JP2007157569A - Manufacturing method of reactant polymer carrying porous film for battery separator and battery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分子中に架橋剤と反応し得る第1の反応性基を有すると共にカチオン重合性を有する第2の反応性基を有する架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、一部、架橋してなる反応性ポリマーとリチウム塩とを多孔質フィルムに担持させてなる電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルムに関し、更に、そのような反応性ポリマー担持多孔質フィルムを用いて、電極をセパレータに接着してなる電池を製造する方法に関する。 In the present invention, a crosslinkable polymer having a first reactive group capable of reacting with a crosslinker in the molecule and a second reactive group having cationic polymerizable properties is reacted with a crosslinker to partially crosslink. A reactive polymer-supported porous film for a battery separator in which a reactive polymer and a lithium salt are supported on a porous film, and an electrode using such a reactive polymer-supported porous film. The present invention relates to a method of manufacturing a battery obtained by bonding a battery to a separator.
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の小型の携帯電子機器のための電源として、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が広く用いられている。このようなリチウムイオン二次電池は、シート状の正、負電極と、例えば、ポリオレフィン樹脂多孔質フィルムとを積層し、又は捲回して、例えば、金属缶からなる電池容器に仕込んだ後、この電池容器に電解液を注入し、密封、封口するという工程を経て製造される。 In recent years, lithium ion secondary batteries having high energy density have been widely used as power sources for small portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers. Such a lithium ion secondary battery is obtained by laminating or winding sheet-like positive and negative electrodes and, for example, a polyolefin resin porous film, and charging it into a battery container made of, for example, a metal can. It is manufactured through a process of injecting an electrolytic solution into a battery container, sealing, and sealing.
しかし、近年、上記のような小型の携帯電子機器の一層の小型化、軽量化への要望が非常に強く、そこで、リチウムイオン二次電池についても、更なる薄型化と軽量化が求められており、従来の金属缶容器に代えて、ラミネートフィルム型の電池容器も用いられるようになっている。 However, in recent years, the demand for further miniaturization and weight reduction of the above-described small portable electronic devices is very strong. Therefore, further thinning and weight reduction of lithium ion secondary batteries are also demanded. In place of the conventional metal can container, a laminate film type battery container is also used.
このようなラミネートフィルム型の電池容器によれば、従来の金属缶容器に比べて、セパレータと電極の電気的接続を維持するための面圧を電極面に十分に加えることができないので、電池の充放電時の電極活性物質の膨張収縮によって、電極間距離が経時により部分的に大きくなり、電池の内部抵抗が増大して、電池特性が低下するほか、電池内部で抵抗のばらつきが生じることによっても、電池特性が低下するという問題が生じる。 According to such a laminated film type battery container, the surface pressure for maintaining the electrical connection between the separator and the electrode cannot be sufficiently applied to the electrode surface as compared with the conventional metal can container. Due to the expansion and contraction of the electrode active material during charging and discharging, the distance between the electrodes partially increases with time, the internal resistance of the battery increases, the battery characteristics deteriorate, and the resistance varies within the battery. However, there arises a problem that the battery characteristics are deteriorated.
また、大面積のシート状電池を製造する場合には、電極間距離を一定に保つことができず、電池内部の抵抗のばらつきによって、電池特性が十分に得られないという問題もあった。 Further, when manufacturing a sheet battery having a large area, the distance between the electrodes cannot be kept constant, and there is a problem that battery characteristics cannot be sufficiently obtained due to variations in resistance inside the battery.
そこで、従来、このような問題を解決するために、電解液相、電解液を含有する高分子ゲル層及び高分子固相との混合相からなる接着性樹脂層によって電極とセパレータを接合することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、ポリフッ化ビニリデン樹脂を主成分とするバインダー樹脂溶液をセパレータに塗布した後、これに電極を重ね合わせ、乾燥して、電極積層体を形成し、この電極積層体を電池容器に仕込んだ後、電池容器に電解液を注入して、セパレータに電極を接着した電池を得ることも提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, conventionally, in order to solve such a problem, an electrode and a separator are joined by an adhesive resin layer composed of a mixed phase of an electrolyte solution phase, a polymer gel layer containing an electrolyte solution, and a polymer solid phase. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In addition, after applying a binder resin solution containing polyvinylidene fluoride resin as a main component to the separator, the electrode is superimposed on the separator and dried to form an electrode laminate, and the electrode laminate is charged into a battery container. It has also been proposed to obtain a battery in which an electrolytic solution is injected into a battery container and an electrode is adhered to a separator (see, for example, Patent Document 2).
また、電解液を含浸させたセパレータと正、負の電極を多孔性の接着性樹脂層で接合して、密着させると共に、上記接着性樹脂層中の貫通孔に電解液を保持させて、セパレータに電極を接着した電池とすることも提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, the separator impregnated with the electrolytic solution and the positive and negative electrodes are joined and adhered to each other with a porous adhesive resin layer, and the electrolytic solution is held in the through hole in the adhesive resin layer. It has also been proposed to use a battery in which an electrode is bonded to (see, for example, Patent Document 3).
しかし、このような方法によれば、セパレータと電極との間に十分な接着力を得るためには、接着性樹脂層の厚さを厚くしなければならず、また、接着性樹脂に対する電解液量を多くできないので、得られる電池においては、内部抵抗が高くなり、サイクル特性や高レート放電特性が十分に得られない問題があった。 However, according to such a method, in order to obtain a sufficient adhesive force between the separator and the electrode, the thickness of the adhesive resin layer must be increased, and the electrolytic solution for the adhesive resin Since the amount cannot be increased, the resulting battery has a problem that the internal resistance becomes high and the cycle characteristics and the high rate discharge characteristics cannot be sufficiently obtained.
更に、上述したように、セパレータと電極とを接着性樹脂を用いて接着した電池においては、高温環境下に置かれた場合、セパレータと電極との間の接着強度が低下するので、セパレータが熱収縮して、電極間に短絡を生じおそれがある。また、電池内において、上記接着性樹脂は電解液によって膨潤しているが、しかし、電解液に比べれば、電解質イオンは接着性樹脂中に拡散し難いので、接着性樹脂層は内部抵抗が高く、電池特性に有害な影響を与える。 Furthermore, as described above, in a battery in which a separator and an electrode are bonded using an adhesive resin, the adhesive strength between the separator and the electrode is lowered when placed in a high temperature environment. There is a risk of causing a short circuit between the electrodes due to contraction. In the battery, the adhesive resin is swollen by the electrolytic solution. However, compared to the electrolytic solution, electrolyte ions are less likely to diffuse into the adhesive resin, so the adhesive resin layer has a high internal resistance. Adversely affects battery characteristics.
他方、電池用セパレータのための多孔質フィルムは、従来、種々の製造方法が知られている。一つの方法として、例えば、ポリオレフィン樹脂からなるシートを製造し、これを高倍率延伸する方法が知られている(例えば、特許文献4参照)。しかし、このように高倍率延伸して得られる多孔質膜からなる電池用セパレータは、電池が内部短絡等によって異常昇温した場合のような高温環境下においては、著しく収縮し、場合によっては、電極間の隔壁として機能しなくなるという問題がある。 On the other hand, various manufacturing methods are conventionally known for porous films for battery separators. As one method, for example, a method of manufacturing a sheet made of a polyolefin resin and stretching the sheet at a high magnification is known (for example, see Patent Document 4). However, the battery separator made of a porous membrane obtained by stretching at a high magnification in this way is significantly shrunk under a high temperature environment such as when the battery is abnormally heated due to an internal short circuit or the like. There is a problem that it does not function as a partition between electrodes.
そこで、電池の安全性を向上させるために、このような高温環境下での電池用セパレータの熱収縮率の低減が重要な課題とされている。この点に関して、高温環境下での電池用セパレータの熱収縮を抑制するために、例えば、超高分子量ポリエチレンと可塑剤を溶融混練し、ダイスからシート状に押し出した後、可塑剤を抽出、除去して、電池用セパレータに用いる多孔質膜を製造する方法も知られている(特許文献5参照)。しかし、この方法によれば、上記の方法と反対に、得られる多孔質膜は、延伸を経ていないので、強度において十分でない問題がある。
本発明は、セパレータに電極を接着してなる電池の製造における上述した問題を解決するためになされたものであって、電極/セパレータ間に十分な接着性を有すると共に、内部抵抗が低く、高レート特性にすぐれた電池を製造するために好適に用いることができるセパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルムと、そのような反応性ポリマー担持多孔質フィルムを用いる電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the production of a battery in which an electrode is bonded to a separator, and has sufficient adhesion between the electrode / separator and has a low internal resistance and a high level. To provide a reactive polymer-supported porous film for a separator that can be suitably used for manufacturing a battery having excellent rate characteristics, and a method for manufacturing a battery using such a reactive polymer-supported porous film With the goal.
本発明によれば、分子中にヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の第1の反応性基とカチオン重合性を有する第2の反応性基を有する架橋性ポリマーを上記第1の反応性基と反応性を有する架橋剤と反応させ、一部、架橋してなる反応性ポリマーをリチウム塩と共に多孔質フィルムに担持させてなることを特徴とする電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルムが提供される。 According to the present invention, the crosslinkable polymer having at least one first reactive group selected from a hydroxy group and a carboxyl group in the molecule and a second reactive group having a cationic polymerizable property is used. A reactive polymer for a battery separator, characterized in that a reactive polymer obtained by reacting with a reactive group and a reactive crosslinking agent and carrying a partially crosslinked reactive polymer together with a lithium salt is supported on a porous film. A supported porous film is provided.
また、本発明によれば、上記反応性ポリマー担持多孔質フィルムに電極を積層してなる電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体と、上記反応性ポリマー担持多孔質フィルムに電極が接着されてなる電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム接合体が提供される。 Further, according to the present invention, an electrode / reactive polymer-supported porous film laminate formed by laminating an electrode on the reactive polymer-supported porous film, and the electrode is adhered to the reactive polymer-supported porous film. An electrode / reactive polymer-supported porous film assembly is provided.
更に、本発明によれば、上記反応性ポリマー担持多孔質フィルムに電極を積層して、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体を得、この電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体を電池容器内に仕込んだ後、カチオン重合触媒を含む電解液を上記電池容器内に注入し、上記反応性ポリマーの少なくとも一部をカチオン重合させることによって、多孔質フィルムと電極を接着することを特徴とする電池の製造方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, an electrode is laminated on the reactive polymer-supported porous film to obtain an electrode / reactive polymer-supported porous film laminate, and this electrode / reactive polymer-supported porous film laminate is obtained. After being charged into the battery container, an electrolyte containing a cationic polymerization catalyst is injected into the battery container, and at least a part of the reactive polymer is cationically polymerized to bond the porous film and the electrode. A method for producing the battery is provided.
本発明による電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルムは、分子中にヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の第1の反応性基とカチオン重合性を有する第2の反応性基を有する架橋性ポリマーを上記第1の反応性基と反応性を有する架橋剤と反応させ、一部、架橋してなる反応性ポリマーをリチウム塩と共に多孔質フィルムに担持させてなるものである。 The reactive polymer-supported porous film for a battery separator according to the present invention has a second reaction having a cationic polymerization property with at least one first reactive group selected from a hydroxy group and a carboxyl group in the molecule. A crosslinkable polymer having a reactive group is reacted with a crosslinking agent having reactivity with the first reactive group, and a partially crosslinked reactive polymer is supported on a porous film together with a lithium salt. is there.
従って、このような反応性ポリマー担持多孔質フィルムに電極を積層して、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体とし、これを電池容器内に仕込んだ後、カチオン重合触媒を含む電解液を上記電池容器内に注入して、少なくとも多孔質フィルムと電極との界面の近傍にて、上記反応性ポリマーの少なくとも一部を電解液中で膨潤させ、又は電解液中に溶出させ、反応性ポリマーの有する第2の反応性基をカチオン重合させ、反応性ポリマーを更に架橋させて、電解液の少なくとも一部をゲル化させることによって、多孔質フィルムと電極を強固に接着させて、電極/多孔質フィルム接合体を得ることができる。 Therefore, an electrode is laminated on such a reactive polymer-supported porous film to form an electrode / reactive polymer-supported porous film laminate, which is charged into a battery container, and then an electrolytic solution containing a cationic polymerization catalyst is prepared. The reactive polymer is injected into the battery container, and at least in the vicinity of the interface between the porous film and the electrode, at least a part of the reactive polymer is swollen in the electrolytic solution or eluted into the electrolytic solution, and the reactive polymer is obtained. The second reactive group possessed by cation is polymerized, the reactive polymer is further cross-linked, and at least a part of the electrolytic solution is gelled, whereby the porous film and the electrode are firmly bonded, and the electrode / porous A quality film joined body can be obtained.
しかも、本発明の反応性ポリマー担持多孔質フィルムによれば、反応性ポリマーが予め、一部、架橋されているので、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体の電解液中への浸漬時に、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体からの反応性ポリマーの電解液中への溶出、拡散が抑制されると共に、反応性ポリマーが膨潤し、その結果、少量の反応性ポリマーを用いることによって、電極を多孔質フィルム(セパレータ)に接着することができ、更に、多孔質フィルムがイオン透過性にすぐれて、セパレータとしてよく機能する。また、反応性ポリマーが電解液に過度に溶出、拡散して、電解液に有害な影響を与えることもない。 Moreover, according to the reactive polymer-supported porous film of the present invention, since the reactive polymer is partially crosslinked in advance, the electrode / reactive polymer-supported porous film laminate is immersed in the electrolytic solution. The elution and diffusion of the reactive polymer from the electrode / reactive polymer-supported porous film laminate into the electrolytic solution is suppressed, and the reactive polymer swells. As a result, a small amount of the reactive polymer should be used. Thus, the electrode can be adhered to the porous film (separator), and the porous film is excellent in ion permeability and functions well as a separator. Further, the reactive polymer is not excessively eluted and diffused in the electrolytic solution, and does not adversely affect the electrolytic solution.
更に、本発明によれば、反応性ポリマー担持多孔質フィルムは、上記反応性ポリマーと共にリチウム塩も担持しているので、電池の製造に際して、反応性ポリマーが膨潤し、電極とセパレータを接着する接着剤層として機能する際に、電解液からの電解質塩や電解質イオンの上記接着剤層中への拡散が不十分であっても、反応性ポリマー担持多孔質フィルムが予めリチウム塩を担持しているので、上記接着剤層は既に十分なリチウム塩を有しており、従って、接着剤層での内部抵抗は低く、すぐれた特性を有する電池を得ることができる。 Furthermore, according to the present invention, the reactive polymer-supported porous film also supports a lithium salt as well as the above-mentioned reactive polymer. Therefore, when the battery is manufactured, the reactive polymer swells and adheres to the electrode and the separator. When functioning as an agent layer, the reactive polymer-supported porous film supports lithium salt in advance even if the electrolyte salt and electrolyte ions from the electrolyte solution are not sufficiently diffused into the adhesive layer. Therefore, the adhesive layer already has a sufficient lithium salt. Therefore, the internal resistance of the adhesive layer is low, and a battery having excellent characteristics can be obtained.
かくして、本発明によれば、電極/セパレータ間に強固な接着を有する電極/セパレータ接合体を電池の製造過程においてその場で形成しつつ、内部抵抗が低く、高レート特性にすぐれた電池を生産性よく容易に得ることができる。 Thus, according to the present invention, an electrode / separator assembly having strong adhesion between the electrode / separator is formed in situ in the battery manufacturing process, and a battery with low internal resistance and excellent high rate characteristics is produced. It can be easily obtained with good quality.
本発明において、多孔質フィルムは、膜厚3〜50μmの範囲のものが好ましく用いられる。多孔質フィルムの厚みが3μmよりも薄いときは、強度が不十分であって、電池においてセパレータとして用いるとき、電極が内部短絡を起こすおそれがある。他方、多孔質フィルムの厚みが50μmを越えるときは、そのような多孔質フィルムをセパレータとする電池は電極間距離が大きすぎて、電池の内部抵抗が過大となる。 In the present invention, a porous film having a thickness in the range of 3 to 50 μm is preferably used. When the thickness of the porous film is less than 3 μm, the strength is insufficient, and the electrode may cause an internal short circuit when used as a separator in a battery. On the other hand, when the thickness of the porous film exceeds 50 μm, a battery using such a porous film as a separator has a too large distance between electrodes, and the internal resistance of the battery becomes excessive.
また、多孔質フィルムは、平均孔径0.01〜5μmの細孔を有し、空孔率が20〜95%の範囲のものが用いられ、好ましくは、30〜90%、最も好ましくは、35〜85%の範囲のものが用いられる。空孔率が余りに低いときは、電池のセパレータとして用いた場合に、イオン伝導経路が少なくなり、十分な電池特性を得ることができない。他方、空孔率が余りに高いときは、電池のセパレータとして用いた場合に、強度が不十分であり、所要の強度を得るためには、多孔質フィルムとして厚いものを用いざるを得ず、そうすれば、電池の内部抵抗が高くなるので好ましくない。 The porous film has pores having an average pore diameter of 0.01 to 5 μm and a porosity in the range of 20 to 95%, preferably 30 to 90%, most preferably 35. A range of ˜85% is used. When the porosity is too low, when used as a battery separator, the ion conduction path is reduced, and sufficient battery characteristics cannot be obtained. On the other hand, when the porosity is too high, when used as a battery separator, the strength is insufficient, and in order to obtain the required strength, a thick porous film must be used. This is not preferable because the internal resistance of the battery increases.
更に、多孔質フィルムは、1500秒/100cc以下、好ましくは、1000秒/100cc以下の通気度を有するものが用いられる。通気度が高すぎるときは、電池のセパレータとして用いた場合に、イオン伝導性が低く、十分な電池特性を得ることができない。また、多孔質フィルムの強度は、突刺し強度が1N以上であることが好ましい。突刺し強度が1Nよりも小さいときは、電極間に面圧がかかった際に多孔質フィルムが破断し、内部短絡を引き起こすおそれがあるからである。 Further, a porous film having an air permeability of 1500 seconds / 100 cc or less, preferably 1000 seconds / 100 cc or less is used. When the air permeability is too high, the ion conductivity is low when used as a battery separator, and sufficient battery characteristics cannot be obtained. The strength of the porous film is preferably 1 N or more. This is because when the piercing strength is less than 1 N, the porous film may be broken when a surface pressure is applied between the electrodes, thereby causing an internal short circuit.
本発明によれば、多孔質フィルムは、上述したような特性を有すれば、特に、限定されるものではないが、耐溶剤性や耐酸化還元性を考慮すれば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質フィルムが好適である。しかし、なかでも、加熱されたとき、樹脂が溶融して、細孔が閉塞する性質を有し、その結果、電池に所謂シャットダウン機能を有せしめることができるところから、多孔質フィルムとしては、ポリエチレン樹脂フィルムが特に好適である。ここに、ポリエチレン樹脂には、エチレンのホモポリマーのみならず、プロピレン、ブテン、ヘキセン等のα−オレフィンとエチレンとのコポリマーを含むものとする。また、本発明によれば、ポリテトラフルオロエチレンやポリイミド等の多孔質フィルムと上記ポリオレフィン樹脂多孔質フィルムとの積層フィルムも、耐熱性にすぐれるところから、多孔質フィルムとして、好適に用いられる。 According to the present invention, the porous film is not particularly limited as long as it has the above-described characteristics, but if considering solvent resistance and oxidation-reduction resistance, polyolefin such as polyethylene and polypropylene is used. A porous film made of a resin is preferred. However, among them, when heated, the resin melts and the pores are blocked. As a result, the battery can have a so-called shutdown function. Resin films are particularly suitable. Here, the polyethylene resin includes not only a homopolymer of ethylene but also a copolymer of ethylene with an α-olefin such as propylene, butene and hexene. According to the present invention, a laminated film of a porous film such as polytetrafluoroethylene or polyimide and the polyolefin resin porous film is also suitably used as a porous film because of its excellent heat resistance.
本発明において、架橋性ポリマーは、分子中にヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の第1の反応性基とカチオン重合性を有する第2の反応性基とを有し、上記第1の反応性基と反応性を有する多官能化合物からなる架橋剤と反応させることによって、一部、架橋してなる反応性ポリマーを与えるポリマーをいう。本発明において、電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルムは、このような架橋性ポリマーを上記第1の反応性基と反応性を有する架橋剤と反応させ、一部、架橋してなる反応性ポリマーをリチウム塩と共に多孔質フィルムに担持させてなるものである。 In the present invention, the crosslinkable polymer has at least one first reactive group selected from a hydroxy group and a carboxyl group in the molecule, and a second reactive group having cationic polymerizability, The polymer which gives the reactive polymer partially bridged by making it react with the crosslinking agent which consists of a polyfunctional compound having reactivity with one reactive group. In the present invention, the reactive polymer-supported porous film for a battery separator is obtained by reacting such a crosslinkable polymer with a crosslinking agent having reactivity with the first reactive group, and partially crosslinking the polymer. The resulting reactive polymer is supported on a porous film together with a lithium salt.
本発明によれば、架橋性ポリマーの第2の反応性基、即ち、カチオン重合性を有する反応性基は、好ましくは、オキセタニル基とエポキシ基とから選ばれる少なくとも1種の反応性基であり、オキセタニル基は、好ましくは、3−オキセタニル基である。 According to the present invention, the second reactive group of the crosslinkable polymer, that is, the reactive group having cationic polymerizability, is preferably at least one reactive group selected from an oxetanyl group and an epoxy group. The oxetanyl group is preferably a 3-oxetanyl group.
このように、分子中にヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の第1の反応性基と上記オキセタニル基とエポキシ基とから選ばれる少なくとも1種のカチオン重合性を有する第2の反応性基を有する架橋性ポリマーは、好ましくは、第1の反応性基を有する第1のラジカル重合性モノマーとオキセタニル基を有するラジカル重合性モノマーとエポキシ基を有するラジカル重合性モノマーとから選ばれる少なくとも1種の第2のラジカル重合性モノマーとこれら以外の第3のラジカル重合性モノマーとのラジカル共重合体である。 Thus, in the molecule, at least one first reactive group selected from a hydroxy group and a carboxyl group, and at least one second cationic reaction selected from the above oxetanyl group and an epoxy group. The crosslinkable polymer having a reactive group is preferably at least selected from a first radical polymerizable monomer having a first reactive group, a radical polymerizable monomer having an oxetanyl group, and a radical polymerizable monomer having an epoxy group. It is a radical copolymer of one type of second radical polymerizable monomer and a third radical polymerizable monomer other than these.
このような架橋性ポリマーは、好ましくは、第1の反応性基を有する第1のラジカル重合性モノマーとオキセタニル基を有するラジカル重合性モノマーとエポキシ基を有するラジカル重合性モノマーとから選ばれる少なくとも1種の第2のラジカル重合性モノマーとこれら以外の第3のラジカル重合性モノマーとをラジカル共重合させることによって得ることができる。 Such a crosslinkable polymer is preferably at least one selected from a first radical polymerizable monomer having a first reactive group, a radical polymerizable monomer having an oxetanyl group, and a radical polymerizable monomer having an epoxy group. It can be obtained by radical copolymerization of a second radical polymerizable monomer of the seed and a third radical polymerizable monomer other than these.
本発明によれば、このようにして、架橋性ポリマーを得る際に、第2のラジカル重合性モノマーは、全モノマー量の5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲となるように用いられる。従って、第2の反応性基として、オキセタニル基を含有する架橋性ポリマーを得る場合であれば、オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーは、全モノマー量の5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲で用いられる。同様に、第2の反応性基として、エポキシ基を含有する架橋性ポリマーを得る場合であれば、エポキシ基含有ラジカル重合性モノマーは、全モノマー量の5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲で用いられる。 According to the present invention, when the crosslinkable polymer is thus obtained, the second radical polymerizable monomer is in the range of 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight of the total monomer amount. Used as follows. Therefore, if a crosslinkable polymer containing an oxetanyl group is obtained as the second reactive group, the oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer is 5 to 50% by weight of the total monomer amount, preferably 10 to 30%. Used in the range of% by weight. Similarly, in the case of obtaining a crosslinkable polymer containing an epoxy group as the second reactive group, the epoxy group-containing radical polymerizable monomer is 5 to 50% by weight of the total monomer amount, preferably 10 to 10%. It is used in the range of 30% by weight.
また、オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーとエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーを併用して、第2の反応性基として、オキセタニル基とエポキシ基とを共に有する架橋性ポリマーを得る場合にも、オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーとエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーの合計量が全モノマー量の5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲である。 Further, when an oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer and an epoxy group-containing radical polymerizable monomer are used in combination to obtain a crosslinkable polymer having both an oxetanyl group and an epoxy group as the second reactive group, the oxetanyl group is also used. The total amount of the containing radical polymerizable monomer and the epoxy group-containing radical polymerizable monomer is in the range of 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight of the total monomer amount.
架橋性ポリマーを得る際に、全モノマー量中、第2のラジカル重合性モノマーが5重量%よりも少ないときは、後述するように、電解液のゲル化に要する反応性ポリマー量の増大を招くので、得られる電池の性能が低下する。他方、50重量%よりも多いときは、形成されたゲルの電解液の保持性が低下して、得られる電池における電極/多孔質フィルム(セパレータ)間の接着性が低下する。 When obtaining the crosslinkable polymer, if the amount of the second radical polymerizable monomer is less than 5% by weight in the total monomer amount, the amount of the reactive polymer required for gelation of the electrolytic solution is increased as described later. Therefore, the performance of the obtained battery is lowered. On the other hand, when it is more than 50% by weight, the retention property of the electrolyte solution of the formed gel is lowered, and the adhesion between the electrode / porous film (separator) in the obtained battery is lowered.
他方、第1の反応性基を有する第1のラジカル重合性モノマーは、全モノマー量の0.1〜10重量%、好ましくは、0.5〜5重量%の範囲で用いられる。第1のラジカル重合性モノマーが全モノマー量の0.1重量%よりも少ないときは、架橋性ポリマーの第1の反応性基と反応し得る多官能化合物からなる架橋剤を架橋性ポリマーと反応させ、一部、架橋させてなる反応性ポリマーとしても、反応性ポリマーの不溶分率が小さすぎて、電極/多孔質フィルム積層体を電解液中に浸漬したとき、反応性ポリマーの電解液中への溶出、拡散が十分に抑制されず、電極/多孔質フィルム積層体からの反応性ポリマーの電解液中への溶出、拡散量が多くなって、その結果、多孔質フィルムと電極との間に十分な接着を得ることができず、特性にすぐれた電池を得ることができない。 On the other hand, the first radical polymerizable monomer having the first reactive group is used in the range of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight of the total monomer amount. When the first radical polymerizable monomer is less than 0.1% by weight of the total monomer amount, the crosslinking agent composed of a polyfunctional compound capable of reacting with the first reactive group of the crosslinkable polymer is reacted with the crosslinkable polymer. Even when the reactive polymer is partially crosslinked, the insoluble content of the reactive polymer is too small, and the electrode / porous film laminate is immersed in the electrolytic solution. Elution and diffusion into the electrolyte are not sufficiently suppressed, and the amount of reactive polymer elution and diffusion from the electrode / porous film laminate into the electrolyte increases, resulting in a gap between the porous film and the electrode. Therefore, it is impossible to obtain a battery having excellent characteristics.
しかし、第1のラジカル重合性モノマーが全モノマー量の10重量%よりも多いときは、得られる架橋性ポリマーに架橋剤を反応させて、架橋性ポリマーを一部、架橋させたときに、架橋密度が大きすぎて、生成する反応性ポリマーが緻密となり、電極/多孔質フィルム積層体を電解液中に浸漬したとき、反応性ポリマーが電解液中で十分に膨潤しないので、同様に、特性にすぐれた電池を得ることができない。 However, when the amount of the first radical polymerizable monomer is more than 10% by weight of the total monomer amount, when the resulting crosslinkable polymer is reacted with a crosslinking agent to partially crosslink the crosslinkable polymer, When the density of the reactive polymer produced is too high and the electrode / porous film laminate is immersed in the electrolytic solution, the reactive polymer does not swell sufficiently in the electrolytic solution. You can't get a good battery.
本発明において、第1の反応性基を有する第1のラジカル重合性モノマーとして、第1の反応性基がカルボキシル基であるものとして、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等を挙げることができ、第1の反応性基がヒドロキシ基であるものとして、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のようなヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペンタプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(ポリ)アルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとγ−ブチロラクトン開環付加物等を挙げることができる。ここに、(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はメタクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタクリレートを意味する。 In the present invention, as the first radical polymerizable monomer having the first reactive group, the first reactive group is a carboxyl group, for example, (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, etc. Examples of the first reactive group that is a hydroxy group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 6- Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as hydroxyhexyl (meth) acrylate, ethylene glycol mono (meth) acrylate, diethylene glycol mono (meth) acrylate, triethylene glycol mono (meth) acrylate, hexaethylene glycol mono (meth) acrylate, propylene (Poly) alkylene glycol mono (meth) acrylate such as recall mono (meth) acrylate, dipropylene glycol mono (meth) acrylate, tripropylene glycol mono (meth) acrylate, pentapropylene glycol mono (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (Meth) acrylate and γ-butyrolactone ring-opening adduct and the like can be mentioned. Here, (meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid, and (meth) acrylate means acrylate or methacrylate.
また、第2の反応性基として、オキセタニル基を有する第2のラジカル重合性モノマーとして、好ましくは、一般式(I) Further, as the second reactive group, the second radical polymerizable monomer having an oxetanyl group is preferably represented by the general formula (I).
(式中、R1 は水素原子又はメチル基を示し、R2 は水素原子又は炭素原子数1〜6のアルキル基を示す。)
で表されるオキセタニル基含有(メタ)アクリレートが用いられる。
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
The oxetanyl group containing (meth) acrylate represented by these is used.
このようなオキセタニル基含有(メタ)アクリレートの具体例として、例えば、3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−メチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−ブチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−へキシル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの(メタ)アクリレートは単独で用いられ、又は2種以上が併用される。 Specific examples of such oxetanyl group-containing (meth) acrylates include, for example, 3-oxetanylmethyl (meth) acrylate, 3-methyl-3-oxetanylmethyl (meth) acrylate, and 3-ethyl-3-oxetanylmethyl (meth). Examples thereof include acrylate, 3-butyl-3-oxetanylmethyl (meth) acrylate, 3-hexyl-3-oxetanylmethyl (meth) acrylate, and the like. These (meth) acrylates are used alone or in combination of two or more.
また、第2の反応性基として、エポキシ基を有する第2のラジカル重合性モノマーとして、好ましくは、一般式(II) In addition, as the second reactive group, the second radical polymerizable monomer having an epoxy group is preferably represented by the general formula (II).
(式中、R3 は水素原子又はメチル基を示し、R4 は式(1) (In the formula, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents the formula (1)
又は式(2) Or formula (2)
で表されるエポキシ基含有基を示す。)
で表されるエポキシ基含有(メタ)アクリレートが用いられる。
The epoxy group containing group represented by these is shown. )
The epoxy group containing (meth) acrylate represented by these is used.
このようなエポキシ基含有(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、具体的には、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの(メタ)アクリレートは単独で用いられ、又は2種以上が併用される。 Specific examples of such an epoxy group-containing (meth) acrylate include, specifically, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, and the like. These (meth) acrylates are used alone or in combination of two or more.
本発明に従って、上記第1のラジカル重合性モノマーと第2のラジカル重合性モノマーと共に共重合させるこれら以外の第3のラジカル重合性モノマーは、好ましくは、一般式(III) The third radical polymerizable monomer other than those copolymerized together with the first radical polymerizable monomer and the second radical polymerizable monomer according to the present invention preferably has the general formula (III)
(式中、R5 は水素原子又はメチル基を示し、Aは炭素原子数2又は3のオキシアルキレン基(好ましくは、オキシエチレン基又はオキシプロピレン基)を示し、R6 は炭素原子数1〜6のアルキル基又は炭素原子数1〜6のフッ化アルキル基を示し、nは0〜3の整数を示す。)
で表される(メタ)アクリレートと一般式(IV)
(In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents an oxyalkylene group having 2 or 3 carbon atoms (preferably an oxyethylene group or an oxypropylene group), and R 6 represents 1 to 1 carbon atoms. 6 represents an alkyl group or a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 3.)
(Meth) acrylate represented by the general formula (IV)
(式中、R7 はメチル基又はエチル基を示し、R8 は水素原子又はメチル基を示す。)
で表されるビニルエステルから選ばれる少なくとも1種である。
(In the formula, R 7 represents a methyl group or an ethyl group, and R 8 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
It is at least 1 sort (s) chosen from vinyl ester represented by these.
上記一般式(III) で表される(メタ)アクリレートの具体例として、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これら以外にも、例えば、 Specific examples of the (meth) acrylate represented by the general formula (III) include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2,2,2 -Trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, etc. can be mentioned. Besides these, for example,
(各式中、R5 は水素原子又はメチル基を示し、nは0〜3の整数である。)
等を挙げることができる。
(In each formula, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and n is an integer of 0 to 3.)
Etc.
また、上記一般式(IV)で表されるビニルエステルの具体例として、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等を挙げることができる。 Specific examples of the vinyl ester represented by the general formula (IV) include vinyl acetate and vinyl propionate.
特に、本発明によれば、後述するように、架橋性ポリマーの層を剥離性シート上に形成し、これを多孔質フィルムの変形や劣化、溶融を招くことなく、多孔質フィルム上に転写することができるように、架橋性ポリマーは、70℃以下のガラス転移温度を有することが好ましく、更に、20〜60℃の範囲のガラス転移温度を有することが好ましい。 In particular, according to the present invention, as described later, a layer of a crosslinkable polymer is formed on a peelable sheet, and this is transferred onto the porous film without causing deformation, deterioration or melting of the porous film. The crosslinkable polymer preferably has a glass transition temperature of 70 ° C. or lower, and preferably has a glass transition temperature in the range of 20 to 60 ° C.
このように、架橋性ポリマーのガラス転移点を好ましくは70℃以下とすることができる他のラジカル重合性モノマーとして、上記一般式(III) で表される(メタ)アクリレートに含まれるもののうち、例えば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート等を挙げることができる。 As described above, among other radical polymerizable monomers capable of setting the glass transition point of the crosslinkable polymer to preferably 70 ° C. or less, among those contained in the (meth) acrylate represented by the general formula (III), For example, ethyl acrylate, butyl acrylate, propyl acrylate, isooctyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, and the like can be given.
前述したように、架橋性ポリマーは、第1の反応性基を有する第1のラジカル重合性モノマーと第2の反応性基を有する第2のラジカル重合性モノマーとこれら以外の第3のラジカル重合性モノマーとをラジカル重合開始剤を用いてラジカル共重合させることによって得ることができる。このラジカル共重合は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、乳化重合等、いずれの重合法によってもよいが、重合の容易さ、分子量の調整、後処理等の点から溶液重合や懸濁重合によるのが好ましい。 As described above, the crosslinkable polymer includes the first radical polymerizable monomer having the first reactive group, the second radical polymerizable monomer having the second reactive group, and the third radical polymerization other than these. It can obtain by carrying out radical copolymerization with a functional monomer using a radical polymerization initiator. This radical copolymerization may be carried out by any polymerization method such as solution polymerization, bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc., but solution polymerization or suspension polymerization in terms of ease of polymerization, adjustment of molecular weight, post-treatment, etc. Is preferred.
上記ラジカル重合開始剤は、特に、限定されるものではないが、例えば、N,N’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチルN,N’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等が用いられる。また、このラジカル共重合において、必要に応じて、メルカプタン等のような分子量調整剤を用いることができる。 The radical polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include N, N′-azobisisobutyronitrile, dimethyl N, N′-azobis (2-methylpropionate), and benzoyl peroxide. Lauroyl peroxide is used. In this radical copolymerization, a molecular weight modifier such as mercaptan can be used as necessary.
本発明において、架橋性ポリマーは、その重量平均分子量が10000以上であることが好ましい。架橋性ポリマーの重量平均分子量が10000よりも小さいときは、電解液をゲル化するために多量の架橋性ポリマーを必要とするので、得られる電池の特性を低下させる。他方、架橋性ポリマーの重量平均分子量の上限は、特に制限されるものではないが、電解液をゲルとして保持し得るように、300万程度であり、好ましくは、250万程度である。特に、本発明によれば、架橋性ポリマーは、重量平均分子量が100000〜2000000の範囲にあるのが好ましい。 In the present invention, the crosslinkable polymer preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more. When the weight average molecular weight of the crosslinkable polymer is less than 10,000, a large amount of the crosslinkable polymer is required to gel the electrolytic solution, so that the characteristics of the obtained battery are deteriorated. On the other hand, the upper limit of the weight average molecular weight of the crosslinkable polymer is not particularly limited, but is about 3 million, preferably about 2.5 million so that the electrolytic solution can be held as a gel. In particular, according to the present invention, the crosslinkable polymer preferably has a weight average molecular weight in the range of 100,000 to 2,000,000.
本発明において、架橋性ポリマー担持多孔質フィルムが担持するリチウム塩は、リチウムイオンをカチオン成分とし、無機酸又は有機酸をアニオン成分とする塩であり、上記無機酸として、例えば、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、ヘキサフルオロリン酸、過塩素酸等を挙げることができ、また、有機酸として、例えば、有機カルボン酸、有機スルホン酸、フッ素置換有機スルホン酸等を挙げることができる。 In the present invention, the lithium salt carried by the crosslinkable polymer-supported porous film is a salt containing lithium ions as a cation component and an inorganic acid or an organic acid as an anion component. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, Examples thereof include phosphoric acid, sulfuric acid, borohydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, perchloric acid, and examples of organic acids include organic carboxylic acids, organic sulfonic acids, and fluorine-substituted organic sulfones. An acid etc. can be mentioned.
従って、このようなリチウム塩の具体例として、例えば、酢酸リチウム、臭化リチウム、塩化リチウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、水素化リチウム、水酸化リチウム、ヨウ素酸リチウム、乳酸リチウム、メタホウ酸リチウム、メタケイ酸リチウム、モリブデン酸リチウム、ニオブ酸リチウム、硝酸リチウム、シュウ酸リチウム、リン酸リチウム、ステアリン酸リチウム、硫酸リチウム、四ホウ酸リチウム、四塩化銅酸リチウム、タングステン酸リチウム、過塩素酸リチウム、リチウムビスフルオロエタンスルホニルイミド、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド等を挙げることができる。しかし、本発明において、リチウム塩は、これらに限定されるものではない。 Accordingly, specific examples of such lithium salts include, for example, lithium acetate, lithium bromide, lithium chloride, lithium carbonate, lithium fluoride, lithium hydride, lithium hydroxide, lithium iodate, lithium lactate, lithium metaborate, Lithium metasilicate, lithium molybdate, lithium niobate, lithium nitrate, lithium oxalate, lithium phosphate, lithium stearate, lithium sulfate, lithium tetraborate, lithium tetrachloride cuprate, lithium tungstate, lithium perchlorate, Examples thereof include lithium bisfluoroethanesulfonylimide and lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide. However, in the present invention, the lithium salt is not limited to these.
本発明において、リチウム塩は、反応性ポリマーとリチウム塩の合計に対して、0.1〜90重量%、好ましくは、1〜70重量%、最も好ましくは、10〜50重量%の範囲で用いられる。 In the present invention, the lithium salt is used in the range of 0.1 to 90% by weight, preferably 1 to 70% by weight, and most preferably 10 to 50% by weight, based on the total of the reactive polymer and the lithium salt. It is done.
本発明による電池用セパレータのための反応性ポリマー担持多孔質フィルムは、このようなリチウム塩を前記反応性ポリマーと共に多孔質フィルムに担持させてものであり、この反応性ポリマーは、前記架橋性ポリマーをその第1の反応性基によって架橋剤と反応させ、一部、架橋させてなるものである。架橋性ポリマーは、このように、その第1の反応性基によって架橋剤と反応して架橋すると共に、例えば、特開平11−43540号公報や特開平11−116663号公報に記載されているように、その第2の反応性基によって、カチオン重合して、架橋する。 The reactive polymer-supported porous film for the battery separator according to the present invention is such that such a lithium salt is supported on the porous film together with the reactive polymer, and the reactive polymer is the crosslinkable polymer. Is reacted with a crosslinking agent by the first reactive group and partially crosslinked. As described above, the crosslinkable polymer reacts with the crosslinking agent by the first reactive group to crosslink, and is described in, for example, JP-A-11-43540 and JP-A-11-116663. In addition, the second reactive group causes cationic polymerization and crosslinking.
本発明において、上記架橋剤としては、多官能イソシアネートが好ましく用いられ、このような多官能イソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等の芳香族、芳香脂肪族、脂環族、脂肪族のジイソシアネートのほか、トリメチロールプロパンのようなポリオールにこれらのジイソシアネートを付加させてなる所謂イソシアネートアダクト体も好ましく用いられる。 In the present invention, a polyfunctional isocyanate is preferably used as the crosslinking agent. Examples of such a polyfunctional isocyanate include phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and cyclohexane diisocyanate. In addition to aromatic, araliphatic, alicyclic, and aliphatic diisocyanates, so-called isocyanate adducts obtained by adding these diisocyanates to polyols such as trimethylolpropane are also preferably used.
本発明による反応性ポリマー担持多孔質フィルムを得るに際して、先ず、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤を多孔質フィルムに担持させるには、例えば、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤とをアセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の適宜の溶剤に溶解させ、この架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物の溶液を多孔質フィルムにキャスティング、スプレー塗布等、適宜の手段にて塗布、含浸させた後、乾燥して、用いた溶剤を除去すればよい。 In obtaining the reactive polymer-supported porous film according to the present invention, first, in order to support the crosslinkable polymer, the lithium salt, and the crosslinker on the porous film, for example, the crosslinkable polymer, the lithium salt, and the crosslinker are mixed with acetone, It was dissolved in an appropriate solvent such as ethyl acetate and butyl acetate, and a solution of a mixture of this crosslinkable polymer, lithium salt and crosslinker was applied and impregnated on the porous film by appropriate means such as casting or spray coating. Then, the solvent used may be removed by drying.
また、別の方法として、架橋性ポリマーとリチウム塩とを含む溶液を多孔質フィルムに塗布し、乾燥させた後、このような多孔質フィルムに架橋剤の溶液を塗布、含浸し、乾燥させることによっても、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物を多孔質フィルムに担持させることができる。 As another method, a solution containing a crosslinkable polymer and a lithium salt is applied to a porous film and dried, and then a solution of a crosslinking agent is applied to such a porous film, impregnated, and dried. Also, a mixture of a crosslinkable polymer, a lithium salt, and a crosslinking agent can be supported on the porous film.
このようにして、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤を多孔質フィルムに担持させた後、適宜の温度に加熱して、架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、一部、架橋させることによって、反応性ポリマーとリチウム塩とを多孔質フィルムに担持させることができる。 In this way, after the crosslinkable polymer, the lithium salt, and the crosslinker are supported on the porous film, by heating to an appropriate temperature, the crosslinkable polymer is reacted with the crosslinker, and partially crosslinked, The reactive polymer and the lithium salt can be supported on the porous film.
更に、別の方法として、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤とを含む溶液を調製し、この架橋性ポリマーを予め、架橋剤と反応させて、一部、架橋させ、反応性ポリマーとした後、この反応性ポリマーを含む溶液を適宜の剥離性シートに塗布し、乾燥させた後、多孔質フィルムに転写してもよい。 Furthermore, as another method, after preparing a solution containing a crosslinkable polymer, a lithium salt, and a crosslinker, the crosslinkable polymer is reacted with a crosslinker in advance and partially crosslinked to obtain a reactive polymer. The solution containing the reactive polymer may be applied to an appropriate peelable sheet, dried, and then transferred to a porous film.
しかし、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤を多孔質フィルムに担持させるための特に好ましい方法の1つは、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤を含む溶液を剥離性シートに塗布し、乾燥させて、剥離性シート上に架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物からなる層を形成した後、剥離性シートを多孔質フィルムに重ねて加熱加圧し、上記架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物からなる層を多孔質フィルムに転写するものである。 However, one particularly preferable method for supporting the crosslinkable polymer, the lithium salt, and the crosslinker on the porous film is to apply a solution containing the crosslinkable polymer, the lithium salt, and the crosslinker to the peelable sheet and then dry it. After forming a layer made of a mixture of a crosslinkable polymer, a lithium salt and a crosslinker on the peelable sheet, the peelable sheet is stacked on the porous film and heated and pressed to crosslink the crosslinkable polymer with the lithium salt. The layer made of the mixture with the agent is transferred to the porous film.
特に、本発明によれば、架橋性ポリマーを製造する際に、第1の反応性基を有する第1のラジカル重合性モノマーと第2の反応性基を有する第2のラジカル重合性モノマーと共に、前述したように、これら以外の第3のラジカル重合性モノマーを選択して用いて、これらを共重合させることによって、得られる架橋性ポリマーのガラス転移温度を好ましくは70℃以下に低下させることができるので、そのような架橋性ポリマーを用いることによって、上述したように、剥離性シート上に架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物からなる層を形成し、この層を架橋性ポリマーのガラス転移温度以上であって、且つ、多孔質フィルムの変形や溶融を生じないように、好ましくは、100℃以下の温度に加熱しつつ、多孔質フィルムに圧着すれば、多孔質フィルムに有害な影響を与えることなく、多孔質フィルムに架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤とからなる混合物の層を転写することができる。 In particular, according to the present invention, when producing a crosslinkable polymer, together with a first radical polymerizable monomer having a first reactive group and a second radical polymerizable monomer having a second reactive group, As described above, by selecting and using a third radically polymerizable monomer other than these and copolymerizing them, the glass transition temperature of the resulting crosslinkable polymer is preferably lowered to 70 ° C. or lower. Therefore, by using such a crosslinkable polymer, as described above, a layer composed of a mixture of the crosslinkable polymer, the lithium salt and the crosslinker is formed on the peelable sheet, and this layer is formed of the crosslinkable polymer. Preferably, the porous film is heated while being heated to a temperature of 100 ° C. or lower so as not to cause deformation or melting of the porous film. By words, it is possible to transfer a layer of porous without adversely affecting the film, a mixture composed of a porous film crosslinkable polymer and a lithium salt and a crosslinking agent.
上記剥離性シートとしては、代表的には、ポリプロピレン樹脂シートが好ましく用いられるが、これに限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、塩化ビニル、エンジニアプラスチック等のシート、紙(特に、樹脂含浸紙)、合成紙、これらの積層体等が用いられる。これらのシートは、必要に応じて、シリコーン系や長鎖アルキル系等の化合物で背面処理されていてもよい。 As the above-mentioned peelable sheet, a polypropylene resin sheet is typically preferably used, but is not limited thereto. For example, a sheet of polyethylene terephthalate, polyethylene, vinyl chloride, engineer plastic, paper (particularly, resin-impregnated paper) ), Synthetic paper, and laminates thereof. These sheets may be back-treated with a compound such as silicone or long-chain alkyl as necessary.
このように、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物の層を多孔質フィルムに転写して、多孔質フィルム上に架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物からなる層を形成するときは、例えば、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物の溶液を多孔質フィルムの表面に塗布する場合と異なって、多孔質フィルムの内部の細孔内に架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物を侵入させることなく、従って、多孔質フィルムの細孔を閉塞することなく、多孔質フィルムの表面に架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物の層を確実に形成することができる。 Thus, the layer of the mixture of the crosslinkable polymer, the lithium salt, and the crosslinking agent is transferred to the porous film, and a layer made of the mixture of the crosslinkable polymer, the lithium salt, and the crosslinking agent is formed on the porous film. When, for example, a solution of a mixture of a crosslinkable polymer, a lithium salt, and a crosslinker is applied to the surface of the porous film, the crosslinkable polymer and the lithium salt are placed in the pores inside the porous film. A layer of the mixture of the crosslinkable polymer, the lithium salt and the crosslinker is reliably formed on the surface of the porous film without intruding the mixture with the crosslinker and thus without clogging the pores of the porous film. be able to.
このようにして、架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤との混合物を多孔質フィルムに担持させた後、これを適宜の温度に加熱して、架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、一部、架橋させることによって、反応性ポリマー担持多孔質フィルムを得ることができる。 Thus, after making the porous film carry the mixture of the crosslinkable polymer, the lithium salt and the crosslinker, this is heated to an appropriate temperature to cause the crosslinkable polymer to react with the crosslinker. A reactive polymer-supported porous film can be obtained by crosslinking.
本発明において、多孔性フィルムの架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤の担持量は、用いる架橋性ポリマーやリチウム塩や架橋剤の種類や担持させる態様等にもよるが、通常、0.5〜5g/m2 の範囲であり、好ましくは、0.8〜3g/m2 の範囲である。多孔性フィルムの架橋性ポリマーとリチウム塩と架橋剤の担持量が少なすぎるときは、得られる電池において、セパレータと電極との間に十分な接着力を得ることができない。反対に、担持量が多すぎるときは、得られる電池の特性の低下を引き起こすので、好ましくない。 In the present invention, the amount of the crosslinkable polymer, lithium salt, and crosslinker supported in the porous film depends on the type of crosslinkable polymer used, the lithium salt, and the crosslinker, the mode of the support, etc. in the range of 5 g / m 2, preferably in the range of 0.8~3g / m 2. When the amount of the crosslinkable polymer, lithium salt, and crosslinker supported on the porous film is too small, sufficient adhesive force cannot be obtained between the separator and the electrode in the obtained battery. On the other hand, when the amount is too large, the characteristics of the obtained battery are deteriorated, which is not preferable.
本発明によれば、このようにして、架橋性ポリマーを一部、架橋させてなる反応性ポリマーは、通常、1〜90%の範囲の不溶分率を有し、好ましくは、3〜75%の範囲、最も好ましくは、10〜65%の範囲の不溶分率を有する。ここに、上記不溶分率とは、後述するように、部分架橋した反応性ポリマーを担持させた多孔質フィルムをエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート(容量比1/1)混合溶媒に室温で攪拌下に2時間浸漬した後、更に、エチルメチルカーボネートに浸漬したときに多孔質フィルム上に残存する反応性ポリマーの割合をいう。
According to the present invention, the reactive polymer obtained by partially crosslinking the crosslinkable polymer in this way usually has an insoluble fraction in the range of 1 to 90%, preferably 3 to 75%. And most preferably has an insoluble fraction in the range of 10 to 65%. Here, the insoluble fraction is, as will be described later, 2 with stirring a porous film carrying a partially crosslinked reactive polymer in an ethylene carbonate / diethyl carbonate (
このように、架橋性ポリマーを架橋剤、例えば、多官能イソシアネートと反応させ、一部、架橋させて、1〜90%の範囲の不溶分率を有する反応性ポリマーを得るには、限定されるものではないが、通常、架橋性ポリマーの有する第1の反応性基、即ち、ヒドロキシ基又はカルボキシル基のような反応性基1モル部に対して、多官能イソシアネートの有するイソシアネート基が0.01〜5.0モル部、好ましくは、0.05〜3.0モル部となるように用いると共に、架橋性ポリマーと多官能イソシアネートとの加熱反応条件を調節すればよく、このようにして、所望の不溶分率を有する反応性ポリマーを得ることができる。架橋性ポリマーの有する第1の反応性基がアミノ基であるときは、その活性水素1モル部に対して、多官能イソシアネートの有するイソシアネート基が0.01〜5.0モル部、好ましくは、0.05〜3.0モル部となるように用いると共に、架橋性ポリマーと多官能イソシアネートとの加熱反応条件を調節すればよい。 Thus, it is limited to reacting a crosslinkable polymer with a crosslinking agent, for example, a polyfunctional isocyanate and partially crosslinking to obtain a reactive polymer having an insoluble fraction in the range of 1 to 90%. Although not usually, the isocyanate group possessed by the polyfunctional isocyanate is 0.01 per mole of the first reactive group possessed by the crosslinkable polymer, that is, 1 mole part of the reactive group such as hydroxy group or carboxyl group. -5.0 mol part, preferably 0.05-3.0 mol part, and the heating reaction conditions between the crosslinkable polymer and the polyfunctional isocyanate may be adjusted. It is possible to obtain a reactive polymer having an insoluble fraction of When the first reactive group of the crosslinkable polymer is an amino group, the isocyanate group of the polyfunctional isocyanate is 0.01 to 5.0 mol parts, preferably 1 mol part of the active hydrogen, What is necessary is just to adjust the heating reaction conditions of a crosslinkable polymer and polyfunctional isocyanate while using it so that it may become 0.05-3.0 mol part.
一例として、例えば、第1の反応性基としてヒドロキシ基を有する架橋性ポリマーの場合、第1の反応性基1モル部に対して、多官能イソシアネートの有するイソシアネート基が0.5〜2.0モル部となるように用いると共に、架橋性ポリマーと多官能イソシアネートとを50℃で12〜60時間加熱反応させることによって、不溶分率1〜90%の反応性ポリマーを得ることができる。 As an example, for example, in the case of a crosslinkable polymer having a hydroxy group as the first reactive group, the isocyanate group of the polyfunctional isocyanate is 0.5 to 2.0 with respect to 1 mol of the first reactive group. A reactive polymer having an insoluble fraction of 1 to 90% can be obtained by using it so as to be a molar part and by subjecting the crosslinkable polymer and the polyfunctional isocyanate to a heat reaction at 50 ° C. for 12 to 60 hours.
本発明においては、リチウム塩と共に反応性ポリマーを多孔質フィルム上に全面に担持させることが好ましいが、場合によっては、多孔質フィルム上に部分的に、即ち、例えば、筋状、斑点状、格子目状、縞状、亀甲模様状等に部分的に担持させてもよい。 In the present invention, it is preferred that the reactive polymer is supported on the entire surface of the porous film together with the lithium salt. However, in some cases, the reactive polymer is partially on the porous film, that is, for example, streaks, spots, lattices. You may make it carry | support partially in eyes, stripes, a turtle shell pattern, etc.
本発明によれば、前記反応性ポリマー担持多孔質フィルムに、これを挟んで正極と負極を積層し、好ましくは、加熱下に加圧し、圧着して、正極と負極を架橋性ポリマー担持多孔質フィルムに仮接着し、貼り合わせることによって、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体を得ることができる。以下、本発明において、この電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体を簡単のため、単に、電極/多孔質フィルム積層体ということがある。 According to the present invention, the reactive polymer-supported porous film is laminated with the positive electrode and the negative electrode sandwiched therebetween, and preferably, the positive electrode and the negative electrode are bonded to the crosslinkable polymer-supporting porous film under pressure and pressure. An electrode / reactive polymer-supported porous film laminate can be obtained by temporarily adhering to a film and bonding. Hereinafter, in the present invention, this electrode / reactive polymer-supported porous film laminate may be simply referred to as an electrode / porous film laminate for simplicity.
本発明において、電極、即ち、負極と正極は、電池によって相違するが、一般に、導電性基材に活物質と、必要に応じて、導電剤とを樹脂バインダーを用いて、担持させてなるシート状のものが用いられる。 In the present invention, the electrode, that is, the negative electrode and the positive electrode differ depending on the battery, but in general, a sheet in which an active material and, if necessary, a conductive agent are supported on a conductive base material using a resin binder. The shape is used.
本発明において、電極/多孔質フィルム積層体は、反応性ポリマー担持多孔質フィルムに電極が積層されておればよい。従って、電池の構造や形態に応じて、電極/多孔質フィルム積層体として、例えば、負極/多孔質フィルム/正極、負極/多孔質フィルム/正極/多孔質フィルム等が用いられる。また、電極/多孔質フィルム積層体は、シート状でもよく、また、捲回されていてもよい。 In the present invention, the electrode / porous film laminate may have an electrode laminated on a reactive polymer-supported porous film. Therefore, for example, a negative electrode / porous film / positive electrode, a negative electrode / porous film / positive electrode / porous film, etc. are used as the electrode / porous film laminate according to the structure and form of the battery. The electrode / porous film laminate may be in the form of a sheet or may be wound.
本発明による反応性ポリマー担持多孔質フィルムは、電池の製造に好適に用いることができる。即ち、電極を反応性ポリマー担持多孔質フィルムに積層し、又は捲回して、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体を得、次いで、この積層体を金属缶やラミネートフィルム等からなる電池容器内に仕込み、端子の溶接等が必要な場合にはこれを行った後、この電池容器内にカチオン重合触媒を溶解させた電解液を所定量注入し、電池容器を密封、封口して、反応性ポリマー担持多孔質フィルムに担持させた反応性ポリマーを少なくとも多孔質フィルムと電極との界面の近傍にてその少なくとも一部を電解液中で膨潤させ、又は電解液中に溶出、拡散させて、その第2の反応性基によってカチオン重合によって架橋させ、電解液の少なくとも一部をゲル化させて、電極を多孔質フィルムと接着し、かくして、多孔質フィルムをセパレータとし、このセパレータに電極が強固に接着された電池を得ることができる。この場合において、反応性ポリマーは、その反応性基のカチオン重合による架橋によって、少なくとも多孔質フィルムと電極との界面の近傍にて電解液をゲル化させて、電極と多孔質フィルムとを接着するように機能する。 The reactive polymer-supported porous film according to the present invention can be suitably used for battery production. That is, an electrode is laminated or wound on a reactive polymer-supported porous film to obtain an electrode / reactive polymer-supported porous film laminate, and then this laminate is a battery container comprising a metal can, a laminate film, or the like. If it is necessary to weld the terminal and weld the terminal, etc., this is performed, and then a predetermined amount of an electrolytic solution in which the cationic polymerization catalyst is dissolved is injected into the battery container, and the battery container is sealed and sealed. At least a part of the reactive polymer supported on the porous polymer-supported porous film is swollen in the electrolyte solution in the vicinity of the interface between the porous film and the electrode, or eluted and diffused in the electrolyte solution. The second reactive group is cross-linked by cationic polymerization, and at least a part of the electrolytic solution is gelled to adhere the electrode to the porous film, and thus the porous film is separated. And data electrode to the separator can be obtained strongly adhered cells. In this case, the reactive polymer causes the electrolyte solution to gel at least in the vicinity of the interface between the porous film and the electrode by crosslinking of the reactive group by cationic polymerization, thereby bonding the electrode and the porous film. To function.
特に、本発明によれば、反応性ポリマー担持多孔質フィルムを用いる電池の製造においては、反応性ポリマーは、予め、一部、架橋されて、前述した範囲の不溶分率を有するので、電解液に浸漬されたときにも、電解液中への溶出、拡散が抑制される。従って、このような反応性ポリマーを含む電極/多孔質フィルム積層体を電池容器内に仕込んだ後、この電池容器にカチオン重合触媒を含む電解質を含む電解液を注入すれば、多孔質フィルムと電極との界面の近傍にて、上記電極/多孔質フィルム積層体における反応性ポリマーの一部のみが電解液中で膨潤し、又は電解液中に溶出して、前記第2の反応性基によって、反応性ポリマーが電解液中のカチオン重合触媒、好ましくは、カチオン重合触媒を兼ねる電解質によってカチオン重合し、更に、架橋し、電解液をゲル化して、電極を多孔質フィルムに密着性よく強固に接着し、かくして、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム(即ち、得られる電池におけるセパレータ)接合体を得ることができる。以下、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム接合体を簡単のため、単に、電極/反応性ポリマー接合体ということがある。 In particular, according to the present invention, in the production of a battery using a reactive polymer-supported porous film, the reactive polymer is partially crosslinked in advance and has an insoluble fraction in the above-described range. Even when immersed in the electrolyte, elution and diffusion into the electrolyte are suppressed. Therefore, if an electrode / porous film laminate containing such a reactive polymer is charged into a battery container and then an electrolyte containing an electrolyte containing a cationic polymerization catalyst is injected into the battery container, the porous film and electrode In the vicinity of the interface with the electrode / porous film laminate, only a part of the reactive polymer in the electrolyte swells or elutes in the electrolyte, and the second reactive group The reactive polymer is cationically polymerized by an electrolyte that also serves as a cationic polymerization catalyst in the electrolytic solution, preferably an electrolyte that also serves as a cationic polymerization catalyst. Further, the polymer is cross-linked, and the electrolytic solution is gelled to firmly adhere the electrode to the porous film with good adhesion. Thus, an electrode / reactive polymer-supported porous film (that is, a separator in the resulting battery) assembly can be obtained. Hereinafter, for the sake of simplicity, the electrode / reactive polymer-supported porous film assembly may be simply referred to as an electrode / reactive polymer assembly.
即ち、本発明によれば、反応性ポリマーは、上記範囲の不溶分率を有し、従って、電解液中に浸漬されても、電解液中への溶出、拡散が防止され、又は低減されて、電極と多孔質フィルムとの接着に有効に用いられるので、比較的少量の反応性ポリマーの使用によって、電極と多孔質フィルムとを安定して、しかも、より強固に接着することができる。 That is, according to the present invention, the reactive polymer has an insoluble fraction within the above range. Therefore, even when immersed in the electrolytic solution, elution and diffusion into the electrolytic solution are prevented or reduced. Since it is effectively used for adhesion between the electrode and the porous film, the use of a relatively small amount of the reactive polymer makes it possible to bond the electrode and the porous film stably and more firmly.
本発明において、反応性ポリマーは、その構造や多孔質フィルムへの担持量、カチオン重合触媒の種類や量にもよるが、常温においてもカチオン重合させ、架橋させることもできるが、しかし、加熱することによって、カチオン重合を促進することができる。この場合、電池を構成する材料の耐熱性や生産性との兼ね合いにもよるが、通常、40〜100℃程度の温度で0.5〜24時間程度加熱すればよい。また、電極を多孔質フィルムに接着させるに足る量のポリマーを膨潤させ、又は溶出、拡散させるために、電池容器内に電解液を注入した後、常温で数時間程度、放置してもよい。 In the present invention, the reactive polymer can be cationically polymerized and crosslinked at room temperature, although it depends on its structure, the amount supported on the porous film, and the type and amount of the cationic polymerization catalyst, but it is heated. Thus, cationic polymerization can be promoted. In this case, although it depends on the heat resistance and productivity of the material constituting the battery, the heating is usually performed at a temperature of about 40 to 100 ° C. for about 0.5 to 24 hours. In addition, in order to swell, elute or diffuse an amount of polymer sufficient to adhere the electrode to the porous film, the electrolyte may be poured into the battery container and then left at room temperature for several hours.
本発明によれば、得られる電池において、電極とセパレータ(多孔性フィルム)との間に得られる接着力は、用いた多孔性フィルムの熱収縮特性にもよるが、通常、0.03N/cm以上であり、好ましくは、0.05N/cm以上である。この接着力が低すぎるときは、セパレータが熱収縮したり、セパレータが電極間の距離を一定に保持する機能に劣ることとなるおそれがある。また、上記接着力は、本発明の目的からは、その上限において、特に限定されるものではないが、しかし、接着力を高めるには、用いる接着剤の量を増やす必要があり、そして、このように、用いる接着剤の量を増やすときは、得られる電池の特性が低下するおそれがある。従って、電池用セパレータに用いる多孔性フィルムの熱特性や、セパレータが電極間の距離を一定に保持する機能からみて、上記接着力は、好ましくは、1.0N/cm以下である。 According to the present invention, in the battery obtained, the adhesive force obtained between the electrode and the separator (porous film) is usually 0.03 N / cm, although it depends on the heat shrinkage characteristics of the porous film used. It is above, Preferably, it is 0.05 N / cm or more. When this adhesive force is too low, the separator may be thermally contracted, or the separator may be inferior in the function of keeping the distance between the electrodes constant. Further, the above-mentioned adhesive force is not particularly limited at the upper limit for the purpose of the present invention, but in order to increase the adhesive force, it is necessary to increase the amount of the adhesive used, and this As described above, when the amount of the adhesive to be used is increased, the characteristics of the obtained battery may be deteriorated. Therefore, in view of the thermal characteristics of the porous film used for the battery separator and the function of the separator to keep the distance between the electrodes constant, the adhesive force is preferably 1.0 N / cm or less.
このようにして得られる電極/多孔質フィルム接合体における多孔質フィルムは、電池に組み込まれた後は、セパレータとして機能する。ここに、本発明によるこのような電極/多孔質フィルム接合体においては、前述したように、電極と多孔質フィルムとは強固に接着されているので、セパレータ(多孔質フィルム)は、例えば、150℃のような高温環境下に置かれても、面積熱収縮率が小さく、通常、20%以下であり、好ましくは、15%以下である。 The porous film in the electrode / porous film assembly thus obtained functions as a separator after being incorporated into a battery. Here, in such an electrode / porous film assembly according to the present invention, since the electrode and the porous film are firmly bonded as described above, the separator (porous film) is, for example, 150. Even when placed in a high temperature environment such as ° C., the area heat shrinkage rate is small, usually 20% or less, and preferably 15% or less.
上記電解液は、電解質塩を適宜の溶媒に溶解してなる溶液である。上記電解質塩としては、水素、リチウム、ナトリウム、カリウム等アルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、第三級又は第四級アンモニウム塩等をカチオン成分とし、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、ヘキサフルオロリン酸、過塩素酸等の無機酸、カルボン酸、有機スルホン酸又はフッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をアニオン成分とする塩を用いることができる。これらのなかでは、特に、アルカリ金属イオンをカチオン成分とする電解質塩が好ましく用いられる。 The electrolytic solution is a solution obtained by dissolving an electrolyte salt in an appropriate solvent. Examples of the electrolyte salt include alkali metals such as hydrogen, lithium, sodium, and potassium, alkaline earth metals such as calcium and strontium, tertiary or quaternary ammonium salts, and the like as cationic components, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid A salt containing an anionic component of an inorganic acid such as borohydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hexafluorophosphoric acid or perchloric acid, or an organic acid such as carboxylic acid, organic sulfonic acid or fluorine-substituted organic sulfonic acid. it can. Among these, an electrolyte salt containing an alkali metal ion as a cation component is particularly preferably used.
このようなアルカリ金属イオンをカチオン成分とする電解質塩の具体例としては、例えば、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸アルカリ金属、テトラフルオロホウ酸リチウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム等のテトラフルオロホウ酸アルカリ金属、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸カリウム等のへキサフルオロリン酸アルカリ金属、トリフルオロ酢酸リチウム等のトリフルオロ酢酸アルカリ金属、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等のトリフルオロメタンスルホン酸アルカリ金属を挙げることができる。 Specific examples of the electrolyte salt having such an alkali metal ion as a cation component include, for example, alkali perchlorate such as lithium perchlorate, sodium perchlorate, potassium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, tetra Alkali metal tetrafluoroborate such as sodium fluoroborate and potassium tetrafluoroborate, alkali metal hexafluorophosphate such as lithium hexafluorophosphate and potassium hexafluorophosphate, alkali trifluoroacetate such as lithium trifluoroacetate Mention may be made of metals and alkali metals of trifluoromethane sulfonate such as lithium trifluoromethane sulfonate.
特に、本発明に従って、リチウムイオン二次電池を得る場合には、電解質塩としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム等が好適に用いられる。 In particular, when obtaining a lithium ion secondary battery according to the present invention, as the electrolyte salt, for example, lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate and the like are preferably used.
更に、本発明において用いる上記電解質塩のための溶媒としては、上記電解質塩を溶解するものであればどのようなものでも用いることができるが、非水系の溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の環状エステル類や、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類や、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状エステル類を単独で、又は2種以上の混合物として用いることができる。 Furthermore, as the solvent for the electrolyte salt used in the present invention, any solvent can be used as long as it dissolves the electrolyte salt. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, Use cyclic esters such as butylene carbonate and γ-butyrolactone, ethers such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane, and chain esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate alone or as a mixture of two or more. be able to.
また、上記電解質塩は、用いる溶媒の種類や量に応じて適宜に決定されるが、通常、得られるゲル電解質において、1〜50重量%の濃度となる量が用いられる。 Moreover, although the said electrolyte salt is suitably determined according to the kind and quantity of the solvent to be used, normally the quantity used as the density | concentration of 1 to 50 weight% is used in the gel electrolyte obtained.
本発明において、カチオン重合触媒としては、オニウム塩が好ましく用いられる。そのようなオニウム塩として、例えば、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、アルソニウム塩、スチボニウム塩、ヨードニウム塩等のカチオン成分と、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、過塩素酸塩等のアニオン成分とからなるオニウム塩を挙げることができる。 In the present invention, an onium salt is preferably used as the cationic polymerization catalyst. Examples of such onium salts include ammonium salts, phosphonium salts, arsonium salts, stibonium salts, iodonium salts, and other cationic components, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, trifluoromethanesulfonate, and perchloric acid. An onium salt comprising an anionic component such as a salt can be mentioned.
しかし、本発明によれば、上述した電解質塩のなかでも、特に、テトラフルオロホウ酸リチウムとへキサフルオロリン酸リチウムは、それ自体、カチオン重合触媒としても機能するので、電解質塩を兼ねるものとして好ましく用いられる。この場合、テトラフルオロホウ酸リチウムとへキサフルオロリン酸リチウムは、いずれかを単独で用いてもよく、また、両方を併用してもよい。 However, according to the present invention, among the above-described electrolyte salts, in particular, lithium tetrafluoroborate and lithium hexafluorophosphate also function as a cationic polymerization catalyst. Preferably used. In this case, either lithium tetrafluoroborate or lithium hexafluorophosphate may be used alone, or both may be used in combination.
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。以下において、基材多孔質フィルムの物性と電池特性は以下のようにして評価した。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following, the physical properties and battery characteristics of the substrate porous film were evaluated as follows.
(多孔質フィルムの厚み)
1/10000mmシックネスゲージによる測定と多孔質フィルムの断面の10000倍走査型電子頭微鏡写真に基づいて求めた。
(Thickness of porous film)
It was determined based on a measurement with a 1/10000 mm thickness gauge and a 10,000 times scanning electronic microscopic photograph of the cross section of the porous film.
(多孔質フィルムの空孔率)
多孔質フィルムの単位面積S(cm2)当たりの重量W(g)、平均厚みt(cm)及び多孔質フィルムを構成する樹脂の密度d(g/cm3)から下式にて算出した。
(Porosity of porous film)
The weight was calculated from the weight W (g) per unit area S (cm 2 ) of the porous film, the average thickness t (cm), and the density d (g / cm 3 ) of the resin constituting the porous film by the following equation.
空孔率(%)=(1−(W/S/t/d))×100 Porosity (%) = (1− (W / S / t / d)) × 100
(多孔質フィルムの通気度)
JIS P 8117に準拠して求めた。
(Air permeability of porous film)
It calculated | required based on JISP8117.
(突き刺し強度)
カトーテック(株)製圧縮試験磯KES−G5を用いて突き刺し試験を行った。測定により得られた荷重変位曲線から最大荷重を読みとり、突き刺し強度とした。針は直径1.0mm、先端の曲率半径0.5mmのものを用いて、2cm/秒の速度で行った。
(Puncture strength)
A piercing test was performed using a compression test kit KES-G5 manufactured by Kato Tech Co., Ltd. The maximum load was read from the load displacement curve obtained by the measurement, and the puncture strength was obtained. A needle having a diameter of 1.0 mm and a radius of curvature of the tip of 0.5 mm was used at a speed of 2 cm / second.
(反応性ポリマーの不溶分率)
既知の量Aの反応性ポリマーを担持させた反応性ポリマー担持多孔質フィルムを秤量して、その重量Bを測定した。次に、この反応性ポリマー担持多孔質フィルムをエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート(1/1容量比)の混合溶媒に室温で2時間浸漬した後、エチルメチルカーボネートに浸漬して、洗浄し、風乾した。この後、このように処理した反応性ポリマー担持多孔質フィルムを秤量して、その重量Cを測定した。反応性ポリマーの不溶分率は次式にて算出した。
(Insoluble fraction of reactive polymer)
The reactive polymer-supported porous film supporting a known amount A of the reactive polymer was weighed and its weight B was measured. Next, this reactive polymer-supported porous film was immersed in a mixed solvent of ethylene carbonate / diethyl carbonate (1/1 volume ratio) at room temperature for 2 hours, then immersed in ethyl methyl carbonate, washed, and air-dried. Then, the reactive polymer carrying | support porous film processed in this way was weighed, and the weight C was measured. The insoluble fraction of the reactive polymer was calculated by the following formula.
不溶分率(%)=((A−(B−C))/A)×100 Insoluble fraction (%) = ((A− (BC)) / A) × 100
(架橋性ポリマーのガラス転移温度)
架橋性ポリマーのガラス転移温度を次のようにして測定した。架橋性ポリマーの溶液を剥離紙上にキャスティングし、乾燥させた後、厚さ0.2〜0.5mm、幅5mmのシートを得、このシートをチャック間距離10mmとし、セイコー電子工業(株)製DMS120を用い、曲げモードで10kHzでガラス転移温度を求めた。昇温速度5℃/分、温度範囲20〜200℃とし、tanδのピーク温度からガラス転移温度を求めた。
(Glass transition temperature of crosslinkable polymer)
The glass transition temperature of the crosslinkable polymer was measured as follows. After the solution of the crosslinkable polymer was cast on a release paper and dried, a sheet having a thickness of 0.2 to 0.5 mm and a width of 5 mm was obtained. The sheet was made a distance of 10 mm between chucks, and manufactured by Seiko Electronics Industry Co., Ltd. Using DMS120, the glass transition temperature was determined at 10 kHz in bending mode. The glass transition temperature was determined from the peak temperature of tan δ at a temperature increase rate of 5 ° C./min and a temperature range of 20 to 200 ° C.
(セパレータ(多孔質フィルム)/電極接合体の面積熱収縮率の測定)
参照電池の作製、実施例又は比較例で得た正極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム/負極積層体を所定の寸法に打ち抜いた。これに1.0モル/L濃度でヘキサフルオロリン酸リチウムを溶解させたエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート(重量比1/1)混合溶媒からなる電解液を含浸させて、試料とした。
(Measurement of area heat shrinkage of separator (porous film) / electrode assembly)
The positive electrode / reactive polymer-supported porous film / negative electrode laminate obtained in the preparation of the reference battery, the example or the comparative example was punched into a predetermined size. This was impregnated with an electrolytic solution composed of a mixed solvent of ethylene carbonate / diethyl carbonate (
図1に示すように、SUS製の円形容器1の周壁の環状の上端面2にOリング3を嵌め込んだ容器を用意し、この容器の底部に上記試料4を置き、その上に9g/m2 の面圧を与えるように錘5を載せ、この後、この容器に蓋6を被せて、容器内を密閉した。このように、試料を含む容器を150℃の乾燥機に1時間投入した後、放冷して、容器から試料を取り出し、試料のセパレータ(多孔質フィルム)を正負の電極から剥がし、スキャナで読み込んで、最初に用いた多孔質フィルムの面積と比較して、面積熱収縮率を求めた。
As shown in FIG. 1, a container in which an O-
参考例1
(電極シートの調製)
正極活物質であるコバルト酸リチウム(日本化学工業(株)製セルシードC−10)85重量部と導電助剤であるアセチレンブラック(電気化学工業(株)製デンカブラック)10重量部とバインダーであるフッ化ビニリデン樹脂(呉羽化学工業(株)製KFポリマーL#1120)5重量部を混合し、これを固形分濃度15重量%となるように、N−メチル−2−ピロリドンを用いてスラリーとした。このスラリーを厚み20μmのアルミニウム箔(集電体)上に厚み200μmに塗布し、80℃で1時間、120℃で2時間真空乾燥した後、ロールプレスにて加圧して、活物質層の厚みが100μmの正極シートを調製した。
Reference example 1
(Preparation of electrode sheet)
85 parts by weight of lithium cobaltate (Nippon Chemical Industry Co., Ltd., Cellseed C-10) as a positive electrode active material and 10 parts by weight of acetylene black (Denka Black from Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive additive and a binder. 5 parts by weight of a vinylidene fluoride resin (KF Polymer L # 1120 manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) was mixed, and this was mixed with a slurry using N-methyl-2-pyrrolidone so that the solid concentration was 15% by weight. did. The slurry was applied to an aluminum foil (current collector) having a thickness of 20 μm to a thickness of 200 μm, vacuum-dried at 80 ° C. for 1 hour, and 120 ° C. for 2 hours, and then pressed by a roll press to obtain a thickness of the active material layer. A positive electrode sheet having a thickness of 100 μm was prepared.
また、負極活物質であるメソカーボンマイクロビーズ(大阪ガスケミカル(株)製MCMB6−28)80重量部と導電助剤であるアセチレンブラック(電気化学工業(株)製デンカブラック)10重量部とバインダーであるフッ化ビニリデン樹脂(呉羽化学工業(株)製KFポリマーL#1120)10重量部を混合し、これを固形分濃度15重量%となるように、N−メチル−2−ピロリドンを用いてスラリーとした。このスラリーを厚み20μmの銅箔(集電体)上に塗工して厚み200μmに塗布し、80℃で1時間乾燥し、120℃で2時間乾燥した後、ロールプレスにて加圧して、活物質層の厚みが100μmの負極シートを調製した。 In addition, 80 parts by weight of mesocarbon microbeads (MCMB6-28 manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) as a negative electrode active material, 10 parts by weight of acetylene black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive auxiliary agent, and a binder Is mixed with 10 parts by weight of vinylidene fluoride resin (KF Polymer L # 1120 manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.), and N-methyl-2-pyrrolidone is used so that the solid content concentration becomes 15% by weight. A slurry was obtained. This slurry was applied onto a copper foil (current collector) having a thickness of 20 μm, applied to a thickness of 200 μm, dried at 80 ° C. for 1 hour, dried at 120 ° C. for 2 hours, and then pressed with a roll press, A negative electrode sheet having an active material layer thickness of 100 μm was prepared.
(参照電池の作製)
厚さ16μm、空孔率40%、通気度300秒/100cc、突き刺し強度3.0N)のポリエチレン樹脂製の多孔質フィルム(セパレータ)を用意した。前記参考例1で得た負極シート、上記多孔質フィルム及び前記参考例1で得た正極シートをこの順序に積層して、正極/多孔質フィルム/負極積層体を得た。これをアルミニウムラミネートパッケージに仕込んだ後、パッケージ内に1.0モル/L濃度でヘキサフルオロリン酸リチウムを溶解させたエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート(重量比1/1)混合溶媒からなる電解液を注入し、次いで、パッケージを封口して、リチウムイオン二次電池を組み立てた。この電池について、0.1CmAのレートにて3回充放電を行った後、0.1CmAで充電し、この後、5CmAで放電して、5CmA放電容量Aを求めた。また、上記正極/多孔質フィルム/負極積層体におけるセパレータの面積熱収縮率は72%であった。
(Production of reference battery)
A porous film (separator) made of polyethylene resin having a thickness of 16 μm, a porosity of 40%, an air permeability of 300 seconds / 100 cc, and a puncture strength of 3.0 N was prepared. The negative electrode sheet obtained in Reference Example 1, the porous film, and the positive electrode sheet obtained in Reference Example 1 were laminated in this order to obtain a positive electrode / porous film / negative electrode laminate. After charging this into an aluminum laminate package, an electrolytic solution made of an ethylene carbonate / diethyl carbonate (
(実施例又は比較例による電池の放電特性)
以下の実施例又は比較例にて得られたラミネートシール型リチウムイオン二次電池について、0.1CmAのレートにて3回充放電を行った後、0.1CmAで充電し、この後、5CmAで放電して、5CmA放電容量Bを求め、上記参照電池の放電容量Aに対する放電容量Bの百分比(%)にて電池特性を評価した。
(Discharge characteristics of batteries according to examples or comparative examples)
About the laminate seal type lithium ion secondary battery obtained in the following examples or comparative examples, after charging and discharging three times at a rate of 0.1 CmA, charging at 0.1 CmA, and thereafter at 5 CmA The battery was discharged to obtain a 5 CmA discharge capacity B, and the battery characteristics were evaluated by the percentage (%) of the discharge capacity B to the discharge capacity A of the reference battery.
(電極シートとセパレータの間の接着力の測定)
得られた電池を充放電する前に解体して、正極/セパレータ/負極接合体を取出し、この接合体の端部から負極とセパレータの界面を5mmにわたって剥がし、これを引張試験機のチャックに挟んだ後、チャックを180°方向に1mm/分の速度で動かして、接着力を測定し、これを試料幅(cm)で除して、負極/セパレータ接着力(N/cm)を求めた。次いで、接合体の端部から正極とセパレータの界面を5mmにわたって剥がし、負極の場合と同様にして、正極/セパレータ接着力(N/cm)を求めた。
(Measurement of adhesion between electrode sheet and separator)
The obtained battery is disassembled before charging / discharging, the positive electrode / separator / negative electrode assembly is taken out, the negative electrode / separator interface is peeled over 5 mm from the end of this assembly, and this is sandwiched between chucks of a tensile tester. Thereafter, the chuck was moved in the 180 ° direction at a speed of 1 mm / min to measure the adhesive force, and this was divided by the sample width (cm) to obtain the negative electrode / separator adhesive force (N / cm). Next, the interface between the positive electrode and the separator was peeled over 5 mm from the end of the joined body, and the positive electrode / separator adhesive force (N / cm) was determined in the same manner as in the case of the negative electrode.
製造例1
(ヒドロキシ基とオキセタニル基とを含有する架橋性ポリマー(ヒドロキシエチルメタクリレートモノマー成分2重量%及びオキセタニル基含有モノマー成分25重量%、重量平均分子量314000)の製造)
還流冷却管を備えた500mL容量の3つ口フラスコにメチルメタクリレート58.4g、3−エチル−3−オキセタニルメチルメタクリレート20.0g及び2−ヒドロキシエチルメタクリレート1.6g、酢酸エチル158.0g及びN,N’−アゾビスイソブチロニトリル0.20gを仕込み、窒素ガスを導入しながら、30分間攪拌混合した後、70℃に加熱して、ラジカル重合を開始した。約1時間経過したとき、反応混合物の粘度が上昇し始め、更に、8時間重合を続けた。この後、得られた反応混合物を40℃まで冷却し、再び、N,N’−アゾビスイソブチロニトリル0.20gを加えた後、70℃まで再加熱して、ラジカル重合を更に8時間行った。
Production Example 1
(Production of a crosslinkable polymer containing a hydroxy group and an oxetanyl group (hydroxyethyl methacrylate monomer component 2% by weight and oxetanyl group-containing monomer component 25% by weight, weight average molecular weight 314000))
A 500 mL three-necked flask equipped with a reflux condenser was charged with 58.4 g of methyl methacrylate, 20.0 g of 3-ethyl-3-oxetanylmethyl methacrylate and 1.6 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, 158.0 g of ethyl acetate and N, N'-Azobisisobutyronitrile (0.20 g) was charged and mixed with stirring for 30 minutes while introducing nitrogen gas, and then heated to 70 ° C. to initiate radical polymerization. When about 1 hour had passed, the viscosity of the reaction mixture began to rise and polymerization was continued for another 8 hours. Thereafter, the resulting reaction mixture was cooled to 40 ° C., 0.20 g of N, N′-azobisisobutyronitrile was added again, and then reheated to 70 ° C. to further carry out radical polymerization for 8 hours. went.
反応終了後、得られた反応混合物を40℃まで冷却し、酢酸エチル295gを加え、全体が均一になるまで攪拌混合して、オキセタニル基含有架橋性ポリマーの酢酸エチル溶液(濃度15重量%)を得た。 After completion of the reaction, the obtained reaction mixture was cooled to 40 ° C., 295 g of ethyl acetate was added, and the mixture was stirred and mixed until the whole became homogeneous, and an ethyl acetate solution (concentration 15% by weight) of the oxetanyl group-containing crosslinkable polymer was obtained. Obtained.
次に、このポリマー溶液100gを高速ミキサーで攪拌しながら、メタノール600mL中に投入し、ポリマーを析出させた。このポリマーを濾別し、メタノールによる洗浄を数回繰り返した後、液体窒素を気化させた乾燥窒素ガス(露点温度は−150℃以下)を乾燥管中で流通して乾燥させた後、更に、デシケータ中で6時間、真空乾燥して、白色粉状のオキセタニル基含有架橋性ポリマーを得た。GPCによる分子量測定の結果、重量平均分子量は314000、数平均分子量は160000であった。また、ガラス転移温度は115℃であった。 Next, 100 g of this polymer solution was poured into 600 mL of methanol while stirring with a high-speed mixer to precipitate the polymer. The polymer was separated by filtration, and after washing with methanol several times, dried nitrogen gas (dew point temperature of −150 ° C. or lower) in which liquid nitrogen was vaporized was circulated in a drying tube and dried. It was vacuum-dried in a desiccator for 6 hours to obtain a white powdery oxetanyl group-containing crosslinkable polymer. As a result of molecular weight measurement by GPC, the weight average molecular weight was 314,000, and the number average molecular weight was 160000. The glass transition temperature was 115 ° C.
実施例1
製造例1で得た架橋性ポリマー10gを酢酸エチルに室温で溶解させ、10重量%濃度の架橋性ポリマー溶液を調製し、これにリチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiTFSI)2.5gと多官能イソシアネート(ヘキサメチレンジイソシアネート/トリメチロールプロパンアダクト体、酢酸エチル溶液、固形分25%、日本ポリウレタン工業(株)製コロネートHL)1.32gを加え、溶解させて、架橋性ポリマーとリチウム塩と多官能イソシアネートを含む塗工液を調製した。
Example 1
10 g of the crosslinkable polymer obtained in Production Example 1 was dissolved in ethyl acetate at room temperature to prepare a 10 wt% crosslinkable polymer solution, and 2.5 g of lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiTFSI) and Polyfunctional isocyanate (hexamethylene diisocyanate / trimethylolpropane adduct, ethyl acetate solution, solid content 25%, Coronate HL manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 1.32 g was added and dissolved to obtain a crosslinkable polymer and a lithium salt. A coating solution containing a polyfunctional isocyanate was prepared.
この塗工液をポリエチレン樹脂多孔質フィルム(厚み16μm、空孔率40%、通気度300秒/100cc、突き刺し強度3.0N)の片面に#8のワイヤーバーを用いて塗布した後、50℃に加熱して、酢酸エチルを揮散させて、架橋性ポリマーとリチウム塩と多官能イソシアネートを担持させた。次いで、このように処理したポリエチレン樹脂多孔質フィルムの他方の片面に、同様にして、架橋性ポリマーとリチウム塩と多官能イソシアネートとを担持させ、かくして、架橋性ポリマー担持多孔質フィルムを得た。この架橋性ポリマー担持多孔質フィルムにおいて、フィルムの片面当たりの架橋性ポリマーとリチウム塩と多官能イソシアネートの担持量は1.3g/m2 であった。 This coating solution was applied to one side of a polyethylene resin porous film (thickness 16 μm, porosity 40%, air permeability 300 seconds / 100 cc, puncture strength 3.0 N) using a # 8 wire bar, and then 50 ° C. To evaporate ethyl acetate to carry a crosslinkable polymer, a lithium salt and a polyfunctional isocyanate. Next, the crosslinkable polymer, lithium salt and polyfunctional isocyanate were similarly supported on the other side of the polyethylene resin porous film thus treated, and thus a crosslinkable polymer-supported porous film was obtained. In this crosslinkable polymer-supported porous film, the supported amount of the crosslinkable polymer, lithium salt and polyfunctional isocyanate per one side of the film was 1.3 g / m 2 .
次いで、この架橋性ポリマー担持多孔質フィルムを50℃の恒温器に48時間投入して、多孔質フイルムに担持させた上記架橋性ポリマーを多官能イソシアネートと反応させ、上記架橋性ポリマーを一部、架橋させて、かくして、反応性ポリマー担持多孔質フイルムを得た。この反応性ポリマー担持多孔質フイルムにおいて、反応性ポリマーの不溶分率は35%であった。 Next, the crosslinkable polymer-supported porous film is put into a thermostat at 50 ° C. for 48 hours, the crosslinkable polymer supported on the porous film is reacted with polyfunctional isocyanate, and a part of the crosslinkable polymer is obtained. Crosslinking was thus obtained to obtain a reactive polymer-supported porous film. In this reactive polymer-supported porous film, the insoluble content of the reactive polymer was 35%.
前記参考例1で得た負極シート、上記反応性ポリマー担持多孔質フィルム及び前記参考例1で得た正極シートをこの順序に積層して、電極/反応性ポリマー担持多孔質フイルム積層体とし、これをアルミニウムラミネートパッケージ内に仕込み、1.0モル/L濃度でヘキサフルオロリン酸リチウムを溶解させたエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート(重量比1/1)混合溶媒からなる電解液を注入した後、パッケージを封口した。この後、70℃で7時間加熱して、上記架橋性ポリマーをカチオン重合させ、架橋させて、電極シートを多孔質フィルム(セパレータ)に接触すると共に、電解液を一部、ゲル化させて、ラミネートシール型電池を得た。
The negative electrode sheet obtained in Reference Example 1, the reactive polymer-supported porous film and the positive electrode sheet obtained in Reference Example 1 were laminated in this order to form an electrode / reactive polymer-supported porous film laminate. Was injected into an aluminum laminate package, and an electrolyte solution consisting of ethylene carbonate / diethyl carbonate (
この電池の5CmA放電容量は、参照電池の放電容量の94%であった。この電池を分解して、電極シートとセパレータとの間の接着力を測定したところ、正極では0.28N/cm、負極では0.14N/cmであった。また、上記反応性ポリマー担持多孔質フィルムを用いて得られたセパレータ/電極接合体におけるセパレータの面積熱収縮率は1.9%であった。 The 5 CmA discharge capacity of this battery was 94% of the discharge capacity of the reference battery. When this battery was disassembled and the adhesive force between the electrode sheet and the separator was measured, it was 0.28 N / cm for the positive electrode and 0.14 N / cm for the negative electrode. Moreover, the area heat shrinkage rate of the separator in the separator / electrode assembly obtained using the reactive polymer-supported porous film was 1.9%.
比較例1
ポリ(フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン)共重合体(エルフアトケム製カイナー(Kynar)2801)をN−メチル−2−ピロリドンに溶解させて、10重量%濃度のポリマー溶液を調製した。このポリマー溶液をポリエチレン樹脂多孔貿フィルム(膜厚16μm、空孔率40%、通気度300秒/100cc、突刺し強度3.0N)の両面にワイヤーバー(#20)にて塗布した後、60℃に加熱して、N−メチル−2−ピロリドンを揮散させ、かくして、両面にポリ(フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン)共重合体を担持させたポリエチレン樹脂多孔質フィルムを得た。
Comparative Example 1
A poly (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene) copolymer (Kynar 2801 manufactured by Elf Atchem) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a polymer solution having a concentration of 10% by weight. After this polymer solution was applied to both sides of a polyethylene resin porous film (film thickness 16 μm, porosity 40%, air permeability 300 sec / 100 cc, puncture strength 3.0 N) with a wire bar (# 20), 60 By heating to 0 ° C., N-methyl-2-pyrrolidone was volatilized, and thus a polyethylene resin porous film having a poly (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene) copolymer supported on both sides was obtained.
前記参考例1で得た負極シート、上記ポリ(フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン)共重合体を担持させた多孔質フィルム及び前記参考例1で得た正極シートをこの順序に積層し、温度80℃、圧力5kgf/cm2 で1分間プレス圧着して、セパレータ/電極積層体を得た。アルミニウムラミネートパッケージ内にこのセパレータ/電極積層体を仕込み、1.0モル/L濃度でヘキサフルオロリン酸リチウムを溶解させたエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート(重量比1/1)混合溶媒からなる電解液を注入した後、パッケージを封口して、ラミネートシール型電池を得た。
The negative electrode sheet obtained in Reference Example 1, the porous film carrying the poly (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene) copolymer and the positive electrode sheet obtained in Reference Example 1 were laminated in this order, and the temperature was 80 The separator / electrode laminate was obtained by press-bonding at 1 ° C. and a pressure of 5 kgf / cm 2 for 1 minute. An electrolytic solution comprising an ethylene carbonate / diethyl carbonate (
この電池の5CmAの放電容量は、参照電池の放電容量の50%であった。この電池を分解して、電極とセパレータとの問の接着力を測定したところ、正極では0.20N/cm、負極では0.09N/cmであった。また、上記セパレータ/電極積層体におけるセパレータの面積熱収縮率は30%であった。 The 5 CmA discharge capacity of this battery was 50% of the discharge capacity of the reference battery. When the battery was disassembled and the adhesive strength between the electrode and the separator was measured, it was 0.20 N / cm for the positive electrode and 0.09 N / cm for the negative electrode. Further, the area heat shrinkage rate of the separator in the separator / electrode laminate was 30%.
比較例2
比較例1において、ポリ(フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン)共重合体溶液の濃度を5重量%とした以外は、比較例1と同様にして、ラミネートシール型電池を得た。この電池の5CmAの放電容量は、参照電池の放電容量の90%であった。この電池を分解して、電極シートとセパレータとの問の接着力を測定したところ、正極では0.05N/cm、負極では0.0N/cmであった。また、上記セパレータ/電極積層体におけるセパレータの面積熱収縮率は60%であった。
Comparative Example 2
A laminated seal type battery was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the concentration of the poly (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene) copolymer solution was changed to 5% by weight. The 5 CmA discharge capacity of this battery was 90% of the discharge capacity of the reference battery. When this battery was disassembled and the adhesive force between the electrode sheet and the separator was measured, it was 0.05 N / cm for the positive electrode and 0.0 N / cm for the negative electrode. Further, the area heat shrinkage rate of the separator in the separator / electrode laminate was 60%.
1…円筒容器
4…試料(セパレータ(多孔質フィルム)/電極接合体)
5…錘
6…蓋
DESCRIPTION OF
5 ... Weight 6 ... Lid
Claims (9)
The method for producing a battery according to claim 8, wherein the electrolytic solution contains at least one selected from lithium hexafluorophosphate and lithium tetrafluoroborate as an electrolyte salt that also serves as a cationic polymerization catalyst.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009123218A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 日東電工株式会社 | Cell separator and cell using the same |
WO2009123220A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 日東電工株式会社 | Cell separator and cell using the same |
JP2010067376A (en) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Nitto Denko Corp | Separator for battery and manufacturing method thereof, and lithium-ion secondary battery and manufacturing method thereof |
JP2011060470A (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Nitto Denko Corp | Battery separator, and battery using the same |
JP2011192565A (en) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Nitto Denko Corp | Separator for battery |
CN104088155A (en) * | 2014-06-25 | 2014-10-08 | 江苏华东锂电技术研究院有限公司 | Composite diaphragm, preparation method thereof and lithium ion battery |
US9812688B2 (en) | 2013-03-13 | 2017-11-07 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Separator and rechargeable lithium battery including the same |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02260367A (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Ube Ind Ltd | Manufacture of cylindrical lithium battery |
JP2002203602A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-19 | Nitto Denko Corp | Electrolyte component holding separator, its way of use and its manufacturing |
JP2004335210A (en) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Nitto Denko Corp | Manufacturing method of reactive polymer-carrying porous film for separator for battery and battery using it |
-
2005
- 2005-12-07 JP JP2005353232A patent/JP2007157569A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02260367A (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Ube Ind Ltd | Manufacture of cylindrical lithium battery |
JP2002203602A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-19 | Nitto Denko Corp | Electrolyte component holding separator, its way of use and its manufacturing |
JP2004335210A (en) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Nitto Denko Corp | Manufacturing method of reactive polymer-carrying porous film for separator for battery and battery using it |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009123218A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 日東電工株式会社 | Cell separator and cell using the same |
WO2009123220A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 日東電工株式会社 | Cell separator and cell using the same |
JP2009266811A (en) * | 2008-03-31 | 2009-11-12 | Nitto Denko Corp | Cell separator and cell using the same |
JP2009266812A (en) * | 2008-03-31 | 2009-11-12 | Nitto Denko Corp | Cell separator and cell using the same |
US9142817B2 (en) | 2008-03-31 | 2015-09-22 | Nitto Denko Corporation | Battery separator and battery using the same |
US9142818B2 (en) | 2008-03-31 | 2015-09-22 | Nitto Denko Corporation | Battery separator and battery using the same |
JP2010067376A (en) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Nitto Denko Corp | Separator for battery and manufacturing method thereof, and lithium-ion secondary battery and manufacturing method thereof |
JP2011060470A (en) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Nitto Denko Corp | Battery separator, and battery using the same |
JP2011192565A (en) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Nitto Denko Corp | Separator for battery |
US9812688B2 (en) | 2013-03-13 | 2017-11-07 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Separator and rechargeable lithium battery including the same |
CN104088155A (en) * | 2014-06-25 | 2014-10-08 | 江苏华东锂电技术研究院有限公司 | Composite diaphragm, preparation method thereof and lithium ion battery |
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