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JP2024156561A - Separator for power storage device and power storage device - Google Patents

Separator for power storage device and power storage device Download PDF

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JP2024156561A
JP2024156561A JP2023071137A JP2023071137A JP2024156561A JP 2024156561 A JP2024156561 A JP 2024156561A JP 2023071137 A JP2023071137 A JP 2023071137A JP 2023071137 A JP2023071137 A JP 2023071137A JP 2024156561 A JP2024156561 A JP 2024156561A
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JP
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microporous layer
separator
less
storage device
stretching
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Application number
JP2023071137A
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Japanese (ja)
Inventor
慎 伊藤
駿 斎藤
一徳 内田
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Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Filing date
Publication date
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Abstract

【課題】本開示は、薄膜かつ透気度と突刺強度を両立した蓄電デバイス用セパレータを提供することを目的とする。
【解決手段】ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)との多層構造を有する蓄電デバイス用セパレータであって、微多孔層(A)のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成し、荷重2.16kg及び温度230℃で測定した際の微多孔層(A)のMFRが、0.90g/10min以下であり、セパレータ基材の厚みが15μm以下であり、かつセパレータ基材の気孔率が40%以上である蓄電デバイス用セパレータが提供される。
【選択図】なし
An object of the present disclosure is to provide a separator for an electricity storage device that is thin and has both air permeability and puncture strength.
[Solution] A separator for an electricity storage device is provided which has a multilayer structure of a microporous layer (A) mainly composed of polypropylene and a microporous layer (B) mainly composed of polyethylene, at least one of the microporous layers (A) forming the outermost layer on at least one side of a separator substrate, the MFR of the microporous layer (A) being 0.90 g/10 min or less when measured under a load of 2.16 kg and at a temperature of 230°C, the thickness of the separator substrate being 15 μm or less, and the porosity of the separator substrate being 40% or more.
[Selection diagram] None

Description

本開示は、蓄電デバイス用セパレータ等に関する。 This disclosure relates to separators for electricity storage devices.

微多孔膜、特にポリオレフィン系微多孔膜は、精密濾過膜、電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータ、燃料電池用材料等の多くの技術分野で使用されており、特にリチウム二次電池、リチウムイオン二次電池に代表される蓄電デバイス用セパレータとして使用されている。リチウムイオン電池は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等の小型電子機器用途のほか、ハイブリッド自動車、及びプラグインハイブリッド自動車を含む電気自動車等、様々な用途へ応用されている。 Microporous membranes, particularly polyolefin-based microporous membranes, are used in many technical fields, such as microfiltration membranes, battery separators, capacitor separators, and fuel cell materials, and are particularly used as separators for power storage devices such as lithium secondary batteries and lithium ion secondary batteries. Lithium ion batteries are used in a variety of applications, including small electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, as well as hybrid automobiles and electric automobiles including plug-in hybrid automobiles.

近年、高エネルギー容量、高エネルギー密度、かつ高い出力特性を有するリチウムイオン電池が求められ、それに伴い、薄膜であり、電池性能、電池の信頼性、安全性に優れたセパレータへの需要が高まっている。 In recent years, there has been a demand for lithium-ion batteries with high energy capacity, high energy density, and high output characteristics, and this has led to an increased demand for thin-film separators that offer excellent battery performance, reliability, and safety.

例えば、特許文献1には、絶縁破壊及び強度を含む特性を改良し得る多層マイクロポーラス薄膜または膜が記載されている。好ましい多層マイクロポーラス膜は、ミクロ層及び1以上の積層バリアを含む。 For example, U.S. Patent No. 5,399,933 describes multilayer microporous thin films or membranes that can improve properties including dielectric breakdown and strength. A preferred multilayer microporous membrane includes a microlayer and one or more stacked barriers.

引用文献2には、ポリオレフィンを主成分とし、温度230℃で測定した際の溶融張力が、30mN以下であり、荷重2.16kg、温度230℃で測定した際のメルトフローレート(MFR)が、0.9g/10min以下である、微多孔膜を有する蓄電デバイス用セパレータが記載されている。 Cited Document 2 describes a separator for an electricity storage device having a microporous membrane that is mainly composed of polyolefin and has a melt tension of 30 mN or less when measured at a temperature of 230°C, and a melt flow rate (MFR) of 0.9 g/10 min or less when measured under a load of 2.16 kg at a temperature of 230°C.

また近年、ポリプロピレンを主成分とした微多孔層と、ポリエチレンを主成分とした微多孔層とを有する異種ポリオレフィン多層セパレータが近年注目を集めている。異種ポリオレフィン多層セパレータは、高融点のポリプロピレン層による高温耐久性能と、低融点のポリエチレン層による電池の熱暴走時のシャットダウン性能をあわせ持つことで、電池の安全性が向上する。 In recent years, heterogeneous polyolefin multilayer separators that have a microporous layer mainly made of polypropylene and a microporous layer mainly made of polyethylene have been attracting attention. Heterogeneous polyolefin multilayer separators improve the safety of batteries by combining high-temperature durability due to the high-melting point polypropylene layer and shutdown performance during thermal runaway due to the low-melting point polyethylene layer.

異種ポリオレフィン多層セパレータの製造方法として、主流となっているのはラミネートプロセスであり、各微多孔層を個別に成膜出来ることから、より厳密な温度管理、及び成膜時の配向付与が可能となると考えられる。 The mainstream manufacturing method for heterogeneous polyolefin multilayer separators is the lamination process, which allows each microporous layer to be formed separately, which is thought to enable more precise temperature control and orientation during film formation.

引用文献3には、ポリプロピレンを主成分とした微多孔層と、ポリエチレンを主成分とした微多孔層とを有する蓄電デバイス用セパレータが記載されている。 Cited Document 3 describes a separator for an electricity storage device that has a microporous layer mainly made of polypropylene and a microporous layer mainly made of polyethylene.

国際公開第2018/089748号International Publication No. 2018/089748 国際公開第2020/196120号International Publication No. 2020/196120 国際公開第2022/59744号International Publication No. 2022/59744

ラミネートプロセスを用いて製造した蓄電デバイス用セパレータは、各微多孔層を個別に成膜したものを積層するため、薄膜化に限界がある。また、セパレータの薄膜化に伴い、セパレータの物理的強度が低下するため、優れた透気度を保ちながら突刺強度を向上することが困難である。したがって、本開示は、薄膜かつ透気度と突刺強度を両立した蓄電デバイス用セパレータを提供することを目的とする。 Electricity storage device separators manufactured using a lamination process are limited in how thin they can be made because each microporous layer is individually formed and then laminated. In addition, as the separator becomes thinner, its physical strength decreases, making it difficult to improve puncture strength while maintaining excellent air permeability. Therefore, the object of the present disclosure is to provide a thin electricity storage device separator that is both air permeable and has good puncture strength.

本開示の実施形態の例を以下の項目[1]~[10]に列記する。
(1) ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)との多層構造を有する蓄電デバイス用セパレータであって、
前記微多孔層(A)のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成し、
荷重2.16kg、温度230℃で測定した際の前記微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)が、0.90g/10min以下であり、
前記セパレータ基材の厚みが15μm以下であり、かつ
前記セパレータ基材の気孔率が40%以上である、蓄電デバイス用セパレータ。
(2) 走査型電子顕微鏡(SEM)による前記微多孔層(A)のMD-ND断面観察において、前記微多孔層(A)に存在する孔の面積平均長孔径が、150nm以下である、項目1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
(3) 前記セパレータの厚みを8μmに換算した場合に、前記セパレータの透気度が200秒/100cm以下である、項目1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
(4) 走査型電子顕微鏡(SEM)による前記微多孔層(A)のMD-ND断面観察において、前記微多孔層(A)に存在する孔の面積平均長孔径が、100nm以上である、項目1~3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
(5) 前記微多孔層(B)の厚みが5μm以下である、項目1~4のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
(6) 荷重2.16kg、温度230℃で測定した際の前記微多孔層(A)のMFRが、0.3g/10min以上である、項目1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
(7) 前記セパレータ基材の厚みが9.5μm以下である、項目1~6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
(8) 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された項目1~7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータとを備える、蓄電デバイス。
(9) 以下の工程(1)~(3)を含む、項目1~7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法:
工程(1):第一延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率(冷延伸倍率)が10%以上である;
工程(2):第二延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率(熱延伸倍率)が160%以上である;および
工程(3):アニール工程におけるアニール温度が125℃以上である。
(10) 前記微多孔層(A)及び前記微多孔層(B)が、共押出される、項目9に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
Examples of embodiments of the present disclosure are listed in the following items [1] to [10].
(1) A separator for an electricity storage device having a multilayer structure of a microporous layer (A) mainly composed of polypropylene and a microporous layer (B) mainly composed of polyethylene,
At least one of the microporous layers (A) constitutes an outermost layer on at least one surface of the separator substrate,
the melt flow rate (MFR) of the microporous layer (A) is 0.90 g/10 min or less when measured under a load of 2.16 kg and at a temperature of 230° C.;
The separator for an electricity storage device, wherein the separator substrate has a thickness of 15 μm or less, and a porosity of 40% or more.
(2) The separator for an electricity storage device according to item 1, wherein, in MD-ND cross-section observation of the microporous layer (A) with a scanning electron microscope (SEM), the area average long pore diameter of pores present in the microporous layer (A) is 150 nm or less.
(3) The separator for an electricity storage device according to item 1 or 2, wherein the separator has an air permeability of 200 sec/100 cm3 or less when converted to a thickness of 8 μm.
(4) The separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 3, wherein, in MD-ND cross-section observation of the microporous layer (A) with a scanning electron microscope (SEM), the area average long pore diameter of pores present in the microporous layer (A) is 100 nm or more.
(5) The separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 4, wherein the microporous layer (B) has a thickness of 5 μm or less.
(6) The separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 5, wherein the MFR of the microporous layer (A) is 0.3 g/10 min or more when measured under a load of 2.16 kg at a temperature of 230° C.
(7) The separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 6, wherein the separator substrate has a thickness of 9.5 μm or less.
(8) An electricity storage device comprising: a positive electrode; a negative electrode; and the separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 7, disposed between the positive electrode and the negative electrode.
(9) A method for producing a separator for an electricity storage device according to any one of items 1 to 7, comprising the following steps (1) to (3):
Step (1): The stretching ratio (cold stretching ratio) of the resin film in the first stretching step is 10% or more;
step (2): the stretching ratio (hot stretching ratio) of the resin film in the second stretching step is 160% or more; and step (3): the annealing temperature in the annealing step is 125° C. or more.
(10) The method for producing a separator for an electricity storage device according to item 9, wherein the microporous layer (A) and the microporous layer (B) are coextruded.

本開示によれば、薄膜かつ透気度と突刺強度を両立した蓄電デバイス用セパレータが提供される。 This disclosure provides a separator for an electricity storage device that is thin and has both air permeability and puncture strength.

《蓄電デバイス用セパレータ》
本開示の蓄電デバイス用セパレータは、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)とを有するセパレータ基材を有する。セパレータ基材は、微多孔層(A)及び/又は微多孔層(B)上に、更に塗工層(「表面層」、「被覆層」などとも呼ばれる。以下、単に「塗工層」という。)を有してもよい。本願明細書において、「微多孔層」とは、セパレータの基材を構成する微多孔質の各層を意味し、「セパレータ基材」とは、任意の塗工層を除くセパレータの基材を意味し、「セパレータ」とは、任意の塗工層も含めたセパレータ全体を意味する。
<Separator for power storage device>
The separator for an electric storage device of the present disclosure has a separator substrate having a microporous layer (A) mainly composed of polypropylene and a microporous layer (B) mainly composed of polyethylene. The separator substrate may further have a coating layer (also called a "surface layer", a "coating layer", etc., hereinafter simply referred to as a "coating layer") on the microporous layer (A) and/or the microporous layer (B). In this specification, the term "microporous layer" refers to each microporous layer constituting the separator substrate, the term "separator substrate" refers to the substrate of the separator excluding any coating layer, and the term "separator" refers to the entire separator including any coating layer.

〈微多孔層(A)〉
本開示の蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(A)を有する。蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(A)を一層のみ有していても、二層以上有していてもよい。微多孔層(A)のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成する。蓄電デバイス用セパレータが微多孔層(A)を二層以上有する場合、微多孔層(A)は、セパレータ基材の両面の最外層を構成してもよい。微多孔層(A)はポリプロピレンを主成分とし、これによって、高温(例えば130℃)保存後も良好な電池性能を維持することができる。本願明細書において、ポリプロピレンを「主成分とする」とは、当該微多孔層(A)の全質量を基準として、ポリプロピレンを50質量%以上含むことを意味する。微多孔層(A)中のポリプロピレンの含有量の下限は、セパレータの濡れ性、薄膜化、及びシャットダウン特性等の観点から、50質量%以上であり、好ましくは55質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上である。微多孔層(A)中のポリプロピレンの含有量の上限は、限定されないが、例えば、60質量%以下、70質量%以下、80質量%以下、90質量%以下、95質量%以下、98質量%以下、又は99質量%以下であってよく、100質量%であってもよい。
<Microporous layer (A)>
The separator for an electric storage device of the present disclosure has a microporous layer (A). The separator for an electric storage device may have only one microporous layer (A) or two or more layers. At least one of the microporous layers (A) constitutes the outermost layer on at least one side of the separator substrate. When the separator for an electric storage device has two or more microporous layers (A), the microporous layer (A) may constitute the outermost layer on both sides of the separator substrate. The microporous layer (A) is mainly composed of polypropylene, which allows the battery to maintain good performance even after storage at high temperatures (e.g., 130°C). In the present specification, "mainly composed of polypropylene" means that the microporous layer (A) contains 50% by mass or more of polypropylene based on the total mass of the microporous layer (A). The lower limit of the polypropylene content in the microporous layer (A) is 50% by mass or more, preferably 55% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more, from the viewpoints of the wettability, thinning, and shutdown characteristics of the separator, etc. The upper limit of the polypropylene content in the microporous layer (A) is not limited, and may be, for example, 60% by mass or less, 70% by mass or less, 80% by mass or less, 90% by mass or less, 95% by mass or less, 98% by mass or less, or 99% by mass or less, or may be 100% by mass.

〈微多孔層(A)の材料〉
微多孔層(A)は、ポリプロピレンを主成分とする。ポリプロピレンの立体規則性としては、限定されないが、例えば、アタクチック、アイソタクチック、又はシンジオタクチックのホモポリマー等が挙げられる。本開示に係るポリプロピレンは、好ましくはアイソタクチック、又はシンジオタクチックの高結晶性ホモポリマーである。
<Material for Microporous Layer (A)>
The microporous layer (A) is mainly composed of polypropylene. The stereoregularity of the polypropylene is not limited, but may be, for example, atactic, isotactic, or syndiotactic homopolymer. The polypropylene according to the present disclosure is preferably an isotactic or syndiotactic high crystalline homopolymer.

微多孔層(A)のポリプロピレンは、好ましくはホモポリマーであり、プロピレン以外の少量のコモノマー、例えばα-オレフィンコモノマーを共重合したコポリマー、例えばブロックポリマーであってもよい。ポリプロピレンに繰り返し単位として含まれるプロピレン構造の量は、限定されないが、例えば70モル%以上、80モル%以上、90モル%以上、95モル%以上、又は99モル%以上であってよい。ポリプロピレンに含まれる、プロピレン構造以外のコモノマーに由来する繰り返し単位の量としては、限定されないが、例えば30モル%以下、20モル%以下、10モル%以下、5モル%以下、又は1モル%以下であってよい。ポリプロピレンは、1種を単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。 The polypropylene of the microporous layer (A) is preferably a homopolymer, and may be a copolymer, such as a block polymer, in which a small amount of a comonomer other than propylene, such as an α-olefin comonomer, is copolymerized. The amount of propylene structures contained as repeating units in the polypropylene is not limited, but may be, for example, 70 mol% or more, 80 mol% or more, 90 mol% or more, 95 mol% or more, or 99 mol% or more. The amount of repeating units derived from comonomers other than the propylene structure contained in the polypropylene is not limited, but may be, for example, 30 mol% or less, 20 mol% or less, 10 mol% or less, 5 mol% or less, or 1 mol% or less. The polypropylene may be used alone or in combination of two or more types.

微多孔層(A)のポリプロピレンの重量平均分子量(Mw)は、微多孔層の強度等の観点から、300,000以上であることが好ましく、良好な成膜性、生産性を担保する観点から、1,300,000以下であることが好ましい。ポリプロピレンのMwは、より好ましくは、500,000以上、1,200,000以下、さらに好ましくは、650,000以上、1,100,000以下、より更に好ましくは、750,000以上、1,000,000以下、特に好ましくは、800,000以上、1,000,000以下である。 The weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene of the microporous layer (A) is preferably 300,000 or more from the viewpoint of the strength of the microporous layer, and is preferably 1,300,000 or less from the viewpoint of ensuring good film-forming properties and productivity. The Mw of the polypropylene is more preferably 500,000 or more and 1,200,000 or less, even more preferably 650,000 or more and 1,100,000 or less, still more preferably 750,000 or more and 1,000,000 or less, and particularly preferably 800,000 or more and 1,000,000 or less.

微多孔層(A)のポリプロピレンの重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値(Mw/Mn)の上限値は、好ましくは20以下であり、より好ましくは、18以下、16以下、14以下、又は12以下である。Mw/Mnを20以下とすることにより、良好な成膜性、生産性を担保することができる傾向にある。また、Mw/Mnは、好ましくは3以上、より好ましくは3.5以上、さらに好ましくは4以上である。ポリプロピレンのMw/Mnの値が大きくなるほど、得られる微多孔層の溶融張力も大きくなる傾向にあり、微多孔層(A)の高強度化においても微多孔層(A)の溶融張力を増大させることは好ましい。したがって、ポリプロピレンのMw/Mnの値が3以上であることは、微多孔層(A)の溶融張力を高く制御するために好ましい。なお、本開示のポリオレフィンの重量平均分子量、数平均分子量、Mw/Mnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグロフィー)測定により得られるポリスチレン換算の分子量である。 The upper limit of the value (Mw/Mn) obtained by dividing the weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene of the microporous layer (A) by the number average molecular weight (Mn) is preferably 20 or less, more preferably 18 or less, 16 or less, 14 or less, or 12 or less. By setting Mw/Mn to 20 or less, good film-forming properties and productivity tend to be ensured. In addition, Mw/Mn is preferably 3 or more, more preferably 3.5 or more, and even more preferably 4 or more. The larger the Mw/Mn value of the polypropylene, the larger the melt tension of the obtained microporous layer tends to be, and it is preferable to increase the melt tension of the microporous layer (A) even in increasing the strength of the microporous layer (A). Therefore, it is preferable that the Mw/Mn value of the polypropylene is 3 or more in order to control the melt tension of the microporous layer (A) to a high level. The weight average molecular weight, number average molecular weight, and Mw/Mn of the polyolefins disclosed herein are polystyrene-equivalent molecular weights obtained by GPC (gel permeation chromatography) measurement.

微多孔層(A)のポリプロピレンの密度は、好ましくは0.85g/cm以上、例えば0.88g/cm以上、0.89g/cm以上、又は0.90g/cm以上であってよい。ポリプロピレンの密度は、好ましくは1.1g/cm以下、例えば1.0g/cm以下、0.98g/cm以下、0.97g/cm以下、0.96g/cm以下、0.95g/cm以下、0.94g/cm以下、0.93g/cm以下、又は0.92g/cm以下であってよい。ポリオレフィンの密度は、ポリプロピレンの結晶性に関連し、ポリプロピレンの密度を0.85g/cm以上とすることで微多孔層の生産性が向上し、特に乾式法において有利である。 The density of the polypropylene of the microporous layer (A) may be preferably 0.85 g/cm 3 or more, for example, 0.88 g/cm 3 or more, 0.89 g/cm 3 or more, or 0.90 g/cm 3 or more. The density of the polypropylene may be preferably 1.1 g/cm 3 or less, for example, 1.0 g/cm 3 or less, 0.98 g/cm 3 or less, 0.97 g/cm 3 or less, 0.96 g/cm 3 or less, 0.95 g/cm 3 or less, 0.94 g/cm 3 or less, 0.93 g/cm 3 or less, or 0.92 g/cm 3 or less. The density of the polyolefin is related to the crystallinity of the polypropylene, and by setting the density of the polypropylene to 0.85 g/cm 3 or more, the productivity of the microporous layer is improved, which is particularly advantageous in the dry method.

微多孔層(A)はポリプロピレンを主成分とする限り、その他の樹脂を含有してもよい。その他の樹脂としては、例えば、ポリプロピレン以外のポリオレフィン(「その他のポリオレフィン」ともいう。)、ポリスチレンとポリオレフィンの共重合体が挙げられる。ポリオレフィンとは、炭素-炭素二重結合を有するモノマーを繰り返し単位として含むポリマーである。ポリプロピレン以外のポリオレフィンを構成するモノマーとしては、限定されないが、炭素-炭素二重結合を有する炭素原子数2又は4~10のモノマー、例えば、エチレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、及び1-オクテン等が挙げられる。ポリオレフィンは、例えば、ホモポリマー、コポリマー、又は多段重合ポリマー等であり、一例として、ポリエチレンを含有させることも可能である。ポリスチレンとポリオレフィンの共重合体としては、スチレン-(エチレン-プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)、スチレン-(エチレン-ブテン)-スチレン共重合体、スチレン-エチレン-スチレン共重合体などが好ましく上げることができる。特に好ましくは、スチレン-(エチレン―プロピレン)-スチレン共重合体(SEPS)である。 As long as the microporous layer (A) is mainly composed of polypropylene, it may contain other resins. Examples of other resins include polyolefins other than polypropylene (also referred to as "other polyolefins") and copolymers of polystyrene and polyolefins. Polyolefins are polymers containing a monomer having a carbon-carbon double bond as a repeating unit. Monomers constituting polyolefins other than polypropylene include, but are not limited to, monomers having 2 or 4 to 10 carbon atoms and having a carbon-carbon double bond, such as ethylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene. Polyolefins are, for example, homopolymers, copolymers, or multi-stage polymers, and as an example, it is possible to contain polyethylene. Examples of copolymers of polystyrene and polyolefins include styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymers (SEPS), styrene-(ethylene-butene)-styrene copolymers, and styrene-ethylene-styrene copolymers. Styrene-(ethylene-propylene)-styrene copolymers (SEPS) are particularly preferred.

〈微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)〉
微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)(単層のMFR)の上限値は、より高強度の微多孔層(A)を得る観点から、0.90g/10分以下であり、例えば、0.6g/10分以下、0.55g/10分以下、又は0.5g/10分以下であってよい。微多孔層(A)のMFR(単層のMFR)の下限値は、微多孔層(A)の成形性及び薄膜成膜性等の観点から、限定されないが、例えば0.2g/10分以上、0.25g/10分以上、0.3g/10分以上、0.35g/10分以上、又は0.5g/10分以上であってよい。微多孔層(A)のMFRは、荷重2.16kg、及び温度230℃の条件下で測定する。
<Melt flow rate (MFR) of microporous layer (A)>
The upper limit of the melt flow rate (MFR) of the microporous layer (A) (MFR of a single layer) is 0.90 g/10 min or less from the viewpoint of obtaining a microporous layer (A) with higher strength, and may be, for example, 0.6 g/10 min or less, 0.55 g/10 min or less, or 0.5 g/10 min or less. The lower limit of the MFR of the microporous layer (A) (MFR of a single layer) is not limited from the viewpoint of the formability and thin film formability of the microporous layer (A), and may be, for example, 0.2 g/10 min or more, 0.25 g/10 min or more, 0.3 g/10 min or more, 0.35 g/10 min or more, or 0.5 g/10 min or more. The MFR of the microporous layer (A) is measured under conditions of a load of 2.16 kg and a temperature of 230°C.

微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下であることは、微多孔層(A)に含まれるポリオレフィンの分子量がある程度高いことを意味する。ポリオレフィンの分子量が高い場合には、結晶質同士を結合するタイ分子が多くなるため、高強度の微多孔層(A)が得られる傾向にあり、高強度のセパレータ基材が得られる傾向にある。また、ポリオレフィンの分子量が高い場合には、延伸工程にて孔が開き難くなるため、面積平均長孔径が低くなる傾向にある。 The MFR of the microporous layer (A) being 0.90 g/10 min or less means that the molecular weight of the polyolefin contained in the microporous layer (A) is relatively high. When the molecular weight of the polyolefin is high, there are more tie molecules that bond the crystalline substances together, so that a microporous layer (A) with high strength tends to be obtained, and a separator substrate with high strength tends to be obtained. In addition, when the molecular weight of the polyolefin is high, holes are less likely to open during the stretching process, so that the area average long pore diameter tends to be low.

微多孔層(A)のMFRが0.2g/10分以上であることにより、微多孔層(A)の溶融張力が高くなり過ぎず、良好な成膜性、生産性を担保することが可能となる。 By having the MFR of the microporous layer (A) be 0.2 g/10 min or more, the melt tension of the microporous layer (A) does not become too high, making it possible to ensure good film-forming properties and productivity.

微多孔層(A)のポリプロピレンのMFRは、高強度かつ高溶融張力の微多孔層(A)を得る観点から、荷重2.16kg、及び温度230℃の条件下で測定した際に、0.2~0.9g/10分であることが好ましい。ポリプロピレンのMFRの上限値は、より高強度の微多孔層を得る観点から、例えば、0.9g/10分以下、0.6g/10分以下、0.55g/10分以下、又は0.5g/10分以下であってよい。ポリプロピレンのMFRの下限値は、限定されないが、微多孔層(A)の成形性及び薄膜成膜性等の観点から、例えば0.2g/10分以上、0.25g/10分以上、0.3g/10分以上、0.35g/10分以上、又は0.5g/10分以上であってよい。 From the viewpoint of obtaining a microporous layer (A) having high strength and high melt tension, the MFR of the polypropylene of the microporous layer (A) is preferably 0.2 to 0.9 g/10 min when measured under conditions of a load of 2.16 kg and a temperature of 230°C. From the viewpoint of obtaining a microporous layer having higher strength, the upper limit of the MFR of the polypropylene may be, for example, 0.9 g/10 min or less, 0.6 g/10 min or less, 0.55 g/10 min or less, or 0.5 g/10 min or less. The lower limit of the MFR of the polypropylene is not limited, but from the viewpoint of the moldability and thin film formability of the microporous layer (A), it may be, for example, 0.2 g/10 min or more, 0.25 g/10 min or more, 0.3 g/10 min or more, 0.35 g/10 min or more, or 0.5 g/10 min or more.

〈微多孔層(A)のペンタッド分率〉
微多孔層(A)のポリプロピレンのペンタッド分率の下限値は、低透気度の微多孔層を得る観点から、好ましくは94.0%以上、例えば、95.0%以上、96.0%以上、96.5%以上、97.0%以上、97.5%以上、98.0%以上、98.5%以上、又は99.0%以上であってよい。ポリプロピレンのペンタッド分率の上限値は、限定されないが、99.9%以下、99.8%以下、又は99.5%以下であってよい。ポリプロピレンのペンタッド分率は、13C-NMR(核磁気共鳴法)で測定する。
<Pentad fraction of microporous layer (A)>
From the viewpoint of obtaining a microporous layer with low air permeability, the lower limit of the pentad fraction of the polypropylene in the microporous layer (A) may be preferably 94.0% or more, for example, 95.0% or more, 96.0% or more, 96.5% or more, 97.0% or more, 97.5% or more, 98.0% or more, 98.5% or more, or 99.0% or more. The upper limit of the pentad fraction of the polypropylene is not limited, but may be 99.9% or less, 99.8% or less, or 99.5% or less. The pentad fraction of the polypropylene is measured by 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance).

ポリプロピレンのペンタッド分率が94.0%以上であるとは、ポリプロピレンの結晶性が高いことを示す。延伸開孔法、特に乾式法で得られるセパレータは、結晶質同士の間の非晶質部分が延伸されることにより開孔するため、ポリプロピレンの結晶性が高いと、開孔性が良好となり、透気度を低く抑えることもできるため、電池の高出力化が可能となる。 A polypropylene with a pentad fraction of 94.0% or more indicates that the polypropylene has high crystallinity. In separators obtained by the stretching perforation method, particularly the dry method, the amorphous parts between the crystalline parts are stretched to create holes, so if the polypropylene has high crystallinity, the perforation is good and the air permeability can be kept low, enabling the battery to have high output.

〈微多孔層(A)の溶融張力〉
微多孔層(A)の240℃での溶融張力Mtは、10mN以上、40mN以下であることが好ましい。溶融張力Mtの下限としては、十分に微細な孔構造、小孔径を達成し、強度向上効果を発現する観点から、好ましくは10mN以上、より好ましくは、13mN以上、さらに好ましくは、16mN以上、特に好ましくは20mN以上、最も好ましくは、23mN以上である。溶融張力Mtの上限としては、良好な成膜性、生産性の観点から、好ましくは40mN以下、より好ましくは、37mN以下、さらに好ましくは、34mN以下、最も好ましくは32mN以下である。
<Melt tension of microporous layer (A)>
The melt tension Mt A of the microporous layer (A) at 240°C is preferably 10 mN or more and 40 mN or less. The lower limit of the melt tension Mt A is preferably 10 mN or more, more preferably 13 mN or more, even more preferably 16 mN or more, particularly preferably 20 mN or more, and most preferably 23 mN or more, from the viewpoint of achieving a sufficiently fine pore structure and small pore diameter and exhibiting a strength improvement effect. The upper limit of the melt tension Mt A is preferably 40 mN or less, more preferably 37 mN or less, even more preferably 34 mN or less, and most preferably 32 mN or less, from the viewpoint of good film-forming properties and productivity.

〈微多孔層(A)の面積平均長孔径〉
微多孔層(A)のMD-ND断面での面積平均長孔径(以下、単に「面積平均長孔径」ともいう。)は、好ましくは50nm以上、400nm以下である。本願明細書において、「ND」とは、微多孔層の厚み方向を示し、「MD」とは、微多孔層の成膜方向を示す。例えば、微多孔層を有するセパレータのMDは、ロールであれば長手方向である。「長孔径」とは、MDの孔径を意味する。また、微多孔層(A)及び/又は微多孔層(B)が二層以上ある場合は、各微多孔層の平均の面積平均長孔径値に基づいて、微多孔層(A)と微多孔層(B)の面積平均長孔径を比較する。微多孔層(A)の面積平均孔径の下限は、優れた透気度を保ち、蓄電デバイス中で良好な出力を担保する観点から、好ましくは、50nm以上、より好ましくは、80nm以上、さらに好ましくは、100nm以上、特に好ましくは、120nm以上、最も好ましくは130nm以上である。また、微多孔層(A)の面積平均孔径の上限は、より高強度の微多孔層(A)を得る観点から、好ましくは、400nm以下、より好ましくは、250nm以下、さらに好ましくは、200nm以下、特に好ましくは、170nm以下、最も好ましくは、150nm以下である。
<Area-average long pore diameter of microporous layer (A)>
The area average long pore diameter (hereinafter also simply referred to as "area average long pore diameter") in the MD-ND cross section of the microporous layer (A) is preferably 50 nm or more and 400 nm or less. In this specification, "ND" refers to the thickness direction of the microporous layer, and "MD" refers to the film formation direction of the microporous layer. For example, the MD of a separator having a microporous layer is the longitudinal direction if it is a roll. "Long pore diameter" means the pore diameter in the MD. In addition, when there are two or more microporous layers (A) and/or microporous layers (B), the area average long pore diameters of the microporous layer (A) and the microporous layer (B) are compared based on the average area average long pore diameter value of each microporous layer. The lower limit of the area average pore diameter of the microporous layer (A) is preferably 50 nm or more, more preferably 80 nm or more, even more preferably 100 nm or more, particularly preferably 120 nm or more, and most preferably 130 nm or more, from the viewpoint of maintaining excellent air permeability and ensuring good output in an electricity storage device. Also, the upper limit of the area average pore diameter of the microporous layer (A) is preferably 400 nm or less, more preferably 250 nm or less, even more preferably 200 nm or less, particularly preferably 170 nm or less, and most preferably 150 nm or less, from the viewpoint of obtaining a microporous layer (A) with higher strength.

ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)との多層構造を有する、乾式法かつ共押出プロセスによって得られた多層セパレータにおいては、微多孔層(A)の面積平均長孔径が小さくなることで、微多孔層(A)、及び、セパレータ基材が高強度化することが明らかになった。そのメカニズムは以下の通りだと推測される:
微多孔層(A)の面積平均長孔径が小さくなることで、単位面積当たりの孔数が増加する。各孔は結晶質同士を結合するタイ分子によって形成されることから、単位面積当たりのタイ分子の数が増加する。したがって、高強度の微多孔層(A)及びセパレータ基材が得られる傾向にある。また、面積平均長孔径が小さくなることで、突刺試験時に各孔の端部に掛かる応力が低下するため、高強度の微多孔層(A)及びセパレータ基材が得られる傾向にある。
In a multilayer separator having a multilayer structure of a microporous layer (A) mainly composed of polypropylene and a microporous layer (B) mainly composed of polyethylene, which is obtained by a dry co-extrusion process, it has been revealed that the strength of the microporous layer (A) and the separator substrate is increased by reducing the area average long pore diameter of the microporous layer (A). The mechanism is presumed to be as follows:
The area-average long pore diameter of the microporous layer (A) is reduced, and the number of pores per unit area is increased. Since each pore is formed by a tie molecule that bonds crystalline substances, the number of tie molecules per unit area is increased. Therefore, a microporous layer (A) and a separator substrate having high strength tend to be obtained. In addition, the area-average long pore diameter is reduced, and therefore the stress applied to the end of each hole during a puncture test is reduced, and therefore a microporous layer (A) and a separator substrate having high strength tend to be obtained.

面積平均長孔径は、セパレータのMD-ND断面の断面SEM観察を行い、得られた画像から画像解析により測定することができる。詳細の条件は実施例に示す。なお、断面SEM画像から平均孔径を測定する際には、数平均孔径、及び面積平均孔径を算出することができるが、よりセパレータの物性との相関が取れるよう、本願明細書では、平均孔径として面積平均孔径を用いる。 The area-average long pore diameter can be measured by performing cross-sectional SEM observation of the MD-ND cross section of the separator and analyzing the obtained image. Detailed conditions are shown in the Examples. When measuring the average pore diameter from the cross-sectional SEM image, the number-average pore diameter and area-average pore diameter can be calculated, but in this specification, the area-average pore diameter is used as the average pore diameter to obtain a better correlation with the physical properties of the separator.

〈微多孔層(A)の気孔率〉
微多孔層(A)の気孔率は、蓄電デバイス中での目詰まり回避の観点、及びセパレータの良好な透気度を得る観点から、20%以上が好ましく、25%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましく、35%以上が特に好ましい。また、微多孔層(A)の気孔率は、セパレータの強度保持の観点から、70%以下が好ましく、65%以下がより好ましく、60%以下がさらに好ましい。
<Porosity of microporous layer (A)>
The porosity of the microporous layer (A) is preferably 20% or more, more preferably 25% or more, even more preferably 30% or more, and particularly preferably 35% or more from the viewpoint of avoiding clogging in the electricity storage device and obtaining good air permeability of the separator. Also, the porosity of the microporous layer (A) is preferably 70% or less, more preferably 65% or less, and even more preferably 60% or less from the viewpoint of maintaining the strength of the separator.

〈微多孔層(A)のMFRとセパレータ基材の気孔率の両立〉
本実施形態の蓄電デバイス用セパレータにおいて、微多孔層(A)は、MFRが0.90g/10分以下であり、かつ、膜厚は15μm以下であり、かつ、気孔率は40%以上である。従来、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層との多層構造を有する、乾式法、かつ、共押出プロセスによって得られた多層セパレータにおいては、MFRが0.90g/10分以下の微多孔層(A)を用いて気孔率を40%以上、に調整することは非常に困難であった。ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下と低い場合、ポリプロピレンの溶融粘度がポリエチレンと比べて著しく高い。そのため、押出成膜時に樹脂組成物が押出機からフィルム状に押し出される際、応力が高粘度のポリプロピレン樹脂に集中してしまい、低粘度のポリエチレン樹脂に十分に伝わらない。応力の伝わらなかったポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)は、分子配向が低下することで開孔性が著しく低下し、微多孔層(B)及びセパレータ基材の気孔率が低下する傾向があった。
<Achieving both MFR of the microporous layer (A) and porosity of the separator substrate>
In the separator for a power storage device of this embodiment, the microporous layer (A) has an MFR of 0.90 g/10 min or less, a film thickness of 15 μm or less, and a porosity of 40% or more. Conventionally, in a multilayer separator having a multilayer structure of a microporous layer mainly composed of polypropylene and a microporous layer mainly composed of polyethylene, obtained by a dry method and a coextrusion process, it was very difficult to adjust the porosity to 40% or more using a microporous layer (A) having an MFR of 0.90 g/10 min or less. When the MFR of the microporous layer (A) mainly composed of polypropylene is as low as 0.90 g/10 min or less, the melt viscosity of polypropylene is significantly higher than that of polyethylene. Therefore, when the resin composition is extruded into a film shape from the extruder during extrusion film formation, stress is concentrated in the high-viscosity polypropylene resin and is not sufficiently transmitted to the low-viscosity polyethylene resin. The microporous layer (B) mainly composed of polyethylene to which stress was not transmitted had a tendency to show a significant decrease in openness due to a decrease in molecular orientation, and the porosity of the microporous layer (B) and the separator substrate tended to decrease.

さらに、多層構造のセパレータは、各微多孔層の膜厚を特に薄くする必要がある。例えば、厚み13μmの三層構造のセパレータであれば、各微多孔層の厚み比を1:1:1とする場合、各微多孔層の厚みは4.3μmにする必要がある。このような薄膜で、高分子量のポリオレフィンを用いながら高気孔率を実現することは一層困難であった。本実施形態においては、これに限定されないが、後述の《蓄電デバイス用セパレータの製造方法》の項で例示するような精密に制御されたアニール及び延伸条件を適用することで、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下と低い場合においても、セパレータ基材の気孔率を上記範囲に制御可能である。 Furthermore, in a multi-layer separator, the thickness of each microporous layer must be particularly thin. For example, in a three-layer separator with a thickness of 13 μm, if the thickness ratio of each microporous layer is 1:1:1, the thickness of each microporous layer must be 4.3 μm. It was even more difficult to achieve high porosity in such a thin film while using a high molecular weight polyolefin. In this embodiment, although not limited thereto, by applying precisely controlled annealing and stretching conditions as exemplified in the section "Manufacturing method for separator for power storage device" described later, the porosity of the separator substrate can be controlled to the above range even when the MFR of the microporous layer (A) mainly composed of polypropylene is as low as 0.90 g/10 min or less.

〈微多孔層(A)の厚み〉
微多孔層(A)の厚みは、蓄電デバイスの高エネルギー密度化等の観点から、好ましくは6μm以下、例えば5.5μm以下、5μm以下、4.5μm以下、4μm以下、3.5μm以下、又は3μm以下であってよい。微多孔層(A)の厚みの下限値は、強度等の観点から、好ましくは1μm以上、例えば2μm以上、2.5μm以上、又は3μm以上であってよい。
<Thickness of microporous layer (A)>
The thickness of the microporous layer (A) may be preferably 6 μm or less, for example, 5.5 μm or less, 5 μm or less, 4.5 μm or less, 4 μm or less, 3.5 μm or less, or 3 μm or less, from the viewpoint of increasing the energy density of the electricity storage device, etc. The lower limit of the thickness of the microporous layer (A) may be preferably 1 μm or more, for example, 2 μm or more, 2.5 μm or more, or 3 μm or more, from the viewpoint of strength, etc.

〈微多孔層(A)の添加剤〉
ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)は、ポリプロピレン以外に、エラストマ、結晶核剤、酸化防止剤、フィラーなどの添加剤を必要に応じて更に含有してもよい。添加剤の量は、特に限定されないが、微多孔層(A)の合計質量を基準として、例えば、0.01質量%以上、0.1質量%以上又は1質量%以上、20質量%以下、10質量%以下又は7質量%以下であってよい。
Additives for the Microporous Layer (A)
The microporous layer (A) containing polypropylene as a main component may further contain, in addition to polypropylene, additives such as elastomers, crystal nucleating agents, antioxidants, fillers, etc. The amount of the additives is not particularly limited, and may be, for example, 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, or 1% by mass or more, and 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 7% by mass or less, based on the total mass of the microporous layer (A).

〈微多孔層(B)〉
本開示の蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(B)を有する。蓄電デバイス用セパレータは、微多孔層(B)を一層のみ有していても、二層以上有していてもよい。微多孔層(B)はポリエチレンを主成分とし、これによって、電池の熱暴走時に低温でシャットダウン性能を発現できる。本願明細書において、ポリエチレンを「主成分とする」とは、当該微多孔層(B)の全質量を基準として、ポリエチレンを50質量%以上含むことを意味する。微多孔層(B)中のポリエチレンの含有量の下限は、セパレータの濡れ性、薄膜化等の観点から、好ましくは55質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上であってもよい。微多孔層(B)中のポリエチレンの含有量の上限は、限定されないが、例えば60質量%以下、70質量%以下、80質量%以下、90質量%以下、95質量%以下、98質量%以下、又は99質量%以下であってよく、100質量%であってもよい。
<Microporous layer (B)>
The separator for an electric storage device of the present disclosure has a microporous layer (B). The separator for an electric storage device may have only one layer of the microporous layer (B), or may have two or more layers. The microporous layer (B) is mainly composed of polyethylene, which allows the shutdown performance to be exhibited at a low temperature during thermal runaway of the battery. In the present specification, "mainly composed of polyethylene" means that the microporous layer (B) contains 50% by mass or more of polyethylene based on the total mass of the microporous layer (B). The lower limit of the content of polyethylene in the microporous layer (B) may be preferably 55% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more from the viewpoint of the wettability, thinning, etc. of the separator. The upper limit of the polyethylene content in the microporous layer (B) is not limited, and may be, for example, 60% by mass or less, 70% by mass or less, 80% by mass or less, 90% by mass or less, 95% by mass or less, 98% by mass or less, or 99% by mass or less, or may be 100% by mass.

〈微多孔層(B)の材料〉
微多孔層(B)は、ポリエチレンを主成分とする。
微多孔層(B)のポリエチレンは、好ましくはホモポリマーであり、エチレン以外の少量のコモノマー、例えばα-オレフィンコモノマーを共重合したコポリマー、例えばブロックポリマーであってもよい。ポリエチレンに繰り返し単位として含まれるエチレン構造の量は、限定されないが、例えば70モル%以上、80モル%以上、90モル%以上、95モル%以上、又は99モル%以上であってよい。ポリエチレンに含まれる、エチレン構造以外のコモノマーに由来する繰り返し単位の量としては、限定されないが、例えば30モル%以下、20モル%以下、10モル%以下、5モル%以下、又は1モル%以下であってよい。ポリエチレンは、1種を単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
<Material for Microporous Layer (B)>
The microporous layer (B) is mainly composed of polyethylene.
The polyethylene of the microporous layer (B) is preferably a homopolymer, and may be a copolymer, such as a block polymer, in which a small amount of a comonomer other than ethylene, such as an α-olefin comonomer, is copolymerized. The amount of ethylene structure contained as a repeating unit in the polyethylene is not limited, but may be, for example, 70 mol% or more, 80 mol% or more, 90 mol% or more, 95 mol% or more, or 99 mol% or more. The amount of repeating units derived from comonomers other than the ethylene structure contained in the polyethylene is not limited, but may be, for example, 30 mol% or less, 20 mol% or less, 10 mol% or less, 5 mol% or less, or 1 mol% or less. The polyethylene may be used alone or in combination of two or more kinds.

微多孔層(B)のポリエチレンの密度は、好ましくは0.85g/cm以上、例えば0.88g/cm以上、0.89g/cm以上、又は0.90g/cm以上であってよい。ポリエチレンの密度は、好ましくは1.1g/cm以下、例えば1.0g/cm以下、0.98g/cm以下、0.97g/cm以下、0.96g/cm以下、0.95g/cm以下、0.94g/cm以下、0.93g/cm以下、又は0.92g/cm以下であってよい。ポリエチレンの密度は、ポリエチレンの結晶性に関連し、ポリエチレンの密度を0.85g/cm以上とすることで微多孔層の生産性が向上し、特に乾式法において有利である。 The density of the polyethylene of the microporous layer (B) is preferably 0.85 g/cm 3 or more, for example, 0.88 g/cm 3 or more, 0.89 g/cm 3 or more, or 0.90 g/cm 3 or more. The density of the polyethylene is preferably 1.1 g/cm 3 or less, for example, 1.0 g/cm 3 or less, 0.98 g/cm 3 or less, 0.97 g/cm 3 or less, 0.96 g/cm 3 or less, 0.95 g/cm 3 or less, 0.94 g/cm 3 or less, 0.93 g/cm 3 or less, or 0.92 g/cm 3 or less. The density of the polyethylene is related to the crystallinity of the polyethylene, and by setting the density of the polyethylene to 0.85 g/cm 3 or more, the productivity of the microporous layer is improved, which is particularly advantageous in the dry method.

微多孔層(B)はポリエチレンを主成分とする限り、その他の樹脂を含有してもよい。その他の樹脂としては、例えば、ポリエチレン以外のポリオレフィン(「その他のポリオレフィン」ともいう。)が挙げられる。ポリオレフィンとは、炭素-炭素二重結合を有するモノマーを繰り返し単位として含むポリマーである。ポリエチレン以外のポリオレフィンを構成するモノマーとしては、限定されないが、炭素-炭素二重結合を有する炭素原子数3~10のモノマー、例えば、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、及び1-オクテン等が挙げられる。 As long as the microporous layer (B) is mainly composed of polyethylene, it may contain other resins. Examples of other resins include polyolefins other than polyethylene (also referred to as "other polyolefins"). Polyolefins are polymers that contain monomers having carbon-carbon double bonds as repeating units. Monomers that constitute polyolefins other than polyethylene include, but are not limited to, monomers having 3 to 10 carbon atoms and having carbon-carbon double bonds, such as propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene.

〈微多孔層(B)のメルトフローレート(MFR)〉
微多孔層(B)のメルトフローレート(MFR)(単層のMFR)の上限値は、より高強度の微多孔層(B)を得る観点から、好ましくは2.0g/10分以下、より好ましくは1.0g/10分以下、さらに好ましくは0.8g/10分以下、特に好ましくは0.5g/10分以下である。微多孔層(B)のMFR(単層のMFR)の下限値は、良好な開孔性、及び目詰まり抑制の観点から、好ましくは0.1g/10分以上、より好ましくは0.15g/10分以上、さらに好ましくは0.18g/10分以上、特に好ましくは0.2g/10分以上である。微多孔層(B)のMFRは、荷重2.16kg、及び温度190℃の条件下で測定する。
<Melt flow rate (MFR) of microporous layer (B)>
The upper limit of the melt flow rate (MFR) of the microporous layer (B) (MFR of a single layer) is preferably 2.0 g/10 min or less, more preferably 1.0 g/10 min or less, even more preferably 0.8 g/10 min or less, and particularly preferably 0.5 g/10 min or less, from the viewpoint of obtaining a microporous layer (B) with higher strength. The lower limit of the MFR of the microporous layer (B) (MFR of a single layer) is preferably 0.1 g/10 min or more, more preferably 0.15 g/10 min or more, even more preferably 0.18 g/10 min or more, and particularly preferably 0.2 g/10 min or more, from the viewpoint of good pore opening and suppression of clogging. The MFR of the microporous layer (B) is measured under the conditions of a load of 2.16 kg and a temperature of 190°C.

微多孔層(B)のポリエチレンのMFRの上限値は、より高強度の微多孔層(B)を得る観点から、好ましくは2.0g/10分以下、より好ましくは1.0g/10分以下、さらに好ましくは0.8g/10分以下、特に好ましくは0.5g/10分以下である。微多孔層(B)のポリエチレンのMFRの下限値は、良好な開孔性、及び目詰まり抑制の観点から、好ましくは0.1g/10分以上、より好ましくは0.15g/10分以上、さらに好ましくは0.18g/10分以上、特に好ましくは0.2g/10分以上である。微多孔層(B)のポリエチレンのMFRは、荷重2.16kg、及び温度190℃の条件下で測定する。 From the viewpoint of obtaining a microporous layer (B) having a higher strength, the upper limit of the MFR of the polyethylene of the microporous layer (B) is preferably 2.0 g/10 min or less, more preferably 1.0 g/10 min or less, even more preferably 0.8 g/10 min or less, and particularly preferably 0.5 g/10 min or less. From the viewpoint of good pore opening and suppression of clogging, the lower limit of the MFR of the polyethylene of the microporous layer (B) is preferably 0.1 g/10 min or more, more preferably 0.15 g/10 min or more, even more preferably 0.18 g/10 min or more, and particularly preferably 0.2 g/10 min or more. The MFR of the polyethylene of the microporous layer (B) is measured under conditions of a load of 2.16 kg and a temperature of 190°C.

〈微多孔層(B)の面積平均長孔径〉
微多孔層(B)のMD-ND断面での面積平均長孔径は、好ましくは100nm以上1000nm以下、より好ましくは200nm以上900nm以下、更に好ましくは300nm以上850nm以下、より更に好ましくは400nm以上750nm以下である。微多孔層(B)の面積平均長孔径がこの範囲内であると、高い気孔率を保ちながら、透気度と高強度を両立することができる。
<Area-average long pore diameter of microporous layer (B)>
The area average long pore diameter of the microporous layer (B) in the MD-ND cross section is preferably 100 nm to 1000 nm, more preferably 200 nm to 900 nm, even more preferably 300 nm to 850 nm, and still more preferably 400 nm to 750 nm. When the area average long pore diameter of the microporous layer (B) is within this range, both air permeability and high strength can be achieved while maintaining a high porosity.

〈微多孔層(B)の気孔率〉
微多孔層(B)の気孔率は、蓄電デバイス中での目詰まり回避の観点、及びセパレータの良好な透気度を得る観点から、20%以上が好ましく、セパレータの強度保持の観点から90%以下であることが好ましい。微多孔層(B)の気孔率は、より好ましくは、25%以上、85%以下、さらに好ましくは、25%以上、80%以下、特に好ましくは、30%以上、80%以下である。本実施形態においては、これに限定されないが、後述の《蓄電デバイス用セパレータの製造方法》の項で例示するような精密に制御されたアニール及び延伸条件を適用することで、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下と低い場合においても、微多孔層(B)の気孔率を上記範囲に制御可能である。
<Porosity of microporous layer (B)>
The porosity of the microporous layer (B) is preferably 20% or more from the viewpoint of avoiding clogging in the electric storage device and obtaining good air permeability of the separator, and is preferably 90% or less from the viewpoint of maintaining the strength of the separator. The porosity of the microporous layer (B) is more preferably 25% or more and 85% or less, further preferably 25% or more and 80% or less, and particularly preferably 30% or more and 80% or less. In this embodiment, although not limited thereto, by applying precisely controlled annealing and stretching conditions as exemplified in the section "Manufacturing method for separator for electric storage device" described later, even when the MFR of the microporous layer (A) mainly composed of polypropylene is as low as 0.90 g/10 min or less, the porosity of the microporous layer (B) can be controlled to the above range.

〈微多孔層(B)の厚み〉
本開示に係る微多孔層(B)の厚みは、蓄電デバイスの高エネルギー密度化等の観点から、好ましくは10μm以下、例えば8μm以下、6μm以下、5μm以下、4.5μm以下、4μm以下、又は3μm以下であってよい。微多孔層(B)の厚みの下限値は、強度等の観点から、好ましくは1μm以上、例えば1.5μm以上、2μm以上、又は2.5μm以上であってよい。
<Thickness of microporous layer (B)>
The thickness of the microporous layer (B) according to the present disclosure may be preferably 10 μm or less, for example 8 μm or less, 6 μm or less, 5 μm or less, 4.5 μm or less, 4 μm or less, or 3 μm or less, from the viewpoint of increasing the energy density of the power storage device, etc. The lower limit of the thickness of the microporous layer (B) may be preferably 1 μm or more, for example 1.5 μm or more, 2 μm or more, or 2.5 μm or more, from the viewpoint of strength, etc.

〈微多孔層(B)の添加剤〉
ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)は、ポリエチレン以外に、エラストマ、結晶核剤、酸化防止剤、フィラーなどの添加剤を必要に応じて更に含有してもよい。添加剤の量は、特に限定されないが、微多孔層(B)の合計質量を基準として、例えば、0.01質量%以上、0.1質量%以上又は1質量%以上、10質量%以下、7質量%以下又は5質量%以下であってよい。
Additives for the Microporous Layer (B)
The microporous layer (B) containing polyethylene as a main component may further contain, in addition to polyethylene, additives such as elastomers, crystal nucleating agents, antioxidants, fillers, etc., as necessary. The amount of the additives is not particularly limited, and may be, for example, 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, or 1% by mass or more, and 10% by mass or less, 7% by mass or less, or 5% by mass or less, based on the total mass of the microporous layer (B).

〈微多孔層(A)と微多孔層(B)の関係〉
〈セパレータ基材の層構造〉
蓄電デバイス用セパレータの基材(本願明細書において、単に「セパレータ基材」ともいう。)は、微多孔層(A)と微多孔層(B)とを少なくとも一層ずつ有する。セパレータ基材は、微多孔層(A)及び/または、微多孔層(B)の少なくとも一方を2層以上有する3層以上の多層構造であってもよい。例えば、微多孔層(A)/微多孔層(B)の二層構造、微多孔層(A)/微多孔層(B)/微多孔層(A)の三層構造等が挙げられる。また、セパレータ基材は、微多孔層(A)及び微多孔層(B)以外の層を有していてもよい。例えば、微多孔層(A)及び微多孔層(B)以外の層としては、例えば、(A)(B)以外のポリオレフィンを主成分とする微多孔層、無機物を含む層、及び耐熱樹脂を含む層等を挙げることができる。例えば、セパレータ基材は、微多孔層(A)/微多孔層(B)/微多孔層(C)/微多孔層(A)など、4層以上の多層構造であってもよい。製造のし易さ、セパレータのカール抑制等の観点から、対称的な積層構造が好ましい。
<Relationship between microporous layer (A) and microporous layer (B)>
<Layer structure of separator substrate>
The substrate of the separator for an electric storage device (also simply referred to as "separator substrate" in the present specification) has at least one microporous layer (A) and one microporous layer (B). The separator substrate may have a multilayer structure of three or more layers having two or more layers of at least one of the microporous layer (A) and/or the microporous layer (B). For example, a two-layer structure of the microporous layer (A)/microporous layer (B) and a three-layer structure of the microporous layer (A)/microporous layer (B)/microporous layer (A) may be mentioned. The separator substrate may also have a layer other than the microporous layer (A) and the microporous layer (B). For example, the layer other than the microporous layer (A) and the microporous layer (B) may be, for example, a microporous layer mainly composed of a polyolefin other than (A) and (B), a layer containing an inorganic substance, and a layer containing a heat-resistant resin. For example, the separator substrate may have a multilayer structure of four or more layers, such as microporous layer (A)/microporous layer (B)/microporous layer (C)/microporous layer (A). From the viewpoints of ease of production and suppression of curling of the separator, a symmetrical laminate structure is preferred.

微多孔層(A)の厚みに対する微多孔層(B)の厚みの比は、セパレータ基材の総厚としての薄膜化、及び透気度と突刺強度の両立の観点から、0.2~1.5、0.35~1.25、または0.5~1.0の範囲内にあることが好ましい。この比は、微多孔層(A)又は微多孔層(B)が多層の場合には、単層当たりの厚みに換算して算出するものとする。 From the viewpoints of reducing the total thickness of the separator substrate and achieving both air permeability and puncture strength, the ratio of the thickness of the microporous layer (B) to the thickness of the microporous layer (A) is preferably within the range of 0.2 to 1.5, 0.35 to 1.25, or 0.5 to 1.0. When the microporous layer (A) or the microporous layer (B) is multilayered, this ratio is calculated in terms of the thickness per single layer.

蓄電デバイス用セパレータの基材の層構造としては、微多孔層(A)が、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成し、セパレータ基材の両面の最外層を構成することが好ましい。微多孔層(A)が最外層を構成すると強度が向上し易い傾向にある。 As for the layer structure of the substrate of the separator for an electricity storage device, it is preferable that the microporous layer (A) constitutes the outermost layer on at least one side of the separator substrate, and constitutes the outermost layers on both sides of the separator substrate. When the microporous layer (A) constitutes the outermost layer, the strength tends to be improved.

〈セパレータ基材の厚み〉
セパレータ基材の厚みの上限値は、蓄電デバイスの高エネルギー密度化等の観点から、15μm以下であり、好ましくは14μm以下であり、例えば13μm以下、12μm以下、11μm以下、10μm以下、または9.5μm以下であってよい。セパレータ基材の厚みの下限値は、強度等の観点から、好ましくは5μm以上であり、例えば6μm以上、7μm以上、8μm以上、又は9μm以上であってよい。
<Thickness of separator substrate>
The upper limit of the thickness of the separator substrate is 15 μm or less, and preferably 14 μm or less, for example, 13 μm or less, 12 μm or less, 11 μm or less, 10 μm or less, or 9.5 μm or less, from the viewpoint of increasing the energy density of the power storage device, etc. The lower limit of the thickness of the separator substrate is preferably 5 μm or more, and may be, for example, 6 μm or more, 7 μm or more, 8 μm or more, or 9 μm or more, from the viewpoint of strength, etc.

〈セパレータ基材の透気度〉
セパレータ基材の透気度の上限値は、セパレータ基材の厚みを8μmに換算した場合に、好ましくは250秒/100cm以下、より好ましくは200秒/100cm以下であり、例えば180秒/100cm以下、160秒/100cm以下、150秒/100cm以下、又は140秒/100cm以下であってよい。セパレータ基材の透気度の下限値は、限定されないが、例えば10秒/100cm以上、20秒/100cm以上、又は30秒/100cm以上であってよい。
なお、セパレータ基材の厚みを8μmに換算した場合のセパレータ基材の透気度(8μm膜厚換算透気度)は、下記の式を用いて算出する。
(8μm膜厚換算透気度[秒/100cm])=(セパレータ基材の透気度[秒/100cm])/(セパレータ基材の厚み[μm])×(8[μm])
<Air permeability of separator substrate>
The upper limit of the air permeability of the separator substrate, calculated as a thickness of 8 μm, is preferably 250 sec/100 cm3 or less , more preferably 200 sec/100 cm3 or less, and may be, for example, 180 sec/100 cm3 or less , 160 sec/100 cm3 or less, 150 sec/100 cm3 or less, or 140 sec/100 cm3 or less. The lower limit of the air permeability of the separator substrate is not limited, and may be, for example, 10 sec/100 cm3 or more, 20 sec/100 cm3 or more, or 30 sec/100 cm3 or more.
The air permeability of the separator substrate when the thickness of the separator substrate is converted to 8 μm (air permeability converted to 8 μm thickness) is calculated using the following formula.
(Air permeability converted to 8 μm thickness [sec/100 cm 3 ])=(Air permeability of separator substrate [sec/100 cm 3 ])/(Thickness of separator substrate [μm])×(8 [μm])

〈セパレータ基材の気孔率〉
セパレータ基材の気孔率の下限値は、蓄電デバイス中での目詰まり回避の観点、及びセパレータの良好な透気度を得る観点から、40%以上であり、42%以上が好ましく、44%以上がより好ましく、45%以上が特に好ましい。また、セパレータ基材の気孔率の上限値は、セパレータの強度保持の観点から、70%以下が好ましく、65%以下がより好ましく、60%以下がさらに好ましく、55%以下が特に好ましい。
<Porosity of separator substrate>
The lower limit of the porosity of the separator substrate is 40% or more, preferably 42% or more, more preferably 44% or more, and particularly preferably 45% or more, from the viewpoint of avoiding clogging in the power storage device and obtaining good air permeability of the separator. The upper limit of the porosity of the separator substrate is preferably 70% or less, more preferably 65% or less, even more preferably 60% or less, and particularly preferably 55% or less, from the viewpoint of maintaining the strength of the separator.

〈セパレータ基材の突刺強度〉
セパレータ基材の突刺強度の下限値は、電池の物理的損傷時の短絡抑制の観点から、セパレータ基材の厚みを8μmに換算した場合に、好ましくは145gf以上(約1.42N以上)、より好ましくは150gf以上、さらに好ましくは160gf以上、特に好ましくは170gf以上である。セパレータ基材の突刺強度の上限値は、限定されないが、セパレータ基材の厚みを8μmに換算した場合に、好ましくは500gf以下、例えば480gf以下、又は450gf以下であってよい。
なお、セパレータ基材の厚みを8μmに換算した場合のセパレータ基材の突刺強度(8μm膜厚換算突刺強度)は、下記の式を用いて算出する。
(8μm膜厚換算突刺強度[gf])=(セパレータ基材の突刺強度[gf])/(セパレータ基材の厚み[μm])×(8[μm])
<Puncture strength of separator substrate>
From the viewpoint of suppressing short circuits in the event of physical damage to the battery, the lower limit of the puncture strength of the separator substrate is preferably 145 gf or more (about 1.42 N or more), more preferably 150 gf or more, even more preferably 160 gf or more, and particularly preferably 170 gf or more, when the thickness of the separator substrate is converted to 8 μm. The upper limit of the puncture strength of the separator substrate is not limited, but may be preferably 500 gf or less, for example 480 gf or less, or 450 gf or less, when the thickness of the separator substrate is converted to 8 μm.
The puncture strength of the separator substrate when the thickness of the separator substrate is converted to 8 μm (8 μm film thickness converted puncture strength) is calculated using the following formula.
(8 μm film thickness equivalent puncture strength [gf])=(separator substrate puncture strength [gf])/(separator substrate thickness [μm])×(8 [μm])

〈セパレータ基材の熱収縮率〉
セパレータ基材は、150℃で1時間熱処理した後の幅方向(TD)の熱収縮率が、-1.0%以上3.0%以下であることが好ましい。すなわち、セパレータ基材は、高温においても、TDの熱収縮が非常に小さいことを意味する。当該熱収縮率が3.0%以下であることで、高温での短絡を効果的に抑制できる。当該熱収縮率が-1.0%以上である理由は、熱収縮率の測定時、基材がTDに膨張し、熱収縮率が0%より小さくマイナスの値になることがあるからである。当該熱収縮率は、0%以上、又は0%より大きくてもよい。当該熱収縮率が-1.0%以上3.0%以下であるセパレータ基材を製造する方法としては、例えば、MDの一軸延伸によるセパレータの製造方法があげられ、好ましくは一軸延伸の乾式法で製造する方法が挙げられる。湿式セパレータに代表されるMD、TDの二軸方向への延伸によるセパレータの製造方法では、一般的に、TDの熱収縮が非常に大きくなるのに対して、一軸延伸の乾式セパレータでは、当該熱収縮率が-1.0%以上3.0%以下であるセパレータ基材を得られ易い。
<Thermal shrinkage rate of separator substrate>
The separator substrate preferably has a thermal shrinkage rate in the transverse direction (TD) of -1.0% or more and 3.0% or less after heat treatment at 150°C for 1 hour. That is, the separator substrate has very small thermal shrinkage in the TD even at high temperatures. When the thermal shrinkage rate is 3.0% or less, short circuits at high temperatures can be effectively suppressed. The reason why the thermal shrinkage rate is -1.0% or more is that when the thermal shrinkage rate is measured, the substrate expands in the TD, and the thermal shrinkage rate may become a negative value less than 0%. The thermal shrinkage rate may be 0% or more, or may be greater than 0%. As a method for producing a separator substrate having a thermal shrinkage rate of -1.0% or more and 3.0% or less, for example, a method for producing a separator by uniaxial stretching in the MD, preferably a method for producing a separator by a dry method of uniaxial stretching, can be mentioned. In a separator manufacturing method in which the separator is stretched in two axial directions, MD and TD, as typified by a wet separator, the thermal shrinkage in TD is generally very large, whereas in a dry separator in which the separator is uniaxially stretched, it is easy to obtain a separator substrate in which the thermal shrinkage rate is -1.0% or more and 3.0% or less.

《蓄電デバイス用セパレータの製造方法》
蓄電デバイス用セパレータの製造方法は、ポリプロピレンまたはポリエチレンを主成分とする樹脂組成物(以下、「ポリオレフィン樹脂組成物」ともいう。)を溶融押出して樹脂フィルム(前駆体フィルム)を得る溶融押出工程、及び得られた前駆体フィルムを開孔して多孔化する孔形成工程を含む。微多孔層の製造方法は、孔形成工程に溶剤を使用しない乾式法と、溶剤を使用する湿式法とに大別される。
<<Method for producing separator for power storage device>>
The method for producing a separator for an electricity storage device includes a melt extrusion step of melt extruding a resin composition mainly composed of polypropylene or polyethylene (hereinafter also referred to as a "polyolefin resin composition") to obtain a resin film (precursor film), and a pore forming step of opening holes in the obtained precursor film to make it porous. The method for producing a microporous layer is roughly divided into a dry method in which no solvent is used in the pore forming step, and a wet method in which a solvent is used.

乾式法としては、ポリオレフィン樹脂組成物を溶融混練して押出した後、熱処理と延伸によってポリオレフィン結晶界面を剥離させる方法、ポリオレフィン樹脂組成物と無機充填材とを溶融混練してフィルム状に成形した後、延伸によってポリオレフィンと無機充填材との界面を剥離させる方法などが挙げられる。 Examples of dry methods include a method in which a polyolefin resin composition is melt-kneaded and extruded, and then the polyolefin crystal interface is peeled off by heat treatment and stretching, and a method in which a polyolefin resin composition and an inorganic filler are melt-kneaded and formed into a film, and then the interface between the polyolefin and the inorganic filler is peeled off by stretching.

湿式法としては、ポリオレフィン樹脂組成物と孔形成材とを溶融混練してフィルム状に成形し、必要に応じて延伸した後、孔形成材を抽出する方法、ポリオレフィン樹脂組成物の溶解後、ポリオレフィンに対する貧溶媒に浸漬させてポリオレフィンを凝固させると同時に溶剤を除去する方法などが挙げられる。 Examples of wet methods include a method in which a polyolefin resin composition and a pore-forming material are melt-kneaded to form a film, which is then stretched as necessary, and the pore-forming material is then extracted; and a method in which the polyolefin resin composition is dissolved, and then immersed in a poor solvent for the polyolefin to solidify the polyolefin and simultaneously remove the solvent.

ポリオレフィン樹脂組成物の溶融混練には、単軸押出機、及び二軸押出機を使用することができ、これら以外にも、例えばニーダー、ラボプラストミル、混練ロール、及びバンバリーミキサー等を使用することもできる。 A single screw extruder or a twin screw extruder can be used to melt-knead the polyolefin resin composition. In addition, other devices such as a kneader, a lab plast mill, a kneading roll, and a Banbury mixer can also be used.

ポリオレフィン樹脂組成物は、微多孔層の製造方法に応じて、又は目的の微多孔層の物性に応じて、任意に、ポリプロピレン以外の樹脂、ポリエチレン以外の樹脂、及び添加剤等を含有してもよい。添加剤としては、例えば、孔形成材、フッ素系流動改質材、ワックス、結晶核材、酸化防止剤、脂肪族カルボン酸金属塩等の金属石鹸類、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、防曇剤、及び着色顔料等が挙げられる。孔形成材としては、可塑剤、無機充填材又はそれらの組み合わせが挙げられる。 The polyolefin resin composition may optionally contain resins other than polypropylene, resins other than polyethylene, and additives, etc., depending on the manufacturing method of the microporous layer or the physical properties of the desired microporous layer. Examples of additives include pore-forming materials, fluorine-based flow modifiers, wax, crystal nucleating materials, antioxidants, metal soaps such as metal salts of aliphatic carboxylic acids, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antistatic agents, antifogging agents, and coloring pigments. Examples of pore-forming materials include plasticizers, inorganic fillers, and combinations thereof.

可塑剤としては、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス等の炭化水素類;フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル等のエステル類;オレイルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール等が挙げられる。 Examples of plasticizers include hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax; esters such as dioctyl phthalate and dibutyl phthalate; and higher alcohols such as oleyl alcohol and stearyl alcohol.

無機充填材としては、例えば、アルミナ、シリカ(珪素酸化物)、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物系セラミックス;窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス;シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレー、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ藻土、ケイ砂等のセラミックス;ガラス繊維が挙げられる。 Examples of inorganic fillers include oxide ceramics such as alumina, silica (silicon oxide), titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide, and iron oxide; nitride ceramics such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride; ceramics such as silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, potassium titanate, talc, kaolin clay, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amesite, bentonite, asbestos, zeolite, calcium silicate, magnesium silicate, diatomaceous earth, and silica sand; and glass fiber.

セパレータ基材の製造方法としては、熱処理と延伸によってポリオレフィン結晶界面を剥離させる乾式ラメラ晶開孔プロセスが好ましい。ここで、微多孔層(A)と微多孔層(B)を有するセパレータ基材の製造方法としては、次の方法(i)及び(ii)が知られている:
(i)微多孔層(A)と微多孔層(B)を共押出成膜し、アニール、冷延伸、熱延伸、熱緩和工程に供する、共押出成膜によるセパレータ基材の製造方法;及び
(ii)微多孔層(A)と微多孔層(B)をそれぞれ別々に押出成膜し、ラミネートにより貼り合わせて、その後、アニール、冷延伸、熱延伸、熱緩和工程に供する、ラミネートによるセパレータ基材の製造方法。
A preferred method for producing a separator substrate is a dry lamellar crystal opening process in which the polyolefin crystal interface is peeled off by heat treatment and stretching. Here, the following methods (i) and (ii) are known for producing a separator substrate having a microporous layer (A) and a microporous layer (B):
(i) a method for producing a separator substrate by coextrusion, in which a microporous layer (A) and a microporous layer (B) are coextruded and then subjected to an annealing, cold stretching, hot stretching and heat relaxation process; and (ii) a method for producing a separator substrate by lamination, in which a microporous layer (A) and a microporous layer (B) are separately extruded and then bonded together by lamination, and then subjected to an annealing, cold stretching, hot stretching and heat relaxation process.

上記、共押出プロセス(i)及びラミネートプロセス(ii)のうち、薄膜成膜性及び製造コスト等の観点から、共押出プロセス(i)を用いる。
ラミネートプロセス(ii)を用いない理由を以下に述べる:
多層構造のセパレータは、各微多孔層の膜厚を特に薄くする必要がある。例えば、厚み13μmの三層構造のセパレータであれば、各微多孔層の厚み比を1:1:1とする場合、各微多孔層の厚みは4.3μmにする必要がある。また、例えば、厚み9μmの三層構造のセパレータであれば、各微多孔層の厚み比を1:1:1とする場合、各微多孔層の厚みは3μmにする必要がある。また、例えば、厚み9.5μmの三層構造のセパレータであれば、各微多孔層の厚み比を1:0.5:1とする場合、最も薄い微多孔層の厚みは1.9μmにする必要がある。ラミネートプロセス(ii)では、各微多孔層をそれぞれ別々に押出成膜する必要があるが、例えば、4.3μm、または3μm、または1.9μmの樹脂フィルムを安定生産することは困難である。特に、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下である、すなわち高分子量のポリオレフィンを用いた場合に、例えば、4.3μm、または3μm、または1.9μmの樹脂フィルムを安定生産することは著しく困難である。
また、ラミネートプロセスは、各微多孔層を別々に押出製膜する工程、及び、ラミネートにより貼り合わせる工程があるため、共押出プロセスと比べて工程数が多く、製造コストが増加する。
Of the above co-extrusion process (i) and lamination process (ii), the co-extrusion process (i) is used from the viewpoints of thin film formation properties and production costs.
The reasons for not using the lamination process (ii) are as follows:
In the multilayer separator, the thickness of each microporous layer must be particularly thin. For example, in the case of a three-layer separator having a thickness of 13 μm, when the thickness ratio of each microporous layer is 1:1:1, the thickness of each microporous layer must be 4.3 μm. In addition, for example, in the case of a three-layer separator having a thickness of 9 μm, when the thickness ratio of each microporous layer is 1:1:1, the thickness of each microporous layer must be 3 μm. In addition, for example, in the case of a three-layer separator having a thickness of 9.5 μm, when the thickness ratio of each microporous layer is 1:0.5:1, the thickness of the thinnest microporous layer must be 1.9 μm. In the lamination process (ii), each microporous layer must be extruded separately, but it is difficult to stably produce a resin film having a thickness of, for example, 4.3 μm, 3 μm, or 1.9 μm. In particular, when the microporous layer (A) containing polypropylene as a main component has an MFR of 0.90 g/10 min or less, i.e., when a high molecular weight polyolefin is used, it is extremely difficult to stably produce a resin film having a thickness of, for example, 4.3 μm, 3 μm, or 1.9 μm.
In addition, the lamination process requires a step of extruding each microporous layer separately and a step of bonding the layers together by lamination, and therefore requires more steps than a coextrusion process, resulting in increased production costs.

共押出プロセス(i)において、微多孔層(A)、(B)の押出成膜条件としては、可能な限り低温で樹脂を吐出し、低温のエアを吹き付けることにより効果的に急冷させることが好ましい。成膜後にはエアにより急冷させることが好ましく、吹き付けるエアの温度としては、好ましくは20℃以下、より好ましくは15℃以下である。このような低温に制御した冷風を吹き付けることにより、成膜後の樹脂が均一にMDに配向する。 In the co-extrusion process (i), the extrusion film formation conditions for the microporous layers (A) and (B) are preferably such that the resin is discharged at the lowest possible temperature and effectively quenched by blowing low-temperature air. After film formation, it is preferable to quench with air, and the temperature of the blown air is preferably 20°C or less, more preferably 15°C or less. By blowing cold air controlled at such a low temperature, the resin after film formation is uniformly oriented in the MD.

共押出とラミネートを製品から見分ける方法として、限定されるものではないが、例えば、次の2つの方法が挙げられる:
(ア)ラミネート製品は、断面SEM観察で任意の40点を、倍率5000倍の条件下で観察した際に、MDに長さ5000nm以上の剥離部(孔と同じコントラスト部分)が2点以上見られるのに対して、共押出製品は剥離箇所が全く見られないため、このような断面SEM観察方法による剥離箇所の有無の基準に基いて両品を見分けることができる;および
(イ)A層とB層から成るラミネート製品は、製品の表面と裏面に粘着テープ(ニチバン社製セロテープ(登録商標)No.405)を貼付し、この状態で、温度23℃、相対湿度50%の環境下に20分間放置し、その後、引き剥がし角度180°で粘着テープを剥がす。ラミネート製品について本操作を40回繰り返すと、A層とB層の剥離が10回以上で見られる傾向にある。これに対して、A層とB層から成る共押出製品で同様の操作を行うと、A層とB層の剥離が1回以下で見られる傾向にある。このような引き剥がし方法による剥離傾向の違いに基いて両品を見分けることができる。
Methods for distinguishing between coextrusion and laminate products include, but are not limited to, the following two methods:
(a) When 40 arbitrary points of the laminated product are observed under the condition of 5000 times magnification by cross-sectional SEM observation, two or more peeled parts (same contrast parts as holes) with a length of 5000 nm or more are observed in the MD, whereas no peeled parts are observed at all in the coextruded product, so that the two products can be distinguished based on the criterion of the presence or absence of peeled parts by such a cross-sectional SEM observation method; and (b) A laminated product consisting of layers A and B is attached with adhesive tape (Nichiban Co., Ltd. Cellotape (registered trademark) No. 405) on the front and back of the product, and left in this state for 20 minutes in an environment of 23 ° C. and 50% relative humidity, and then the adhesive tape is peeled off at a peel angle of 180 °. When this operation is repeated 40 times for the laminated product, peeling of layers A and B tends to be observed after 10 times or more. In contrast, when the same operation is performed on a coextruded product consisting of layers A and B, peeling of layers A and B tends to be observed after one time or less. The two products can be distinguished based on the difference in peeling tendency caused by the peeling method.

上記、共押出プロセス(i)によるセパレータ基材の製造方法は、押出成膜後にアニール工程を含んでもよい。アニール工程を行うことにより、微多孔層(A)及び(B)の結晶構造が成長し、開孔性が改善する傾向にある。特定の温度で、所定時間アニールを付与することにより、微多孔層(A)及び(B)ともに良好な面積平均長孔径を得ることが可能となる傾向にある。その理由は、結晶構造が乱れることなく結晶が成長し、高い開孔性が得られるからであると考えられる。 The above-mentioned method for producing a separator substrate by the co-extrusion process (i) may include an annealing step after extrusion film formation. By carrying out the annealing step, the crystal structure of the microporous layers (A) and (B) tends to grow, and the pore opening tends to be improved. By applying annealing at a specific temperature for a specific time, it tends to be possible to obtain a good area average long pore diameter for both the microporous layers (A) and (B). This is thought to be because the crystals grow without disturbing the crystal structure, and high pore opening is obtained.

アニール温度の下限値は、好ましくは125℃以上、より好ましくは128℃以上であり、特に好ましくは130℃以上である。ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下と低い場合、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)の分子配向が低下することで開孔性が著しく低下し、微多孔層(B)及びセパレータ基材の気孔率が低下する傾向があった。これは、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層との多層構造を有する、乾式法、かつ、共押出プロセスによって得られた多層セパレータに特有の現象である。アニール温度がこの範囲内であると、結晶構造の成長によって開孔性が改善され、気孔率を向上できる。また、アニール温度の上限値は、好ましくは150℃以下、より好ましくは、140℃以下であり、特に好ましくは135℃以下である。アニール温度がこの範囲内であると、ポリエチレンの溶融などに起因する結晶構造の乱れが抑制され、開孔性が改善される。 The lower limit of the annealing temperature is preferably 125°C or higher, more preferably 128°C or higher, and particularly preferably 130°C or higher. When the MFR of the polypropylene-based microporous layer (A) is as low as 0.90 g/10 min or lower, the molecular orientation of the polyethylene-based microporous layer (B) is reduced, which significantly reduces the openness, and the porosity of the microporous layer (B) and the separator substrate tends to decrease. This is a phenomenon specific to multilayer separators obtained by a dry method and a coextrusion process, which have a multilayer structure of a polypropylene-based microporous layer and a polyethylene-based microporous layer. When the annealing temperature is within this range, the openness is improved by the growth of the crystal structure, and the porosity can be improved. In addition, the upper limit of the annealing temperature is preferably 150°C or lower, more preferably 140°C or lower, and particularly preferably 135°C or lower. When the annealing temperature is within this range, the disturbance of the crystal structure caused by the melting of polyethylene is suppressed, and the openness is improved.

アニール時間の下限値は、好ましくは10分以上、より好ましくは、15分以上、20分以上、25分以上、又は30分以上であり、特に好ましくは60分以上である。アニール時間がこの範囲内であると、結晶構造の成長によって開孔性が改善され、気孔率を向上できる。また、アニール時間の上限値は、好ましくは600分以下、より好ましくは、300分以下である。アニール時間がこの範囲内であると、セパレータの生産速度を高く保ったまま開孔性が改善される。 The lower limit of the annealing time is preferably 10 minutes or more, more preferably 15 minutes or more, 20 minutes or more, 25 minutes or more, or 30 minutes or more, and particularly preferably 60 minutes or more. When the annealing time is within this range, the openness is improved by the growth of the crystal structure, and the porosity can be improved. Furthermore, the upper limit of the annealing time is preferably 600 minutes or less, more preferably 300 minutes or less. When the annealing time is within this range, the openness is improved while maintaining a high production rate of the separator.

アニール工程は、共押出成膜によって得られた樹脂フィルムを走行させながら行ってもよく、樹脂フィルムをロール状に巻き取った状態で行ってもよい。 The annealing process may be performed while the resin film obtained by coextrusion is running, or may be performed while the resin film is wound up in a roll.

セパレータ基材の製造方法は、アニール工程の後に、延伸工程を含んでもよい。延伸処理としては、一軸延伸、又は二軸延伸のいずれも用いることができる。限定されないが、乾式法を使用する際の製造コスト、TDの熱収縮低減等の観点では、一軸延伸が好ましい。得られるセパレータ基材の強度等を向上させる観点では、二軸延伸が好ましい。二軸延伸としては、例えば、同時二軸延伸、逐次二軸延伸、多段延伸、多数回延伸等の方法を挙げることができる。 The method for producing the separator substrate may include a stretching step after the annealing step. Either uniaxial stretching or biaxial stretching can be used as the stretching process. Although not limited thereto, uniaxial stretching is preferred from the viewpoints of production costs when using a dry method and reducing thermal shrinkage in TD. Biaxial stretching is preferred from the viewpoints of improving the strength of the resulting separator substrate. Examples of biaxial stretching include simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, multi-stage stretching, and multiple stretching.

延伸工程は、第一延伸工程(以下、「冷延伸」ともいう。)と、この第一延伸工程に続く第二延伸工程(以下、「熱延伸」ともいう。)とを含むことが好ましい。 The stretching process preferably includes a first stretching process (hereinafter also referred to as "cold stretching") and a second stretching process (hereinafter also referred to as "hot stretching") subsequent to the first stretching process.

第一延伸工程において、樹脂フィルム中に生成されたラメラ同士を離隔させることで、ラメラ間の非晶質部分に微細な亀裂を生じさせ、この亀裂を起点として多数の微小孔を形成させる。第一延伸工程ではMDの一軸延伸を行う。 In the first stretching process, the lamellae formed in the resin film are separated from each other, causing minute cracks in the amorphous parts between the lamellae, and these cracks act as starting points to form numerous micropores. In the first stretching process, uniaxial stretching in the MD is performed.

第一延伸工程において、樹脂フィルムの温度の下限は、好ましくは-20℃以上、より好ましくは0℃以上である。第一延伸工程において、樹脂フィルムの温度の上限は、好ましくは110℃以下、より好ましくは80℃以下である。温度が上記の下限以上である場合、延伸時の樹脂フィルムの破断が抑制され、温度が上記の上限以下である場合、ラメラ間の非晶質部分において亀裂が良好に発生し、フィルムのネックインが抑制される。 In the first stretching step, the lower limit of the temperature of the resin film is preferably -20°C or higher, more preferably 0°C or higher. In the first stretching step, the upper limit of the temperature of the resin film is preferably 110°C or lower, more preferably 80°C or lower. When the temperature is equal to or higher than the above lower limit, breakage of the resin film during stretching is suppressed, and when the temperature is equal to or lower than the above upper limit, cracks are effectively generated in the amorphous parts between the lamellae, and neck-in of the film is suppressed.

第一延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率(以下、「冷延伸倍率」ともいう。)の下限は、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%以上、特に好ましくは25%以上である。ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下と低い場合、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)の分子配向が低い傾向にあるため、ラメラ間の非晶質部分において、微小孔の形成が進み難い。これは、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層との多層構造を有する、乾式法、かつ、共押出プロセスによって得られた多層セパレータに特有の現象である。冷延伸倍率が上記の下限以上である場合、ラメラ間の非晶質部分において微小孔が形成され易い。
また、冷延伸倍率の上限は、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下、さらに好ましくは40%以下である。冷延伸倍率が上記の上限以下である場合、微小孔が過剰に形成されず、孔径が小さくなりすぎないため、透気度を低くできる。本開示において、冷延伸倍率とは、下記の式で表される:
冷延伸倍率(%)=((冷延伸後の樹脂フィルムの長さ/冷延伸前の樹脂フィルムの長さ)-1)×100
The lower limit of the stretching ratio of the resin film in the first stretching step (hereinafter also referred to as "cold stretching ratio") is preferably 10% or more, more preferably 15% or more, even more preferably 20% or more, and particularly preferably 25% or more. When the MFR of the microporous layer (A) mainly composed of polypropylene is as low as 0.90 g/10 min or less, the molecular orientation of the microporous layer (B) mainly composed of polyethylene tends to be low, so that the formation of micropores is difficult to proceed in the amorphous part between the lamellae. This is a phenomenon specific to a multilayer separator obtained by a dry method and a coextrusion process, which has a multilayer structure of a microporous layer mainly composed of polypropylene and a microporous layer mainly composed of polyethylene. When the cold stretching ratio is equal to or higher than the above lower limit, micropores are likely to be formed in the amorphous part between the lamellae.
The upper limit of the cold stretching ratio is preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and even more preferably 40% or less. When the cold stretching ratio is equal to or less than the upper limit, micropores are not excessively formed and the pore size is not too small, so that the air permeability can be reduced. In the present disclosure, the cold stretching ratio is represented by the following formula:
Cold stretch ratio (%)=((length of resin film after cold stretching/length of resin film before cold stretching)−1)×100

第一延伸工程における樹脂フィルムの延伸速度は、好ましくは10%/分以上、より好ましくは50%/分以上であり、好ましくは1000%/分以下、より好ましくは600%/分以下である。延伸速度が上記の下限以上である場合、ラメラ間の非晶質部分において微小孔が均一に形成され易く、上記の上限以下である場合、樹脂フィルムの破断を抑制できる。なお、本開示において、樹脂フィルムの延伸速度とは、単位時間当たりの樹脂フィルムの延伸方向における寸法の変化割合をいう。 The stretching speed of the resin film in the first stretching step is preferably 10%/min or more, more preferably 50%/min or more, and preferably 1000%/min or less, more preferably 600%/min or less. When the stretching speed is equal to or higher than the lower limit, micropores are likely to be uniformly formed in the amorphous portion between the lamellae, and when the stretching speed is equal to or lower than the upper limit, breakage of the resin film can be suppressed. In this disclosure, the stretching speed of the resin film refers to the rate of change in the dimension of the resin film in the stretching direction per unit time.

上記第一延伸工程における樹脂フィルムの延伸方法は、樹脂フィルムを一軸延伸することができれば、特に限定されず、例えば、樹脂フィルムを、一軸延伸装置を用いて所定温度にて延伸する方法等が挙げられる。 The method for stretching the resin film in the first stretching step is not particularly limited as long as it can stretch the resin film uniaxially. For example, a method of stretching the resin film at a predetermined temperature using a uniaxial stretching device can be used.

次いで、第一延伸工程における一軸延伸後の樹脂フィルムに、好ましくは、装置内部の雰囲気温度が、第一延伸工程での一軸延伸時の雰囲気温度よりも高く、且つ樹脂フィルム(多層構造の場合は最も低融点の樹脂フィルム)の融点より1℃以上60℃以下低い温度以下(第一の態様において)、又は1℃以上40℃未満低い温度以下(第二の態様において)であるように、延伸する第二延伸工程を行う(すなわち、冷延伸としての第一の延伸工程と、熱延伸としての第二の延伸工程とを行う)ことが好ましい。第二延伸工程においても、樹脂フィルムを好ましくは機械方向にのみ一軸延伸する。このように、第一延伸工程における装置内雰囲気温度よりも高い雰囲気温度にて、樹脂フィルムに延伸処理を行うことによって、第一延伸工程にて樹脂フィルムに形成された多数の微小孔を成長させることができる。温度が上記の下限以上である場合、第一延伸工程において樹脂フィルムに形成された微小孔が成長し易く、得られる蓄電デバイス用セパレータの透気度を低くできる。温度が上記の上限以下である場合、第一延伸工程において樹脂フィルムに形成された微小孔が閉塞し難く、得られる蓄電デバイス用セパレータの透気度を低くできる。 Next, the resin film after the uniaxial stretching in the first stretching step is preferably subjected to a second stretching step (i.e., the first stretching step as cold stretching and the second stretching step as hot stretching) so that the ambient temperature inside the device is higher than the ambient temperature during uniaxial stretching in the first stretching step and is 1°C to 60°C lower than the melting point of the resin film (the resin film with the lowest melting point in the case of a multilayer structure) (in the first embodiment), or 1°C to 40°C lower than the melting point of the resin film (the resin film with the lowest melting point in the case of a multilayer structure) (i.e., the first stretching step as cold stretching and the second stretching step as hot stretching are performed). In the second stretching step, the resin film is also preferably uniaxially stretched only in the machine direction. In this way, by performing a stretching process on the resin film at an ambient temperature higher than the ambient temperature in the device in the first stretching step, it is possible to grow a large number of micropores formed in the resin film in the first stretching step. When the temperature is equal to or higher than the above lower limit, the micropores formed in the resin film in the first stretching step are likely to grow, and the air permeability of the resulting separator for a storage device can be reduced. If the temperature is below the upper limit, the micropores formed in the resin film in the first stretching step are less likely to be blocked, and the air permeability of the resulting separator for the electricity storage device can be reduced.

第二延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率(以下、「熱延伸倍率」ともいう。)の下限は、好ましくは160%以上、より好ましくは170%以上であり、さらに好ましくは180%以上である。ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下と低い場合、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)の分子配向が低下することで開孔性が著しく低下し、微多孔層(B)及びセパレータ基材の気孔率及び透気度が低下する傾向があった。これは、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層との多層構造を有する、乾式法、かつ、共押出プロセスによって得られた多層セパレータに特有の現象である。熱延伸倍率が上記の下限以上である場合、冷延伸時に樹脂フィルムに形成された微小孔が成長し易く、得られる蓄電デバイス用セパレータの透気度を低くできる。また、第二延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率の上限は、好ましくは300%以下、より好ましくは260%以下、さらに好ましくは220%以下である。熱延伸倍率が上記の上限以下である場合、冷延伸時において樹脂フィルムに形成された微小孔が閉塞し難く、得られる蓄電デバイス用セパレータの透気度を低くできる。本開示において、熱延伸倍率とは、下記の式で表される:
熱延伸倍率(%)=((熱延伸後の樹脂フィルムの長さ/熱延伸前の樹脂フィルムの長さ)-1)×(冷延伸倍率+100)
The lower limit of the stretching ratio of the resin film in the second stretching step (hereinafter also referred to as "hot stretching ratio") is preferably 160% or more, more preferably 170% or more, and even more preferably 180% or more. When the MFR of the microporous layer (A) mainly composed of polypropylene is as low as 0.90 g/10 min or less, the molecular orientation of the microporous layer (B) mainly composed of polyethylene is reduced, so that the openness is significantly reduced, and the porosity and air permeability of the microporous layer (B) and the separator substrate tend to be reduced. This is a phenomenon specific to a multilayer separator obtained by a dry method and a coextrusion process, which has a multilayer structure of a microporous layer mainly composed of polypropylene and a microporous layer mainly composed of polyethylene. When the hot stretching ratio is equal to or more than the above lower limit, the micropores formed in the resin film during cold stretching tend to grow easily, and the air permeability of the obtained separator for a storage battery device can be reduced. The upper limit of the stretching ratio of the resin film in the second stretching step is preferably 300% or less, more preferably 260% or less, and even more preferably 220% or less. When the hot stretching ratio is equal to or less than the above upper limit, micropores formed in the resin film during cold stretching are less likely to be blocked, and the air permeability of the resulting separator for a power storage device can be reduced. In the present disclosure, the hot stretching ratio is represented by the following formula:
Hot stretch ratio (%) = ((length of resin film after hot stretching/length of resin film before hot stretching) - 1) x (cold stretch ratio + 100)

第二延伸工程において、樹脂フィルムの延伸速度は、第一延伸工程において形成された微小孔を均一に広げる観点から、好ましくは60%/分以下、又は30%/分以下である。延伸速度は、プロセス効率の観点から、例えば2%/分以上、又は3%/分以上であってよい。 In the second stretching step, the stretching speed of the resin film is preferably 60%/min or less, or 30%/min or less, from the viewpoint of uniformly expanding the micropores formed in the first stretching step. From the viewpoint of process efficiency, the stretching speed may be, for example, 2%/min or more, or 3%/min or more.

第二延伸工程における樹脂フィルムの延伸方法としては、樹脂フィルムを一軸延伸することができれば、特に限定されず、例えば、一軸延伸装置を用いて所定温度にて一軸延伸する方法等が挙げられる。 The method for stretching the resin film in the second stretching step is not particularly limited as long as it can uniaxially stretch the resin film, and examples include a method in which the resin film is uniaxially stretched at a predetermined temperature using a uniaxial stretching device.

延伸工程後(好ましくは第二延伸工程にて一軸延伸された後)の樹脂フィルムには、加熱によって残留応力を緩和する熱緩和工程が付与されてもよい。第二延伸工程における延伸によって樹脂フィルムに残存応力が生じることがある。熱緩和工程は、残存応力を緩和して、得られる樹脂微多孔層が、熱緩和工程とは別の加熱により熱収縮するのを抑制して、得られる蓄電デバイス用セパレータの安全性を向上するために行われる。熱緩和工程は、テンター又はロール延伸機を用いて行うことができる。 After the stretching step (preferably after uniaxial stretching in the second stretching step), the resin film may be subjected to a heat-relaxing step in which residual stress is relaxed by heating. Residual stress may be generated in the resin film due to stretching in the second stretching step. The heat-relaxing step is performed to relax the residual stress and suppress thermal shrinkage of the resulting resin microporous layer due to heating separate from the heat-relaxing step, thereby improving the safety of the resulting separator for an electricity storage device. The heat-relaxing step can be performed using a tenter or a roll stretching machine.

上述のとおり、樹脂微多孔層の加熱時における寸法安定性を良好にするためには樹脂フィルムの残存応力を緩和する必要がある。そのためには、熱緩和工程における装置内雰囲気温度は、樹脂フィルム(多層構造の場合は最も低融点の樹脂フィルム)の融点よりも、40℃低い温度若しくはそれ以上、又は20℃低い温度若しくはそれ以上であることが好ましい。また上記温度は、延伸工程で形成された微小孔の閉塞を抑制する観点から、樹脂フィルム(多層構造の場合は最も低融点の樹脂フィルム)の融点よりも、1℃以上、又は4℃以上、低いことが好ましい。 As described above, in order to improve the dimensional stability of the resin microporous layer when it is heated, it is necessary to relax the residual stress in the resin film. To achieve this, it is preferable that the ambient temperature in the apparatus in the heat relaxation step is 40°C lower or higher, or 20°C lower or higher than the melting point of the resin film (the resin film with the lowest melting point in the case of a multi-layer structure). In addition, from the viewpoint of suppressing the blocking of the micropores formed in the stretching step, the above temperature is preferably 1°C or more, or 4°C or more lower than the melting point of the resin film (the resin film with the lowest melting point in the case of a multi-layer structure).

熱緩和工程における樹脂フィルムの熱収縮率(以下、「熱緩和倍率」ともいう。)の下限は、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上である。熱緩和倍率が上記の下限以上である場合、樹脂フィルムの残存応力が十分緩和され、得られる樹脂微多孔層の加熱時における寸法安定性が良好であり、高温時でのリチウムイオン二次電池等の蓄電デバイスの安全性が良好である。また、熱緩和倍率の上限は、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは50%以下である。熱緩和倍率が上記の上限以下である場合、樹脂フィルムにたるみが生じ難く、ロールの巻き取り不良又は均一性の低下が抑制される。本開示において、熱緩和倍率とは、下記の式で表される:
熱緩和倍率(%)=((熱緩和工程後の樹脂フィルムの長さ/熱緩和工程前の樹脂フィルムの長さ)-1)×(冷延伸倍率+熱延伸倍率+100)
The lower limit of the heat shrinkage rate of the resin film in the heat relaxation step (hereinafter also referred to as "heat relaxation ratio") is preferably 25% or more, more preferably 30% or more. When the heat relaxation ratio is equal to or more than the above lower limit, the residual stress of the resin film is sufficiently relaxed, the dimensional stability of the obtained resin microporous layer during heating is good, and the safety of the lithium ion secondary battery or other electric storage device at high temperatures is good. In addition, the upper limit of the heat relaxation ratio is preferably 80% or less, more preferably 60% or less, and even more preferably 50% or less. When the heat relaxation ratio is equal to or less than the above upper limit, sagging is unlikely to occur in the resin film, and poor winding or deterioration of uniformity of the roll is suppressed. In the present disclosure, the heat relaxation ratio is represented by the following formula:
Heat relaxation ratio (%)=((length of resin film after heat relaxation process/length of resin film before heat relaxation process)−1)×(cold stretch ratio+hot stretch ratio+100)

熱延伸及び熱緩和工程においては、応力を十分に緩和して熱緩和倍率を小さくする観点から、延伸速度及び搬送速度をこれらが過度に大きくならないように調整することが好ましい。 In the heat stretching and heat relaxation processes, it is preferable to adjust the stretching speed and conveying speed so that they are not excessively high, in order to sufficiently relax the stress and reduce the heat relaxation ratio.

また、熱緩和工程の後に、熱緩和工程の温度と同じ温度又はそれ以上の温度で、且つ熱緩和工程の温度より20℃高い温度又はそれ以下の温度にて、再度、熱緩和を付与することが好ましい。本工程を付与することにより、より良好な熱収縮物性を有する蓄電デバイス用セパレータを得ることが可能となる。 After the heat-relaxing step, it is preferable to apply heat relaxation again at a temperature equal to or higher than the temperature of the heat-relaxing step and 20°C higher or lower than the temperature of the heat-relaxing step. By applying this step, it is possible to obtain a separator for an electricity storage device with better heat shrink properties.

以上のように上記した本発明の製造条件を採用することにより、共押出法でPE層を含む多層セパレータを作製する際に高MwPP樹脂を用いることによる課題、具体的には、「PP層とPE層の溶融粘度の差が大きくなってPE層の成膜不良が起こり、気孔率が大幅に低下する」という問題を解決でき、薄膜で、且つ、透気度と突刺し強度を同時に満足するセパレータを提供することが可能である。 By adopting the manufacturing conditions of the present invention described above, it is possible to solve the problem of using high Mw PP resin when producing a multi-layer separator including a PE layer by co-extrusion, specifically, the problem that "the difference in melt viscosity between the PP layer and the PE layer becomes large, causing poor film formation of the PE layer and a significant decrease in porosity," and provide a separator that is thin and simultaneously satisfies both air permeability and puncture strength.

得られたセパレータ基材は、それ自体をそのまま蓄電デバイス用セパレータとして使用することができる。任意に、セパレータ基材の片面又は両面に、塗工層等の更なる層を提供してもよく、必要に応じてコロナ処理等の表面処理を施してもよい。 The obtained separator substrate can be used as it is as a separator for an electricity storage device. Optionally, a further layer such as a coating layer may be provided on one or both sides of the separator substrate, and a surface treatment such as a corona treatment may be applied as necessary.

《蓄電デバイス》
本開示の蓄電デバイスは、本開示の蓄電デバイス用セパレータを備える。本開示の蓄電デバイスは正極と負極とを有し、正極と負極との間に、本開示の蓄電デバイス用セパレータが配置されることが好ましい。
<Electricity storage device>
The power storage device of the present disclosure includes the separator for the power storage device of the present disclosure. The power storage device of the present disclosure preferably has a positive electrode and a negative electrode, and the separator for the power storage device of the present disclosure is preferably disposed between the positive electrode and the negative electrode.

蓄電デバイスとしては、限定されないが、例えば、リチウム二次電池(全固体リチウム電池、リチウム硫黄電池、リチウム空気電池を含む)、リチウムイオン二次電池、ナトリウム二次電池、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、マグネシウムイオン二次電池、カルシウム二次電池、カルシウムイオン二次電池、アルミニウム二次電池、アルミニウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスフロー電池、及び亜鉛空気電池等が挙げられる。これらの中でも、高エネルギー密度、低コスト、耐久性の観点から、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池、又はリチウムイオンキャパシタが好ましく、より好ましくはリチウムイオン二次電池である。 Examples of power storage devices include, but are not limited to, lithium secondary batteries (including all-solid-state lithium batteries, lithium-sulfur batteries, and lithium-air batteries), lithium ion secondary batteries, sodium secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, magnesium ion secondary batteries, calcium secondary batteries, calcium ion secondary batteries, aluminum secondary batteries, aluminum ion secondary batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, electric double-layer capacitors, lithium ion capacitors, redox flow batteries, and zinc-air batteries. Among these, from the viewpoints of high energy density, low cost, and durability, lithium secondary batteries, lithium ion secondary batteries, and lithium ion capacitors are preferred, and lithium ion secondary batteries are more preferred.

蓄電デバイスは、例えば、正極と負極とを、上記で説明されたセパレータを介して重ね合わせて、必要に応じて捲回して、積層電極体又は捲回電極体を形成した後、これを外装体に装填し、正負極と外装体の正負極端子とをリード体などを介して接続し、さらに、鎖状又は環状カーボネート等の非水溶媒とリチウム塩等の電解質を含む非水電解液を外装体内に注入した後に外装体を封止して作製することができる。 The electricity storage device can be produced, for example, by stacking positive and negative electrodes with the separator described above between them and winding them as necessary to form a laminated electrode body or a wound electrode body, which is then loaded into an exterior body, connecting the positive and negative electrodes to the positive and negative electrode terminals of the exterior body via a lead body or the like, and further injecting a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent such as a chain or cyclic carbonate and an electrolyte such as a lithium salt into the exterior body, and then sealing the exterior body.

本蓄電デバイスは、より好ましくは、リチウムイオン二次電池であり、ここで、リチウムイオン二次電池の好ましい態様を記載する。 The present power storage device is more preferably a lithium ion secondary battery, and preferred embodiments of the lithium ion secondary battery are described here.

正極は、リチウムイオン二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。正極は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上を含有することが好ましい。正極としては、電池容量、安全性の観点から、好ましくは、LiCoOに代表されるリチウムコバルト酸化物、LiMnに代表されるスピネル系リチウムマンガン酸化物、LiMn1.5Ni0.5に代表されるスピネル系リチウムニッケルマンガン酸化物、LiNiOに代表されるリチウムニッケル酸化物、LiMO(MはNi、Mn、Co、AI及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物、LiFePOで表されるリン酸鉄リチウム化合物が挙げられる。この中でも、高安全性、長期安定性の観点から、より好ましくは、LiCoOに代表されるリチウムコバルト酸化物、LiNiOに代表されるリチウムニッケル酸化物、LiMO(MはNi、Mn、Co、AI及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物、LiFePOで表されるリン酸鉄リチウム化合物が挙げられ、特に好ましくは、LiFePOで表されるリン酸鉄リチウム化合物である。 The positive electrode is not particularly limited as long as it acts as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, and a known one can be used. The positive electrode preferably contains one or more selected from the group consisting of materials capable of absorbing and releasing lithium ions as a positive electrode active material. From the viewpoint of battery capacity and safety, the positive electrode is preferably a lithium cobalt oxide represented by LiCoO 2 , a spinel lithium manganese oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 , a spinel lithium nickel manganese oxide represented by Li 2 Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 , a lithium nickel oxide represented by LiNiO 2 , a lithium-containing composite metal oxide represented by LiMO 2 (M represents two or more elements selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al and Mg), and a lithium iron phosphate compound represented by LiFePO 4 . Among these, from the viewpoint of high safety and long-term stability, more preferred are lithium cobalt oxides represented by LiCoO2 , lithium nickel oxides represented by LiNiO2 , lithium-containing composite metal oxides represented by LiMO2 (M represents two or more elements selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al, and Mg), and lithium iron phosphate compounds represented by LiFePO4 , with the lithium iron phosphate compound represented by LiFePO4 being particularly preferred.

負極は、リチウムイオンニ次電池の負極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものであってもよい。負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。すなわち、負極は、負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。そのような材料としては、金属リチウムの他、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、炭素コロイド、カーボンブラックに代表される炭素材料が挙げられる。 The negative electrode is not particularly limited as long as it acts as the negative electrode of a lithium ion secondary battery, and may be a known material. The negative electrode preferably contains one or more materials selected from the group consisting of materials capable of absorbing and releasing lithium ions and metallic lithium as the negative electrode active material. That is, the negative electrode preferably contains one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, carbon materials, materials containing elements capable of forming an alloy with lithium, and lithium-containing compounds as the negative electrode active material. Examples of such materials include, in addition to metallic lithium, carbon materials such as hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, baked bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, carbon colloids, and carbon black.

《測定及び評価方法》
[メルトフローレート(MFR)の測定]
微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)は、JIS K 7210に準拠し、温度230℃及び荷重2.16kgの条件下で測定した(単位はg/10分である)。微多孔層(B)のメルトフローレート(MFR)は、JIS K 7210に準拠し、温度190℃及び荷重2.16kgの条件下で測定した。ポリプロピレンのMFRは、JIS K 7210に準拠し、温度230℃及び荷重2.16kgの条件下で測定した。ポリエチレンのメルトフローレート(MFR)は、JIS K 7210に準拠し、温度190℃及び荷重2.16kgの条件下で測定した。
Measurement and evaluation methods
[Measurement of Melt Flow Rate (MFR)]
The melt flow rate (MFR) of the microporous layer (A) was measured in accordance with JIS K 7210 under conditions of a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg (unit: g/10 min). The melt flow rate (MFR) of the microporous layer (B) was measured in accordance with JIS K 7210 under conditions of a temperature of 190°C and a load of 2.16 kg. The MFR of the polypropylene was measured in accordance with JIS K 7210 under conditions of a temperature of 230°C and a load of 2.16 kg. The melt flow rate (MFR) of the polyethylene was measured in accordance with JIS K 7210 under conditions of a temperature of 190°C and a load of 2.16 kg.

[GPC(ゲルパーミエーションクロマトグロフィー)によるMw及びMnの測定]
アジレント PL-GPC220を用い、標準ポリスチレンを以下の条件で測定して較正曲線を作成した。試料のポリマーについても同様の条件でクロマトグラフを測定し、較正曲線に基づいて、下記条件によりポリマーのポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除したMWD(Mw/Mn)を算出した。
カラム :TSKgel GMHHR-H(20) HT(7.8mmI.D.×30 cm)2本
移動相 :1,2,4-トリクロロベンゼン
検出器 :RI
カラム温度:160℃
試料濃度 :1mg/ml
較正曲線 :ポリスチレン
[Measurement of Mw and Mn by GPC (Gel Permeation Chromatography)]
A calibration curve was prepared by measuring standard polystyrene under the following conditions using an Agilent PL-GPC220. Chromatography was also performed on the sample polymer under the same conditions, and the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and MWD (Mw/Mn) calculated by dividing the weight average molecular weight (Mw) by the number average molecular weight (Mn) were calculated based on the calibration curve under the following conditions.
Column: TSKgel GMHHR-H (20) HT (7.8 mm ID x 30 cm) x 2 Mobile phase: 1,2,4-trichlorobenzene Detector: RI
Column temperature: 160 ° C.
Sample concentration: 1 mg/ml
Calibration curve: Polystyrene

[ペンタッド分率の測定]
ポリプロピレンのペンタッド分率は、高分子分析ハンドブック(日本分析化学会編集)の記載に基づいて帰属した13C-NMRスペクトルから、ピーク高さ法によって算出した。13C-NMRスペクトルの測定は、JEOL-ECZ500を使用して、ポリプロピレンペレットをo-ジクロロベンゼン-dに溶解させ、測定温度145℃、積算回数25000回の条件で行った。
[Measurement of Pentad Fraction]
The pentad fraction of polypropylene was calculated by the peak height method from the 13 C-NMR spectrum assigned based on the description in the Polymer Analysis Handbook (edited by the Japan Analytical Chemistry Society). The 13 C-NMR spectrum was measured using a JEOL-ECZ500, dissolving polypropylene pellets in o-dichlorobenzene-d, at a measurement temperature of 145° C. and 25,000 cumulative cycles.

[厚み(μm)の測定]
ミツトヨ社製のデジマチックインジケータIDC112を用いて、室温23±2℃で、セパレータ基材の厚み(μm)を測定した。各微多孔層の厚みは、後述する面積平均長孔径の評価方法で取得した断面SEMによる画像データから算出した。
[Measurement of thickness (μm)]
The thickness (μm) of the separator substrate was measured using a Mitutoyo Digimatic Indicator IDC112 at room temperature of 23±2° C. The thickness of each microporous layer was calculated from cross-sectional SEM image data obtained by the evaluation method for the area average long pore diameter described below.

[気孔率(%)の測定]
10cm×10cm角の寸法を有する試料をセパレータ又は微多孔層から切り取り、その体積(cm)と質量(g)を求め、それらと密度(g/cm)より、次式を用いて気孔率を計算した。
気孔率(%)=(体積-質量/密度)/体積×100
[Measurement of porosity (%)]
A sample having dimensions of 10 cm x 10 cm square was cut from the separator or microporous layer, and its volume (cm 3 ) and mass (g) were determined. From these and the density (g/cm 3 ), the porosity was calculated using the following formula.
Porosity (%)=(volume−mass/density)/volume×100

[透気度(秒/100cm)]
JIS P-8117に準拠したガーレー式透気度計を用いて、セパレータ基材の透気度(秒/100cm)を測定した。透気度(秒/100cm)をセパレータ厚み(μm)で除し8μmを乗じることにより、セパレータ基材の厚みを8μmに換算した場合の透気度(秒/100cm)を求めた。
[Air permeability (sec/100cm 3 )]
The air permeability (sec/100 cm 3 ) of the separator substrate was measured using a Gurley air permeability meter conforming to JIS P-8117. The air permeability (sec/100 cm 3 ) was expressed as a function of the separator thickness (μm). This was divided and multiplied by 8 μm to obtain the air permeability (sec/100 cm 3 ) when the thickness of the separator substrate was converted to 8 μm.

[TD熱収縮率(%)]
セパレータ基材をMD/TDそれぞれ50mmの方形に切り出して得たサンプルを、熱風乾燥機(ヤマト科学社製、DF1032)にコピー紙にのせて入れ、常圧、大気中150℃で1時間熱処理を行った。熱風乾燥機よりサンプルを取り出し、25℃で10分間放冷し、その後、寸法収縮率を求めた。
熱収縮率(%):(加熱前の寸法(mm)-加熱後の寸法(mm))/(加熱前の寸法(mm))×100
[TD heat shrinkage rate (%)]
The separator substrate was cut into a square sample of 50 mm in each MD/TD, and placed on copy paper in a hot air dryer (DF1032, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and heat-treated at normal pressure and in air at 150° C. for 1 hour. The sample was removed from the hot air dryer and allowed to cool at 25° C. for 10 minutes, after which the dimensional shrinkage was determined.
Heat shrinkage rate (%): (dimension before heating (mm) - dimension after heating (mm)) / (dimension before heating (mm)) x 100

[突刺強度]
先端が半径0.5mmの半球状である針を用意し、直径(dia.)11mmの開口部を有するプレート2つの間にセパレータを挟み、針、セパレータ及びプレートをセットした。株式会社イマダ製「MX2-50N」を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、セパレータ保持プレートの開口部直径11mm及び突刺速度25mm/分の条件で突刺試験を行った。針とセパレータを接触させ、最大突刺荷重(すなわち、突刺強度(gf))を測定した。突刺強度(gf)をセパレータ厚み(μm)で除し8μmを乗じることにより、セパレータ基材の厚みを8μmに換算した場合の突刺強度(gf)を求めた。
[Puncture strength]
A needle with a hemispherical tip with a radius of 0.5 mm was prepared, and the separator was sandwiched between two plates with an opening with a diameter (dia.) of 11 mm, and the needle, separator, and plates were set. A puncture test was performed using "MX2-50N" manufactured by Imada Co., Ltd. under the conditions of a needle tip curvature radius of 0.5 mm, an opening diameter of the separator holding plate of 11 mm, and a puncture speed of 25 mm/min. The needle and the separator were brought into contact, and the maximum puncture load (i.e., puncture strength (gf)) was measured. The puncture strength (gf) was divided by the separator thickness (μm) and multiplied by 8 μm to obtain the puncture strength (gf) when the thickness of the separator substrate was converted to 8 μm.

[面積平均長孔径(nm)]
面積平均長孔径は断面SEM観察での画像解析により測定を行った。前処理として、セパレータにルテニウム染色を行い、凍結割断により、断面試料を作製した。断面はMD-ND面とする。上記断面試料を導電性接着剤(カーボン系)により断面観察用SEM試料台に固定、乾燥した後、導電処理としてオスミウムコーター(HPC-30W、株式会社真空デバイス製)を用いて、印加電圧調整つまみ設定4.5、放電時間0.5秒の条件でオスミウムコーティングを実施し、検鏡試料とした。次に、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製 S-4800)を用い、微多孔膜の各微多孔層断面の任意の8点を加速電圧1kV、検出信号LA10、作動距離5mm、倍率30000倍の条件で観察した。
[Area average long pore diameter (nm)]
The area average long pore diameter was measured by image analysis of cross-sectional SEM observation. As a pretreatment, the separator was stained with ruthenium, and a cross-sectional sample was prepared by freeze fracturing. The cross section was taken along the MD-ND plane. The sample was fixed to a SEM sample stage for cross-sectional observation with a conductive adhesive (carbon-based), dried, and then subjected to a conductive treatment using an osmium coater (HPC-30W, manufactured by Vacuum Device Co., Ltd.) with the applied voltage adjustment knob set to setting 4. Then, osmium coating was performed under the conditions of 0.5 and discharge time of 0.5 seconds to prepare a microscopic specimen. Next, a scanning electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, S-4800) was used to examine each micropore of the microporous membrane. Eight arbitrary points on the layer cross section were observed under conditions of an accelerating voltage of 1 kV, a detection signal LA of 10, a working distance of 5 mm, and a magnification of 30,000 times.

観察画像を、プログラミング言語Pythonの環境下で、画像解析用ライブラリであるOpenCVの関数を使い、1つの微多孔層の断面のみが含まれるようにトリミングを行い、表面と外部と他の微多孔層を除いた後、Otsu法を用いて2値化処理し、樹脂部と孔部とを分け、孔部の平均長径を算出した。この際、撮影範囲と撮影範囲外に跨って存在している孔面積が0.001nm以下の孔については、測定対象から除外した。平均径は、各孔の面積から、面積平均により算出した。 The observed image was trimmed using a function of OpenCV, an image analysis library, in a programming language Python environment so that only the cross section of one microporous layer was included, and the surface, outside, and other microporous layers were removed. The image was then binarized using the Otsu method to separate the resin part from the pores, and the average major axis of the pores was calculated. At this time, holes that existed between the photographed range and outside the photographed range and had a pore area of 0.001 nm2 or less were excluded from the measurement. The average diameter was calculated from the area of each hole by area averaging.

《実施例1》
[微多孔層の作製]
微多孔層(A)の樹脂として、ポリプロピレン樹脂(MFR(230℃)=0.30g/10分、密度=0.91g/cm)100重量%を、2.5インチの押出機で溶融し、二種三層の共押出インフレーションダイの両外層へとギアポンプを使って、6kg/hの吐出量条件で、供給した。また、微多孔層(B)の樹脂として、ポリエチレン樹脂(MFR(190℃)=0.32g/10分、密度=0.96g/cm)を2.5インチの押出機で溶融し、上記二種三層の共押出インフレーションダイの内層へとギアポンプを使って、3kg/hの吐出量条件で、供給した。インフレーションダイの温度は240℃に設定し、溶融したポリマーをインフレーションダイから吐出後、吹込空気によって吐出樹脂を冷却しながら、ロールに巻き取ることで約14μm厚みのA/B/A層構造の前駆体フィルムを得た。ここで、インフレーションダイのリップ間距離(リップクリアランス)は、1.8mmに設定した。合計9kg/hの吐出量条件で吐出を行った。
Example 1
[Preparation of microporous layer]
As the resin for the microporous layer (A), 100% by weight of polypropylene resin (MFR (230°C) = 0.30 g/10 min, density = 0.91 g/ cm3 ) was melted in a 2.5-inch extruder and fed to both outer layers of the two-kind, three-layer co-extrusion inflation die at a discharge rate of 6 kg/h using a gear pump. As the resin for the microporous layer (B), polyethylene resin (MFR (190°C) = 0.32 g/10 min, density = 0.96 g/ cm3 ) was melted in a 2.5-inch extruder and fed to the inner layer of the two-kind, three-layer co-extrusion inflation die at a discharge rate of 3 kg/h using a gear pump. The temperature of the inflation die was set to 240°C, and the molten polymer was extruded from the inflation die, and then the extruded resin was cooled by blown air while being wound on a roll to obtain a precursor film having an A/B/A layer structure with a thickness of about 14 μm. Here, the lip distance (lip clearance) of the inflation die was set to 1.8 mm. Extrusion was performed at a total extrusion rate of 9 kg/h.

次いで、得られた前駆体フィルムを乾燥機に投入し、130℃で、180分アニール処理を実施した。その後、アニールされた前駆体フィルムを室温にて冷延伸倍率30%まで冷延伸を行い、延伸後の膜を収縮させることなく120℃のオーブン中に投入し、熱延伸倍率180%まで熱延伸を行い、その後、130℃のオーブン中で熱緩和倍率40%まで熱緩和させることにより、A/B/A層から成る三層構造を有するセパレータ基材を得た。得られたセパレータ基材の構造及び物性を表1に示す。 Then, the obtained precursor film was placed in a dryer and annealed at 130°C for 180 minutes. The annealed precursor film was then cold stretched at room temperature to a cold stretch ratio of 30%, and the stretched film was placed in an oven at 120°C without shrinking and hot stretched to a hot stretch ratio of 180%, and then heat relaxed in an oven at 130°C to a heat relaxation ratio of 40%, to obtain a separator substrate having a three-layer structure consisting of A/B/A layers. The structure and physical properties of the obtained separator substrate are shown in Table 1.

《実施例2~8、比較例1~8》
表1に示すとおりに原料、吐出量条件、前駆体フィルムの厚み、アニール工程における温度条件、延伸工程における冷延伸倍率及び熱延伸倍率条件を変更したこと以外は実施例1と同じ方法に従って微多孔膜を得て、得られたセパレータを評価した。
Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 8
A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials, extrusion amount conditions, precursor film thickness, temperature conditions in the annealing step, and cold stretch ratio and hot stretch ratio conditions in the stretching step were changed as shown in Table 1, and the resulting separator was evaluated.

表1から、各層の組成を厳密に制御し、かつ、アニール及び延伸条件を厳密に制御することにより、ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)のMFRが0.90g/10分以下と低い場合においても、セパレータ基材の気孔率を制御することが可能になり、また、そのようなセパレータ構成とすることにより、薄膜かつ透気度と突刺強度を両立可能であることがわかる。
<表1中の略語の説明>
MFR:メルトフローレート
PP:ポリプロピレン
PE:ポリエチレン
Mw:重量平均分子量
MwD:分子量分布(重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値(Mw/Mn))
From Table 1, it can be seen that by strictly controlling the composition of each layer and strictly controlling the annealing and stretching conditions, it is possible to control the porosity of the separator substrate even when the MFR of the microporous layer (A) mainly composed of polypropylene is as low as 0.90 g/10 min or less, and that such a separator configuration makes it possible to achieve both a thin film, air permeability, and pin puncture strength.
<Explanation of abbreviations in Table 1>
MFR: Melt flow rate PP: Polypropylene PE: Polyethylene Mw: Weight average molecular weight MwD: Molecular weight distribution (weight average molecular weight (Mw) divided by number average molecular weight (Mn) (Mw/Mn))

本開示の蓄電デバイス用セパレータは、蓄電デバイス、例えばリチウムイオン二次電池等のセパレータとして好適に利用することができる。 The separator for an electricity storage device disclosed herein can be suitably used as a separator for an electricity storage device, such as a lithium ion secondary battery.

Claims (10)

ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)と、ポリエチレンを主成分とする微多孔層(B)との多層構造を有する蓄電デバイス用セパレータであって、
前記微多孔層(A)のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成し、
荷重2.16kg、温度230℃で測定した際の前記微多孔層(A)のメルトフローレート(MFR)が、0.90g/10min以下であり、
前記セパレータ基材の厚みが15μm以下であり、かつ
前記セパレータ基材の気孔率が40%以上である、蓄電デバイス用セパレータ。
A separator for an electricity storage device having a multilayer structure of a microporous layer (A) mainly composed of polypropylene and a microporous layer (B) mainly composed of polyethylene,
At least one of the microporous layers (A) constitutes an outermost layer on at least one surface of the separator substrate,
the melt flow rate (MFR) of the microporous layer (A) is 0.90 g/10 min or less when measured under a load of 2.16 kg and at a temperature of 230° C.;
The separator for an electricity storage device, wherein the separator substrate has a thickness of 15 μm or less, and a porosity of 40% or more.
走査型電子顕微鏡(SEM)による前記微多孔層(A)のMD-ND断面観察において、前記微多孔層(A)に存在する孔の面積平均長孔径が、150nm以下である、請求項1に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The separator for an electricity storage device according to claim 1, wherein, in MD-ND cross-sectional observation of the microporous layer (A) using a scanning electron microscope (SEM), the area-average long pore diameter of the pores present in the microporous layer (A) is 150 nm or less. 前記セパレータの厚みを8μmに換算した場合に、前記セパレータの透気度が200秒/100cm以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 3. The separator for an electricity storage device according to claim 1, wherein the separator has an air permeability of 200 sec/100 cm3 or less when converted to a thickness of 8 μm. 走査型電子顕微鏡(SEM)による前記微多孔層(A)のMD-ND断面観察において、前記微多孔層(A)に存在する孔の面積平均長孔径が、100nm以上である、請求項3に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The separator for an electric storage device according to claim 3, wherein the area average long pore diameter of the pores present in the microporous layer (A) is 100 nm or more when the microporous layer (A) is observed in an MD-ND cross section using a scanning electron microscope (SEM). 前記微多孔層(B)の厚みが5μm以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The separator for an electricity storage device according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the microporous layer (B) is 5 μm or less. 荷重2.16kg、温度230℃で測定した際の前記微多孔層(A)のMFRが、0.3g/10min以上である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The separator for an electricity storage device according to claim 1 or 2, wherein the MFR of the microporous layer (A) is 0.3 g/10 min or more when measured under a load of 2.16 kg and at a temperature of 230°C. 前記セパレータ基材の厚みが9.5μm以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータ。 The separator for an electric storage device according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the separator substrate is 9.5 μm or less. 正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用セパレータとを備える、蓄電デバイス。 An electricity storage device comprising a positive electrode, a negative electrode, and the electricity storage device separator according to claim 1 or 2, disposed between the positive electrode and the negative electrode. 以下の工程(1)~(3)を含む、請求項1に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法:
工程(1):第一延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率(冷延伸倍率)が10%以上である;
工程(2):第二延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率(熱延伸倍率)が160%以上である;および
工程(3):アニール工程におけるアニール温度が125℃以上である。
A method for producing the separator for an electricity storage device according to claim 1, comprising the following steps (1) to (3):
Step (1): The stretching ratio (cold stretching ratio) of the resin film in the first stretching step is 10% or more;
step (2): the stretching ratio (hot stretching ratio) of the resin film in the second stretching step is 160% or more; and step (3): the annealing temperature in the annealing step is 125° C. or more.
前記微多孔層(A)及び前記微多孔層(B)が、共押出される、請求項9に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。 The method for producing a separator for an electric storage device according to claim 9, wherein the microporous layer (A) and the microporous layer (B) are co-extruded.
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