JP5651120B2 - リチウム二次電池用基材及びリチウム二次電池用セパレータ - Google Patents
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Description
(1)合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した不織布からなり、
該フィブリル化したリヨセル繊維の下記で定義される変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであり、
リチウム二次電池用セパレータの前駆体シートであるリチウム二次電池用基材。
変法濾水度:ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度。
(2)フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が不織布の5〜80質量%である上記(1)記載のリチウム二次電池用基材。
(3)該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(4)該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下である上記(3)記載のリチウム二次電池用基材、
(5)該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(6)フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有する上記(5)記載のリチウム二次電池用基材、
(7)合成樹脂短繊維を構成する合成樹脂が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂から選ばれる少なくとも1種である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(8)合成樹脂短繊維の少なくとも1種として、熱融着成分及び非熱融着成分からなる芯鞘型熱融着性短繊維を含有した不織布からなる上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(9)芯鞘型熱融着性短繊維の芯部がポリエチレンテレフタレートであり、鞘部がポリエステル共重合体である上記(8)記載のリチウム二次電池用基材、
(10)熱処理されてなる上記(8)又は(9)に記載のリチウム二次電池用基材、
(11)さらに、紙力増強剤を必須成分として含有した不織布からなる上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(12)紙力増強剤が、合成高分子、半合成高分子、植物性ガム、澱粉から選択された少なくとも1種である上記(11)に記載のリチウム二次電池用基材、
(13)紙力増強剤が、両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂から選択された少なくとも1種である上記(11)に記載のリチウム二次電池用基材、
(14)紙力増強剤が、フィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.01〜20質量部含有してなる上記(11)〜(13)のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材、
(15)さらに、不織布がフィブリル化耐熱性繊維を含有してなる上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(16)フィブリル化耐熱性繊維が、フィブリル化全芳香族ポリアミド繊維、フィブリル化アクリル系繊維から選ばれる少なくとも1種である上記(15)記載のリチウム二次電池用基材、
(17)該基材の最小ポア径が0.10μm以上であり、かつ、最大ポア径が20μm以下である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(18)該基材において、最大ポア径dmaxと平均ポア径daveとの比dmax/daveが10.0以下である上記(17)記載のリチウム二次電池用基材、
(19)該基材の流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaが3.0以下である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(20)リチウム二次電池用基材が多層構造不織布からなり、少なくとも1層が合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した層である上記(1)または(2)記載のリチウム二次電池用基材、
(21)合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した耐熱層(A)と、合成樹脂短繊維とポリエチレン系合成パルプを必須成分として含有した熱溶融層(B)とを有する上記(20)記載のリチウム二次電池用基材、
(22)上記(1)〜(21)のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材に、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、多孔質フィルムを積層一体化する処理、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなるリチウム二次電池用セパレータ。
図2はフィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度(ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度)を表したグラフの一例である。
図3は本発明の実施例で用いたフィブリル化したリヨセル繊維の変法濾水度(ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度)を表したグラフである。
図4はフィブリル化したリヨセル繊維[I]の繊維長分布ヒストグラムである。
図5はフィブリル化したリヨセル繊維[II]の繊維長分布ヒストグラムである。
図6はフィブリル化したリヨセル繊維[I]及び[II]の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.0〜2.0mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合のグラフと近似直線を示した図である。
図7は0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有するフィブリル化したリヨセル繊維[i]の繊維長分布ヒストグラムの例である。
図8は最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有するフィブリル化したリヨセル繊維[ii]の繊維長分布ヒストグラムの例である。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて50回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維1を作製した。
実施例1〜13、比較例1〜6で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表2に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
[フィブリル化したリヨセル繊維の物性値]
フィブリル化したリヨセル繊維について、
(1)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度:「変法濾水度」
(2)長さ加重平均繊維長:「平均繊維長」
を表3に示す。なお、フィブリル化した各状態のリヨセル繊維は、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径12μm、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
表3に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、210℃に加熱した金属ロールに両面を接触させて熱処理し、さらに、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表3に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって、乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例14〜36、比較例7〜10で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表4に示した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定し、上記方法で測定した厚みで除し、密度を求めた。
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
セパレータの製造工程において、基材に塗工し始めてから塗工し終わるまでの基材の面積に対する塗工面積の割合を塗工率(%)とした。基材の切断や破れが発生して塗工できなかった面積が多いほど、塗工率が小さくなる。
セパレータの製造工程において、裏抜けを次の基準で評価した。
○:塗液が、基材を全く裏抜けしない。
△:若干裏抜けしたが、基材の裏面が塗工装置のロールに貼りつくなどの支障がない。
×:裏抜けして、基材の裏面がロールに貼りついて、円滑な塗工ができないなどの支障を来たした。
セパレータについて、任意の10か所の厚みを測定し、その標準偏差(μm)を算出し、表面平滑性の指標とした。標準偏差の値が小さいほど、表面平滑性に優れている。
セパレータについて、100mm幅×100mmに切り揃え、電解液に1分間浸漬した後、1分間吊るして余剰電解液を切り、セパレータの質量W1を測定した。W1から電解液を保持させる前のセパレータの質量W0を差し引いて得られる値W2をW0で除して100倍した値を電解液保持率(%)とした。電解液としては、LiPF6を1mol/l溶解させた混合溶液を使用した。混合溶液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを質量比率で3:7としたものである。
[フィブリル化したリヨセル繊維の物性値]
フィブリル化したリヨセル繊維について、
(1)繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長:「最大頻度ピークの繊維長」、
(2)1.0mm以上の繊維長を有する繊維の割合:「1.00mm以上の繊維割合」、
(3)繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾き:「割合の傾き」、
(4)長さ加重平均繊維長:「平均繊維長」
(5)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度:「変法濾水度」
を表5に示す。なお、フィブリル化したリヨセル繊維1A〜1Lは、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径12μm、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
表6に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表6に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例37〜52、比較例11〜12で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表7に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
[フィブリル化したリヨセル繊維の物性値]
フィブリル化したリヨセル繊維について
(1)1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合:「1.00mm以上の繊維割合」、
(2)繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長:「最大頻度ピークの繊維長」、
(3)最大頻度ピーク以外のピークの繊維長:「第2ピークの繊維長」、
(4)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度:「変法濾水度」、
を表8に示す。なお、フィブリル化したリヨセル繊維2A〜2Kは、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径12μm、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
表9に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表9に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例53〜67、比較例13〜14で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表10に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて60回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC1」と表記する。
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着又は湿熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次いで、200℃に加熱した直径1.2mの熱ロールに、速度20m/minで、不織布を接触させて熱処理した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、75℃に加熱した直径1.2mの熱ロールを用い、圧力196N/cm2、速度10m/minで加圧熱処理し、リチウム二次電池用基材とした。
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、140℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって、熱融着性短繊維を熱接着させることなく乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表11に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって、熱融着性短繊維を熱接着させることなく乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、230℃に加熱した直径1.2mの熱ロールを用い、圧力196N/cm2、速度10m/minで加圧熱処理し、熱融着性短繊維を熱接着させ、リチウム二次電池用基材とした。
実施例68〜85、比較例15〜19で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表12に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
基材を、50mm幅、200mm長の短冊状に5本以上切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)の試料ツカミで試料の両端を100mm間隔であけて挟み、上端を100mm/minの一定速度で切断するまで引き上げて行き、この時の最大荷重を計測し、これを引張強度とし、次の基準で評価した。
◎:19.6N/50mm以上
○:11.8N/50mm以上19.6N/50mm未満
△:9.8N/50mm以上11.8N/50mm未満
×:9.8N/50mm未満
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、下記の基準で評価した。
◎ :1.0N以上
○ :0.8N以上1.0N未満
○△:0.5N以上0.8N未満
△ :0.3N以上0.5N未満
× :0.3N未満
基材を、100mm幅、150mm長に切り揃えた。試験片をガラス板に載せ、長さ方向に直角な2辺をクリップで挟んで固定し、150℃に設定した恒温乾燥機の中に3時間静置した。幅方向の寸法を測定し、元の寸法に対する収縮による寸法変化の割合を求め、熱収縮率(%)とし、下記の基準で評価した。
◎:熱収縮率が1.5%未満
○:1.5%以上2.0%未満
△:2.0%以上2.5%未満
×:2.5%以上
基材の繊維脱落や毛羽立ちを耐摩耗性として検討を行った。基材を20mm幅、50mm長に切り揃えた。次に、切り揃えた基材を学振型摩擦堅牢度試験機(商品名:AB−301、テスター産業社製)にセットし、試験用布(綿100%の黒布、ビリケンモス(登録商標))を摩耗治具にセット後、基材に摩耗治具を載置し、自重(1.96N)をかけた状態で、距離120mmを毎分30往復する速度で5往復させて試験を行った。なお、試験は、各試料において、1回ずつとした。試験終了後、試験箇所を目視にて観察し、下記基準で評価した。
○:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られないもの。
△:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちがやや見られるが、実用上問題のないもの。
×:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られ、実用上問題のあるもの。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて75回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維2を作製した。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーにカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)705)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーにカチオン澱粉系の紙力増強剤(星光PMC社製、商品名:DD4280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーにグァーガム紙力増強剤(メイホールケミカル社製、商品名:メイプロイド2066)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーにα化馬鈴薯澱粉紙力増強剤(敷島スターチ社製、商品名:マーメイド(登録商標)M−300)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーにアクリル酸エステル系ラテックス系紙力増強剤(日本ゼオン社製、商品名:Nipol(登録商標) Lx854E)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1810)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して1.5部となるように添加し、分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。円網手前の配管で両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.5部となるように添加した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーにカチオン澱粉(星光PMC社製、商品名:DD4280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して1.5部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。円網手前の配管で両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1280)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.5部となるように添加した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.01部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.1部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して1部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して5部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して10部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して20部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して25部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げた後、両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)のフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部になるように調製した希釈溶液をスプレー噴霧し、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
100部のフィブリル化したリヨセル繊維2をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(2%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をPET系繊維100質量部に対して2部となるように添加して分散した後、表13に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
パルパーに両性ポリアクリルアミド系樹脂の紙力増強剤(荒川化学工業社製、商品名:ポリストロン(登録商標)1250)をフィブリル化したリヨセル繊維100部に対して2部となるように添加して分散した後、100部のフィブリル化したリヨセル繊維2を、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(2%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、110℃のシリンダードライヤーによって乾燥させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例86〜108、比較例20〜23で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表14に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
基材を、50mm幅、200mm長の短冊状に5本以上切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)の試料ツカミで試料の両端を100mm間隔であけて挟み、上端を100mm/minの一定速度で切断するまで引き上げて行き、この時の最大荷重を計測し、これを引張強度とし、次の基準で評価した。
<判定基準>
◎:19.6N/50mm以上
○:11.8N/50mm以上19.6N/50mm未満
△:9.8N/50mm以上11.8N/50mm未満
×:9.8N/50mm未満
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
基材の繊維脱落や毛羽立ちを耐摩耗性として検討を行った。基材を20mm幅、50mm長に切り揃えた。次に、切り揃えた基材を学振型摩擦堅牢度試験機(商品名:AB−301、テスター産業社製)にセットし、綿100%の黒布(ビリケンモス)を摩耗治具にセット後、基材に摩耗治具を載置し、自重(1.96N)をかけた状態で、距離120mmを毎分30往復する速度で5往復させて試験を行った。なお、試験は、各試料において、1回ずつとした。試験終了後、試験箇所を目視にて観察し、次の基準で評価した。
○:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られないもの。
△:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちがやや見られるが、実用上問題のないもの。
×:5回往復させた後、試験用布への繊維取られや毛羽立ちが見られ、実用上問題のあるもの。
表15に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、210℃に加熱した金属ロールに両面を接触させて熱処理し、さらにスーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表15に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって、乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表15に示した配合部数に従って、原料をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄造を行ったが、フィブリル化全芳香族ポリアミド繊維に結着力がないため、基材を作製することができなかった。
表15に示した配合部数に従って、原料をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄造を行ったが、フィブリル化アクリルアミド繊維に結着力がないため、基材を作製することができなかった。
実施例109〜140、比較例24〜36で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表16に示した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
JIS C2111に準拠して密度を測定した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
セパレータの製造工程において、塗工性を下記の基準で評価した。
○:基材が破断する不具合や塗工の際に基材表面の繊維が抜けてロールが汚れる不具合等がなく塗工できた。
△:基材の破断やロール汚れが生じたが、その発生頻度が少なく塗工できた。
×:基材の破断やロール汚れが頻発して、塗工性に支障を来たした。
セパレータの製造工程において、裏抜けを次の基準で評価した。
○:塗液が、基材を全く裏抜けしない。
△:若干裏抜けしたが、基材の裏面が塗工装置のロールに貼りつくなどの支障がない。
×:裏抜けして、基材の裏面がロールに貼りついて、円滑な塗工ができないなどの支障を来たした。
基材を200mm巾×200mm長さに切り、200℃の恒温乾燥機に3時間静置し、巾方向及び長さ方向の収縮率を算出し、その平均値を示した。
基材の片面に金属リチウム箔を、基材の反対側に正極を配置して積層し、電解液を注入してラミネートセルを100個ずつ作製した。0.5mA/cm2で3.6Vまで定電流充電し、さらに3.6Vを24時間印加し、過充電した。この過充電中に異常電流が流れた場合を内部短絡したと見なし、過充電を中止し、ラミネートセルを開封してリチウムデンドライトの発生状態を確認した。過充電により、リチウムデンドライトが発生して基材を貫通したセルの割合を示した。この割合が少ないほど、耐デンドライト性に優れることを意味する。正極には、活物質のコバルト酸リチウム、導電助剤のアセチレンブラック、結着剤のポリフッ化ビニリデンを質量比率で90:5:5に混合したスラリーをアルミ集電体に塗布したものを用いた。電解液としては、LiPF6を1mol/l溶解させた混合溶液を使用した。混合溶液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを質量比率で3:7としたものである。
セパレータについて、任意の10か所の厚みを測定し、その標準偏差(μm)を算出し、表面平滑性の指標とした。標準偏差の値が小さいほど、表面平滑性に優れている。
セパレータについて、100mm幅×100mmに切り揃え、電解液に1分間浸漬した後、1分間吊るして余剰電解液を切り、セパレータの質量W1を測定した。W1から電解液を保持させる前のセパレータの質量W0を差し引いて得られる値W2をW0で除して100倍した値を電解液保持率(%)とした。電解液としては、LiPF6を1mol/l溶解させた混合溶液を使用した。混合溶液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを質量比率で3:7としたものである。
フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて110回繰り返し処理してフィブリル化したリヨセル繊維を作製した。これを、「FBC4」と表記する。
表17に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表17に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例141〜153、比較例37〜42で得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表18に示した。
作製した基材について、PMI社製パームポロメーターCFP−1500Aを用いて、JIS K 3832、ASTM F316−86、ASTM E1294−89に準じて測定を行い、各基材の最小ポア径、最大ポア径、dmax/daveの値を表1に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
作製したセパレータについて、1m×1mのシートを検紙台上に置き、裏面より光を当て、光の通過を見ることでピンホールの発生を確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜層が均質でピンホールの発生がない。
○:多孔質膜層が薄い部分があるが、顕微鏡(100倍)にて観察した場合に光の透過が見られない。
△:多孔質膜層が薄い部分があり、顕微鏡(100倍)にて観察した場合に光の透過が見られる。
×:ピンホールの発生により、光が通過する。
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
表19に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表19に示した配合部数に従って、原料を混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、130℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
表19に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、120℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、PET系芯鞘型熱融着性短繊維を熱接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次いで、200℃に加熱した直径1.2mの熱ロールに、速度20m/minで、不織布を接触させて熱処理した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウム二次電池用基材とした。
実施例154〜165、比較例43〜48得られたリチウム二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表20に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
基材について、流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaは、JIS B 0601−1982に規定された方法に基づき、各基材の3か所を測定し、その平均値を表22に示した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
ダブルディスクリファイナーを用いて、フィブリル化していないリヨセル単繊維(繊維径15μm、繊維長4mm、コートルズ社製)を50回繰り返し処理して、フィブリル化したリヨセル繊維4を得た。
耐熱層(A)用として、表21に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。熱溶融層(B)用として、表21に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。各層の坪量が6.0g/m2になるように調整して、2つのスラリーを円網2層抄き抄紙機を用いて抄き合わせ、乾燥用シリンダードライヤー(表面温度130℃)を使用して、各層間を加熱接合させると共に、未延伸PET系熱融着性短繊維及びポリエチレン系合成パルプを接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウムイオン二次電池用基材とした。
表22に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。該スラリーを円網1層抄き抄紙機を用いて、坪量が12.0g/m2になるように調整して抄造し、乾燥用シリンダードライヤー(表面温度130℃)を使用して、未延伸PET系熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウムイオン二次電池用基材とした。
層(I)用として、表22に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。層(II)用として、表22に示した配合部数に従って、原料を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー(1%濃度)を調製した。層(I)の坪量が6.0g/m2に、層(II)の坪量が6.0g/m2になるように調整して、2つのスラリーを円網2層抄き抄紙機を用いて抄き合わせ、乾燥用シリンダードライヤー(表面温度130℃)を使用して、各層間を加熱接合させると共に、熱融着性短繊維を接着させて不織布強度を発現させ、幅50cmの不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、リチウムイオン二次電池用基材とした。
実施例166〜187、比較例49〜53で得られたリチウムイオン二次電池用基材について、下記の評価を行い、結果を表23に示した。
JIS P 8124に準拠して坪量を測定した。
JIS B 7502に規定された方法、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより、厚みを測定した。
板状ベーマイト(平均粒径:1μm、アスペクト比:10)1000g、N−メチルピロリドン1000g、ポリフッ化ビニリデン375gを容器に入れ、撹拌機(商品名:スリーワンモーター、新東科学(株)製)で1時間撹拌して分散させ、均一なスラリーとした。このスラリー中に、基材をそれぞれ通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、その後、防爆型乾燥機にて120℃の温度で乾燥して、片面あたりの厚さが3μmの多孔膜を有するセパレータを得た。
作製したセパレータについて、任意の10か所の厚さ測定を実施し、次の基準で評価した。なお、厚さはJIS B 7502に規定された方法により測定した値、つまり、5N荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
◎:厚さの差が、0.8μm以下である。
○:厚さの差が、0.8μmを超えて1μm以下である。
△:厚さの差が、1μmを超えて2μm以下である。
×:厚さの差が、2μmを超えている。
基材を、50mm幅の短冊状に切り揃えた。試験片を卓上型材料試験機(商品名:STA−1150、(株)オリエンテック製)に据え付けた40mmφの固定枠に装着し、先端に丸み(曲率1.6)をつけた直径1.0mmの金属針((株)オリエンテック製)を試料面に対して直角に50mm/分の一定速度で貫通するまで降ろした。この時の最大荷重(N)を計測し、これを突刺強度とした。1試料について5か所以上突刺強度を測定し、全測定値の中で最も小さい突刺強度について、次の基準で評価した。
◎:0.5N以上
○:0.4N以上0.5N未満
△:0.3N以上0.4N未満
×:0.3N未満
作製したセパレータについて、50mm幅×300mmの短冊状に切り揃え、直径10mmのポリテトラフルオロエチレン棒に巻き付けた時の多孔質膜の状態を目視で確認し、次の基準で評価した。
◎:多孔質膜の状態に変化がない。
○:多孔質膜の表面部分に剥がれは生じていない。
△:ひび割れが多孔質膜の厚み全体に広がっているが、剥がれは生じていない。
×:剥がれが生じている。
作製したセパレータを、170℃の恒温槽に入れ、40分間加熱処理を行い、各セパレータの収縮率を測定して耐熱性を評価した。収縮率の測定は、以下のようにして行った。50mm×50mmのシートサンプルを切り出し、サンプルのCD辺をクリップで固定して耐熱ガラス板に挟んで、170℃の恒温槽内に30分間保管した後に取り出し、シートサンプルの長さを測定し、試験前の長さと比較して、長さの減少割合の百分率を収縮率とした値が2%未満となるものを◎、2%以上5%未満となるものを○、5%以上8%未満となるものを△、8%以上となるものを×として、耐熱性の評価とした。また、従来公知のリチウムイオン二次電池用セパレータである厚さ20μmのポリエチレン製微多孔膜について、耐熱性の評価を行ったところ、ポリエチレン製微多孔膜は溶融収縮し、収縮率は30%以上であった。
作製したセパレータから、70mm×70mmのシートサンプルを5枚切り取り、王研式透気度計にてガーレー透気度を測定した後、該シートサンプルを、130℃の恒温槽中で15分間保持した後、取り出して放冷後、王研式透気度計にてガーレー透気度を測定し、加熱処理後のセパレータのガーレー透気度値を処理前のセパレータのガーレー透気度値で除した値が20以上となるものを◎、10以上20未満となるものを○、5以上10未満となるものを△、5未満となるものを×として、シャットダウン特性を評価した。
Claims (22)
- 合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した不織布からなり、
該フィブリル化したリヨセル繊維の下記で定義される変法濾水度が0〜250mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであり、
リチウム二次電池用セパレータの前駆体シートであるリチウム二次電池用基材。
変法濾水度:ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度。 - フィブリル化したリヨセル繊維の含有量が不織布の5〜80質量%である請求項1記載のリチウム二次電池用基材。
- 該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- 該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下である請求項3記載のリチウム二次電池用基材。
- 該フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- フィブリル化したリヨセル繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有する請求項5記載のリチウム二次電池用基材。
- 合成樹脂短繊維を構成する合成樹脂が、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- 合成樹脂短繊維の少なくとも1種として、熱融着成分及び非熱融着成分からなる芯鞘型熱融着性短繊維を含有した不織布からなる請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- 芯鞘型熱融着性短繊維の芯部がポリエチレンテレフタレートであり、鞘部がポリエステル共重合体である請求項8記載のリチウム二次電池用基材。
- 熱処理されてなる請求項8又は9に記載のリチウム二次電池用基材。
- さらに、紙力増強剤を必須成分として含有した不織布からなる請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- 紙力増強剤が、合成高分子、半合成高分子、植物性ガム、澱粉から選択された少なくとも1種である請求項11に記載のリチウム二次電池用基材。
- 紙力増強剤が、両性又はカチオン性ポリアクリルアミド系樹脂から選択された少なくとも1種である請求項11に記載のリチウム二次電池用基材。
- 紙力増強剤が、フィブリル化したリヨセル繊維100部に対して0.01〜20質量部含有してなる請求項11〜13のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材。
- さらに、不織布がフィブリル化耐熱性繊維を含有してなる請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- フィブリル化耐熱性繊維が、フィブリル化全芳香族ポリアミド繊維、フィブリル化アクリル系繊維から選ばれる少なくとも1種である請求項15記載のリチウム二次電池用基材。
- 該基材の最小ポア径が0.10μm以上であり、かつ、最大ポア径が20μm以下である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- 該基材において、最大ポア径dmaxと平均ポア径daveとの比dmax/daveが10.0以下である請求項17記載のリチウム二次電池用基材。
- 該基材の流れ方向と幅方向の中心線平均粗さRaが3.0以下である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- リチウム二次電池用基材が多層構造不織布からなり、少なくとも1層が合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した層である請求項1又は2記載のリチウム二次電池用基材。
- 合成樹脂短繊維とフィブリル化したリヨセル繊維とを必須成分として含有した耐熱層(A)と、合成樹脂短繊維とポリエチレン系合成パルプを必須成分として含有した熱溶融層(B)とを有する請求項20記載のリチウム二次電池用基材。
- 請求項1〜21のいずれかに記載のリチウム二次電池用基材に、フィラー粒子を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、樹脂を含有するスラリーを含浸又は塗工する処理、多孔質フィルムを積層一体化する処理、固体電解質やゲル状電解質を含浸又は塗工する処理から選ばれる少なくとも1つの処理を施してなるリチウム二次電池用セパレータ。
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