 A 및 B를 2축 압출기로부터 3층용 T 다이에 공급하고, B층의 용액/A층의 용액/B층의 용액이 층 두께비 15/70/15로 되도록 밀어냈다. 밀어낸 성형체를 25℃에서 온조한 냉각 롤로 인출하면서 냉각하고, 겔상 시트를 형성했다.Polyolefin solutions A and B were supplied from a twin-screw extruder to a three-layer T die, and the solution of B layer/solution of A layer/solution of B layer was extruded so that the layer thickness ratio was 15/70/15. The extruded molded body was cooled while being pulled out with a cooling roll heated at 25°C to form a gel-like sheet.
(4) 제 1 연신, 제막 용제의 제거, 건조(4) First stretching, removal of film forming solvent, drying
겔상 시트를, 연신 온도 112.0℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 연신, 유동 파라핀의 제거, 건조시켜, 건조 후의 미다공막을 얻었다.The gel sheet was stretched in the same manner as in Example 1 except that the stretching temperature was set to 112.0°C, the liquid paraffin was removed, and the gel sheet was dried to obtain a dried microporous membrane.
(5) 제 2 연신, 열 처리(5) Second stretching, heat treatment
130.0℃에서 예열하고 나서 텐터 연신기에 의해 TD로 1.8배로 연신한 후, TD로 15.0%의 완화를 실시하고, 텐터에 유지하면서 130.0℃로 열 고정하고, 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.After preheating at 130.0°C, stretching 1.8 times in TD using a tenter stretching machine, relaxation of 15.0% was performed in TD, and heat setting at 130.0°C while holding in the tenter to obtain a polyolefin microporous film.
[실시예 9][Example 9]
폴리올레핀 용액 B의 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 비율을 각각 90%와 10%로 하고 A층의 용액/B층의 용액/A층의 용액이 층 두께비 30/40/30이 되도록 밀어내고, 제 2 연신 배율을 1.8배, 완화율을 15.0이라고 한 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.The ratios of polyethylene and polypropylene in polyolefin solution B are set to 90% and 10%, respectively, and the solution of layer A/solution of layer B/solution of layer A is extruded so that the layer thickness ratio is 30/40/30, and the second stretching ratio is A polyolefin microporous film was obtained in the same manner as in Example 5, except that the was increased to 1.8 times and the relaxation rate was set to 15.0.
[실시예 10][Example 10]
제 1 연신 온도를 113.0℃, 제 2 연신 온도를 125.0℃로 한 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 8, except that the first stretching temperature was 113.0°C and the second stretching temperature was 125.0°C.
[실시예 11][Example 11]
A층의 용액/B층의 용액/A층의 용액이 층 두께비 25/50/25로 되도록 밀어내고, 제 1 연신 온도를 111.0℃, 제 2 연신의 완화율을 12.0%로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.Example except that the solution of layer A/solution of layer B/solution of layer A was pushed out so that the layer thickness ratio was 25/50/25, the first stretching temperature was set to 111.0°C, and the relaxation rate of the second stretching was set to 12.0%. In the same manner as in 1, a polyolefin microporous film was obtained.
[실시예 12][Example 12]
A층의 용액/B층의 용액/A층의 용액이 층 두께비 35/30/35가 되도록 밀어내고, 제 1 연신 온도를 112.0℃, 제 2 연신의 완화율을 10.0%로 한 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.Example except that the solution of layer A/solution of layer B/solution of layer A was pushed out so that the layer thickness ratio was 35/30/35, the first stretching temperature was set to 112.0°C, and the relaxation rate of the second stretching was set to 10.0%. In the same manner as in 8, a polyolefin microporous film was obtained.
[비교예 1][Comparative Example 1]
(1) A층 용액 조제(1) Preparation of A-layer solution
중량 평균 분자량이 2.0×106, 융점 133.0℃의 폴리에틸렌 40질량%와 중량 평균 분자량이 3.0×105, 융점 136.0℃의 폴리에틸렌 60질량%를 수지 농도 25질량%로 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 A를 조제했다.40% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 2.0 Melt-kneading was performed to prepare polyolefin solution A.
(2) B층의 용액 조제(2) Preparation of solution for layer B
중량 평균 분자량이 3.0×105, 융점 135.0℃의 폴리에틸렌 80질량%와 중량 평균 분자량이 2.0×106의 폴리프로필렌 20질량%를 수지 농도 25질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 B를 조제했다.80% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 3.0 , polyolefin solution B was prepared.
(3) 겔상 시트의 성형(3) Forming of gel sheet
폴리올레핀 용액 A 및 B를 2축 압출기로부터 3층용 T 다이에 공급하고, B층의 용액/A층의 용액/B층의 용액이 층 두께비 10/80/10가 되도록 밀어냈다. 밀어낸 성형체를 25℃에서 온조한 냉각 롤로 인출하면서 냉각하고, 겔상 시트를 형성했다. 이 때, 후술하는 연신에 의해 연신 후의 두께가 4.0㎛ 부근이 되도록 토출을 조정했다.Polyolefin solutions A and B were supplied from a twin-screw extruder to a three-layer T die, and the solution of B layer/solution of A layer/solution of B layer was extruded so that the layer thickness ratio was 10/80/10. The extruded molded body was cooled while being pulled out with a cooling roll heated at 25°C to form a gel-like sheet. At this time, the discharge was adjusted so that the thickness after stretching was around 4.0 μm by stretching described later.
(4) 제 1 연신, 제막 용제의 제거, 건조(4) First stretching, removal of film forming solvent, drying
겔상 시트를 텐터 연신기에 의해 115.0℃에서 MD 및 TD 모두 5배로 동시 연신했다. 연신 후 시트를 염화메틸렌 배스 중에 침지하고, 유동 파라핀을 제거한 후, 건조시켜 건조 후의 미다공막을 얻었다.The gel sheet was simultaneously stretched 5 times in both MD and TD at 115.0°C using a tenter stretching machine. After stretching, the sheet was immersed in a methylene chloride bath, the liquid paraffin was removed, and then dried to obtain a dried microporous membrane.
(5) 제 2 연신, 열 처리(5) Second stretching, heat treatment
그 후, 125.5℃에서 예열하고 나서 텐터 연신기에 의해 TD로 1.5배로 연신한 후, TD로 15.0%의 완화를 실시하고, 텐터에 유지하면서 125.5℃에서 열 고정하고, 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.Afterwards, it was preheated at 125.5°C, stretched 1.5 times in TD using a tenter stretching machine, then relaxed by 15.0% in TD, and heat set at 125.5°C while held in a tenter to obtain a polyolefin microporous film.
[비교예 2][Comparative Example 2]
(1) A층의 용액 조제(1) Preparation of solution for layer A
중량 평균 분자량이 1.6×106, 융점 134.0℃의 폴리에틸렌 40질량%와 중량 평균 분자량이 3.0×105, 융점 135.0℃의 폴리에틸렌 60질량%를 수지 농도 28.5질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 A를 조제했다.40% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 1.6 Melt-kneading was performed to prepare polyolefin solution A.
(2) B층의 용액 조제(2) Preparation of solution for layer B
중량 평균 분자량이 3.0×105, 융점 135.0℃의 폴리에틸렌 70질량%와 중량 평균 분자량이 2.0×106의 폴리프로필렌 30질량%를 수지 농도 25질량%로 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 B를 조제했다.70% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 3.0 , polyolefin solution B was prepared.
(3) 겔상 시트의 성형(3) Forming of gel sheet
폴리올레핀 용액 A 및 B를 2축 압출기로부터 3층용 T 다이에 공급하고, A층의 용액/B층의 용액/A층의 용액이 층 두께비 40/20/40으로 되도록 밀어냈다. 밀어낸 압출 성형체를 25℃에서 온조한 냉각 롤로 인출하면서 냉각하고, 겔상 시트를 형성했다.Polyolefin solutions A and B were supplied from a twin-screw extruder to a three-layer T die, and the solution of A layer/solution of B layer/solution of A layer was extruded so that the layer thickness ratio was 40/20/40. The extruded extruded body was cooled while being pulled out with a cooling roll maintained at 25°C to form a gel-like sheet.
(4) 제 1 연신, 제막 용제의 제거, 건조(4) First stretching, removal of film forming solvent, drying
겔상 시트를 텐터 연신기에 의해 110.0℃에서 MD 및 TD 모두 5배로 동시 연신했다. 연신 후 시트를 염화메틸렌 배스 중에 침지하고, 유동 파라핀을 제거한 후, 건조시켜 건조 후의 미다공막을 얻었다.The gel sheet was simultaneously stretched 5 times in both MD and TD at 110.0°C using a tenter stretching machine. After stretching, the sheet was immersed in a methylene chloride bath, the liquid paraffin was removed, and then dried to obtain a dried microporous membrane.
(5) 제 2 연신, 열 처리(5) Second stretching, heat treatment
그 후, 128.0℃에서 예열하고 나서 텐터 연신기에 의해 TD로 1.6배로 연신한 후, TD로 15.0%의 완화를 실시하고, 텐터에 유지하면서 128.0℃에서 열 고정하고, 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.Afterwards, it was preheated at 128.0°C, stretched 1.6 times in TD using a tenter stretching machine, then relaxed by 15.0% in TD, and heat-set at 128.0°C while held in the tenter to obtain a polyolefin microporous film.
[비교예 3][Comparative Example 3]
(1) A층 용액 조제(1) Preparation of A-layer solution
중량 평균 분자량이 2.0×106, 융점 133.0℃의 폴리에틸렌 30질량%와 중량 평균 분자량이 3.0×105, 융점 135.0℃의 폴리에틸렌 70질량%를 수지 농도 28.5질량%로 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기로 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 A를 조제했다.30% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 2.0 Melt-kneading was performed to prepare polyolefin solution A.
(2) B층의 용액 조제(2) Preparation of solution for layer B
중량 평균 분자량이 3.0×105, 융점 135.0℃의 폴리에틸렌 50질량%와 중량 평균 분자량이 2.0×106의 폴리프로필렌 50질량%를 수지 농도 30질량%가 되도록 유동 파라핀과 2축 압출기에서 용융 혼련하고, 폴리올레핀 용액 B를 조제했다.50% by mass of polyethylene with a weight average molecular weight of 3.0 , polyolefin solution B was prepared.
(3) 겔상 시트의 성형(3) Forming of gel sheet
폴리올레핀 용액 A 및 B를 2축 압출기로부터 3층용 T 다이에 공급하고, A층의 용액/B층의 용액/A층의 용액이 층 두께비 35/30/35가 되도록 밀어냈다. 밀어낸 성형체를 25℃에서 온조한 냉각 롤로 인출하면서 냉각하고, 겔상 시트를 형성했다.Polyolefin solutions A and B were supplied from a twin-screw extruder to a three-layer T die, and the solution of A layer/solution of B layer/solution of A layer was extruded so that the layer thickness ratio was 35/30/35. The extruded molded body was cooled while being pulled out with a cooling roll heated at 25°C to form a gel-like sheet.
(4) 제 1 연신, 제막 용제의 제거, 건조(4) First stretching, removal of film forming solvent, drying
겔상 시트를 텐터 연신기에 의해 114.0℃에서 MD 및 TD 모두 5배로 동시 연신했다. 연신 후 시트를 염화메틸렌 배스 중에 침지하고, 유동 파라핀을 제거한 후, 건조시켜 건조 후의 미다공막을 얻었다.The gel sheet was simultaneously stretched 5 times in both MD and TD at 114.0°C using a tenter stretching machine. After stretching, the sheet was immersed in a methylene chloride bath, the liquid paraffin was removed, and then dried to obtain a dried microporous membrane.
(5) 제 2 연신, 열 처리(5) Second stretching, heat treatment
그 후, 125.0℃에서 예열하고 나서 텐터 연신기에 의해 TD로 1.5배로 연신한 후, TD로 10.0%의 완화를 실시하고, 텐터에 유지하면서 125℃에서 열 고정하고, 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.Afterwards, it was preheated at 125.0°C, stretched 1.5 times in TD using a tenter stretching machine, then relaxed by 10.0% in TD, and heat set at 125°C while held in the tenter to obtain a polyolefin microporous film.
[비교예 4][Comparative Example 4]
비교예 1의 폴리올레핀 용액 A만으로 겔상 시트를 형성하고, 제 1 연신 온도를 114.0℃, 제 2 연신 및 열 고정 온도를 130.0℃, 완화율을 20%로 한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.A gel-like sheet was formed using only the polyolefin solution A of Comparative Example 1, and the polyolefin mida was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the first stretching temperature was 114.0°C, the second stretching and heat setting temperature was 130.0°C, and the relaxation rate was 20%. I got the sclera.
[참고예 1][Reference Example 1]
폴리올레핀 미다공막의 막 두께가 9.0㎛ 정도가 되도록 압출의 토출을 조정한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 해서 폴리올레핀 미다공막을 얻었다.A polyolefin microporous membrane was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the extrusion discharge was adjusted so that the film thickness of the polyolefin microporous membrane was about 9.0 μm.
[결과][result]
얻어진 폴리올레핀 미다공막의 물성 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 실시예에서 얻어진 폴리올레핀 미다공막은 비교예와 비교해서 박막이면서 셧다운 온도가 낮아 돌자 강도와 용융 후의 절연성을 아울러 갖고, 전지용 세퍼레이터로서 사용한 전지는 핫 박스로 대표되는 전지 안전성과 자기 방전 특성이 우수하다.The physical property measurement results of the obtained polyolefin microporous membrane are shown in Table 2. Compared to the comparative example, the polyolefin microporous film obtained in the example is a thin film and has a low shutdown temperature, so it has both puncture strength and insulation after melting, and the battery used as a battery separator is excellent in battery safety and self-discharge characteristics, as represented by a hot box.
[표 1-1][Table 1-1]
[표 1-2][Table 1-2]
[표 2-1][Table 2-1]
[표 2-2][Table 2-2]
본 발명의 폴리올레핀 미다공막은 전지용 세퍼레이터로서 사용한 경우, 박막이라도 전지가 고온 상태에 있어서도 안전한 폴리올레핀 미다공막을 제공할 수 있다.When the polyolefin microporous membrane of the present invention is used as a battery separator, it is possible to provide a polyolefin microporous membrane that is safe even when the battery is in a high temperature state, even if it is a thin film.
Claims (7)
복수의 층으로 이루어지는 다층 미다공막인 폴리올레핀 미다공막.According to claim 1,
A polyolefin microporous membrane, which is a multilayer microporous membrane composed of multiple layers.
GPC 차트에 있어서 분자량이 5.0×104∼1.0×105의 범위와, 3.0×105∼7.0×105의 범위에 각각 피크를 갖는 폴리올레핀 미다공막.The method of claim 1 or 2,
A polyolefin microporous membrane having peaks in the GPC chart with molecular weights in the range of 5.0×10 4 to 1.0×10 5 and 3.0×10 5 to 7.0×10 5 .
중량 평균 분자량이 4.0×105 이상 1.0×106 이하인 폴리에틸렌을 함유하는 폴리올레핀 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 3,
A polyolefin microporous film containing polyethylene with a weight average molecular weight of 4.0×10 5 or more and 1.0×10 6 or less.
폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌을 포함하고, 폴리에틸렌과 아이소택틱 폴리프로필렌의 질량의 합계에 대한 아이소택틱 폴리프로필렌 농도가 3.5질량%이상 10.0질량% 이하인 폴리올레핀 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 4,
A polyolefin microporous film containing polyethylene and isotactic polypropylene, and having an isotactic polypropylene concentration of 3.5 mass% or more and 10.0 mass% or less relative to the total mass of polyethylene and isotactic polypropylene.
적어도 편면에 다공질층을 갖는 폴리올레핀 미다공막.The method according to any one of claims 1 to 5,
A polyolefin microporous membrane having a porous layer on at least one side.
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JP2011063025A (en) | 2010-10-04 | 2011-03-31 | Asahi Kasei E-Materials Corp | Polyolefin-made microporous film |
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