JPH1027598A - Battery separator, method of manufacturing the same, and battery using the same - Google Patents
Battery separator, method of manufacturing the same, and battery using the sameInfo
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- JPH1027598A JPH1027598A JP8180788A JP18078896A JPH1027598A JP H1027598 A JPH1027598 A JP H1027598A JP 8180788 A JP8180788 A JP 8180788A JP 18078896 A JP18078896 A JP 18078896A JP H1027598 A JPH1027598 A JP H1027598A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温膜形状維持特性と自己閉塞性に優れたバ
ッテリーセパレータ−を得る。
【解決手段】 粘度平均分子量1,500,000以上
4,000,000未満の実質的にフッ素を含有しない
超高分子量ポリエチレンからなる、膜厚が2〜60μm
のポリエチレン微多孔膜と、ESCAを用いて測定した
表面元素組成比が、
【数1】0.01<F/C<0.6、かつ、
0.01<O/C<5
の関係式を満たすポリオレフィン系樹脂不織布との組み
合わせからなるバッテリーセパレーター及びその製造方
法。(57) [Problem] To provide a battery separator excellent in high-temperature film shape maintenance characteristics and self-closing property. SOLUTION: The film thickness is 2 to 60 μm, which is made of a substantially fluorine-free ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,500,000 or more and less than 4,000,000.
And the surface element composition ratio measured using ESCA is as follows: 0.01 <F / C <0.6 and 0.01 <O / C <5 A battery separator comprising a combination with a polyolefin resin nonwoven fabric to be filled and a method for producing the same.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池等
に好適に利用されるバッテリーセパレータ、およびその
製造方法並びにそれを用いた電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery separator suitably used for a lithium secondary battery or the like, a method for manufacturing the same, and a battery using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】携帯用小型機器の発達に伴い小型で高性
能な電池が求められるようになってきた。リチウム電池
は最も卑な金属であるリチウムを使うことにより発生起
電圧が高く高性能電池用電極材としては非常に有用であ
る。しかし、リチウムは反応性が高く、取り扱いを間違
えると電池の破裂等を起こすことがある。リチウム電池
においても過去に発火などの事例が発生しており不足の
事態の防止は重要課題である。2. Description of the Related Art With the development of portable small devices, small and high-performance batteries have been demanded. Lithium batteries have a high electromotive voltage by using lithium, which is the most basic metal, and are very useful as electrode materials for high-performance batteries. However, lithium is highly reactive and improper handling may cause the battery to burst. In the past, fires and other incidents have occurred in lithium batteries, and prevention of shortage is an important issue.
【0003】リチウム電池のセパレーターは多孔質の膜
からなり、正極と負極との間に介在させ、正極と負極間
にイオンは通すが正極と負極との物理的接触を防止する
ためのものである。セパレーターは高温での膜形状維持
特性および高温での孔の熱閉塞性が要求される。すなわ
ち、これらが不足していると、外部短絡事故などで短時
間に大電流が流れた場合、リチウム電池は発熱し、熱に
よりセパレーターが膜形状を維持できなくなり、正極と
負極とが物理的に接触し内部短絡を起こし、破裂等の事
故が発生することがある。従って、セパレーターには電
池内部温度が上昇した時、セパレーターの孔が熱により
自動的に閉塞する性質(自己閉塞性)と高温になっても
膜形状を維持し電極を隔てておく性質(高温膜形状維持
特性)が必要とされている。[0003] The separator of a lithium battery is formed of a porous membrane, interposed between a positive electrode and a negative electrode, and allows ions to pass between the positive electrode and the negative electrode but prevents physical contact between the positive electrode and the negative electrode. . The separator is required to maintain the film shape at a high temperature and to close the pores at a high temperature. In other words, if these are insufficient, when a large current flows in a short time due to an external short circuit accident or the like, the lithium battery generates heat, and the heat makes it impossible for the separator to maintain the membrane shape, and the positive electrode and the negative electrode are physically separated. Contact may cause an internal short circuit and cause an accident such as rupture. Therefore, the separator has a property that the pores of the separator are automatically closed by heat when the internal temperature of the battery rises (self-closing property) and a property that maintains the membrane shape and separates the electrodes even at high temperatures (high-temperature membrane). (Shape maintaining property) is required.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ポリプロピレン製の多
孔膜からなるセパレーターは高温での形状維持性に優れ
ているが、特にリチウム電池セパレーターとして使用す
る場合、自己閉塞性を発現する温度が約175℃であ
り、リチウムの発火温度180℃と近接しており、短絡
事故等の際確実に自己閉塞を起こさないと破裂等の問題
がある。また、セパレーター膜においては、通常、強度
向上のために延伸を行うが、延伸した膜は高温膜形状維
持特性が低くポリエチレン製では150〜160℃、ポ
リプロピレン製では180℃近辺で収縮や破断を起こ
し、電極の隔離性に問題を生じるおそれがある。The separator made of a polypropylene porous membrane is excellent in shape retention at high temperatures, but when used as a lithium battery separator, the temperature at which self-occluding property is about 175 ° C. Since the ignition temperature of lithium is close to 180 ° C., there is a problem of explosion if the self-blocking does not occur reliably in the event of a short circuit or the like. Also, in the separator membrane, usually stretched to improve the strength, the stretched membrane has a low high-temperature film shape retention characteristics low 150-160 ℃ for polyethylene, shrinkage or breakage near 180 ℃ for polypropylene made However, there is a possibility that a problem may occur in the isolation of the electrodes.
【0005】そこで、この問題を解決するために、ポリ
オレフィン微多孔膜とポリオレフィン不織布とをラミネ
ートあるいは組み合わせてセパレーターとして用いるこ
とが知られているが(例えば、特開平7−22014号
公報、特開平7−37594号公報など)、ポリオレフ
ィン微多孔膜あるいは不織布は耐薬品性は良好であるが
親水性もしくは極性に乏しいことなどから、そのままで
は表面張力の高い液体、特に水溶性電解液やリチウム電
池で用いられるプロピレンカーボネートなどの非水電解
液を透過させることは困難であり、電解液保持能力に欠
けていた。この問題を解決し、電解液保持能力を向上さ
せるための方法としては、界面活性剤を塗布することな
どが挙げられるが(例えば特開昭60−255107号
公報)、この場合、界面活性剤の流出が問題となる。し
かも、一度乾燥させると、もはや親水性を示さなくなる
ため、根本的な解決にはならない。In order to solve this problem, it is known that a polyolefin microporous membrane and a polyolefin nonwoven fabric are laminated or combined and used as a separator (see, for example, JP-A-7-22014 and JP-A-7-22014). And polyolefin microporous membranes or nonwoven fabrics have good chemical resistance but are hydrophilic or poor in polarity. Therefore, they are used as they are in liquids with high surface tension, especially in aqueous electrolytes and lithium batteries. However, it is difficult to allow a non-aqueous electrolyte such as propylene carbonate to pass therethrough, and the electrolyte retention ability is lacking. As a method for solving this problem and improving the ability to hold an electrolyte, there is a method of applying a surfactant (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-255107). Outflow is a problem. In addition, once dried, the solution no longer exhibits hydrophilicity, and is not a fundamental solution.
【0006】また、プラズマ処理により表面を改質する
方法があるが、この方法では大型材料の均一処理が困難
であり、更に装置コストが高く簡便な汎用的処理として
は不適当である。また、ポリオレフィン微多孔膜とポリ
オレフィン不織布とをラミネートまたは積層して後に、
フッ素と酸素の混合ガスを用いて親水化すること(特開
平7−272710号公報)が知られているが、フッ素
を用いた処理によるポリオレフィン微多孔膜は伸度およ
び強度の劣化がおこり、微多孔膜と不織布の最適処理条
件が異なるために、一体化したものの処理において不織
布の充分な親水性が得られる条件で処理を行った場合に
は電池の製造に充分な微多孔膜の伸度・強度が得られに
くいという欠点があった。Further, there is a method of modifying the surface by plasma treatment. However, this method is difficult to uniformly treat a large material, and is unsuitable as a simple and general-purpose treatment which requires a high equipment cost. Also, after laminating or laminating a polyolefin microporous membrane and a polyolefin nonwoven fabric,
It is known that hydrophilization is carried out using a mixed gas of fluorine and oxygen (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-272710). However, microporous polyolefin membranes treated with fluorine suffer from deterioration in elongation and strength, Since the optimum treatment conditions for the porous membrane and the nonwoven fabric are different, if the treatment is performed under conditions that provide sufficient hydrophilicity of the nonwoven fabric in the treatment of the integrated product, the elongation of the microporous membrane is sufficient for the production of the battery. There was a drawback that strength was difficult to obtain.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、上
記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特殊な多孔膜と
特殊な不織布とを組み合わせてバッテリーセパレーター
として用いることにより、低温閉塞性が高く、高温膜形
状維持特性を有し、短絡を起こさない、セパレーターと
して極めて満足し得るセパレーターを発明するに至っ
た。The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, by using a special porous membrane and a special nonwoven fabric as a battery separator, the low-temperature occluding property has been improved. The inventors have invented a separator which is highly satisfactory, has a high-temperature film shape maintaining property, does not cause a short circuit, and is extremely satisfactory as a separator.
【0008】すなわち、本発明の要旨は、粘度平均分子
量1,500,000以上4,000,000未満の実
質的にフッ素を含有しない超高分子量ポリエチレンから
なる、膜厚が2〜60μmのポリエチレン微多孔膜と、
ESCAを用いて測定した表面元素組成比が、[0008] That is, the gist of the present invention is to provide a polyethylene fine particle having a thickness of 2 to 60 µm and comprising a fluorine-free ultrahigh molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of 1,500,000 or more and less than 4,000,000. A porous membrane,
The surface element composition ratio measured using ESCA is
【0009】[0009]
【数2】0.01<F/C<0.6、かつ、 0.01<O/C<5 の関係式を満たすポリオレフィン系樹脂不織布との組み
合わせからなることを特徴とするバッテリーセパレータ
ー、及びその製造方法、並びにそれを用いた電池に存す
る。(2) a battery separator comprising a combination with a polyolefin resin nonwoven fabric satisfying the relational expressions of 0.01 <F / C <0.6 and 0.01 <O / C <5; and The present invention relates to a method for manufacturing the battery, and a battery using the same.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
ポリエチレン微多孔膜は、一般に、超高分子量ポリエチ
レンおよび可塑剤を含有する樹脂組成物から、一旦、フ
ィルムまたはシートを溶融押し出し成形し、次いで、フ
ィルムまたはシートに含有される可塑剤をイソプロパノ
ール、エタノール、ヘキサンなどの有機溶媒で溶解除去
した後、機械的強度向上のためロール延伸機、テンター
横延伸機などの延伸機で延伸して製造される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polyethylene microporous membrane is generally, from a resin composition containing ultrahigh molecular weight polyethylene and a plasticizer, once melt-extruded a film or sheet, and then isopropanol, ethanol, and a plasticizer contained in the film or sheet. After being dissolved and removed with an organic solvent such as hexane, it is manufactured by stretching with a stretching machine such as a roll stretching machine or a tenter transverse stretching machine for improving mechanical strength.
【0011】超高分子量ポリエチレンとしては、溶融変
形のし易さから溶融温度が110〜140℃のエチレン
ホモポリマーを好適に使用することができる。分子量と
しては、粘度平均分子量1,500,000以上4,0
00,000未満の超高分子量ポリエチレンが用いられ
る。粘度平均分子量が1,500,000以下ではポリ
エチレン鎖の絡み合いが充分でないために微細孔が形成
されにくく、また、バッテリーに組み込まれたセパレー
ターが、バッテリー内の自己発熱、或いは、外部からの
熱により加熱された場合、例えば180℃に加熱された
ときに、セパレーターの形状を保持しにくくなる。逆
に、粘度平均分子量が4,000,000以上では、流
動性が低すぎて加熱されたときにセパレーターの孔が閉
塞せず、短絡してバッテリーが発火する危険がある。As the ultra-high molecular weight polyethylene, an ethylene homopolymer having a melting temperature of 110 to 140 ° C. can be suitably used because of its easy melting deformation. As the molecular weight, the viscosity average molecular weight is 1,500,000 or more,
Ultra high molecular weight polyethylene of less than 00,000 is used. If the viscosity average molecular weight is 1,500,000 or less, micropores are difficult to be formed due to insufficient entanglement of the polyethylene chains, and the separator incorporated in the battery may generate heat due to self-heating in the battery or heat from the outside. When heated, for example, when heated to 180 ° C., it becomes difficult to maintain the shape of the separator. Conversely, if the viscosity average molecular weight is 4,000,000 or more, the flowability is too low, so that when heated, the pores of the separator are not blocked, and there is a risk of short-circuit and ignition of the battery.
【0012】可塑剤としては、超高分子量ポリエチレン
との相溶性がよく、溶融混練や成形時に蒸発しないよう
な、例えば、超高分子量ポリエチレンの溶融温度より高
い沸点を有するものであれば公知の種々のものが使用で
きる。具体的には、例えば、常温で固体であるパラフィ
ンワックス、或いは、ステアリルアルコール、セリルア
ルコールなどの高級脂肪族アルコール、常温で液体のn
−デカン、n−ドデカン等のn−アルカン、流動パラフ
ィン、灯油などを挙げることができる。超高分子量ポリ
エチレンと可塑剤の使用割合は、通常、超高分子量ポリ
エチレンが5〜60重量%、好ましくは、10〜50重
量%で、可塑剤が40〜95重量%、好ましくは、90
〜50重量%の範囲から選ばれる。As the plasticizer, various known plasticizers can be used as long as they have good compatibility with ultrahigh molecular weight polyethylene and do not evaporate during melt kneading or molding, for example, those having a boiling point higher than the melting temperature of ultrahigh molecular weight polyethylene. Can be used. Specifically, for example, paraffin wax which is solid at room temperature, or higher aliphatic alcohol such as stearyl alcohol or ceryl alcohol, or n which is liquid at room temperature
-Decane, n-alkanes such as n-dodecane, liquid paraffin, kerosene and the like. The usage ratio of the ultrahigh molecular weight polyethylene and the plasticizer is usually 5 to 60% by weight, preferably 10 to 50% by weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene, and 40 to 95% by weight, preferably 90% by weight of the plasticizer.
-50% by weight.
【0013】樹脂組成物には、公知の各種添加剤、例え
ば、酸化防止剤などを樹脂組成物中、0.01〜5重量
%程度併用してもよい。上記樹脂組成物の各成分は、公
知の一軸または二軸の押し出し機で均一に混練し、溶融
押し出し成形する。押し出し量、押し出し安定性、混練
強度の点から二軸の押し出し機が好適に使用される。溶
融押し出し成形は、通常、140〜240℃の温度で行
い、5〜50μm或いは50〜300μmの厚さでフィ
ルム状あるいはシート状に押し出す。押し出した後、溶
融変形を行ってもよい。溶融変形は、押し出されたフィ
ルムまたはシートを構成する樹脂組成物を溶融状態に保
持したままで変形応力を加えることによって行われる。
溶融変形することにより、残留応力が小さく、耐熱破膜
性に優れた多孔性樹脂成形体を得ることができる。通
常、該樹脂組成物の温度を約130〜240℃、好まし
くは、160〜200℃の範囲となるように保持した状
態で変形応力を加える。その際、変形は一方向だけでは
なく、多方向に変形を加えることもできる。具体的に
は、例えば、一方向に変形を加える場合には、Tダイま
たはインフレーション成形法、好ましくは、インフレー
ション成形法においてダイのギャツプを大きくして、引
き取り速度を上げて引っ張る、即ち、ドラフト率を上げ
ていくことにより、MD(機械)方向に変形を加える。
また、多方向に変形を加える場合には、インフレーショ
ン成形法において、ドラフト率およびブロー比を上げて
いくことにより、MDおよびTD(幅)方向に溶融変形
を加えることができる。The resin composition may contain various known additives such as an antioxidant in an amount of about 0.01 to 5% by weight in the resin composition. Each component of the resin composition is uniformly kneaded with a known single-screw or twin-screw extruder, and is melt-extruded. A biaxial extruder is preferably used in terms of extrusion amount, extrusion stability, and kneading strength. Melt extrusion is usually performed at a temperature of 140 to 240 ° C., and is extruded into a film or sheet at a thickness of 5 to 50 μm or 50 to 300 μm. After extruding, melt deformation may be performed. The melt deformation is performed by applying a deformation stress while keeping the resin composition constituting the extruded film or sheet in a molten state.
By melting and deforming, it is possible to obtain a porous resin molded article having a small residual stress and excellent heat-resistant film rupture properties. Usually, a deformation stress is applied while maintaining the temperature of the resin composition in a range of about 130 to 240 ° C., preferably 160 to 200 ° C. At this time, the deformation can be performed not only in one direction but also in multiple directions. Specifically, for example, in the case of applying a deformation in one direction, the gap of the die is increased in the T-die or inflation molding method, preferably in the inflation molding method, and the pulling speed is increased, that is, the draft ratio is increased. , A deformation is applied in the MD (machine) direction.
When deformation is applied in multiple directions, melting and deformation can be applied in the MD and TD (width) directions by increasing the draft rate and blow ratio in the inflation molding method.
【0014】かくして溶融変形したフィルムまたはシー
トを冷却した後、該フィルムまたはシートに含まれる可
塑剤をイソプロパノール、エタノール、ヘキサンなどの
有機溶媒で溶解して抽出除去することにより、フィルム
またはシートを多孔化する。多孔膜の厚さは2〜60μ
m程度がよく、更に好ましくは15〜60μmの範囲で
ある。2μmより薄い膜は絶対強度が小さく、製膜時や
表面処理時あるいは積層加工時に破断したり、電池加工
後の膜破れなどが発生しやすい。また、60μmを超え
た膜厚では透水量が小さくなったり、電池内に占めるセ
パレーターの割合が大きくなり電池の容量低下を起こす
ことがある。After cooling the melt-deformed film or sheet, the plasticizer contained in the film or sheet is dissolved and removed by extraction with an organic solvent such as isopropanol, ethanol, hexane, etc. to make the film or sheet porous. I do. The thickness of the porous membrane is 2-60μ
m is good, and it is more preferably in the range of 15 to 60 μm. A film thinner than 2 μm has a small absolute strength, and is likely to be broken at the time of film formation, surface treatment, or lamination, or to be broken after battery processing. On the other hand, if the film thickness exceeds 60 μm, the water permeability may decrease, or the ratio of the separator in the battery may increase, resulting in a decrease in the capacity of the battery.
【0015】また、ポリエチレン微多孔質膜をフッ素処
理すると強度が低下するので好ましくない。一方、ポリ
オレフィン系樹脂不織布において、ESCA測定におけ
るF/C値が0.01以下の場合には、親液化を目的と
した表面処理の効果が不十分であり、0.6以上では、
逆に、撥水性の効果が大きくなる。また、ESCA測定
におけるO/C値が0.01以下の場合には最表面に存
在する酸素量が少なすぎるために十分な電解液との濡れ
が得られず、5以上では、逆に改質効果が大き過ぎ、強
度低下等の原因となる。Fluorine treatment of a microporous polyethylene membrane is not preferred because the strength is reduced. On the other hand, in the case of the polyolefin resin nonwoven fabric, when the F / C value in ESCA measurement is 0.01 or less, the effect of the surface treatment for lyophilicity is insufficient.
Conversely, the effect of water repellency increases. When the O / C value in the ESCA measurement is 0.01 or less, the amount of oxygen existing on the outermost surface is too small to obtain sufficient wetting with the electrolytic solution. The effect is too large and causes a reduction in strength.
【0016】本発明において用いられる不織布の材質と
しては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(P
P)等のポリオレフィン、及び、ポリ酢酸ビニル(PV
AC)、ポリビニルアルコール(PVA)等を含むポリ
オレフィン系樹脂であり、あるいはこれにエチレンー酢
酸ビニル共重合体(EVA),EVAのケン化物(EV
OH)、の様な樹脂を繊維表面の0.1〜90%、好ま
しくは0.1〜75%程度で用いるものも含まれる。The material of the nonwoven fabric used in the present invention includes polyethylene (PE), polypropylene (P
P) and polyvinyl acetate (PV)
AC), a polyolefin resin containing polyvinyl alcohol (PVA) or the like, or an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) or a saponified product of EVA (EV
OH) is used at 0.1 to 90%, preferably about 0.1 to 75% of the fiber surface.
【0017】ポリオレフィン系樹脂不織布繊維の繊維径
としては0.1〜5デニール、坪量は5〜100g/m2の
ものを用いるのが好適である。不織布繊維としては、種
々の形状のものが使用できる。微細孔繊維を用いたもの
や繊維径の異なる繊維二種類以上を組み合わせたもの、
あるいは二層、三層等の層構造を有する不織布等も用い
ることができる。中でも、外層がポリエチレン、中芯が
ポリプロピレンを主成分とする鞘芯構造の繊維よりな
り、該不織布の厚みが10〜100μmの範囲にある不
織布を好適に採用する。10μmより薄い膜は絶対強度
が小さく、製膜時や表面処理時あるいは積層加工時に破
断したり、電池加工後の膜破れなどが発生しやすい。ま
た、100μmを超えた膜厚では電池内に占めるセパレ
ーターの割合が大きくなり電池の容量低下を起こすこと
がある。また、膜厚が変わると電気抵抗ひいては電池全
体としての電気容量が変わる等の事態を引き起こすの
で、膜厚はできるだけ一定であることが好ましい。ハン
ドリングの容易さ等の面からは、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリアクリルアマイド等の油剤等を塗布したもの、
また、カチオン系あるいはノニオン系の界面活性剤を親
水化処理の前もしくは後に塗布したものであってもよ
い。The fiber diameter of the polyolefin resin nonwoven fabric is preferably 0.1 to 5 denier, and the basis weight is preferably 5 to 100 g / m 2 . Various shapes can be used as the nonwoven fabric fiber. Those using microporous fibers or those combining two or more types of fibers with different fiber diameters,
Alternatively, a nonwoven fabric having a two-layer or three-layer structure can be used. Above all, a nonwoven fabric in which the outer layer is made of a sheath-core fiber whose main component is polyethylene and the middle core is polypropylene, and the thickness of the nonwoven fabric is in the range of 10 to 100 μm, is preferably used. A film thinner than 10 μm has a small absolute strength, and is likely to be broken at the time of film formation, surface treatment, or lamination, or to be broken after battery processing. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the ratio of the separator in the battery becomes large, and the capacity of the battery may be reduced. Further, if the film thickness changes, the electric resistance and eventually the electric capacity of the battery as a whole may change. Therefore, the film thickness is preferably as constant as possible. In terms of ease of handling, etc., those coated with oils such as polyethylene oxide and polyacrylamide,
Further, a cationic or nonionic surfactant may be applied before or after the hydrophilic treatment.
【0018】本発明のバッテリーセパレータを得る方法
としては、特に制限はないが、例えばポリオレフィン系
樹脂不織布をフッ素ガス及び酸素ガスを含有する混合ガ
スで処理する事により得る事ができる。かかる処理を行
う際のポリオレフィン系樹脂不織布の有する水分量は5
00ppm以下であることが好ましく、より好ましくは3
00ppm以下である。水分量が500ppmよりも多い場合
にはフッ素が水との反応により浪費され、反応に有効な
フッ素が減少してしまうために処理効果が不十分とな
り、セパレーターとしての十分な親水性能が得られな
い。The method for obtaining the battery separator of the present invention is not particularly limited. For example, it can be obtained by treating a polyolefin resin nonwoven fabric with a mixed gas containing a fluorine gas and an oxygen gas. The water content of the polyolefin resin nonwoven fabric when performing such a treatment is 5
It is preferably at most 00 ppm, more preferably 3 ppm.
It is not more than 00 ppm. If the water content is more than 500 ppm, fluorine is wasted by the reaction with water, and the treatment effect becomes insufficient because fluorine effective for the reaction is reduced, and sufficient hydrophilic performance as a separator cannot be obtained. .
【0019】高い電解液保持能力等の特性を有するセパ
レーターを製造する簡便かつ効果的な方法として、本発
明では特定量のフッ素(F2)及び酸素(O2)を含有す
る気体と接触処理する方法を好ましく採用する。以下か
かる接触処理について説明する。まず、処理気体中のフ
ッ素の分圧は、好ましくは1〜500mmHg、さらに好ましく
は5〜50mmHgである。フッ素の分圧が下限未満ではフッ
素とセパレーターとの反応が不十分なため、表面処理の
効果が不足したり、処理斑が生じるようになるため好ま
しくない。また、上限を越えると反応が過剰に起こり、
親水性の効果が小さくなったり、甚だしくは機械的強度
が損なわれるため好ましくない。As a simple and effective method for producing a separator having characteristics such as high electrolyte retention ability, the present invention employs a method of contacting with a gas containing specific amounts of fluorine (F2) and oxygen (O2). Preferably adopted. Hereinafter, such contact processing will be described. First, the partial pressure of fluorine in the processing gas is preferably 1 to 500 mmHg, more preferably 5 to 50 mmHg. When the partial pressure of fluorine is less than the lower limit, the reaction between the fluorine and the separator is insufficient, so that the effect of the surface treatment becomes insufficient or the treatment unevenness occurs, which is not preferable. In addition, if the upper limit is exceeded, excessive reaction occurs,
This is not preferable because the effect of hydrophilicity is reduced or the mechanical strength is severely impaired.
【0020】また、処理気体中には、酸素が共存するこ
とが必要であり、フッ素を含む混合ガス中の含有量は通
常100mmHg以上、好ましくは200mmHg〜750mmHgである。
この他に、窒素、二酸化炭素あるいはアルゴン等の不活
性ガスで希釈してもよい。希釈ガスの使用量としては、
85vol%程度まで、通常1〜70vol%である。セパレーター
をこの混合ガスで処理する時の温度は通常-50〜90℃、
好ましくは0〜60℃、さらに好ましくは10〜40℃の範囲
が選ばれる。Further, oxygen needs to coexist in the processing gas, and the content in the mixed gas containing fluorine is usually 100 mmHg or more, preferably 200 mmHg to 750 mmHg.
In addition, it may be diluted with an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide or argon. As the amount of dilution gas used,
Up to about 85 vol%, usually 1 to 70 vol%. The temperature when treating the separator with this mixed gas is usually -50 to 90 ° C,
The range is preferably from 0 to 60 ° C, more preferably from 10 to 40 ° C.
【0021】処理時間は、広い範囲から適宜選ばれ、通
常1秒から10日、好ましくは1秒から3時間の範囲から
選ばれる。1秒未満では、反応が不十分なため、本発明
の効果が十分に得られなくなる。バッテリーセパレータ
ーの原料布と、フッ素及び酸素混合ガスとを接触させる
方法については、特に限定されないが、バッチ式処理法
や連続式処理法が挙げられる。バッチ式処理法として
は、密閉された反応容器中に原料布を入れ、容器内の気
体を、フッ素及び酸素を含有する気体で置換して原料布
とを接触させる方法が挙げられる。一方、連続処理法と
しては、フッ素と酸素とを含有する混合気体雰囲気の中
を、セパレーターを通過させて処理する方法が挙げられ
る。この場合、フッ素と酸素とを含有する気体を密閉容
器中に入れ、中の気体が外へ漏れないような入口、出口
を設け、原料布を連続的に処理する方法、あるいは密閉
容器ではなくとも、フッ素分圧を低くすることや、エア
ーカーテン等の方法でフッ素が漏れないようにした装置
で接触処理を行うことも出来る。The processing time is appropriately selected from a wide range, usually from 1 second to 10 days, preferably from 1 second to 3 hours. If the time is less than 1 second, the reaction is insufficient and the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained. The method for bringing the raw material cloth of the battery separator into contact with the mixed gas of fluorine and oxygen is not particularly limited, and examples thereof include a batch processing method and a continuous processing method. As a batch-type treatment method, there is a method in which a raw material cloth is placed in a closed reaction vessel, and the gas in the container is replaced with a gas containing fluorine and oxygen to contact the raw cloth. On the other hand, as a continuous treatment method, there is a method in which treatment is performed by passing a mixed gas atmosphere containing fluorine and oxygen through a separator. In this case, a gas containing fluorine and oxygen is put in a closed container, and an inlet and an outlet are provided so that the gas inside does not leak outside. Alternatively, the contact treatment can be carried out by using a device in which fluorine is prevented from leaking by lowering the partial pressure of fluorine or using a method such as an air curtain.
【0022】かかる処理に於けるフッ素を含む混合気体
のセパレーターの原料布との接触処理時の全圧は、大気
圧であっても、陰圧あるいは陽圧であっても良い。いず
れにしても、フッ素を含む混合気体中のフッ素及び酸素
の分圧が所定条件を満たしていれば良い。本発明で用い
るフッ素は、通常フッ化水素の電気分解によって得られ
る。かかる電気分解で得られたフッ素を直接フッ素処理
に使用しても良く、フッ素あるいはフッ素と他のガス、
例えば窒素等との混合気体を充填したボンベから導いて
使用しても良い。The total pressure during the contact treatment of the separator containing the fluorine-containing gas mixture with the raw material cloth in this treatment may be atmospheric pressure, negative pressure or positive pressure. In any case, it suffices that the partial pressures of fluorine and oxygen in the mixed gas containing fluorine satisfy predetermined conditions. The fluorine used in the present invention is usually obtained by electrolysis of hydrogen fluoride. Fluorine obtained by such electrolysis may be used directly for fluorine treatment, fluorine or fluorine and other gas,
For example, it may be used by being guided from a cylinder filled with a gas mixture with nitrogen or the like.
【0023】本発明においては、更に、水浸漬により除
去される付着フッ素量が0.005wt%以下であるこ
とが好ましい。すなわち、水浸漬により除去される付着
フッ素量が0.005wt%以下であることは、電解液
に浸した際の溶出フッ素量が極めて微量であることを示
す。通常、フッ素および酸素含有ガス等によって表面親
水化処理することにより、0.001〜0.05wt%
程度の付着あるいは吸着フッ素がある。しかしながら、
このような付着フッ素は電池の組立作業等を行う際に作
業者に吸引され、健康を害する元となる。In the present invention, the amount of adhered fluorine removed by immersion in water is preferably 0.005 wt% or less. That is, the fact that the amount of adhered fluorine removed by immersion in water is 0.005 wt% or less indicates that the amount of eluted fluorine when immersed in the electrolytic solution is extremely small. Usually, 0.001 to 0.05 wt% by hydrophilizing the surface with fluorine and oxygen containing gas.
There is some degree of adhesion or adsorption of fluorine. However,
Such adhered fluorine is sucked by an operator when performing a battery assembling operation or the like, and becomes a cause of harm to health.
【0024】この付着フッ素が0.005wt%以下で
ある場合、好ましくは、0.002wt%以下の場合に
はこのような問題点はかなり解決される。このような脱
フッ素手法としては、0℃〜100℃程度で1秒〜1時
間程度、好ましくは50〜70℃で1〜5分湯洗処理す
る方法、窒素やエアー等でブローする方法等が挙げられ
る。また、湯あるいはアルコール等の溶媒を用いて洗浄
した場合は、その後、乾燥させることが必要となり、0
℃〜100℃程度で1秒〜30時間、好ましくは50〜
70℃で1分〜10時間程度乾燥させる。[0024] When the amount of attached fluorine is 0.005% by weight or less, preferably 0.002% by weight or less, such a problem is considerably solved. Examples of such a defluorination method include a method of performing a hot water washing treatment at about 0 ° C. to 100 ° C. for about 1 second to about 1 hour, preferably at a temperature of 50 ° C. to 70 ° C. for 1 to 5 minutes, a method of blowing with nitrogen, air, or the like. No. Further, in the case of washing using a solvent such as hot water or alcohol, it is necessary to subsequently dry the solvent.
1 to 30 hours at about 100 to 100 ° C., preferably 50 to 100 ° C.
Dry at 70 ° C. for about 1 minute to 10 hours.
【0025】ポリエチレン微多孔膜とポリオレフィン系
樹脂不織布の組み合わせ方法としては、正極を包み込む
ための袋状のポリオレフィン系樹脂不織布と、袋状不織
布と負極との間に挟み込むためのポリエチレン微多孔膜
を用いる方法、ポリオレフィン系樹脂不織布とポリエチ
レン微多孔膜とを重ね合わせたものを正極を包み込むた
めの袋状に化工したものと、それと負極との間に挟み込
むためのポリエチレン微多孔膜を用いる方法、不織布を
親水化処理の後に微多孔膜とラミネートし、正極と負極
との間に巻き込む等により介在させる方法、正極のみ、
もしくは両電極を袋状にした微多孔膜に包みこみ、それ
を更に袋状にした不織布に包み込む方法、あるいは逆に
各電極を最初に不織布に包み込み、更に、微多孔膜で包
む方法、各電極を袋状それらを二層あるいは三層にする
方法、微多孔膜と不織布以外の第三層を用いる方法等考
えられ、特に前二者が好ましい。As the method of combining the polyethylene microporous membrane and the polyolefin resin nonwoven fabric, a bag-shaped polyolefin resin nonwoven fabric for enclosing the positive electrode and a polyethylene microporous membrane for sandwiching between the bag-shaped nonwoven fabric and the negative electrode are used. Method, a polyolefin-based resin nonwoven fabric and a polyethylene microporous membrane laminated on each other are formed into a bag shape for enclosing the positive electrode, and a method using a polyethylene microporous membrane for sandwiching between the negative electrode and the nonwoven fabric. Laminating with a microporous membrane after the hydrophilization treatment, a method of interposing by winding between the positive electrode and the negative electrode, only the positive electrode,
Alternatively, wrap both electrodes in a bag-shaped microporous membrane and wrap it further in a bag-shaped nonwoven fabric, or conversely, wrap each electrode in a nonwoven fabric first, and then wrap it in a microporous membrane. And a method using a microporous membrane and a third layer other than the non-woven fabric. The former is particularly preferable.
【0026】かくして、特定の分子量を有するポリエチ
レン微多孔膜と、ESCAにて測定した表面元素組成比
が特定の範囲にあり、電解液溶液と良好な濡れ性を示す
ポリオレフィン系樹脂不織布とを組み合わせて用いるこ
とにより、高い電解液保持能力と短絡防止性を兼ね備え
た優れた物性を有するバッテリーセパレーターが得ら
れ、かかるセパレーターを用いることにより、電池とし
ての安全性ならびに充放電サイクル特性は大幅に改良さ
れる。Thus, a combination of a microporous polyethylene film having a specific molecular weight, an electrolyte solution having a surface element composition ratio measured by ESCA within a specific range, and a polyolefin resin nonwoven fabric exhibiting good wettability is obtained by combining By using, a battery separator having excellent physical properties having both high electrolyte retention ability and short-circuit prevention property is obtained, and by using such a separator, safety as a battery and charge / discharge cycle characteristics are significantly improved. .
【0027】上記のバッテリーセパレーターを用いた電
池としては、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水
素電池、リチウム二次電池などに利用でき、特にリチウ
ム二次電池に用いられることが好ましい。例えばリチウ
ム二次電池の場合、負極としてリチウム金属、リチウム
とアルミニウム等との合金、またはリチウムイオンを吸
収、放出できるようにした炭素電極などが用いられ、正
極としては二酸化マンガン等の公知の電極が用いられ
る。電池の形状としては、例えば、微多孔膜と不織布を
親水化処理した後にラミネートし、正極と負極との間に
巻き込んだもの、各電極を袋状にした微多孔膜に包みこ
み、それを更に袋状にした不織布に包み込んだもの、あ
るいは逆に各電極を最初に不織布に包み込み、更に、微
多孔膜で包みこんだもの等を電解液と共にケースに収納
して密閉された電池が例示できる。リチウム二次電池の
場合、電解液としては、エチレンカーボネート(E
C)、ジメチルカーボネート(DMC)などの非プロト
ン性極性溶媒にLiPF6など電解質を溶かした非水溶
液が用いられる。As a battery using the above-mentioned battery separator, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium secondary battery, and the like can be used, and particularly, a lithium secondary battery is preferable. For example, in the case of a lithium secondary battery, lithium metal, an alloy of lithium and aluminum, or a carbon electrode capable of absorbing and releasing lithium ions is used as a negative electrode, and a known electrode such as manganese dioxide is used as a positive electrode. Used. As the shape of the battery, for example, a microporous membrane and a nonwoven fabric are subjected to a hydrophilic treatment, then laminated, wound around between a positive electrode and a negative electrode, each electrode is wrapped in a bag-shaped microporous membrane, and further A battery sealed in a bag-shaped nonwoven fabric, or conversely, each electrode is first wrapped in a nonwoven fabric, and further wrapped in a microporous membrane and stored in a case together with an electrolytic solution can be exemplified. In the case of a lithium secondary battery, ethylene carbonate (E
C), a non-aqueous solution in which an electrolyte such as LiPF 6 is dissolved in an aprotic polar solvent such as dimethyl carbonate (DMC) is used.
【0028】[0028]
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例にお
いて、各測定は次の方法によって行った。 (1)電解液の吸液高さ 幅15mm×長さ250mmの短冊状にサンプルを切断
し、サンプル端を常温にて電解液に浸漬し、30分後の
吸液高さを測定した。 (2)ESCA測定 ESCAで測定した表面F1Sの結合エネルギーは、PE
RKIN ELMERPHI社製、ESCA−5500
MCを使用し、線源をAlのKα線として14kV、1
50W(モノクロメータ使用)、取出角65度の条件下
で測定したものをいう。また、表面元素組成比は、各元
素のピーク面積と感度係数より算出した。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which, however, are not intended to limit the scope of the present invention. In the following examples, each measurement was performed by the following method. (1) Absorption height of electrolyte solution A sample was cut into a strip having a width of 15 mm and a length of 250 mm, and the sample end was immersed in the electrolyte solution at room temperature, and the absorption height after 30 minutes was measured. (2) ESCA measurement The binding energy of the surface F 1S measured by ESCA was PE
RKIN ELMERPHI, ESCA-5500
Using MC, the source was set to 14 kV,
It is measured under the conditions of 50 W (using a monochromator) and an extraction angle of 65 degrees. The surface element composition ratio was calculated from the peak area of each element and the sensitivity coefficient.
【0029】(3)付着フッ素量の測定方法 試料約0.2gを純水10mlに浸し、超音波抽出を1
時間行った後、抽出液のフッ素量をイオンクロマトグラ
フを用いて定量したものをいう。イオンクロマトグラフ
はDIONEX社DX−100を使用し、カラムはIC
S−A35、溶離液は4.4mM Na2CO3/1.2mM NaHCO3、再
生液は25mM H2SO4、流速1.5cc/minで測定を行った。 (4)ピン刺し強度 日本農林規格告示1019号に準じ、ピン刺し強度300m
m/minにて測定した。測定値は、比較のため膜厚25μ
mに換算した。 (5)通気度 JIS L1096−1979に従い、株式会社東洋精
機製作所製の通気度試験機にて測定した。(3) Method of measuring the amount of adhering fluorine About 0.2 g of a sample is immersed in 10 ml of pure water, and ultrasonic extraction is performed
After a period of time, the amount of fluorine in the extract is determined using an ion chromatograph. The ion chromatograph uses Dionex DX-100, and the column is IC
The measurement was carried out at 4.4 mM Na 2 CO 3 /1.2 mM NaHCO 3 as eluent, at 25 mM H 2 SO 4 as the eluent, and at a flow rate of 1.5 cc / min. (4) Pin stab strength According to Japanese Agriculture and Forestry Standard Notification No. 1019, pin stab strength is 300m
It was measured at m / min. The measured value is 25 μm for comparison.
m. (5) Air permeability According to JIS L1096-1979, the air permeability was measured by an air permeability tester manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.
【0030】実施例1 融点135℃で、粘度平均分子量250万の超高分子量
ポリエチレン粉末25重量部とステアリルアルコール7
5重量部を50mmφ二軸押出機に供給し、200℃で
混練しながら連続的にダイ直径40mmのインフレダイ
より押し出し、引き取り速度10mm/min(ダイ温度17
0℃,ドラフト率Dr17.6)で引き取り、ブロー比
(BUR)5.5にて溶融変形を加え、膜厚52μmの
シートを得た。このシートを60℃のイソプロピルアル
コール中に浸漬し、ステアリルアルコールを抽出し、表
面温度125℃の加熱ピンチロールにて熱処理して、3
8μmのポリエチレン製微多孔膜を得た。この微多孔膜
のピン刺し強度は180g/25μmであった。Example 1 25 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene powder having a melting point of 135 ° C. and a viscosity average molecular weight of 2.5 million and stearyl alcohol 7
5 parts by weight are fed to a 50 mmφ twin screw extruder, continuously extruded from an inflation die having a die diameter of 40 mm while kneading at 200 ° C., and a take-up speed of 10 mm / min (die temperature 17
The film was taken up at 0 ° C. and a draft rate of Dr 17.6) and melt-deformed at a blow ratio (BUR) of 5.5 to obtain a sheet having a thickness of 52 μm. This sheet was immersed in isopropyl alcohol at 60 ° C. to extract stearyl alcohol, and heat-treated with a heated pinch roll having a surface temperature of 125 ° C.
An 8 μm polyethylene microporous membrane was obtained. The pin puncture strength of this microporous membrane was 180 g / 25 μm.
【0031】一方、フッ素に対し耐性を有し、ロールを
セットして内部で巻き変えることのできる反応器内に、
PE/PPの鞘/芯構造の繊維からなる坪量15g/m2、厚
み60μmのPE/PP繊維不織布ロール(50cm幅×300m
長さ)をセットし、真空排気後、フッ素(F2)/酸素
(O2)/窒素(N2)=5/660/95mmHgの分圧比を持つ混合
ガスを導入して760mmHgとした。不織布を10m/minのライ
ン速度で巻き変えながらF2を400cc/minフィードしなが
ら室温で(排気ラインを開けて大気圧にて)処理し、巻
き変え終了後、混合ガスを真空排気し、次いで窒素ガス
を導入して760mmHgとした。その後、試料を取り出し、
湯洗・乾燥により表面吸着フッ素の除去を行った。湯洗
条件は脱塩水中、50℃,2分とした。乾燥は80℃で
2分熱風乾燥を行った。表面のESCA測定におけるF
1S、O1S、C1Sのピーク面積比より表面元素組成比F/
C,O/Cの値を測定すると、それぞれ0.12,0.
17の値が得られた。また、イオンクロマト測定によ
り、付着フッ素量を測定したところ、0.002wt%
の値が得られた。更に、電解液(EC/DMC(1/
1),LiPF6(1M))の吸液高さを測定したとこ
ろ、30分後で8mmの値が得られた。また、通気度は
400cm3/cm2/sec以上の値が得られた。On the other hand, in a reactor which is resistant to fluorine and can be rolled inside by setting a roll,
PE / PP fiber nonwoven fabric roll of 50 g width x 300 m with a basis weight of 15 g / m 2 and a thickness of 60 μm composed of PE / PP sheath / core structure fibers
Length), and after evacuation, a mixed gas having a partial pressure ratio of fluorine (F 2 ) / oxygen (O 2 ) / nitrogen (N 2 ) = 5/660/95 mmHg was introduced to 760 mmHg. Nonwoven was treated (at atmospheric pressure by opening the exhaust line), F 2 while changing the winding at a line speed of 10m / min 400cc / min feed while at room temperature, after completion of changing winding, the mixed gas was evacuated, then Nitrogen gas was introduced to 760 mmHg. After that, remove the sample,
The surface adsorbed fluorine was removed by washing with hot water and drying. Washing conditions were 50 ° C. for 2 minutes in deionized water. For drying, hot air drying was performed at 80 ° C. for 2 minutes. F in surface ESCA measurement
From the peak area ratios of 1S , O 1S and C 1S , the surface element composition ratio F /
When the values of C and O / C were measured, they were 0.12, 0.
A value of 17 was obtained. When the amount of attached fluorine was measured by ion chromatography, it was found to be 0.002 wt%.
Was obtained. Further, the electrolytic solution (EC / DMC (1 /
When the liquid absorption height of 1), LiPF 6 (1M)) was measured, a value of 8 mm was obtained after 30 minutes. In addition, a value of air permeability of 400 cm 3 / cm 2 / sec or more was obtained.
【0032】上記ポリエチレン微多孔膜および親水化不
織布サンプルについて、窒素雰囲気下、100℃で60
分熱処理した後、ポリエチレン微多孔膜についてピン刺
し強度、ポリオレフィン系樹脂不織布について通気度を
それぞれ測定したところ、微多孔膜のピン刺し強度は9
0g/25μm、ポリオレフィン系樹脂不織布の通気度は、
やはり400cm3/cm2/sec以上であった。The above polyethylene microporous membrane and hydrophilized nonwoven fabric sample were treated at 100 ° C. for 60 hours in a nitrogen atmosphere.
After the heat treatment, the pin puncture strength of the microporous polyethylene film and the air permeability of the polyolefin resin nonwoven fabric were measured.
0g / 25μm, air permeability of polyolefin resin non-woven fabric is
Again, it was 400 cm 3 / cm 2 / sec or more.
【0033】比較例1 実施例1と同一の微多孔膜をフッ素に対し耐性を有する
反応器内に入れ、真空排気後、フッ素(F2)/酸素(O
2)/窒素(N2)=0.2/660/99.8mmHgの分圧比を持つ混合
ガスを導入して760mmHgとした。室温で1分間静置後、
混合ガスを真空排気し、次いで窒素ガスを導入して760m
mHgとした。その後、試料を取り出し、湯洗・乾燥によ
り表面吸着フッ素の除去を行った。湯洗条件は脱塩水
中、超音波を照射しながら50℃,1分。乾燥は室温で
3時間風乾後、50℃で7時間熱風乾燥を行った。表面
のESCA測定におけるF1S、O1S、C1Sのピーク面積比
より最表面(分析深さ約50オングストローム)の表面
元素組成比F/C,O/Cの値を求めると、0.06,
0.10の値が得られた。また、イオンクロマト測定に
より付着フッ素量を測定したところ、0.001wt%
の値が得られた。更に、電解液(EC/DMC(1/
1),LiPF6(1M))の吸液高さを測定したとこ
ろ、30分後で10mmの値が得られた。上記ポリエチ
レン微多孔膜について、窒素雰囲気下、100℃で60
分熱処理した後、ピン刺し強度を測定したところ、20
g/25μmの値が得られた。Comparative Example 1 The same microporous membrane as in Example 1 was placed in a reactor resistant to fluorine, evacuated, and then subjected to fluorine (F 2 ) / oxygen (O 2 ).
A mixed gas having a partial pressure ratio of 2 ) / nitrogen (N 2 ) = 0.2 / 660 / 99.8 mmHg was introduced to 760 mmHg. After standing at room temperature for 1 minute,
The mixed gas is evacuated, and then nitrogen gas is introduced to 760 m
mHg. Thereafter, the sample was taken out, and the surface adsorbed fluorine was removed by washing with hot water and drying. Washing conditions are 50 ° C. for 1 minute while irradiating ultrasonic waves in deionized water. Drying was performed by air drying at room temperature for 3 hours and then hot air drying at 50 ° C. for 7 hours. The values of the surface element composition ratios F / C and O / C at the outermost surface (analysis depth of about 50 Å) were determined from the peak area ratios of F 1S , O 1S , and C 1S in the ESCA measurement of the surface.
A value of 0.10 was obtained. When the amount of attached fluorine was measured by ion chromatography, it was found to be 0.001 wt%.
Was obtained. Further, the electrolytic solution (EC / DMC (1 /
When the liquid absorption height of 1), LiPF 6 (1M)) was measured, a value of 10 mm was obtained after 30 minutes. The above polyethylene microporous membrane was treated at 100 ° C. in a nitrogen atmosphere at 60 ° C.
After the partial heat treatment, the pin piercing strength was measured.
A value of g / 25 μm was obtained.
【0034】比較例2 実施例1と同一のフッ素で処理していない微多孔膜およ
び不織布を積層し、140℃に加熱したロールにより熱
圧着してラミネート膜を得た。同ラミネート膜をフッ素
に対し耐性を有する反応器内に入れ、真空排気後、フッ
素(F2)/酸素(O2)/窒素(N2)=10/660/90mmHgの
分圧比を持つ混合ガスを導入して760mmHgとした。室温
で5分間静置後、混合ガスを真空排気し、次いで窒素ガ
スを導入して760mmHgとした。その後、試料を取り出
し、表面のESCA測定におけるF1S、O1S、C1Sのピー
ク面積比よりポリオレフィン系樹脂不織布の表面元素組
成比F/C,O/Cの値を計算すると、それぞれ0.1
5,0.24の値が得られた。一方、ポリエチレン微多
孔膜の表面元素組成比F/C,O/Cの値を計算する
と、それぞれ、0.42,0.04であり、微多孔膜表
面は一部、しわがより茶褐色になっている部位が見られ
た。また、イオンクロマト測定により、付着フッ素量を
測定したところ、0.01wt%の値が得られた。更
に、電解液(EC/DMC(1/1),LiPF6(1
M))の吸液高さを測定したところ、30分後で不織布
部分のみ7mmの値が得られたが、微多孔膜部分は1m
mであった。Comparative Example 2 The same microporous film not treated with fluorine and a nonwoven fabric as in Example 1 were laminated, and thermocompression-bonded with a roll heated to 140 ° C. to obtain a laminated film. The laminate film is placed in a reactor resistant to fluorine, evacuated, and a mixed gas having a partial pressure ratio of fluorine (F 2 ) / oxygen (O 2 ) / nitrogen (N 2 ) = 10/660/90 mmHg. To 760 mmHg. After standing at room temperature for 5 minutes, the mixed gas was evacuated, and then nitrogen gas was introduced to 760 mmHg. Thereafter, the sample was taken out, and the values of the surface element composition ratios F / C and O / C of the polyolefin resin nonwoven fabric were calculated from the peak area ratios of F 1S , O 1S , and C 1S in the ESCA measurement of the surface.
A value of 5,0.24 was obtained. On the other hand, when the values of the surface element composition ratios F / C and O / C of the polyethylene microporous membrane were calculated to be 0.42 and 0.04, respectively, the surface of the microporous membrane became partly wrinkled brown. Site was seen. When the amount of attached fluorine was measured by ion chromatography, a value of 0.01 wt% was obtained. Further, an electrolytic solution (EC / DMC (1/1), LiPF 6 (1
When the liquid absorption height of M)) was measured, a value of 7 mm was obtained only in the nonwoven fabric portion after 30 minutes, but 1 m in the microporous membrane portion.
m.
【0035】上記ポリエチレン微多孔膜および親水化不
織布サンプルについて、窒素雰囲気下、100℃で60
分熱処理した後、ポリエチレン微多孔膜についてピン刺
し強度、ポリオレフィン系樹脂不織布について通気度お
よび電解液の吸液速度をそれぞれ測定したところ、微多
孔膜のピン刺し強度は5g/25μm、ポリオレフィン系樹
脂不織布については、通気度400cm3/cm2/secであっ
たが電解液の吸液速度は30分後で2mmしかなかっ
た。The above polyethylene microporous membrane and hydrophilized nonwoven fabric sample were treated at 100 ° C. for 60 hours in a nitrogen atmosphere.
After the heat treatment, the pin piercing strength of the microporous polyethylene membrane, the air permeability and the liquid absorption rate of the electrolytic solution of the polyolefin resin nonwoven fabric were measured, and the pin piercing strength of the microporous membrane was 5 g / 25 μm. The air permeability was 400 cm 3 / cm 2 / sec, but the absorption rate of the electrolyte was only 2 mm after 30 minutes.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明のバッテリーセパレーターは、従
来例を見られなかったほどの高度の親液性、短絡防止性
を有し、それを用いた電池の工業的価値は高い。The battery separator of the present invention has a high degree of lyophilicity and anti-short-circuit property, which has never been seen in the prior art, and the battery using it has high industrial value.
フロントページの続き (72)発明者 渡邉 朗 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 (72)発明者 大島 文一郎 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内Continued on the front page (72) Inventor Akira Watanabe 1000 Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Mitsubishi Chemical Corporation Yokohama Research Institute (72) Inventor Bunichiro Oshima 1000 Kamoshida-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Mitsubishi Chemical Corporation Inside Yokohama Research Institute
Claims (9)
4,000,000未満の実質的にフッ素を含有しない
超高分子量ポリエチレンからなる、膜厚が2〜60μm
のポリエチレン微多孔膜と、ESCAを用いて測定した
表面元素組成比が、 【数1】0.01<F/C<0.6、かつ、 0.01<O/C<5 の関係式を満たすポリオレフィン系樹脂不織布との組み
合わせからなることを特徴とするバッテリーセパレータ
ー。An ultra-high molecular weight polyethylene having a viscosity average molecular weight of not less than 1,500,000 and less than 4,000,000 and containing substantially no fluorine and having a thickness of 2 to 60 μm.
And the surface element composition ratio measured using ESCA is as follows: 0.01 <F / C <0.6 and 0.01 <O / C <5 A battery separator comprising a combination with a polyolefin resin nonwoven fabric to be filled.
を包み込むための袋状に加工したものと、正極を包む袋
状ポリオレフィン系樹脂不織布と負極との間に挟み込む
ためのポリエチレン微多孔膜との組み合わせからなる請
求項1に記載のバッテリーセパレーター。2. A combination of the polyolefin resin nonwoven fabric processed into a bag shape for enclosing the positive electrode and a polyethylene microporous membrane for sandwiching between the bag-shaped polyolefin resin nonwoven fabric enclosing the positive electrode and the negative electrode. The battery separator according to claim 1.
レン微多孔膜とを重ね合わせたものを正極を包み込むた
めの袋状に加工したものと、該袋と負極との間に挟み込
むためのポリエチレン微多孔膜との組み合わせからなる
請求項1に記載のバッテリーセパレーター。3. A polyolefin resin nonwoven fabric and a microporous polyethylene film laminated on each other are processed into a bag shape for enclosing the positive electrode, and a microporous polyethylene film for sandwiching between the bag and the negative electrode. The battery separator according to claim 1, comprising a combination of:
〜100g/m2であり、繊維径0.1〜5デニールで、外
層がポリエチレン、中芯がポリプロピレンの繊維を主成
分とし、膜厚が10〜100μmである請求項1〜3の
いずれか1項に記載のバッテリーセパレーター。4. A polyolefin resin nonwoven fabric having a basis weight of 5
4 to 100 g / m 2 , a fiber diameter of 0.1 to 5 denier, an outer layer mainly composed of polyethylene and polypropylene fibers, and a film thickness of 10 to 100 μm. The battery separator according to the item.
素量が0.005wt%以下である請求項1〜4のいず
れか1項に記載のバッテリーセパレーター。5. The battery separator according to claim 1, wherein the amount of attached fluorine removed when immersed in water is 0.005 wt% or less.
ガスと酸素ガスを含有する混合ガスで接触処理し、次い
で、洗浄・乾燥処理を施した後、ポリエチレン微多孔膜
と組み合わせることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
か1項に記載のバッテリーセパレーターを製造する方
法。6. The polyolefin resin nonwoven fabric is subjected to a contact treatment with a mixed gas containing a fluorine gas and an oxygen gas, then subjected to a washing and drying treatment, and then combined with a microporous polyethylene membrane. A method for producing the battery separator according to any one of claims 1 to 5.
分圧1〜100mmHgの混合ガスで接触処理する請求項6
に記載のバッテリーセパレーターの製造方法。7. A contact treatment of a polyolefin resin nonwoven fabric with a mixed gas having a partial pressure of fluorine of 1 to 100 mmHg.
3. The method for producing a battery separator according to item 1.
mmHgである請求項6または7に記載のバッテリーセパレ
ーターの製造方法。8. The partial pressure of oxygen in the mixed gas is 100 to 759.
The method for producing a battery separator according to claim 6, wherein the battery separator is mmHg.
ッテリーセパレーターを用いた電池。9. A battery using the battery separator according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8180788A JPH1027598A (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Battery separator, method of manufacturing the same, and battery using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8180788A JPH1027598A (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Battery separator, method of manufacturing the same, and battery using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1027598A true JPH1027598A (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=16089343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8180788A Pending JPH1027598A (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Battery separator, method of manufacturing the same, and battery using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1027598A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002227074A (en) * | 2001-02-01 | 2002-08-14 | Daiwabo Co Ltd | Polyolefin-based fiber for reinforcing cement and method for producing the same |
| JP2019503571A (en) * | 2016-05-30 | 2019-02-07 | エルジー・ケム・リミテッド | Separation membrane for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same |
-
1996
- 1996-07-10 JP JP8180788A patent/JPH1027598A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002227074A (en) * | 2001-02-01 | 2002-08-14 | Daiwabo Co Ltd | Polyolefin-based fiber for reinforcing cement and method for producing the same |
| JP2019503571A (en) * | 2016-05-30 | 2019-02-07 | エルジー・ケム・リミテッド | Separation membrane for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same |
| US10886514B2 (en) | 2016-05-30 | 2021-01-05 | Lg Chem, Ltd. | Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same |
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