KR102280521B1 - Polyolefin laminated microporous membrane - Google Patents
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Abstract
[과제] 본 발명은, 미다공막의 강도 및 개공성을 손상시키지 않고, 미다공막의 고온 하에서의 내파막성을 향상시키고, 그리고 미다공막을 세퍼레이터로서 포함하는 축전 디바이스의 디바이스 특성과 안전성을 양립시키는 것을 목적으로 한다.
[해결수단] 축전 디바이스용 미다공막이 적층 구조를 갖고, 상기 적층 구조 중 적어도 1층에는, 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖는 폴리올레핀이 포함되고, 상기 축전 디바이스용 미다공막의 축전 디바이스로의 수납 후에, (1) 상기 관능기끼리가 축합 반응하거나, (2) 상기 관능기가 상기 축전 디바이스 내부의 화학 물질과 반응하거나, 또는 (3) 상기 관능기가 다른 종류의 관능기와 반응하여, 가교 구조가 형성되고, 또한 상기 폴리올레핀을 함유하는 적어도 1층을 광각 X선 산란으로 측정했을 때의 기계 방향(MD)에 대한 폭 방향(TD)의 배향 비율의 비 MD/TD가, 1.3 이상을 만족시킨다.[Problem] An object of the present invention is to improve the film resistance of the microporous film under high temperature without impairing the strength and porosity of the microporous film, and to achieve both device characteristics and safety of an electrical storage device including the microporous film as a separator. do it with
[Solutions] The microporous film for an electrical storage device has a laminated structure, and at least one layer of the laminated structure contains a polyolefin having one or more functional groups, and the microporous film for an electrical storage device is stored in the electrical storage device. After that, (1) the functional groups are subjected to a condensation reaction, (2) the functional group reacts with a chemical substance inside the power storage device, or (3) the functional group reacts with a different type of functional group, thereby forming a crosslinked structure, Moreover, ratio MD/TD of the orientation ratio of the width direction (TD) with respect to the machine direction (MD) when at least one layer containing the said polyolefin is measured by wide-angle X-ray scattering satisfy|fills 1.3 or more.
Description
본 발명은, 축전 디바이스용 미다공막 등에 관한 것이다.The present invention relates to a microporous membrane for electrical storage devices and the like.
미다공막은, 여러가지 물질의 분리 또는 선택 투과 분리막, 및 격리재 등으로서 널리 사용되고 있고, 그 용도예로서는, 정밀 여과막, 연료 전지용, 콘덴서용 세퍼레이터, 또는 기능재를 구멍 중에 충전시켜서 새로운 기능을 발현시키기 위한 기능막의 모재, 축전 디바이스용 세퍼레이터 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리올레핀제 미다공막은, 노트형 퍼스널 컴퓨터 또는 휴대 전화, 디지털 카메라 등에 널리 사용되고 있는 리튬 이온 전지용 세퍼레이터로서 사용되고 있다.Microporous membranes are widely used as separation or selective permeation separation membranes for various substances, as separators, and the like, and examples of their use include microfiltration membranes, separators for fuel cells, capacitors, or functional materials filled in pores to express new functions. The base material of a functional film, the separator for electrical storage devices, etc. are mentioned. Especially, the microporous film made from polyolefin is used as a separator for lithium ion batteries widely used for a notebook-type personal computer, a cellular phone, a digital camera, etc.
전지 안전성을 확보하기 위해서, 세퍼레이터 내에 가교 구조를 형성함으로써, 셧 다운 기능의 발현과 파막 온도 향상의 양립을 도모하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 내지 8). 예를 들어, 특허문헌 1 내지 6에는, 실란 변성 폴리올레핀 함유 세퍼레이터와 물의 접촉 등에 의해 형성되는 실란 가교 구조가 기술되어 있다. 특허문헌 7에는, 자외선, 전자선 등의 조사에 의한 노르보르넨의 개환으로 형성되는 가교 구조가 기술되어 있다. 특허문헌 8에는, 세퍼레이터의 절연층이, 가교 구조를 갖는 (메트)아크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무 결합제 등을 갖는 것이 기술되어 있다.In order to ensure battery safety, it has been proposed to form a crosslinked structure in a separator to achieve both expression of a shutdown function and improvement in film breaking temperature (Patent Documents 1 to 8). For example, Patent Documents 1 to 6 describe a silane crosslinked structure formed by contact of a silane-modified polyolefin-containing separator with water or the like. Patent Document 7 describes a cross-linked structure formed by ring-opening of norbornene by irradiation with ultraviolet rays, electron beams, or the like. Patent Document 8 describes that the insulating layer of the separator includes a (meth)acrylic acid copolymer having a crosslinked structure, a styrene-butadiene rubber binder, and the like.
리튬 이온 전지의 부재로서는, 정극, 부극 재료, 전해액 및 세퍼레이터가 사용되고 있다. 이들 부재 중, 세퍼레이터에 대해서는, 그의 절연 재료로서의 적격으로부터, 전기 화학 반응 또는 주변 부재에 대하여 불활성일 것이 요구되어 왔다. 리튬 이온 전지의 부극 재료에 대해서는, 그의 개발 당초부터, 첫 충전 시의 화학 반응에 의한 고체 전해질 계면(SEI) 형성에 의해 부극 표면의 전해액 분해를 억제하는 기술이 확립되어 있다(비특허문헌 1). 또한, 세퍼레이터에 폴리올레핀 수지를 사용했다고 해도, 정극 표면에서는 고전압 하에 있어서 산화 반응이 유기되고, 세퍼레이터의 흑색화, 표면 열화 등이 일어난다는 사례도 보고되어 있다.As a member of a lithium ion battery, a positive electrode, a negative electrode material, electrolyte solution, and a separator are used. Among these members, the separator has been required to be inert to an electrochemical reaction or a peripheral member from its qualification as an insulating material. Regarding the negative electrode material of a lithium ion battery, from the beginning of its development, a technique has been established for suppressing the decomposition of the electrolyte on the surface of the negative electrode by forming a solid electrolyte interface (SEI) by a chemical reaction during the first charge (Non-Patent Document 1) . Moreover, even when a polyolefin resin is used for a separator, the case where oxidation reaction is induced in the positive electrode surface under high voltage, blackening of a separator, surface deterioration, etc. are also reported.
근년, 모바일 디바이스 탑재 용도 또는 차량 탑재용 리튬 이온 이차 전지의 고출력화와 고에너지 밀도화가 진행되고 있는 것에 대해서, 전지 셀의 소형화와 장기 사용 시의 안정된 사이클 방충전 성능이 요구되고 있다. 그 때문에, 전지용 세퍼레이터로서 사용 가능한 미다공막의 제조에는, 강도 및 개공성이 필요해지고 있다. 또한, 전지 안전성의 수준에 대해서도, 이전보다 엄격하게 되어 있어, 특허문헌 1, 2에도 기재된 바와 같이, 셧 다운 기능과 고온 파막성을 갖는 세퍼레이터, 및 그의 안정된 제조 방법이 기대되고 있다. 이에 관련하여, 셧 다운 온도의 수준으로서 150℃보다 낮을수록 바람직하고, 또한 파막 온도의 수준으로서는 고온일수록 바람직하다.In recent years, with increasing output and high energy density of lithium ion secondary batteries for mobile device mounting or vehicle mounting, miniaturization of battery cells and stable cycle charge/discharge performance during long-term use are demanded. Therefore, strength and porosity are required for manufacture of the microporous film which can be used as a battery separator. In addition, the level of battery safety is also stricter than before, and as described in
그러나, 특허문헌 1 내지 8에 기재되는 가교 방법은, 모두 미다공막의 인 프로세스로, 또는 미다공막의 제작 직후의 배치로 행하여지는 것이다. 따라서, 특허문헌 1 내지 8에 기재되는 가교 구조의 형성 후에는, 세퍼레이터로서 사용하기 위하여 미다공막의 도공 가공 및 슬릿을 행해야 하고, 그 후의 전극과의 적층·권회 공정에서는 내부 응력이 증가하기 때문에, 제작된 축전 디바이스가 변형되는 경우가 있다. 예를 들어, 가온에 의해 가교 구조를 형성하면, 그 가교 구조를 갖는 세퍼레이터의 내부 응력이 상온 또는 실온에서 증가하는 경우가 있다. 또한, 미다공막으로의 자외선, 전자선 등의 광조사에 의해 가교 구조를 형성하면, 광의 조사가 불균일해져서, 가교 구조가 불균질해지는 경우가 있다. 이것은, 미다공막을 구성하는 수지의 결정부 주변이 전자선에 의해 가교되기 쉽기 때문이라고 생각된다.However, all of the bridge|crosslinking methods described in patent documents 1-8 are performed by the phosphorus process of a microporous membrane, or arrangement|positioning immediately after preparation of a microporous membrane. Therefore, after the formation of the crosslinked structure described in Patent Documents 1 to 8, coating processing and slitting of the microporous film must be performed for use as a separator, and internal stress increases in the subsequent lamination and winding process with the electrode, The produced power storage device may be deformed. For example, when a crosslinked structure is formed by heating, the internal stress of a separator having the crosslinked structure may increase at room temperature or room temperature. Moreover, when a crosslinked structure is formed by light irradiation of an ultraviolet-ray, electron beam, etc. to a microporous film, irradiation of light will become non-uniform|heterogenous, and a crosslinked structure may become heterogeneous. This is considered to be because the periphery of the crystal part of the resin constituting the microporous film is easily crosslinked by the electron beam.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여, 미다공막의 강도 및 개공성을 손상시키지 않고, 미다공막의 고온 하에서 내파막성을 향상시키고, 그리고 미다공막을 세퍼레이터로서 포함하는 축전 디바이스의 디바이스 특성과 안전성을 양립시키는 것을 목적으로 한다.In view of the above problems, the present invention improves the film resistance under high temperature of the microporous film without impairing the strength and porosity of the microporous film, and achieves both device characteristics and safety of an electrical storage device including the microporous film as a separator. aims to make
상기의 과제는, 다음의 기술적 수단에 의해 해결된다.The above problem is solved by the following technical means.
[1][One]
적층 구조를 갖고, 또한 상기 적층 구조 중 적어도 1층에 폴리올레핀을 포함하는 축전 디바이스용 미다공막으로서,A microporous film for electrical storage devices having a laminated structure and comprising polyolefin in at least one layer of the laminated structure, the microporous film comprising:
상기 폴리올레핀이, 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖고,The said polyolefin has 1 type, or 2 or more types of functional groups,
축전 디바이스로의 수납 후에, (1) 상기 관능기끼리가 축합 반응하거나, (2) 상기 관능기가 상기 축전 디바이스 내부의 화학 물질과 반응하거나, 또는 (3) 상기 관능기가 다른 종류의 관능기와 반응하여, 가교 구조가 형성되고, 또한After storage in the electrical storage device, (1) the functional groups are condensation-reacted, (2) the functional group reacts with a chemical substance inside the electrical storage device, or (3) the functional group reacts with a different type of functional group, A cross-linked structure is formed, and also
상기 적층 구조 중 적어도 1층이 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 폴리프로필렌을 포함하는 층을 단층으로서 광각 X선 산란으로 측정했을 때의 기계 방향(MD)에 대한 폭 방향(TD)의 배향 비율의 비 MD/TD가, 1.3 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스용 미다공막.Ratio of the orientation ratio of the width direction (TD) to the machine direction (MD) when at least one layer of the laminated structure contains polypropylene, and the layer containing the polypropylene is measured as a single layer by wide-angle X-ray scattering MD/TD satisfies 1.3 or more, The microporous film for electrical storage devices characterized by the above-mentioned.
[2][2]
상기 가교 구조는, (1) 상기 관능기끼리가 축합 반응함으로써 형성되는, 항목 1에 기재된 축전 디바이스용 미다공막.The said crosslinked structure is (1) The microporous film for electrical storage devices as described in item 1 which is formed by the said functional group condensation-reacting.
[3][3]
상기 가교 구조는, (2) 상기 관능기가 상기 축전 디바이스 내부의 화학 물질과 반응함으로써 형성되는, 항목 1에 기재된 축전 디바이스용 미다공막.The said crosslinked structure is (2) The microporous film for electrical storage devices according to item 1 which is formed by the said functional group reacting with the chemical substance inside the said electrical storage device.
[4][4]
상기 화학 물질이, 상기 축전 디바이스에 포함되는 전해질, 전해액, 전극 활물질, 첨가제 또는 그들의 분해물 중 어느 것인, 항목 1 또는 3에 기재된 축전 디바이스용 미다공막.The microporous membrane for power storage devices according to item 1 or 3, wherein the chemical substance is any of an electrolyte, an electrolyte solution, an electrode active material, an additive, or a decomposition product thereof contained in the power storage device.
[5][5]
상기 가교 구조는, (3) 상기 관능기가 다른 종류의 관능기와 반응함으로써 형성되는, 항목 1에 기재된 축전 디바이스용 미다공막.The said crosslinked structure is (3) The microporous film for electrical storage devices according to item 1 which is formed by the said functional group reacting with a functional group of a different type.
[6][6]
상기 폴리올레핀을 포함하는 적어도 1층은, 하기 식 (I):At least one layer comprising the polyolefin, the following formula (I):
RE'X=E'Z/E'Z0 (I)R E'X =E' Z /E' Z0 (I)
{식 중, E'Z는, 상기 축전 디바이스용 미다공막의 상기 (1) 내지 (3) 중 적어도 하나의 반응이 상기 축전 디바이스 내에서 진행된 후에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 저장 탄성률이고, 또한{wherein, E' Z is, after at least one reaction of (1) to (3) of the microporous membrane for the electrical storage device proceeds in the electrical storage device, the storage measured in a temperature range of 160°C to 300°C is the modulus of elasticity, and also
E'Z0은, 상기 축전 디바이스용 미다공막이 상기 축전 디바이스에 내장되기 전에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 저장 탄성률이고, 그리고 E'Z 또는 E'Z0인 저장 탄성률의 측정 조건은, 하기 구성 (i) 내지 (iv)로 규정된다.E' Z0 is the storage elastic modulus measured in a temperature range of 160°C to 300°C before the microporous membrane for the electrical storage device is embedded in the electrical storage device, and the measurement conditions of the storage elastic modulus that are E' Z or E' Z0 are , is defined by the following structures (i) to (iv).
(i) 동적 점탄성 측정을 이하의 조건:(i) dynamic viscoelasticity measurement under the following conditions:
·분위기: 질소・Atmosphere: nitrogen
·사용 측정 장치: RSA-G2(TA 인스트루먼츠사제)・Used measuring device: RSA-G2 (manufactured by TA Instruments)
·샘플 막 두께: 5㎛ 내지 50㎛의 범위(샘플의 막 두께에 구애되지 않고 1장으로 측정을 실시함)・Sample film thickness: in the range of 5 µm to 50 µm (measured with one sheet regardless of the film thickness of the sample)
·측정 온도 범위: -50 내지 300℃・Measurement temperature range: -50 to 300°C
·승온 속도: 10℃/min·Temperature increase rate: 10℃/min
·측정 주파수: 1Hz・Measurement frequency: 1Hz
·변형 모드: 사인파 인장 모드(선형 인장(Linear tension))Deformation mode: sine wave tension mode (Linear tension)
·정적 인장 하중의 초기값: 0.5N·Initial value of static tensile load: 0.5N
·초기(25℃ 시)의 갭간 거리: 25mm・Initial gap distance (at 25℃): 25mm
·자동 변형 조정(Auto strain adjustment): 사용가능(Enabled)(범위: 진폭값 0.05 내지 25%, 사인파 하중 0.02 내지 5N)Auto strain adjustment: Enabled (Range: amplitude value 0.05 to 25%, sinusoidal load 0.02 to 5N)
에서 행하였다.was done in
(ii) 정적 인장 하중이란, 각 주기 운동에서의 최대 응력과 최소 응력의 중간값을 가리키고, 또한 사인파 하중이란, 정적 인장 하중을 중심으로 한 진동 응력을 가리킨다.(ii) The static tensile load refers to an intermediate value between the maximum stress and the minimum stress in each periodic motion, and the sinusoidal load refers to an oscillation stress centered on the static tensile load.
(iii) 사인파 인장 모드란, 고정 진폭 0.2%로 주기 운동을 행하면서 진동 응력을 측정하는 것을 가리키고, 그 때에, 정적 인장 하중과 사인파 하중의 차가 20% 이내로 되도록 갭간 거리 및 정적 인장 하중을 변동시켜서 진동 응력을 측정하였다. 부언하면, 사인파 하중이 0.02N 이하가 된 경우, 사인파 하중이 5N 이내 또한 진폭값의 증가량이 25% 이내가 되도록 진폭값을 증폭시켜서 진동 응력을 측정하였다.(iii) The sinusoidal tension mode refers to measuring the vibration stress while performing periodic motion with a fixed amplitude of 0.2%. At that time, the distance between the gaps and the static tensile load are varied so that the difference between the static tensile load and the sinusoidal load is within 20%. Vibration stress was measured. Incidentally, when the sine wave load was 0.02 N or less, the amplitude value was amplified so that the sine wave load was within 5 N and the amount of increase in the amplitude value was within 25%, and the vibration stress was measured.
(iv) 얻어진 사인파 하중과 진폭값의 관계, 및 하기 식:(iv) the relation between the obtained sine wave load and the amplitude value, and the following formula:
σ*=σ0·Exp[i(ωt+δ)],σ * =σ 0 Exp[i(ωt+δ)],
ε*=ε0·Exp(iωt),ε * =ε 0 Exp(iωt),
σ*=E*·ε* σ * =E * ε *
E*=E'+iE''E * =E'+iE''
(식 중, σ*: 진동 응력, ε*: 변형, i: 허수 단위, ω: 각 진동수, t: 시간, δ: 진동 응력과 변형 사이의 위상차, E*: 복소 탄성률, E': 저장 탄성률, E'': 손실 탄성률(where, σ * : vibrational stress, ε * : strain, i: imaginary unit, ω: angular frequency, t: time, δ: phase difference between vibrational stress and strain, E * : complex elastic modulus, E': storage modulus , E'': loss modulus
진동 응력: 사인파 하중/초기 단면적Vibration stress: sinusoidal load/initial cross-sectional area
정적 인장 하중: 각 주기에서의 진동 응력의 최소점(각 주기에서의 갭간 거리의 최소점)의 하중Static tensile load: the load at the minimum of the vibration stress in each period (minimum of the inter-gap distance in each period)
사인파 하중: 측정된 진동 응력과 정적 인장 하중의 차)Sine wave load: difference between measured vibration stress and static tensile load)
으로부터 저장 탄성률을 산출한다.}Calculate the storage modulus from
에 의해 정의되는 혼합 저장 탄성률비(RE'x)가 1.2배 내지 20배인, 항목 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 축전 디바이스용 미다공막.The microporous membrane for electrical storage devices according to any one of items 1 to 5, wherein the mixed storage elastic modulus ratio ( RE'x ) defined by is 1.2 to 20 times.
[7][7]
적층 구조를 갖고, 또한 상기 적층 구조 중 적어도 1층에 폴리올레핀을 포함하는 축전 디바이스용 미다공막으로서,A microporous film for electrical storage devices having a laminated structure and comprising polyolefin in at least one layer of the laminated structure, the microporous film comprising:
상기 폴리올레핀은, 비결정부가 가교된 비결정부 가교 구조를 갖고, 또한The polyolefin has an amorphous portion crosslinked structure in which an amorphous portion is crosslinked, and
상기 적층 구조 중 적어도 1층이 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 폴리프로필렌을 포함하는 층을 단층으로서 광각 X선 산란으로 측정했을 때의 기계 방향(MD)에 대한 폭 방향(TD)의 배향 비율의 비 MD/TD가, 1.3 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스용 미다공막.Ratio of the orientation ratio of the width direction (TD) to the machine direction (MD) when at least one layer of the laminated structure contains polypropylene, and the layer containing the polypropylene is measured as a single layer by wide-angle X-ray scattering MD/TD satisfies 1.3 or more, The microporous film for electrical storage devices characterized by the above-mentioned.
[8][8]
상기 비결정부가, 선택적으로 가교된, 항목 7에 기재된 축전 디바이스용 미다공막.The microporous film for electrical storage devices according to item 7, wherein the amorphous portion is selectively crosslinked.
[9][9]
상기 폴리올레핀을 포함하는 적어도 1층은, 하기 식 (II):At least one layer comprising the polyolefin, the following formula (II):
RE'mix=E'/E'0 (II)R E'mix =E'/E' 0 (II)
{식 중, E'은, 상기 축전 디바이스용 미다공막이 상기 비결정부 가교 구조를 가질 때에 160℃ 내지 300℃에서 측정된 저장 탄성률이고, 또한{wherein, E' is the storage modulus measured at 160°C to 300°C when the microporous membrane for electrical storage device has the amorphous part crosslinked structure, and
E'0은, 비결정부 가교 구조를 갖지 않는 축전 디바이스용 미다공막의 160℃ 내지 300℃에서 측정된 저장 탄성률이고, 그리고 E' 또는 E'0인 저장 탄성률의 측정 조건은, 하기 구성 (i) 내지 (iv)로 규정된다.E' 0 is the storage elastic modulus measured at 160 ° C. to 300 ° C. of the microporous film for electrical storage devices that does not have an amorphous part crosslinked structure, and the measurement conditions for the storage elastic modulus of E' or E' 0 are the following configuration (i) to (iv).
(i) 동적 점탄성 측정을 이하의 조건:(i) dynamic viscoelasticity measurement under the following conditions:
·분위기: 질소・Atmosphere: nitrogen
·사용 측정 장치: RSA-G2(TA 인스트루먼츠사제)・Used measuring device: RSA-G2 (manufactured by TA Instruments)
·샘플 막 두께: 5㎛ 내지 50㎛의 범위(샘플의 막 두께에 구애되지 않고 1장으로 측정을 실시함)・Sample film thickness: in the range of 5 µm to 50 µm (measured with one sheet regardless of the film thickness of the sample)
·측정 온도 범위: -50 내지 300℃・Measurement temperature range: -50 to 300°C
·승온 속도: 10℃/min·Temperature increase rate: 10℃/min
·측정 주파수: 1Hz・Measurement frequency: 1Hz
·변형 모드: 사인파 인장 모드(선형 인장)Deformation mode: sine wave tension mode (linear tension)
·정적 인장 하중의 초기값: 0.5N·Initial value of static tensile load: 0.5N
·초기(25℃ 시)의 갭간 거리: 25mm・Initial gap distance (at 25℃): 25mm
·자동 변형 조정: 사용가능(범위: 진폭값 0.05 내지 25%, 사인파 하중 0.02 내지 5N)Automatic strain adjustment: available (Range: amplitude value 0.05 to 25%, sine wave load 0.02 to 5N)
에서 행하였다.was done in
(ii) 정적 인장 하중이란, 각 주기 운동에서의 최대 응력과 최소 응력의 중간값을 가리키고, 또한 사인파 하중이란, 정적 인장 하중을 중심으로 한 진동 응력을 가리킨다.(ii) The static tensile load refers to an intermediate value between the maximum stress and the minimum stress in each periodic motion, and the sinusoidal load refers to an oscillation stress centered on the static tensile load.
(iii) 사인파 인장 모드란, 고정 진폭 0.2%로 주기 운동을 행하면서 진동 응력을 측정하는 것을 가리키고, 그 때에, 정적 인장 하중과 사인파 하중의 차가 20% 이내로 되도록 갭간 거리 및 정적 인장 하중을 변동시켜서 진동 응력을 측정하였다. 부언하면, 사인파 하중이 0.02N 이하가 된 경우, 사인파 하중이 5N 이내 또한 진폭값의 증가량이 25% 이내가 되도록 진폭값을 증폭시켜서 진동 응력을 측정하였다.(iii) The sinusoidal tension mode refers to measuring the vibration stress while performing periodic motion with a fixed amplitude of 0.2%. At that time, the distance between the gaps and the static tensile load are varied so that the difference between the static tensile load and the sinusoidal load is within 20%. Vibration stress was measured. Incidentally, when the sine wave load was 0.02 N or less, the amplitude value was amplified so that the sine wave load was within 5 N and the amount of increase in the amplitude value was within 25%, and the vibration stress was measured.
(iv) 얻어진 사인파 하중과 진폭값의 관계, 및 하기 식:(iv) the relation between the obtained sine wave load and the amplitude value, and the following formula:
σ*=σ0·Exp[i(ωt+δ)],σ * =σ 0 Exp[i(ωt+δ)],
ε*=ε0·Exp(iωt),ε * =ε 0 Exp(iωt),
σ*=E*·ε* σ * =E * ε *
E*=E'+iE''E * =E'+iE''
(식 중, σ*: 진동 응력, ε*: 변형, i: 허수 단위, ω: 각 진동수, t: 시간, δ: 진동 응력과 변형 사이의 위상차, E*: 복소 탄성률, E': 저장 탄성률, E'': 손실 탄성률(where, σ * : vibrational stress, ε * : strain, i: imaginary unit, ω: angular frequency, t: time, δ: phase difference between vibrational stress and strain, E * : complex elastic modulus, E': storage modulus , E'': loss modulus
진동 응력: 사인파 하중/초기 단면적Vibration stress: sinusoidal load/initial cross-sectional area
정적 인장 하중: 각 주기에서의 진동 응력의 최소점(각 주기에서의 갭간 거리의 최소점)의 하중Static tensile load: the load at the minimum of the vibration stress in each period (minimum of the inter-gap distance in each period)
사인파 하중: 측정된 진동 응력과 정적 인장 하중의 차)Sine wave load: difference between measured vibration stress and static tensile load)
으로부터 저장 탄성률을 산출한다.}Calculate the storage modulus from
에 의해 정의되는 혼합 저장 탄성률비(RE'mix)가 1.2배 내지 20배인, 항목 7 또는 8에 기재된 축전 디바이스용 미다공막.The microporous membrane for electrical storage devices according to item 7 or 8, wherein the mixed storage elastic modulus ratio ( RE'mix ) defined by is 1.2 to 20 times.
본 발명에 따르면, 축전 디바이스용 미다공막의 강도 및 개공성을 손상시키지 않고, 고온 하에서의 내파막성의 향상을 달성할 수 있고, 미다공막을 세퍼레이터로서 구비하는 축전 디바이스의 전지 특성과 못 찌르기 시험 등에서의 높은 안전성을 양립할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 제막 프로세스 중 또는 그 직후에 가교 구조를 형성하지 않아도 되기 때문에, 세퍼레이터의 내부 응력의 증가 및 축전 디바이스 제작 후의 변형을 억제할 수 있고/있거나 광조사 혹은 가온 등의 비교적 높은 에너지를 사용하지 않고 세퍼레이터에 가교 구조를 부여할 수 있다.According to the present invention, without impairing the strength and porosity of the microporous membrane for a power storage device, it is possible to achieve an improvement in the film resistance under high temperature, and the battery characteristics of the power storage device having the microporous membrane as a separator and the puncture test, etc. High safety is compatible. In addition, according to the present invention, since it is not necessary to form a crosslinked structure during or immediately after the film forming process, an increase in the internal stress of the separator and deformation after fabrication of the electrical storage device can be suppressed and/or relatively high due to light irradiation or heating. A crosslinked structure can be provided to a separator without using energy.
도 1은, 결정 구조의 라멜라(결정부), 비결정부 및 그들 사이의 중간층부로 나뉜 고차 구조를 갖는 결정성 고분자를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는, 폴리올레핀 분자의 결정 성장을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은, 폴리올레핀 미다공막의 투과법 광각 X선 산란(WAXS) 측정에 있어서 산란 강도의 방위각 분포, 피크 및 가우스 함수 근사에 의한 피크 분리의 일례를 설명하기 위한 도면이고, 그리고 단위 「arb.u」는, 임의 단위(arbitrary unit)를 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram for demonstrating the crystalline polymer which has a higher order structure divided into the lamella (crystal part) of a crystal structure, an amorphous part, and the intermediate|middle layer part between them.
2 is a schematic diagram for explaining crystal growth of polyolefin molecules.
3 is a diagram for explaining an example of azimuthal distribution of scattering intensity in the transmission method wide-angle X-ray scattering (WAXS) measurement of a polyolefin microporous membrane, a peak, and an example of peak separation by Gaussian function approximation, and the unit "arb.u " represents an arbitrary unit.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시 형태」라고 약기함)에 대하여 상세하게 설명한다. 부언하면, 본 발명은, 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 여러가지 변형하여 실시할 수 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form (it abbreviates to "embodiment" hereafter) for implementing this invention is demonstrated in detail. Incidentally, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.
〔축전 디바이스용 미다공막〕[Microporous membrane for power storage device]
미다공막은, 단수 또는 복수의 종류의 폴리올레핀계 수지로 형성되거나, 또는 폴리올레핀계 수지와 그 이외의 수지를 갖는 복합 수지막일 수 있고, 또한 다수의 미세한 구멍을 갖는다. 폴리올레핀계 수지를 주성분으로서 포함하는 미다공막(이하, 폴리올레핀계 미다공막이라고도 함)은, 막의 질량에 대하여, 폴리올레핀계 수지를 50질량% 이상 포함한다.The microporous membrane may be formed of a single or a plurality of types of polyolefin-based resin, or may be a composite resin film having a polyolefin-based resin and other resins, and has a large number of fine pores. The microporous membrane (henceforth a polyolefin microporous membrane) containing polyolefin resin as a main component contains 50 mass % or more of polyolefin resin with respect to the mass of a membrane|membrane.
폴리올레핀계 미다공막은, 산화 환원 열화 내성 및 치밀하고 균일한 다공질 구조의 관점에서, 축전 디바이스의 형성에 사용되는 것이 바람직하고, 축전 디바이스의 구성 재료로서 사용되는 것이 보다 바람직하고, 축전 디바이스용 세퍼레이터로서 사용되는 것이 더욱 바람직하고, 리튬 이온 전지용 세퍼레이터로서 사용되는 것이 특히 바람직하다. 본 명세서에서는, 축전 디바이스용 세퍼레이터(이하, 「세퍼레이터」라고 약기하는 경우가 있음)란, 축전 디바이스에 있어서 복수의 전극 사이에 배치되고, 또한 이온 투과성 및 필요에 따라 셧 다운 특성을 갖는 부재를 말한다. 세퍼레이터는, 미다공막을 포함하고, 소망에 따라, 임의의 기능층을 더 구비해도 된다.The polyolefin microporous film is preferably used for formation of an electrical storage device from the viewpoint of oxidation-reduction degradation resistance and a dense and uniform porous structure, more preferably used as a constituent material of the electrical storage device, as a separator for electrical storage devices It is more preferred to be used, and particularly preferred to be used as a separator for lithium ion batteries. In the present specification, a separator for an electrical storage device (hereinafter, may be abbreviated as “separator”) refers to a member disposed between a plurality of electrodes in an electrical storage device and having ion permeability and, if necessary, a shutdown characteristic. . A separator may contain a microporous membrane and may further be equipped with arbitrary functional layers as needed.
〔제1 실시 형태〕[First Embodiment]
제1 실시 형태에 따른 미다공막은, 적층 구조를 갖고, 그 적층 구조를 구성하는 다층 중 적어도 1층에는, 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖는 폴리올레핀이 포함되고, 축전 디바이스에 수납된 후에는, (1) 폴리올레핀의 관능기끼리가 축합 반응하거나, (2) 폴리올레핀의 관능기가 축전 디바이스 내부의 화학 물질과 반응하거나, 또는 (3) 폴리올레핀의 관능기가 다른 종류의 관능기와 반응하여, 가교 구조가 형성된다. 제1 실시 형태에서는, 미다공막은, 적층 구조에 의해, 강도를 확보하거나, 기능을 부여하거나, 여러가지 용도, 다공화 프로세스, 또는 가공 프로세스에 적합하거나 할 수 있고, 또한 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 것의 반응에 의해 형성된 가교 구조에 의해, 강도와, 150℃ 이상의 고온 하에서의 내파막성을 향상시킬 수 있고, 예를 들어 세퍼레이터로서, 축전 디바이스에 수납되었을 때에 디바이스 특성과 안전성을 양립하는 경향이 있다.The microporous membrane according to the first embodiment has a laminated structure, and at least one of the multilayers constituting the laminated structure contains polyolefin having one or more functional groups, and after being accommodated in the electrical storage device, (1) the functional groups of the polyolefin are subjected to a condensation reaction, (2) the functional group of the polyolefin reacts with a chemical substance inside the electrical storage device, or (3) the functional group of the polyolefin reacts with a different type of functional group to form a crosslinked structure . In the first embodiment, the microporous membrane can secure strength, impart a function, or be suitable for various uses, a porosity process, or a processing process by virtue of the laminated structure, and furthermore, the above (1) to (3) ), the strength and the film resistance under high temperature of 150 ° C. or higher can be improved by the cross-linked structure formed by the reaction of any of ), and when stored in an electrical storage device as a separator, for example, there is a tendency for compatibility of device characteristics and safety. there is.
제1 실시 형태에서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀에 포함되는 관능기는, 폴리올레핀의 결정부에 도입되지 않고, 비결정부에 있어서 가교된다고 생각되므로, 미다공막의 축전 디바이스로의 수납 후, 주위의 환경 또는 축전 디바이스 내부의 화학 물질을 이용하여, 가교 구조를 형성하고, 그에 의해 내부 응력의 증가 또는 제작된 축전 디바이스의 변형을 억제하여, 안전성에 기여할 수 있다.In the first embodiment, functional groups contained in polyolefins such as polyethylene and polypropylene are not introduced into the crystalline portion of the polyolefin and are considered to be crosslinked in the amorphous portion. Therefore, after the microporous membrane is stored in the electrical storage device, the surrounding environment Alternatively, a cross-linked structure may be formed using a chemical substance inside the electrical storage device, thereby suppressing an increase in internal stress or deformation of the manufactured electrical storage device, thereby contributing to safety.
한편, 미다공막의 축전 디바이스로의 수납 전에 가교 반응을 행하여, 권취·슬릿 등의 공정을 거친 경우에는, 그 공정 시에 발생한 장력 등의 응력의 영향이 잔류한다. 이 응력이 축전 디바이스 조립 후에 개방되었을 경우에는, 전극 권회물 등의 디폼 또는 응력 집중에 의한 파손의 원인이 되는 것으로 생각되기 때문에 바람직하지 않다.On the other hand, when a crosslinking reaction is performed before the microporous membrane is accommodated in an electrical storage device, and it passes through processes, such as winding-up and a slit, the influence of stresses, such as tension|tensile_strength generated at the time of the process, remains. When this stress is released after assembly of the electrical storage device, it is not preferable because it is considered to cause deformation of the electrode wound or the like or damage due to stress concentration.
또한, 제1 실시 형태에서는, 제막 프로세스 중 또는 그 직후에 가교 구조를 형성하지 않아도 되기 때문에, 미다공막을 세퍼레이터로서 사용할 때에, 내부 응력의 증가 및 축전 디바이스 제작 후의 변형을 억제할 수 있고/있거나 가교 구조를 형성하기 위한 광조사 혹은 가온 등을 사용하지 않아 에너지 절약에 기여할 수 있다.Further, in the first embodiment, since it is not necessary to form a crosslinked structure during or immediately after the film forming process, when the microporous film is used as a separator, an increase in internal stress and deformation after fabrication of the electrical storage device can be suppressed and/or crosslinked It can contribute to energy saving by not using light irradiation or heating to form the structure.
또한, 제1 실시 형태에서는, 미다공막의 적층 구조를 구성하는 다층 중, 폴리프로필렌을 포함하는 적어도 하나의 층은, 단층으로서 광각 X선 산란으로 측정했을 때의 기계 방향(MD)에 대한 폭 방향(TD)의 배향 비율의 비 MD/TD가, 1.3 이상이다. 제1 실시 형태에서는, 폴리프로필렌을 함유하는 단층의 배향 비율의 비 MD/TD가 1.3 이상이면, 적층 구조를 갖는 미다공막의 강도, 제막성, 생산성 및 개공성이 향상되는 경향이 있고, 나아가서는 미다공막의 미다공성, 가교 구조 및 이온 투과성을 원하는 디바이스 특성에 적합시킬 수 있다. 배향 비율의 비 MD/TD의 하한값은, 막 물성과 디바이스 특성의 적합 관점에서, 바람직하게는 1.4 이상 또는 1.5 이상이고, 보다 바람직하게는 1.6 이상이다. 배향 비율의 비 MD/TD의 상한값은, 높으면 높을수록 폴리올레핀 성형체를 개공하기 쉽고, 미다공막의 배향성도 좋아지며, 예를 들어 제막 프로세스 또는 적층 프로세스에 따라, 12.0 이하, 11.0 이하, 10.0 이하, 9.0 이하, 8.0 이하, 7.0 이하, 6.0 이하, 5.5 이하, 또는 5.0 이하일 수 있다.Further, in the first embodiment, among the multilayers constituting the laminate structure of the microporous film, at least one layer containing polypropylene is a single layer in the width direction with respect to the machine direction (MD) when measured by wide-angle X-ray scattering. Ratio MD/TD of the orientation ratio of (TD) is 1.3 or more. In the first embodiment, when the ratio MD/TD of the orientation ratio of the polypropylene-containing monolayer is 1.3 or more, the strength, film formability, productivity and porosity of the microporous membrane having a laminate structure tend to improve, and further The microporosity, cross-linked structure and ion permeability of the microporous membrane can be adapted to desired device properties. The lower limit of the ratio MD/TD of the orientation ratio is preferably 1.4 or more or 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, from the viewpoint of suitable film properties and device characteristics. The higher the upper limit of the ratio MD/TD of the orientation ratio, the easier it is to puncture the polyolefin molded body and the better the orientation of the microporous film. For example, depending on the film forming process or lamination process, 12.0 or less, 11.0 or less, 10.0 or less, 9.0 or less, 8.0 or less, 7.0 or less, 6.0 or less, 5.5 or less, or 5.0 or less.
〔제2 실시 형태〕[Second Embodiment]
제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 적층 구조를 갖고, 그 적층 구조를 구성하는 다층 중 적어도 1층에는 폴리올레핀이 포함되어 있고, 그 폴리올레핀은, 비결정부가 가교된 비결정부 가교 구조를 갖는다. 제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 적층 구조에 의해, 강도를 확보하거나, 기능을 부여하거나, 여러가지 용도, 다공화 프로세스, 또는 가공 프로세스에 적합하거나 할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀의 비결정부 가교 구조를 갖기 때문에, 결정부 및 그 주변이 가교하기 쉬운 종래의 가교형 미다공막과 비교하여, 셧 다운 기능과, 150℃ 이상의 고온 하에서의 내파막성을 양립하면서 내부 응력의 증가 또는 제작된 축전 디바이스의 변형을 억제할 수 있고, 나아가서는 축전 디바이스의 안전성을 확보할 수 있다. 동일한 관점에서, 제2 실시 형태에 따른 미다공막에 포함되는 폴리올레핀의 비결정부는, 바람직하게는 선택적으로 가교되어 있고, 보다 바람직하게는, 결정부보다도 유의하게 가교되어 있다.The microporous film according to the second embodiment has a laminated structure, at least one of the multilayers constituting the laminated structure contains polyolefin, and the polyolefin has an amorphous portion crosslinked structure in which an amorphous portion is crosslinked. The microporous membrane according to the second embodiment can secure strength, impart a function, or be suitable for various uses, a porosity process, or a processing process by virtue of its laminated structure. Further, since the microporous membrane according to the second embodiment has a crosslinked structure of an amorphous portion of polyolefin such as polyethylene or polypropylene, it has a shut down function, compared with a conventional crosslinked microporous film in which the crystal portion and its surroundings are easily crosslinked. An increase in internal stress or deformation of the manufactured electrical storage device can be suppressed, and the safety|security of an electrical storage device can be ensured by making compatible with the film breakage resistance under high temperature of 150 degreeC or more. From the same viewpoint, the amorphous portion of the polyolefin contained in the microporous film according to the second embodiment is preferably crosslinked selectively, and more preferably, is crosslinked significantly more than the crystal portion.
또한, 제2 실시 형태에서는, 미다공막의 적층 구조를 구성하는 다층 중, 폴리프로필렌을 포함하는 적어도 하나의 층은, 단층으로서 광각 X선 산란으로 측정했을 때의 기계 방향(MD)에 대한 폭 방향(TD)의 배향 비율의 비 MD/TD가, 1.3 이상이다. 제2 실시 형태에서는, 폴리프로필렌을 함유하는 단층의 배향 비율의 비 MD/TD가 1.3 이상이면, 적층 구조를 갖는 미다공막의 강도, 제막성, 생산성 및 개공성이 향상되는 경향이 있고, 나아가서는 미다공막의 미다공성, 가교 구조 및 이온 투과성을 원하는 디바이스 특성에 적합시킬 수 있다. 배향 비율의 비 MD/TD의 하한값은, 막 물성과 디바이스 특성의 적합의 관점에서, 바람직하게는 1.4 이상 또는 1.5 이상이고, 보다 바람직하게는 1.6 이상이다. 배향 비율의 비 MD/TD의 상한값은, 높으면 높을수록 폴리올레핀 성형체를 개공하기 쉽고, 미다공막의 배향성도 좋아지며, 예를 들어 제막 프로세스 또는 적층 프로세스에 따라, 12.0 이하, 11.0 이하, 10.0 이하, 9.0 이하, 8.0 이하, 7.0 이하, 6.0 이하, 5.5 이하, 또는 5.0 이하일 수 있다.Further, in the second embodiment, among the multilayers constituting the laminate structure of the microporous film, at least one layer containing polypropylene is a single layer in the width direction with respect to the machine direction (MD) when measured by wide-angle X-ray scattering. Ratio MD/TD of the orientation ratio of (TD) is 1.3 or more. In the second embodiment, when the ratio MD/TD of the orientation ratio of the polypropylene-containing monolayer is 1.3 or more, the strength, film formability, productivity, and porosity of the microporous membrane having a laminate structure tend to improve, and further The microporosity, cross-linked structure and ion permeability of the microporous membrane can be adapted to desired device properties. The lower limit of the ratio MD/TD of the orientation ratio is preferably 1.4 or more or 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, from the viewpoint of suitability of film properties and device characteristics. The higher the upper limit of the ratio MD/TD of the orientation ratio, the easier it is to puncture the polyolefin molded body, and the orientation of the microporous membrane is also improved. For example, depending on the film forming process or lamination process, 12.0 or less, 11.0 or less, 10.0 or less, 9.0 or less, 8.0 or less, 7.0 or less, 6.0 or less, 5.5 or less, or 5.0 or less.
부언하면, 제1 및 제2 실시 형태에서는, 광각 X선 산란으로 측정되는 단층은, 폴리프로필렌만으로 이루어지거나, 또는 폴리프로필렌에 첨가하여, 폴리프로필렌 이외의 성분, 예를 들어 폴리프로필렌을 제외하는 폴리올레핀, 폴리올레핀 이외의 수지 또는 첨가제 등을 함유해도 된다.Incidentally, in the first and second embodiments, the monolayer measured by wide-angle X-ray scattering is made of only polypropylene or is added to polypropylene and contains components other than polypropylene, for example, polyolefin excluding polypropylene. , may contain resins or additives other than polyolefin.
〔가교 반응 기구〕[Crosslinking Reaction Mechanism]
제1 및 제2 실시 형태에서는, 가교 반응 기구·가교 구조에 대하여 명백하지 않지만, 본 발명자들은 하기 (가) 내지 (라)와 같이 생각한다.Although it is not clear about a crosslinking reaction mechanism and a crosslinking structure in 1st and 2nd embodiment, the present inventors think as follows (A) - (D).
(가) 폴리올레핀계 미다공막에 있어서의 결정 구조(A) Crystal structure in polyolefin microporous membrane
폴리에틸렌 등으로 대표되는 폴리올레핀 수지는, 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 결정성 고분자이고, 결정 구조의 라멜라(결정부), 비결정부 및 그들 사이의 중간층부로 나뉜 고차 구조를 갖는다. 결정부 및 결정부와 비결정부 사이의 중간층부에 있어서는, 고분자쇄의 운동성은 낮아, 분리를 할 수 없지만, 고체 점탄성 측정에서는 0℃ 내지 120℃ 영역에 완화 현상을 관측할 수 있다. 한편, 비결정부는, 고분자쇄의 운동성이 매우 높고, 고체 점탄성 측정에서는 -150℃ 내지 -100℃ 영역에 관측된다. 이 점이, 후술되는 라디칼의 완화 또는 라디칼의 이동 반응, 가교 반응 등에 관계된다.Polyolefin resins typified by polyethylene, etc., are generally crystalline polymers, as shown in FIG. 1, and have a higher-order structure divided into lamellar (crystal part) of a crystal structure, an amorphous part, and an intermediate|middle layer part between them. In the crystalline part and the intermediate layer between the crystalline part and the amorphous part, the polymer chains have low mobility and cannot be separated, but a relaxation phenomenon can be observed in the range of 0°C to 120°C in the solid viscoelasticity measurement. On the other hand, the amorphous part has very high polymer chain mobility, and is observed in the range of -150°C to -100°C in the solid viscoelasticity measurement. This point relates to the relaxation of radicals, a radical transfer reaction, a crosslinking reaction, and the like, which will be described later.
또한, 결정을 구성하는 폴리올레핀 분자는, 단일이 아니고, 도 2에 예시되는 바와 같이, 복수의 고분자쇄가 작은 라멜라를 형성한 후, 라멜라가 집합화하여, 결정으로 된다. 이러한 현상은, 직접적으로 관측하는 것이 어렵고, 근년, 시뮬레이션에 의해, 학술적으로 연구가 진행되어, 밝혀져 왔다. 부언하면, 본 명세서에서는, 결정이란, X선 구조 해석에 의해 계측되는 최소 결정의 단위이고, 결정자 크기로서 산출할 수 있는 단위이다. 이와 같이, 결정부(라멜라 내부)라 할지라도, 결정 중에도 일부 구속되지 않고, 운동성이 약간 높은 부분이 존재한다고 예측된다.In addition, the polyolefin molecules constituting the crystal are not single, and as illustrated in FIG. 2 , a plurality of polymer chains form small lamellas, and then the lamellas aggregate to form crystals. This phenomenon is difficult to observe directly, and in recent years, scientific research has progressed and clarified by simulation. Incidentally, in the present specification, a crystal is a unit of a minimum crystal measured by X-ray structural analysis, and is a unit that can be calculated as a crystallite size. In this way, even in the crystal part (inside the lamella), it is predicted that there is a part with a slightly high mobility without being partially constrained during the crystal.
(나) 전자선에 의한 가교 반응 기구(B) Crosslinking reaction mechanism by electron beam
이어서, 고분자로의 전자선 가교(이하, EB 가교라고 함)의 반응 기구는, 이하와 같다.Next, the reaction mechanism of the electron beam crosslinking to the polymer (hereinafter referred to as EB crosslinking) is as follows.
(i) 몇십 kGy 내지 몇백 kGy의 전자선의 조사,(i) irradiation of electron beams of several tens of kGy to several hundred kGy;
(ii) 반응 대상물(고분자)로의 전자선의 투과와 2차 전자 발생,(ii) transmission of electron beams to the reaction target (polymer) and generation of secondary electrons;
(iii) 2차 전자에 의한 고분자쇄 중의 수소의 인발 반응과 라디칼 발생,(iii) hydrogen extraction reaction and radical generation in the polymer chain by secondary electrons;
(iv) 라디칼에 의한 인접 수소의 인발과 활성점의 이동,(iv) extraction of adjacent hydrogens by radicals and movement of active sites;
(v) 라디칼끼리의 재결합에 의한 가교 반응 또는 폴리엔 형성.(v) Crosslinking reaction or polyene formation by recombination of radicals.
여기서, 결정부에 발생한 라디칼에 대해서는, 운동이 부족하기 때문에, 장기간에 걸쳐 존재하고, 또한 불순물 등이 결정 내로 진입할 수 없기 때문에, 반응·소광의 확률이 낮다. 이러한 라디칼종은, Stable Radical이라고 불리고 있으며, 수개월이라고 하는 긴 기간으로 잔존하고, ESR 측정에 의해 수명이 밝혀진다. 결과로서, 결정 내에 있어서의 가교 반응은 부족하다고 생각된다. 그러나, 결정 내부에 약간 존재하는, 구속되어 있지 않은 분자쇄 또는 주변의 결정-비결정 중간층부에서는, 발생한 라디칼은, 약간 긴 수명을 갖는다. 이러한 라디칼종은, Persistent Radical이라고 불리고 있으며, 운동성이 있는 환경 하에서는, 높은 확률로 분자쇄 간의 가교 반응이 진행된다고 생각된다. 한편, 비결정부는 운동성이 매우 높기 때문에, 발생한 라디칼종은 수명이 짧고, 분자쇄 간의 가교 반응뿐만 아니라, 1개의 분자쇄 내의 폴리엔 반응도 고확률로 진행된다고 생각된다.Here, with respect to the radical generated in the crystal part, since movement is insufficient, it exists over a long period of time, and since impurities or the like cannot enter the crystal, the probability of reaction and quenching is low. Such radical species are called stable radicals, remain for a long period of several months, and the lifespan is revealed by ESR measurement. As a result, it is thought that the crosslinking reaction in a crystal|crystallization is insufficient. However, in the unconstrained molecular chains slightly present in the crystal or in the surrounding crystalline-amorphous intermediate layer portion, the generated radicals have a slightly longer lifetime. Such radical species are called Persistent Radical, and it is thought that the crosslinking reaction between molecular chains advances with a high probability under a motility environment. On the other hand, since the amorphous part has very high mobility, the generated radical species have a short lifetime, and it is considered that not only the crosslinking reaction between molecular chains but also the polyene reaction within one molecular chain proceeds with high probability.
이상과 같이, 결정 레벨의 마이크로 시야에 있어서는, EB 가교에 의한 가교 반응은 결정 내부 또는 그 주변이 국재하고 있다고 추측할 수 있다.As described above, in the microscopic view of the crystal level, it can be inferred that the crosslinking reaction by EB crosslinking is localized inside or around the crystal.
(다) 화학 반응에 의한 가교 반응 기구(C) Crosslinking reaction mechanism by chemical reaction
전술한 바와 같이, 폴리올레핀 수지에는 결정부와 비결정부가 존재한다. 그러나, 상술한 관능기는, 입체 장애 때문에 결정 내부에는 존재하지 않고, 비결정부에 국재한다. 이것은, 일반적으로 알려져 있고, 폴리에틸렌 쇄상에 약간 포함되는 메틸기와 같은 유닛은 결정 중에 도입되는 경우는 있지만, 에틸기보다 부피가 큰 그래프트는 도입되는 경우는 없다(「기초 고분자 화학」 도꾜 가가꾸 도진 발행). 이 때문에, 전자선 가교와 다른 반응에 의한 가교점은, 비결정부만에 국재한다.As described above, a crystalline portion and an amorphous portion exist in the polyolefin resin. However, the functional group described above does not exist inside the crystal due to steric hindrance, but is localized in the amorphous portion. This is generally known, and a unit such as a methyl group slightly contained on a polyethylene chain may be introduced in the crystal, but a graft bulkier than an ethyl group is not introduced ("Basic Polymer Chemistry" published by Tokyo Chemical Co.) . For this reason, the crosslinking point by the reaction other than electron beam crosslinking is localized only in the amorphous part.
(라) 가교 구조의 차이와 효과의 관계(D) Relationship between the difference in the cross-linking structure and the effect
미다공막 중에 가교 구조를 형성하기 위해서는, 폴리올레핀 수지 중의 관능기와 축전 디바이스 중에 포함되는 화학 물질의 조합을 사용하거나, 또는 축전 디바이스 중에 포함되는 화학 물질을, 촉매로서 사용하는 것이 바람직하다. 축전 디바이스 내부의 화학 반응에 의한 가교 반응에서는, 사용 원료 또는 촉매 등에 따라, 반응 생성물의 모폴로지가 상이하다. 본 발명에 이르기까지의 연구에서는, 가교 구조의 해명 및 구조 변화에 수반하는 것에 미다공막의 물성 변화를 밝히기 위해서, 이하의 실험에 의해 현상 해명에 이르렀다.In order to form a crosslinked structure in a microporous film, it is preferable to use the combination of the functional group in polyolefin resin and the chemical substance contained in an electrical storage device, or to use the chemical substance contained in an electrical storage device as a catalyst. In the crosslinking reaction by the chemical reaction inside an electrical storage device, the morphology of a reaction product differs with the raw material used, a catalyst, etc. In the research up to the present invention, in order to elucidate the cross-linked structure and to elucidate the change in the physical properties of the microporous membrane accompanying the structural change, the following experiments led to the elucidation of the present situation.
EB 가교 또는 화학 가교(전) 미실시의 막과, 화학 가교막에 대해서, 퓨즈/멜트다운 특성 시험에 의해, 양자의 결정 융해 시의 거동을 조사하였다. 그 결과, EB 가교 처리한 막은, 퓨즈 온도가 현저하게 높아지고, 멜트다운 온도는 200℃ 이상까지 상승한다. 한편, 화학 가교막은, 가교 처리 전후에 있어서, 퓨즈 온도는 변화가 보이지 않고, 멜트다운 온도는 200℃ 이상까지 상승한 것이 확인되었다. 따라서, 결정 융해에 의해 발생하는 퓨즈 특성에 있어서, EB 가교막은, 결정부 주변이 가교했기 때문에, 융해 온도의 상승, 융해 속도의 저하가 원인이었다고 생각된다. 한편, 화학 가교막은, 결정부에 가교 구조가 없기 때문에, 퓨즈 특성에 변화를 미치지 않는라고 단정하였다. 또한, 200℃ 전후의 고온 영역에서는, 양자 모두 결정 융해 후, 가교 구조를 갖기 때문에, 수지물 전체가 겔 상태에서 안정화될 수 있어, 좋은 멜트다운 특성이 얻어진다.For the film without EB crosslinking or chemical crosslinking (before), and for the chemically crosslinked film, the behavior at the time of crystal melting of both was investigated by a fuse/meltdown characteristic test. As a result, in the film subjected to the EB crosslinking treatment, the fuse temperature becomes remarkably high, and the meltdown temperature rises to 200°C or higher. On the other hand, in the chemical crosslinked film, it was confirmed that the fuse temperature did not change before and after the crosslinking treatment, and the meltdown temperature rose to 200°C or higher. Therefore, in the fuse characteristics generated by crystal melting, the EB crosslinked film is considered to be caused by an increase in the melting temperature and a decrease in the melting rate because the periphery of the crystal portion is crosslinked. On the other hand, since the chemically crosslinked film does not have a crosslinked structure in the crystal part, it is determined that the fuse characteristics are not changed. In addition, in the high temperature region around 200° C., since both have a crosslinked structure after crystal melting, the entire resin material can be stabilized in a gel state, and good meltdown properties are obtained.
상기의 지견을 하기 표 1에 정리한다.The above findings are summarized in Table 1 below.
제1 실시 형태에서는, (1) 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀의 관능기끼리의 축합 반응은, 예를 들어 폴리올레핀에 포함되는 2개 이상의 관능기 A의 공유 결합을 통한 반응일 수 있다. 또한, (3) 폴리올레핀의 관능기와 다른 종류의 관능기와의 반응은, 예를 들어 폴리올레핀에 포함되는 관능기 A와 관능기 B의 공유 결합을 통한 반응일 수 있다.In the first embodiment, (1) the condensation reaction between the functional groups of polyolefins such as polyethylene and polypropylene may be, for example, a reaction through a covalent bond between two or more functional groups A contained in the polyolefin. Further, (3) the reaction between the functional group of the polyolefin and the functional group of another type may be, for example, a reaction through a covalent bond between the functional group A and the functional group B included in the polyolefin.
제1 실시 형태에서는, (2) 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀의 관능기와 축전 디바이스 내부의 화학 물질과의 반응에 있어서, 예를 들어 폴리올레핀에 포함되는 관능기 A는, 축전 디바이스에 포함되는 전해질, 전해액, 전극 활물질, 첨가제 또는 그들의 분해물 중 어느 것과 공유 결합 또는 배위 결합을 형성할 수 있다. 또한, 반응 (2)에 의하면, 세퍼레이터 내부뿐만 아니라, 세퍼레이터와 전극 사이 또는 세퍼레이터와 고체 전해질 계면(SEI) 사이에도 가교 구조를 형성하여, 축전 디바이스의 복수의 부재 간의 강도를 향상시킬 수 있다.In the first embodiment, (2) in the reaction between the functional group of polyolefin such as polyethylene and polypropylene and the chemical substance inside the electrical storage device, for example, the functional group A included in the polyolefin is an electrolyte or electrolyte solution included in the electrical storage device. , may form a covalent bond or a coordination bond with any of the electrode active materials, additives, or decomposition products thereof. Further, according to reaction (2), a crosslinked structure is formed not only inside the separator but also between the separator and the electrode or between the separator and the solid electrolyte interface (SEI), so that the strength between the plurality of members of the electrical storage device can be improved.
제1 및 제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 비결정부 가교 구조의 형성, 셧 다운 기능과 고온 내파막성의 양립 등의 관점에서, 하기 식 (I):The microporous membranes according to the first and second embodiments have the following formula (I) from the viewpoint of formation of an amorphous part crosslinked structure, coexistence of a shutdown function and high temperature rupture resistance, and the like:
RE'X=E'Z/E'Z0 (I)R E'X =E' Z /E' Z0 (I)
{식 중, E'Z는, 미다공막의 가교 반응이 축전 디바이스 내에서 진행된 후에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 저장 탄성률이고, 또한{wherein, E' Z is the storage modulus measured in a temperature range of 160°C to 300°C after the crosslinking reaction of the microporous membrane proceeds in the electrical storage device, and
E'z0은, 미다공막이 축전 디바이스에 내장되기 전에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 저장 탄성률이다}E' z0 is the storage modulus of elasticity measured in a temperature range of 160°C to 300°C before the microporous membrane is embedded in the electrical storage device}
에 의해 정의되는 혼합 저장 탄성률비(RE'x) 및/또는 하기 식 (III):The mixed storage modulus ratio (R E'x ) and/or the formula (III) defined by
RE''X=E''Z/E''Z0 (III)R E''X =E'' Z /E'' Z0 (III)
{식 중, E''Z는, 미다공막의 가교 반응이 축전 디바이스 내에서 진행된 후에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 손실 탄성률이고, 또한{wherein, E'' Z is a loss modulus measured in a temperature range of 160°C to 300°C after the crosslinking reaction of the microporous membrane proceeds in the electrical storage device, and
E''Z0은, 미다공막이 축전 디바이스에 내장되기 전에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 손실 탄성률이다}E'' Z0 is the loss modulus of elasticity measured in a temperature region of 160°C to 300°C before the microporous membrane is embedded in the electrical storage device}
에 의해 정의되는 혼합 손실 탄성률비(RE''x)가, 바람직하게는 1.2배 내지 20배, 보다 바람직하게는 2.0배 내지 18배, 더욱 바람직하게는 3.5배 내지 16.5배이다. 부언하면, E'Z 및 E'z0과 E''Z 및 E''z0은, 각각 160℃ 내지 300℃를 가장 넓은 온도 영역으로 했을 때에, 측정 장치의 설정 온도 범위 내에서 측정된 저장 탄성률 또는 손실 탄성률의 평균값이다. 또한, 제1 및 제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 적층 구조를 갖는 적층막이기 때문에, 적층막으로부터 박리된 폴리올레핀계 미다공막만의 저장 탄성률 E'Z 및 E'z0과 손실 탄성률 E''Z 및 E''z0을 측정하는 것으로 한다. E'Z, E'z0, E''Z 또는 E''z0인 탄성률의 측정 조건은, 실시예에 기재된다.The mixing loss elastic modulus ratio ( RE''x ) defined by is preferably from 1.2 times to 20 times, more preferably from 2.0 times to 18 times, still more preferably from 3.5 times to 16.5 times. In addition, E' Z and E' z0 and E'' Z and E'' z0 are the storage modulus measured within the set temperature range of the measuring device when 160 to 300°C is the widest temperature range, respectively, or It is the average value of the loss modulus. Further, since the microporous membranes according to the first and second embodiments are laminated films having a laminated structure, the storage elastic modulus E' Z and E' z0 and the loss elastic modulus E'' only for the polyolefin-based microporous film peeled off from the laminated film. Let Z and E'' z0 be measured. The measurement conditions for the elastic modulus that are E' Z , E' z0 , E'' Z or E'' z0 are described in Examples.
제1 및 제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 비결정부 가교 구조의 형성, 셧 다운 기능과 고온 내파막성의 양립 등의 관점에서, 하기 식 (II):The microporous membranes according to the first and second embodiments have the following formula (II) from the viewpoint of formation of an amorphous part crosslinked structure, coexistence of a shutdown function and high temperature rupture resistance, and the like:
RE'mix=E'/E'0 (II)R E'mix =E'/E' 0 (II)
{식 중, E'은, 비결정부 가교 구조를 갖는 미다공막의 160℃ 내지 300℃에서 측정된 저장 탄성률이고, 또한{wherein, E' is the storage modulus measured at 160°C to 300°C of the microporous membrane having an amorphous part crosslinked structure, and
E'0은, 비결정부 가교 구조를 갖지 않는 미다공막의 160℃ 내지 300℃에서 측정된 저장 탄성률이다}E′ 0 is the storage modulus measured at 160° C. to 300° C. of the microporous membrane having no amorphous cross-linked structure}
에 의해 정의되는 혼합 저장 탄성률비(RE'mix), 및/또는 하기 식 (IV):A mixed storage modulus ratio (R E'mix ) defined by , and/or the formula (IV):
RE''mix=E''/E''0 (IV)R E''mix =E''/E'' 0 (IV)
{식 중, E''은, 비결정부 가교 구조를 갖는 미다공막의 160℃ 내지 300℃에서 측정된 손실 탄성률이고, 또한{Wherein, E'' is the loss modulus measured at 160°C to 300°C of the microporous membrane having an amorphous part crosslinked structure, and
E''0은, 비결정부 가교 구조를 갖지 않는 미다공막의 160℃ 내지 300℃에서 측정된 손실 탄성률이다}E'' 0 is the loss modulus measured at 160°C to 300°C of the microporous membrane having no amorphous cross-linked structure}
에 의해 정의되는 혼합 손실 탄성률비(RE''mix)가, 바람직하게는 1.2배 내지 20배, 보다 바람직하게는 2.0배 내지 18배, 더욱 바람직하게는 4.0배 내지 17배이다. 부언하면, E' 및 E'0과 E'' 및 E''0은, 각각 160℃ 내지 300℃를 가장 넓은 온도 영역으로 했을 때에, 측정 장치의 설정 온도 범위 내에서 측정된 저장 탄성률 또는 손실 탄성률의 평균값이다. 또한, 제1 및 제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 적층 구조를 갖는 적층막이기 때문에, 적층막으로부터 박리된 폴리올레핀계 미다공막만의 저장 탄성률 E' 및 E'0과 손실 탄성률 E'' 및 E''0을 측정하는 것으로 한다. E', E'0, E'' 또는 E''0인 탄성률의 측정 조건은, 실시예에 기재된다.The mixing loss elastic modulus ratio ( RE''mix ) defined by is preferably from 1.2 times to 20 times, more preferably from 2.0 times to 18 times, still more preferably from 4.0 times to 17 times. In other words, E' and E' 0 and E'' and E'' 0 are the storage modulus or loss modulus measured within the set temperature range of the measuring device, respectively, when 160°C to 300°C is the widest temperature range. is the average value of In addition, since the microporous membranes according to the first and second embodiments are laminated films having a laminated structure, only the polyolefin-based microporous membranes peeled off from the laminated film have storage modulus E' and E' 0 and loss modulus E'' and Let E'' 0 be measured. The measurement conditions for the elastic modulus of E', E' 0 , E'' or E'' 0 are described in Examples.
제1 및 제2 실시 형태에 따른 미다공막의 구성 요소에 대하여 이하에 설명한다.Components of the microporous membrane according to the first and second embodiments will be described below.
〔적층 구조〕[Laminated Structure]
미다공막은, 적층체의 형태로 형성될 수 있다. 적층체는, 구성 원료, 구조, 조성 등에 대하여 동종의 복수의 층으로 이루어지거나, 또는 서로 다른 복수의 층으로 이루어질 수 있고, 적층체의 총 두께 또는 핸들링성의 관점에서, 바람직하게는 2층 이상 10층 이하, 보다 바람직하게는 2층 이상 7층 이하, 더욱 바람직하게는 2층 또는 3층으로 형성된다.The microporous membrane may be formed in the form of a laminate. The laminate may consist of a plurality of layers of the same type with respect to constituent raw materials, structure, composition, etc., or may consist of a plurality of layers different from each other, and from the viewpoint of the total thickness or handling properties of the laminate, preferably two or more layers 10 Layers or less, more preferably 2 or more and 7 or less layers, still more preferably 2 or 3 layers.
단량체 구성 단위의 50몰% 이상이 에틸렌인 수지의 단층을 폴리에틸렌(PE)층으로서 나타내고, 또한 단량체 구성 단위의 50몰% 이상이 프로필렌인 수지의 단층을 폴리프로필렌(PP)층으로서 나타낸 경우에는, 2층으로 이루어지는 적층 구조는, 이면과 표면을 구별하지 않고, 이하의:When a monolayer of a resin in which 50 mol% or more of monomeric structural units are ethylene is represented as a polyethylene (PE) layer, and a monolayer of a resin in which 50 mol% or more of monomeric structural units are propylene is represented as a polypropylene (PP) layer, The laminated structure consisting of two layers does not distinguish between the back surface and the surface, and has the following:
PE층/PE층PE layer/PE layer
PP층/PP층PP layer/PP layer
PE층/PP층PE layer/PP layer
중 어느 것인 것이 바람직하고, 강도 및 고온 하에서의 내파막성을 향상시킨다는 관점에서, PE층/PP층이 보다 바람직하다. 여기에서는 표시 「/」가 계면을 나타낸다.Any of these is preferable, and the PE layer/PP layer is more preferable from the viewpoint of improving the strength and the film-resistance under high temperature. Here, the mark "/" indicates an interface.
3층으로 이루어지는 적층 구조는, 이면과 표면을 구별하지 않고, 이하의:The laminate structure consisting of three layers does not distinguish between the back surface and the surface, and has the following:
PP층/PE층/PP층PP layer/PE layer/PP layer
PE층/PP층/PE층PE layer/PP layer/PE layer
PE층/PE층/PP층PE layer/PE layer/PP layer
PP층/PP층/PE층PP layer/PP layer/PE layer
중 어느 것인 것이 바람직하고, 강도 및 고온 하에서의 내파막성을 향상시킨다는 관점에서, PP층/PE층/PP층, PE층/PP층/PE층 및 PE층/PE층/PP층이 보다 바람직하다. 여기에서는 표시 「/」가 계면을 나타낸다.Any one is preferable, and from the viewpoint of improving strength and film resistance under high temperature, PP layer/PE layer/PP layer, PE layer/PP layer/PE layer, and PE layer/PE layer/PP layer are more preferable. . Here, the mark "/" indicates an interface.
미다공막의 적층 구조는, 폴리올레핀 함유층을 적어도 하나 포함하는 한, 다른층, 예를 들어 폴리올레핀 이외의 수지층(예를 들어, 아크릴 수지 등의 층), 비수지층(예를 들어, 무기 도공층 등) 등을 포함해도 된다. 적층 구조에 있어서, 상기에서 설명된 가교 반응 기구를 갖는 폴리올레핀 함유층과 비 MD/TD가 1.3 이상인 폴리프로필렌 함유층은, 동일해도 되고, 또는 상이해도 된다.The laminated structure of the microporous membrane has other layers, for example, a resin layer other than polyolefin (for example, a layer such as an acrylic resin), a non-resin layer (for example, an inorganic coating layer, etc.) as long as it contains at least one polyolefin-containing layer. ) may be included. In the laminated structure, the polyolefin-containing layer having a crosslinking reaction mechanism described above and the polypropylene-containing layer having a ratio MD/TD of 1.3 or more may be the same as or different from each other.
〔폴리올레핀〕[Polyolefin]
미다공막을 구성하는 폴리올레핀으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 에틸렌 혹은 프로필렌의 단독중합체, 또는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 및 노르보르넨으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 2개의 단량체로 형성되는 공중합체 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 습식 또는 건식에서의 다공화가 용이하다는 관점에서, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리프로필렌, 폴리부텐, 또는 그들의 조합이 바람직하다. 일반적으로, UHMWPE의 중량 평균 분자량은, 1,000,000 이상인 것이 알려져 있다. 부언하면, 폴리올레핀은, 1종 단독으로 사용해도, 2종 이상을 병용해도 된다.Although it does not specifically limit as polyolefin constituting the microporous membrane, For example, a homopolymer of ethylene or propylene, or ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, and norbor and a copolymer formed from at least two monomers selected from the group consisting of nene. Among these, high-density polyethylene, low-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), polypropylene, polybutene, or a combination thereof is preferable from the viewpoint of easy porosity in wet or dry processing. Generally, it is known that the weight average molecular weight of UHMWPE is 1,000,000 or more. In addition, polyolefin may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
또한, 폴리올레핀의 중량 평균 분자량(Mw)은, 미다공막의 열 수축성 및 축전 디바이스의 안전성의 관점에서, 바람직하게는 10,000 내지 2,000,000이고, 보다 바람직하게는 20,000 내지 1,500,000이고, 더욱 바람직하게는 30,000 내지 1,500,000이다.Further, the weight average molecular weight (Mw) of the polyolefin is preferably 10,000 to 2,000,000, more preferably 20,000 to 1,500,000, still more preferably 30,000 to 1,500,000 from the viewpoint of heat shrinkability of the microporous membrane and safety of the electrical storage device. am.
〔폴리에틸렌〕[polyethylene]
미다공막의 강도, 이온 투과성, 산화 환원 열화 내성 및 치밀하고 균일한 다공질 구조 등의 관점에서, 적층 구조 중 적어도 하나의 층은, 폴리에틸렌을 포함하는 것이 바람직하고, 호모 폴리에틸렌을 포함하는 것이 보다 바람직하다.From the viewpoints of the strength of the microporous membrane, ion permeability, resistance to oxidation-reduction degradation, and a dense and uniform porous structure, at least one layer of the laminated structure preferably contains polyethylene, and more preferably contains homopolyethylene. .
미다공막의 강도, 제막성, 생산성 및 개공성의 관점에서, 폴리에틸렌의 멜트 플로우 레이트(MFR)는, 온도 190℃ 및 질량 2.16kg의 조건 하에서 측정되었을 때에, 바람직하게는 1.0g/10분 미만, 보다 바람직하게는 0.70g/10분 이하, 더욱 바람직하게는 0.20g/10분 내지 0.50g/10분이다. 동일한 관점에서, 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(Mw)을 수 평균 분자량(Mn)으로 나눈 값인 분산도(Mw/Mn)는, 바람직하게는 11 이하, 보다 바람직하게는 7 내지 10이다. 동일한 관점에서, 폴리에틸렌의 밀도는, 바람직하게는 0.91g/㎤ 이상 0.97g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.92g/㎤ 이상 0.97g/㎤ 미만이다.From the viewpoint of strength, film formability, productivity and porosity of the microporous membrane, the melt flow rate (MFR) of polyethylene is preferably less than 1.0 g/10 min, when measured under the conditions of a temperature of 190 ° C. and a mass of 2.16 kg, More preferably, it is 0.70 g/10min or less, More preferably, it is 0.20 g/10min - 0.50 g/10min. From the same viewpoint, the dispersion degree (Mw/Mn), which is a value obtained by dividing the weight average molecular weight (Mw) of polyethylene by the number average molecular weight (Mn), is preferably 11 or less, and more preferably 7 to 10. From the same viewpoint, the density of polyethylene is preferably 0.91 g/cm 3 or more and 0.97 g/cm 3 or less, and more preferably 0.92 g/cm 3 or more and less than 0.97 g/cm 3 .
〔폴리프로필렌〕[polypropylene]
미다공막의 강도, 이온 투과성, 산화 환원 열화 내성 및 치밀하고 균일한 다공질 구조 등의 관점에서, 적층 구조 중 적어도 하나의 층은, 폴리프로필렌을 포함하는 것이 바람직하고, 호모 폴리프로필렌을 포함하는 것이 보다 바람직하다.From the viewpoints of the strength of the microporous membrane, ion permeability, oxidation-reduction degradation resistance, and a dense and uniform porous structure, at least one layer in the laminated structure preferably contains polypropylene, and more preferably contains homopolypropylene desirable.
미다공막의 강도, 제막성, 생산성 및 개공성의 관점에서, 폴리프로필렌의 MFR은, 온도 230℃ 및 질량 2.16kg의 조건 하에서 측정되었을 때에, 바람직하게는 2.5g/10분 이하, 보다 바람직하게는 0.25g/10분 내지 1.4g/10분이다. 동일한 관점에서, 폴리프로필렌의 중량 평균 분자량(Mw)을 수 평균 분자량(Mn)으로 나눈 값인 분산도(Mw/Mn)는, 바람직하게는 10 이하, 보다 바람직하게는 5.2 내지 9.0이다. 동일한 관점에서, 폴리프로필렌의 밀도는, 바람직하게는 0.89g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.90g/㎤ 이상 또한 0.96g/㎤ 이하, 또는 0.90g/㎤ 이상 또한 0.93g/㎤ 이하이다.From the viewpoint of strength, film formability, productivity and porosity of the microporous membrane, the MFR of polypropylene is preferably 2.5 g/10 min or less, more preferably less than or equal to 2.5 g/10 min, when measured under the conditions of a temperature of 230°C and a mass of 2.16 kg. 0.25 g/10 min to 1.4 g/10 min. From the same viewpoint, the dispersion degree (Mw/Mn), which is a value obtained by dividing the weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene by the number average molecular weight (Mn), is preferably 10 or less, more preferably 5.2 to 9.0. From the same viewpoint, the density of polypropylene is preferably 0.89 g/cm 3 or more, more preferably 0.90 g/cm 3 or more and 0.96 g/cm 3 or less, or 0.90 g/cm 3 or more and 0.93 g/cm 3 or less.
〔1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖는 폴리올레핀〕[Polyolefin having 1 type or 2 or more types of functional groups]
미다공막은, 가교 구조의 형성, 산화 환원 열화 내성 및 치밀하고 균일한 다공질 구조의 관점에서, 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖는 폴리올레핀으로서, 관능기 변성 폴리올레핀, 또는 관능기를 갖는 단량체가 공중합된 폴리올레핀을 포함하는 것이 바람직하다. 부언하면, 본 명세서에서는, 관능기 변성 폴리올레핀이란, 폴리올레핀의 제조 후에 관능기를 결합시킨 것을 말한다. 관능기는, 폴리올레핀 골격에 결합하거나, 또는 공단량체에 도입 가능한 것이고, 바람직하게는 폴리올레핀 비결정부의 선택적인 가교에 관여하는 것이고, 예를 들어 카르복실기, 히드록시기, 카르보닐기, 중합성 불포화 탄화수소기, 이소시아네이트기, 에폭시기, 실라놀기, 히드라지드기, 카르보디이미드기, 옥사졸린기, 아세토아세틸기, 아지리딘기, 에스테르기, 활성 에스테르기, 카르보네이트기, 아지드기, 쇄상 또는 환상 헤테로 원자 함유 탄화수소기, 아미노기, 술프히드릴기, 금속 킬레이트기 및 할로겐 함유기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.The microporous membrane is a polyolefin having one or more functional groups from the viewpoint of formation of a cross-linked structure, resistance to oxidation-reduction degradation, and a dense and uniform porous structure, a functional group-modified polyolefin, or a polyolefin copolymerized with a monomer having a functional group. It is preferable to include Incidentally, in this specification, the functional group-modified polyolefin means what couple|bonded the functional group after manufacture of polyolefin. The functional group is bonded to the polyolefin backbone or can be introduced into the comonomer, and is preferably involved in the selective crosslinking of the polyolefin amorphous portion, for example, a carboxyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a polymerizable unsaturated hydrocarbon group, an isocyanate group, an epoxy group, a silanol group, a hydrazide group, a carbodiimide group, an oxazoline group, an acetoacetyl group, an aziridine group, an ester group, an active ester group, a carbonate group, an azide group, a chain or cyclic hetero atom-containing hydrocarbon group; It may be at least one selected from the group consisting of an amino group, a sulfhydryl group, a metal chelate group, and a halogen-containing group.
상기에서 설명된 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖는 폴리올레핀의 함유 비율은, 1개의 폴리올레핀 함유층을 구성하는 폴리올레핀의 전체 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 내지 20질량%이다.The content of the polyolefin having one or two or more functional groups described above is preferably 5% by mass to 20% by mass based on the total mass of the polyolefin constituting one polyolefin-containing layer.
상기에서 설명된 1종 또는 2종 이상의 관능기를 폴리에틸렌에 도입하는 경우에는, 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖는 폴리에틸렌의 함유 비율은, 1개의 폴리올레핀 함유층을 구성하는 폴리올레핀의 전체 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 내지 20질량%이다.When one or more functional groups described above are introduced into polyethylene, the content ratio of polyethylene having one or more functional groups is based on the total mass of polyolefin constituting one polyolefin-containing layer, Preferably it is 5 mass % - 20 mass %.
상기에서 설명된 1종 또는 2종 이상의 관능기를 폴리프로필렌에 도입하는 경우에는, 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖는 폴리프로필렌의 함유 비율은, 1개의 폴리올레핀 함유층을 구성하는 폴리올레핀의 전체 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 내지 20질량%이고, 강도와 가교성의 밸런스의 관점에서는, 1개의 폴리프로필렌 함유층을 구성하는 폴리프로필렌의 전체 질량을 기준으로 하여, 30질량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4 내지 25질량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 20질량%이다.When one or more functional groups described above are introduced into polypropylene, the content ratio of polypropylene having one or more functional groups is based on the total mass of polyolefin constituting one polyolefin-containing layer. Therefore, it is preferably 5% by mass to 20% by mass, and from the viewpoint of balance between strength and crosslinkability, it is preferably 30% by mass or less based on the total mass of polypropylene constituting one polypropylene-containing layer, more Preferably it is 4-25 mass %, More preferably, it is 5-20 mass %.
〔가교 반응〕[Crosslinking Reaction]
미다공막의 가교 구조는, 세퍼레이터로서 사용되었을 때의 셧 다운 기능과 고온 내파막성의 양립 및 내축전 디바이스의 안전성에 기여하고, 바람직하게는 폴리올레핀의 비결정부에 형성된다. 가교 구조는, 예를 들어 공유 결합, 수소 결합 또는 배위 결합 중 어느 것을 통한 반응에 의해 형성될 수 있다. 그 중에서도, 공유 결합을 통한 반응은, (I) 복수의 동일 관능기의 축합 반응인 것이 바람직하다.The crosslinked structure of the microporous film contributes to both the shutdown function and high-temperature rupture resistance when used as a separator, and the safety of the electrical storage device, and is preferably formed in an amorphous portion of polyolefin. A crosslinked structure may be formed, for example, by a reaction via any of a covalent bond, a hydrogen bond, or a coordination bond. Among them, the reaction via a covalent bond is preferably (I) a condensation reaction of a plurality of identical functional groups.
반응 (I)reaction (I)
미다공막의 제1 관능기를 A라 하여, 반응 (I)의 모식적 스킴 및 구체예를 이하에 나타내었다.A schematic scheme and specific examples of the reaction (I) are shown below by making the first functional group of the microporous membrane A.
{식 중, R은, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 헤테로알킬기이다.}{Wherein, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a heteroalkyl group which may have a substituent.}
반응 (I)을 위한 관능기 A가 실라놀기인 경우에는, 미다공막에 포함되는 폴리올레핀은, 실란 그래프트 변성되어 있는 것이 바람직하다. 실란 그래프트 변성 폴리올레핀은, 주쇄가 폴리올레핀이고, 그 주쇄에 알콕시실릴을 그래프트로서 갖는 구조로 구성되어 있다. 부언하면, 상기 알콕시실릴로 치환한 알콕시드는, 예를 들어 메톡시드, 에톡시드, 부톡시드 등을 들 수 있다. 예를 들어, 상기 식 중, R은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, iso-부틸, tert-부틸 등일 수 있다. 또한, 주쇄와 그래프트 간은 공유 결합으로 연결되어 있고, 알킬, 에테르, 글리콜 또는 에스테르 등의 구조를 들 수 있다. 본 실시 형태에 따른 미다공막의 제조 프로세스를 고려하면, 실란 그래프트 변성 폴리올레핀은, 가교 처리 공정 전의 단계에서는, 탄소에 대한 규소의 비율(Si/C)이, 0.2 내지 1.8%인 것이 바람직하고, 0.5 내지 1.7%인 것이 보다 바람직하다.When the functional group A for the reaction (I) is a silanol group, it is preferable that the polyolefin contained in the microporous membrane is subjected to silane graft modification. The silane graft-modified polyolefin is constituted by a structure in which a main chain is a polyolefin and an alkoxysilyl is grafted onto the main chain. In addition, the alkoxide substituted with the said alkoxysilyl is methoxide, ethoxide, butoxide etc. are mentioned, for example. For example, in the above formula, R may be methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, iso-butyl, tert-butyl, or the like. In addition, the main chain and the graft are connected by a covalent bond, and structures such as alkyl, ether, glycol or ester are mentioned. Considering the manufacturing process of the microporous membrane according to the present embodiment, the silane graft-modified polyolefin preferably has a silicon to carbon ratio (Si/C) of 0.2 to 1.8% in the step before the crosslinking treatment process, 0.5 It is more preferable that it is 1.7 %.
상기 스킴에 있어서, 이론에 구속되는 것을 요망하지 않지만, 알콕시실란 그래프트부는 축전 디바이스 내에 포함되는 근소한 수분(전극, 세퍼레이터, 전해액 등의 부재에 포함되는 수분)으로, 실란올로 변환되어, 가교 반응하고, 실록산 결합으로 변화한다고 추정된다. 또한, 전해질 또는 전해액이 전극과 접촉하면, 실란 가교 반응에 촉매 작용을 미치는 물질이, 전해액 중 또는 전극 표면에 생성되고, 그들이 전해액에 용입하여, 실란 변성 그래프트부가 존재하는 폴리올레핀 중의 비결정부에 균일하게 팽윤, 확산되어, 세퍼레이터로서 사용되는 미다공막의 가교 반응을 균일하게 촉진하는 것으로 생각된다. 실란 가교 반응에 촉매 작용을 미치는 물질은, 산 용액 또는 막의 형태여도 되고, 전해질이 헥사플루오로인산리튬(LiPF6)을 포함하는 경우에는, LiPF6과 수분이 반응하여, 발생한 불화수소(HF), 또는 HF에서 유래되는 불소 함유 유기물일 수 있다. HF는, 예를 들어 축전 디바이스의 충방전 사이클에 따라, 축전 디바이스에 포함되는 전해질, 전해액, 전극 활물질, 첨가제 또는 그들의 분해물 혹은 흡수물 중 어느 것에서 유래할 수 있다.In the above scheme, without wishing to be bound by theory, the alkoxysilane graft portion is converted into silanol with slight moisture contained in the electrical storage device (moisture contained in members such as electrodes, separators, electrolytes, etc.) and cross-linked. , it is presumed to change with the siloxane bond. In addition, when the electrolyte or the electrolyte is in contact with the electrode, substances that catalyze the silane crosslinking reaction are generated in the electrolyte or on the electrode surface, and they are dissolved in the electrolyte, and uniformly in the amorphous portion of the polyolefin in which the silane-modified graft portion exists. It swells and diffuses, and it is thought that it accelerates|stimulates the crosslinking reaction of the microporous film used as a separator uniformly. The substance that catalyzes the silane crosslinking reaction may be in the form of an acid solution or a film, and when the electrolyte contains lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), LiPF 6 and moisture react with hydrogen fluoride (HF) , or a fluorine-containing organic material derived from HF. HF may be derived from any of an electrolyte, an electrolyte solution, an electrode active material, an additive, or those decomposition products or absorbents contained in an electrical storage device according to the charge/discharge cycle of an electrical storage device, for example.
(그 밖의 함유물)(Other inclusions)
미다공막은, 소망에 따라, 폴리올레핀에 첨가하여, 탈수 축합 촉매, 스테아르산칼슘 또는 스테아르산아연 등의 금속 비누류, 자외선 흡수제, 광안정제, 대전 방지제, 흐림 방지제, 착색 안료 등의 공지된 첨가제를 포함해도 된다.The microporous membrane is added to polyolefin as desired, and known additives such as a dehydration condensation catalyst, metal soaps such as calcium stearate or zinc stearate, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antistatic agents, antifogging agents, and coloring pigments. may be included.
〔미다공막의 특성〕[Characteristics of microporous membrane]
제1 및 제2 실시 형태에 따른 축전 디바이스용 미다공막이 적층 구조를 갖기 때문에, 이하의 특성값에 대해서는, 적층막으로부터 미다공막 이외의 층을 분리하고 나서 측정되는 경우와, 적층막의 상태에서 측정되는 경우가 있다.Since the microporous film for electrical storage devices according to the first and second embodiments has a laminated structure, the following characteristic values are measured after separating layers other than the microporous film from the laminated film and in the state of the laminated film. there may be cases
미다공막의 기공률은, 단층막의 상태에서 측정되었을 때에, 바람직하게는 20% 이상이며, 보다 바람직하게는 30% 이상이며, 더욱 바람직하게는 39% 이상 또는 42% 이상이다. 미다공막의 기공률이 20% 이상이면, 리튬 이온 축전 디바이스의 세퍼레이터로서 사용될 때, 리튬 이온의 급속한 이동에 대한 추종성이 보다 향상되는 경향이 있다. 한편, 미다공막의 기공률은, 바람직하게는 90% 이하, 보다 바람직하게는 80% 이하, 더욱 바람직하게는 50% 이하이다. 미다공막의 기공률이 90% 이하이면, 막 강도가 보다 향상되고, 자기 방전이 보다 억제되는 경향이 있다.The porosity of the microporous membrane is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and still more preferably 39% or more or 42% or more when measured in the state of a single-layer membrane. When the porosity of the microporous membrane is 20% or more and it is used as a separator of a lithium ion electrical storage device, there is a tendency for the followability to the rapid movement of lithium ions to be further improved. On the other hand, the porosity of the microporous membrane is preferably 90% or less, more preferably 80% or less, still more preferably 50% or less. When the porosity of the microporous film is 90% or less, the film strength is further improved and self-discharge tends to be more suppressed.
적층 구조를 갖는 미다공막의 공기 투과 저항도는, 적층막의 상태에서 측정되었을 때에, 막의 체적 100ml당, 바람직하게는 1초 이상이고, 보다 바람직하게는 50초 이상이고, 더욱 바람직하게는 75초 이상, 보다 더욱 바람직하게는 100초 이상 또는 125초 이상이다. 미다공막의 공기 투과 저항도가 1초 이상이면, 막 두께와 기공률과 평균 구멍 직경의 밸런스가 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 적층 구조를 갖는 미다공막의 공기 투과 저항도는, 적층막의 상태에서 측정되었을 때에, 바람직하게는 450초 이하이고, 보다 바람직하게는 441초 이하, 또는 422초 이하이다. 미다공막의 공기 투과 저항도가 450초 이하이면, 이온 투과성이 보다 향상되는 경향이 있다.The air permeation resistance of the microporous membrane having a laminated structure, when measured in the state of the laminated membrane, is preferably 1 second or more, more preferably 50 seconds or more, and still more preferably 75 seconds or more, per 100 ml of the volume of the membrane. , more preferably 100 seconds or more or 125 seconds or more. When the air permeation resistance of the microporous membrane is 1 second or more, the balance between the membrane thickness, the porosity, and the average pore diameter tends to be further improved. Moreover, when the air permeation resistance of the microporous membrane which has a laminated structure is measured in the state of a laminated|multilayer film, Preferably it is 450 second or less, More preferably, it is 441 second or less, or 422 second or less. When the air permeation resistance of the microporous membrane is 450 seconds or less, the ion permeability tends to be further improved.
적층 구조를 갖는 미다공막의 인장 강도는, 적층막의 상태에서 측정되었을 때에, 상기에서 설명된 배향 비율의 비 MD/TD와 관련하여, MD(기계 방향)에 대해서, 바람직하게는 900kg/㎠ 내지 3000kg/㎠, 보다 바람직하게는 1000kg/㎠ 내지 2500kg/㎠, 더욱 바람직하게는 1210kg/㎠ 내지 2050kg/㎠이고, TD(MD와 직교하는 방향, 막 폭 방향)에 대해서, 바람직하게는 100kg/㎠ 내지 500kg/㎠, 보다 바람직하게는 110kg/㎠ 내지 250kg/㎠, 더욱 바람직하게는 120kg/㎠ 내지 200kg/㎠이다.The tensile strength of the microporous film having a laminated structure, when measured in the state of the laminated film, is preferably 900 kg/
적층 구조를 갖는 미다공막의 총 두께는, 바람직하게는 1.0㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 2.0㎛ 이상이고, 더욱 바람직하게는 3.0㎛ 이상, 4.0㎛ 이상, 또는 5.5㎛ 이상이다. 미다공막의 총 두께가 1.0㎛ 이상이면, 막 강도가 보다 향상되는 경향이 있다. 또한, 적층 구조를 갖는 미다공막의 총 두께는, 바람직하게는 500㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 100㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하, 또는 15㎛ 이하이다. 미다공막의 총 두께가 500㎛ 이하이면, 이온 투과성이 보다 향상되는 경향이 있다. 미다공막을 리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터로서 사용하는 경우, 적층 구조를 갖는 미다공막의 총 두께는, 바람직하게는 1.0㎛ 내지 25㎛, 보다 바람직하게는 3.0㎛ 내지 22㎛, 더욱 바람직하게는 12㎛ 내지 15㎛이다.The total thickness of the microporous membrane having a laminated structure is preferably 1.0 µm or more, more preferably 2.0 µm or more, and still more preferably 3.0 µm or more, 4.0 µm or more, or 5.5 µm or more. When the total thickness of the microporous membrane is 1.0 µm or more, the membrane strength tends to be further improved. The total thickness of the microporous membrane having a laminated structure is preferably 500 µm or less, more preferably 100 µm or less, and still more preferably 50 µm or less, 25 µm or less, 20 µm or less, or 15 µm or less. am. When the total thickness of the microporous membrane is 500 µm or less, the ion permeability tends to be further improved. When the microporous membrane is used as a separator for a lithium ion secondary battery, the total thickness of the microporous membrane having a laminate structure is preferably 1.0 μm to 25 μm, more preferably 3.0 μm to 22 μm, still more preferably 12 μm to 15 μm.
적층 구조를 갖는 미다공막의 찌르기 강도는, 적층막의 상태에서 측정되었을 때에, 내파막성 및 디바이스 안전성과의 균형을 취한다고 하는 관점에서, 바람직하게는 200gf 내지 500gf, 보다 바람직하게는 205gf 내지 450gf, 더욱 바람직하게는 211gf 내지 425gf이다.The puncture strength of the microporous film having a laminated structure, when measured in the state of the laminated film, is preferably 200 gf to 500 gf, more preferably 205 gf to 450 gf, more preferably from the viewpoint of balancing film resistance and device safety. Preferably it is 211 gf to 425 gf.
[적층 구조를 갖는 미다공막의 제조 방법][Method for producing a microporous membrane having a laminated structure]
적층 구조를 갖는 미다공막의 제조 방법은, 예를 들어 이하의 공정:The manufacturing method of the microporous membrane which has a laminated structure, for example, the following process:
(가) 폴리올레핀 수지 조성물의 형성 공정;(A) Forming process of polyolefin resin composition;
(나) 폴리올레핀 함유층을 포함하는 적층체의 형성 공정;(B) a step of forming a laminate including a polyolefin-containing layer;
(다) 폴리올레핀 성형체의 개공화 공정; 및(C) the step of making the polyolefin molded body pore-opening; and
(라) 개공화물의 열처리 공정;(D) heat treatment process of the perforated material;
을 포함할 수 있다.may include.
공정 (가)에 있어서, 폴리올레핀 수지 조성물은, 폴리올레핀 수지와, 그 밖의 재료를 사용하여, 단축 또는 2축 압출기의 용융 혼련법에 의해 제조될 수 있다. 혼련 공정에 있어서 혼련되는 재료는, 그 후에 행하여지는 개공화 공정 (다)에 따라, 결정될 수 있다. 이것은, 개공화 공정 (다)가, 기지의 건식법 및/또는 습식법에 의해 행하여질 수 있기 때문이다.In the step (A), the polyolefin resin composition can be produced by a melt-kneading method of a single screw or twin screw extruder using a polyolefin resin and other materials. The material to be kneaded in the kneading step can be determined according to the pore opening step (c) performed thereafter. This is because the pore making step (c) can be performed by a known dry method and/or a wet method.
공정 (나)에 있어서, 예를 들어 복수의 폴리올레핀 함유층의 적층체, 폴리올레핀 함유층과 다른 수지층과의 적층체, 폴리올레핀 함유층과 비수지층(예를 들어, 무기 도공층 등)과의 적층체 등이 형성된다. 적층 방법으로서는, 예를 들어 복수의 수지 성형체(예를 들어, 수지 필름 등)의 결착, 복수의 수지 필름의 접합, 복수의 수지 조성물의 공압출 등을 들 수 있다. 공정 (나)와 (다)는, 그들의 순서는 교체하는 것이 가능하거나, 또는 동시에 행하여질 수 있다. 개공화 공정 (다)를 후술되는 건식법에 의해 행하는 경우에는, 본 실시 형태에 따른 적층 구조를 갖는 미다공막의 생산성 또는 핸들링성의 관점에서, 공정 (나)에 있어서 적층체를 형성하고 나서, 공정 (다)에 있어서 적층체를 개공시키는 것이 바람직하다.In step (b), for example, a laminate of a plurality of polyolefin-containing layers, a laminate of a polyolefin-containing layer and another resin layer, a laminate of a polyolefin-containing layer and a non-resin layer (eg, inorganic coating layer, etc.) is formed Examples of the lamination method include binding of a plurality of resin molded articles (eg, resin films), bonding of a plurality of resin films, co-extrusion of a plurality of resin compositions, and the like. In steps (b) and (c), their order may be interchanged or may be performed simultaneously. When the pore making step (c) is performed by the dry method described later, from the viewpoint of productivity or handling properties of the microporous membrane having the laminate structure according to the present embodiment, after forming the laminate in the step (b), the step ( In c), it is preferable to open the laminated body.
폴리올레핀 성형체, 예를 들어 필름, 시트, 적층체 등은, 개공화 공정 (다)에 있어서 개공하게 할 수 있다. 폴리올레핀 성형체의 개공화법은, 기지의 건식법 및/또는 습식법에 의해 행하여질 수 있다.A polyolefin molded body, for example, a film, a sheet, a laminated body, etc. can be made to open|perforate in the perforation process (c). The pore opening method of the polyolefin molded body may be performed by a known dry method and/or a wet method.
건식법으로서는, 무기 입자 등의 비상용성 입자와 폴리올레핀을 포함하는 미연신 시트를 연신 및 추출에 제공함으로써 이종 소재 계면을 박리시켜서 구멍을 형성하는 방법, 라멜라 개공법, β정 개공법 등이 있다.Examples of the dry method include a method in which an unstretched sheet containing incompatible particles such as inorganic particles and a polyolefin is provided for stretching and extraction to peel off an interface of a dissimilar material to form a hole, a lamella opening method, a β crystal opening method, and the like.
라멜라 개공법은, 수지의 용융 압출에 의한 시트화 시에 용융 결정화 조건을 제어함으로써 결정 라멜라 구조를 갖는 미연신 시트를 얻고, 얻어진 미연신 시트를 연신함으로써 라멜라 계면을 개열시켜서 구멍을 형성하는 방법이다. 라멜라 개공법에 있어서, 예를 들어 다이 압출법을 사용할 수 있다. 다이 압출법에서는, 예를 들어 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융 혼련물을 T 다이로부터 주로 하여 MD에 압출함으로써 고결정성 MD 배향 원단을 얻을 수 있다.The lamellar opening method is a method of obtaining an unstretched sheet having a crystalline lamellar structure by controlling melt crystallization conditions at the time of forming a sheet by melt extrusion of a resin, and cleaving the lamellar interface by stretching the obtained unstretched sheet to form holes. . In the lamellar opening method, for example, a die extrusion method can be used. In the die extrusion method, for example, a highly crystalline MD oriented raw fabric can be obtained by extruding the melt-kneaded material of the polypropylene resin composition from T-die and extruding it to MD.
β정 개공법은, 폴리프로필렌(PP)의 용융 압출 시에 비교적 결정 밀도가 낮은 β정을 갖는 미연신 시트를 제작하고, 제작된 미연신 시트를 연신함으로써 비교적 결정 밀도가 높은 α정으로 결정 전이시켜, 양자의 결정 밀도 차에 의해 구멍을 형성하는 방법이다. β정 핵제로서는, 예를 들어 2,6-나프탈렌디카르복실산디시클로헥실아미드 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 β정 핵제와 산화 방지제를 병용한다.In the β crystal opening method, an unstretched sheet having a β crystal having a relatively low crystal density is produced during melt extrusion of polypropylene (PP), and crystal is transferred to an α crystal having a relatively high crystal density by stretching the produced unstretched sheet. This is a method of forming holes by the difference in crystal density between the two. As the β crystal nucleating agent, for example, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid dicyclohexylamide and the like can be used, and preferably a β crystal nucleating agent and an antioxidant are used in combination.
습식법으로서는, 혼련기를 사용하여, 폴리올레핀과, 소망에 따라 다른 수지와, 가소제 또는 무기재를 혼련하여 시트상으로 성형하고, 필요에 따라서 연신한 후, 시트로부터 구멍 형성재를 추출하는 방법, 폴리올레핀 수지 조성물의 용해 후, 폴리올레핀에 대한 빈용매에 침지시켜서 폴리올레핀을 응고시킴과 동시에 용제를 제거하는 방법 등을 사용할 수 있다.As the wet method, a polyolefin, optionally other resin, and a plasticizer or inorganic material are kneaded using a kneader, molded into a sheet shape, stretched as necessary, and then a hole forming material is extracted from the sheet, polyolefin resin After dissolution of the composition, a method of immersing the polyolefin in a poor solvent to solidify the polyolefin and at the same time remove the solvent can be used.
가소제로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 비점 이하의 온도에서 폴리올레핀과 균일한 용액을 형성할 수 있는 유기 화합물을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 데칼린, 크실렌, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 스테아릴알코올, 올레일알코올, 데실알코올, 노닐알코올, 디페닐에테르, n-데칸, n-도데칸, 파라핀유 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 파라핀유, 디옥틸프탈레이트가 바람직하다. 가소제는, 1종 단독으로 사용해도, 2종 이상을 병용해도 된다.Although it does not specifically limit as a plasticizer, For example, the organic compound which can form a polyolefin and a uniform solution at the temperature below a boiling point is mentioned. More specifically, decalin, xylene, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, stearyl alcohol, oleyl alcohol, decyl alcohol, nonyl alcohol, diphenyl ether, n-decane, n-dodecane, paraffin oil, etc. are mentioned. there is. Among these, paraffin oil and dioctyl phthalate are preferable. A plasticizer may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
건식법과 습식법 중 어느 것을 사용한다고 해도, 축전 디바이스에 수납될 때까지 미다공막의 가교성을 유지한다는 관점에서, 미다공막의 제조 방법은, 잠재적 가교성 폴리올레핀을, 가교제, 그 밖의 반응성 화합물, 그 밖의 화합물의 관능기, 가교 촉진 촉매 등과 접촉시키는 공정을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 폴리올레핀 수지 조성물은, 미다공막의 가교성을 유지하는 한, 첨가제로서는, 예를 들어 불소계 유동 개질재, 왁스류, 결정 핵재, 산화 방지제, 지방족 카르복실산 금속염 등의 금속 비누류, 자외선 흡수제, 광안정제, 대전 방지제, 흐림 방지제, 착색 안료 등을 포함할 수 있다.Even if either the dry method or the wet method is used, from the viewpoint of maintaining the crosslinkability of the microporous film until it is housed in an electrical storage device, the method for producing a microporous film includes a crosslinking agent, other reactive compound, and other It is preferable not to include a step of contacting the functional group of the compound, a catalyst for promoting crosslinking, or the like. In the polyolefin resin composition, as long as the crosslinkability of the microporous film is maintained, additives include, for example, fluorine-based flow modifiers, waxes, crystal nucleating materials, antioxidants, metal soaps such as aliphatic carboxylic acid metal salts, and ultraviolet absorbers. , light stabilizers, antistatic agents, antifogging agents, colored pigments, and the like.
개공화물의 열처리 공정 (라)는, 미다공막의 수축을 억제하기 위해서, 연신 공정 후 또는 구멍 형성 후에 열 고정을 목적으로 하여 행하여질 수 있다. 열 처리로서는, 물성의 조정을 목적으로 하여, 소정의 온도 분위기 및 소정의 연신율로 행하는 연신 조작, 및/또는 연신 응력 저감을 목적으로 하여, 소정의 온도 분위기 및 소정의 완화율로 행하는 완화 조작을 들 수 있다. 연신 조작을 행한 후에 완화 조작을 행해도 된다. 이들 열처리는, 텐터 또는 롤 연신기를 사용하여 행할 수 있다.The heat treatment step (d) of the perforated material may be performed for the purpose of heat setting after the stretching step or after the hole formation in order to suppress the shrinkage of the microporous membrane. As the heat treatment, stretching operation performed in a predetermined temperature atmosphere and predetermined elongation rate for the purpose of adjusting physical properties, and/or relaxation operation performed in a predetermined temperature atmosphere and predetermined relaxation rate for the purpose of reducing stretching stress is performed. can be heard After performing an extending|stretching operation, you may perform a relaxation|relaxation operation. These heat treatments can be performed using a tenter or a roll stretching machine.
〔축전 디바이스 및 축전 디바이스용 세퍼레이터〕[Separator for power storage device and power storage device]
제1 및 제2 실시 형태에 따른 미다공막은, 축전 디바이스에 있어서 사용될 수 있다. 일반적으로, 축전 디바이스는, 외장체와, 정극과, 부극과, 정부극 간에 배치된 세퍼레이터와, 전해액을 구비한다. 이들 실시 형태에 따른 미다공막이, 디바이스 외장체에 수납되면, 미다공막의 제조 프로세스 중에 형성된 관능기 변성 폴리올레핀 또는 관능기 그래프트 공중합 폴리올레핀과, 전해액 또는 첨가제에 포함되는 화학 물질이 반응하여, 가교 구조가 형성되기 때문에, 제작된 축전 디바이스에는 가교 구조가 있다. 미다공막은, 축전 디바이스에 수납될 때까지 미다공막의 가교성을 유지하고, 그 후에 축전 디바이스의 안전성을 향상시킨다는 관점에서, 세퍼레이터로서 정부극 간에 배치되는 것이 바람직하다. 미다공막이 세퍼레이터로서 축전 디바이스에 수납되면, 가교 구조가 형성되기 때문에, 종래의 축전 디바이스의 제조 프로세스에 적합하면서, 디바이스 제조 후에 가교 반응을 일으켜서 축전 디바이스의 안전성을 향상시킬 수 있다.The microporous membranes according to the first and second embodiments can be used in an electrical storage device. Generally, an electrical storage device is provided with an exterior body, the separator arrange|positioned between a positive electrode, a negative electrode, and a positive electrode, and electrolyte solution. When the microporous membrane according to these embodiments is housed in a device exterior body, the functional group-modified polyolefin or functional group graft copolymerized polyolefin formed during the manufacturing process of the microporous membrane and the chemical substance contained in the electrolyte solution or additive react to form a crosslinked structure Therefore, the produced electrical storage device has a crosslinked structure. It is preferable that a microporous membrane is arrange|positioned between positive and negative electrodes as a separator from a viewpoint of maintaining the crosslinkability of a microporous membrane until accommodated in an electrical storage device, and improving the safety|security of an electrical storage device after that. When a microporous film is accommodated in an electrical storage device as a separator, since a crosslinked structure is formed, while being suitable for the manufacturing process of the conventional electrical storage device, it can raise|generate a crosslinking reaction after device manufacture and can improve the safety|security of an electrical storage device.
축전 디바이스로서는, 구체적으로는, 리튬 전지, 리튬 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 나트륨 이차 전지, 나트륨 이온 이차 전지, 마그네슘 이차 전지, 마그네슘 이온 이차 전지, 칼슘 이차 전지, 칼슘 이온 이차 전지, 알루미늄 이차 전지, 알루미늄 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 전기 이중층 캐패시터, 리튬 이온 캐패시터, 레독스 플로우 전지, 리튬 황 전지, 리튬 공기 전지, 아연 공기 전지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 실용성의 관점에서, 리튬 전지, 리튬 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지, 또는 리튬 이온 캐패시터가 바람직하고, 리튬 전지 또는 리튬 이온 이차 전지가 보다 바람직하다.Specific examples of the electrical storage device include a lithium battery, a lithium secondary battery, a lithium ion secondary battery, a sodium secondary battery, a sodium ion secondary battery, a magnesium secondary battery, a magnesium ion secondary battery, a calcium secondary battery, a calcium ion secondary battery, an aluminum secondary battery. , an aluminum ion secondary battery, a nickel hydride battery, a nickel cadmium battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, a redox flow battery, a lithium sulfur battery, a lithium air battery, and a zinc air battery. Among these, a lithium battery, a lithium secondary battery, a lithium ion secondary battery, a nickel hydride battery, or a lithium ion capacitor is preferable from a practical viewpoint, and a lithium battery or a lithium ion secondary battery is more preferable.
〔리튬 이온 이차 전지〕[Lithium Ion Secondary Battery]
리튬 이온 이차 전지는, 정극으로서, 코발트산리튬, 리튬 코발트 복합 산화물 등의 리튬 전이 금속 산화물, 부극으로서, 그래파이트, 흑연 등의 탄소 재료, 그리고 전해액으로서 LiPF6 등의 리튬염을 포함하는 유기 용매를 사용한 축전지이다. 리튬 이온 이차 전지의 충전·방전 시에는, 이온화한 리튬이 전극 간을 왕복한다. 또한, 전극 간의 접촉을 억제하면서, 상기 이온화한 리튬이, 전극 간의 이동을 비교적 고속으로 행할 필요가 있기 때문에, 전극 간에 세퍼레이터가 배치된다.A lithium ion secondary battery is a lithium-transition metal oxide such as lithium cobaltate and lithium cobalt composite oxide as a positive electrode, a carbon material such as graphite and graphite as a negative electrode, and an organic solvent containing a lithium salt such as LiPF 6 as an electrolyte solution. used battery. At the time of charging and discharging a lithium ion secondary battery, ionized lithium reciprocates between electrodes. In addition, since it is necessary for the ionized lithium to move between the electrodes at a relatively high speed while suppressing the contact between the electrodes, a separator is disposed between the electrodes.
[실시예][Example]
실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 초과하지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 부언하면, 사용한 원재료 및 미다공막의 각종 특성의 평가 방법은 하기와 같다.Although an Example and a comparative example are given and the present invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following example, unless the summary is exceeded. Incidentally, the raw material used and the evaluation method of various characteristics of the microporous membrane are as follows.
[멜트 플로우 레이트(MFR)의 측정][Measurement of melt flow rate (MFR)]
멜트 플로우 레이트(MFR)의 측정을 JIS K 7210에 준거하여 행하고, 폴리프로필렌 수지의 MFR을 온도 230℃ 및 질량 2.16kg의 조건 하에서 측정한 값으로서 나타내고, 폴리에틸렌 수지의 MFR을 온도 190℃ 및 질량 2.16kg의 조건 하에서 측정한 값으로서 나타내었다(모두 단위는 g/10분이다).Melt flow rate (MFR) was measured in accordance with JIS K 7210, the MFR of the polypropylene resin is expressed as a value measured under the conditions of a temperature of 230 ° C. and a mass of 2.16 kg, and the MFR of the polyethylene resin is expressed at a temperature of 190 ° C. and a mass of 2.16. It is expressed as a value measured under the condition of kg (all units are g/10 min).
[GPC(겔 투과 크로마토그래피)의 측정][Measurement of GPC (Gel Permeation Chromatography)]
애질런트 PL-GPC220을 사용하여, 표준 폴리스티렌을 이하의 조건에서 측정하여 교정 곡선을 제작하였다. 또한, 하기 각 폴리머에 대해서도 동일한 조건 하에서 크로마토그래프를 측정하고, 제작된 교정 곡선에 기초하여, 하기 방법에 의해 각 폴리머의 중량 평균 분자량 Mw를 수 평균 분자량 Mn으로 나눈 값을 산출하였다.A calibration curve was prepared by measuring standard polystyrene under the following conditions using Agilent PL-GPC220. In addition, the chromatograph was measured under the same conditions for each of the following polymers, and based on the prepared calibration curve, a value obtained by dividing the weight average molecular weight Mw of each polymer by the number average molecular weight Mn was calculated by the following method.
칼럼: TSKgel GMHHR-H(20) HT(7.8mmI.D.×30cm) 2개Column: 2 TSKgel GMHHR-H (20) HT (7.8 mm I.D. × 30 cm)
이동상: 1,2,4-트리클로로벤젠Mobile phase: 1,2,4-trichlorobenzene
검출기: RIDetector: RI
칼럼 온도: 160℃Column temperature: 160°C
시료 농도: 1mg/mlSample concentration: 1 mg/ml
교정 곡선: 폴리스티렌Calibration Curve: Polystyrene
[광각 X선 산란의 측정][Measurement of wide-angle X-ray scattering]
폴리프로필렌 미다공막의 (110) 결정 피크 면적비(MD/TD)는, 투과법 광각 X선 산란(WAXS)에 의해 측정하였다. WAXS 측정은 이하의 조건에서 실시하였다.The (110) crystal peak area ratio (MD/TD) of the polypropylene microporous membrane was measured by transmission wide-angle X-ray scattering (WAXS). The WAXS measurement was performed under the following conditions.
장치명: NANOPIX, 리가쿠사Device Name: NANOPIX, Rigakusa
X선 파장 λ: 0.154nmX-ray wavelength λ: 0.154 nm
광학계: 포인트 콜리메이션Optics: Point Collimation
1st 슬릿: 0.55mmφ 1st slit: 0.55mmφ
2nd 슬릿: Open 2nd slit: Open
3rd 슬릿: 0.35mmφ 3rd slit: 0.35mmφ
노광 시간: 900초Exposure time: 900 seconds
검출기: HyPix-6000(2차원 검출기)Detector: HyPix-6000 (two-dimensional detector)
카메라 길이: 85.7mmCamera Length: 85.7mm
시료 필름 1장에 대하여, 막 법선 방향으로부터 X선을 입사하고, 투과 산란광을 검출하였다. 시료 이외로부터의 산란을 최대한 저감시키기 위해서, 시료로부터 빔 스톱까지가 진공 중에 설치된 진공 챔버를 사용하여 측정을 행하였다. 부언하면, HyPix-6000은 검출기에 불감 영역이 존재하기 때문에, 검출기를 세로 방향으로 이동해서 2회 측정한 결과를 합쳐서 불감 영역이 없는 2차원 데이터를 얻었다. 얻어진 2차원 WAXS 패턴에 대하여 투과율 보정 및 빈 셀 산란 보정을 실시하였다. 이어서, 원환 평균을 행함으로써 산란 데이터를 1차원화하고, 폴리프로필렌의 (110)면 유래의 결정 피크의 소각측과 광각측의 밑단에 상당하는 브래그각 θs와 θe를 결정하였다. 그리고, 투과율 보정 및 빈 셀 산란 보정을 실시 완료한 2차원 WAXS 패턴에 대하여, 2θs<2θ<2θe의 범위의 산란 강도의 방위각 분포((110)면 유래의 결정 회절 피크 강도의 방위각 분포)를 계산하였다. 얻어진 2θs<2θ<2θe의 범위의 산란 강도의 방위각 분포의 예를 도 3에 도시한다. 2θs<2θ<2θe의 범위의 산란 강도의 방위각 분포도에는, 결정 c축이 MD에 배향한 c축 배향 결정 유래의 (110) 피크가 TD로, 결정 a축이 MD로 배향한 a축 배향 결정 유래의 (110) 피크가 MD 근방에 관측된다. c축 배향 결정 유래의 피크를 1개의 가우스 함수로, a축 배향 결정 유래의 피크를 2개의 가우스 함수로 근사하고, 피크 분리를 실시하였다. 도 3에 그 예를 나타내었다. 피크 분리에는 WaveMetrics사제 소프트웨어 IgorPro8ver.8.0.0.10을 사용하였다. 이러한 피크 분리에 의해 얻어진 c축 배향 결정(c축이 MD에 배향하고 있는 결정) 유래의 피크 면적을 S_MD, a축 배향 결정(c축이 TD에 가까운 방향으로 배향하고 있는 결정) 유래의 피크 면적(2개의 가우스 함수의 면적의 합)을 S_TD라 하면, (110) 결정 피크 면적비(MD/TD)는, S_MD/S_TD로 정의된다. 부언하면, 산란 강도의 방위각 분포도에는, 도 3에 도시한 것과 같이 c축 배향 결정 유래의 피크와 a축 배향 결정 유래의 피크가 2군데씩 관측된다. 그래서, 각각의 피크 면적의 평균을 S_MD, S_TD라 하였다.With respect to one sample film, X-rays were incident from the film normal direction, and transmitted and scattered light was detected. In order to reduce scattering from other than the sample as much as possible, measurement was performed using a vacuum chamber in which the beam stop from the sample was installed in a vacuum. Incidentally, since HyPix-6000 has a dead region in the detector, two-dimensional data without a dead region was obtained by combining the results of two measurements by moving the detector in the vertical direction. Transmittance correction and empty cell scattering correction were performed on the obtained two-dimensional WAXS pattern. Then, the scattering data was made one-dimensional by performing annular averaging, and Bragg angles θs and θe corresponding to the lower ends of the small-angle side and the wide-angle side of the crystal peak derived from the (110) plane of polypropylene were determined. Then, for the two-dimensional WAXS pattern that has been subjected to transmittance correction and empty cell scattering correction, the azimuthal distribution of the scattering intensity in the range of 2θs<2θ<2θe (azimuth distribution of the crystal diffraction peak intensity derived from the (110) plane) is calculated. did. Fig. 3 shows an example of the obtained azimuth distribution of the scattering intensity in the range of 2θs<2θ<2θe. In the azimuthal distribution diagram of the scattering intensity in the range of 2θs<2θ<2θe, the (110) peak derived from the c-axis oriented crystal with the c-axis oriented in the MD is TD, and the a-axis oriented crystal is derived from the crystal a-axis oriented in the MD. The (110) peak of is observed near MD. The peak derived from the c-axis oriented crystal was approximated by one Gaussian function, and the peak derived from the a-axis oriented crystal was approximated by two Gaussian functions, and the peaks were separated. An example thereof is shown in FIG. 3 . For peak separation, WaveMetrics software IgorPro8ver.8.0.0.10 was used. S_MD is the peak area derived from the c-axis orientation crystal (crystal oriented in the c-axis MD) obtained by such peak separation, and the peak area derived from the a-axis orientation crystal (crystal orientation close to the c-axis TD). Assuming that (the sum of the areas of two Gaussian functions) is S_TD, the (110) crystal peak area ratio (MD/TD) is defined as S_MD/S_TD. Incidentally, in the azimuthal distribution diagram of the scattering intensity, as shown in FIG. 3 , a peak derived from a c-axis oriented crystal and a peak derived from an a-axis oriented crystal are observed at two locations. Therefore, the average of each peak area was designated as S_MD and S_TD.
[두께(㎛)][Thickness (㎛)]
미츠토요사제의 디지매틱 인디케이터 IDC112를 사용하여 실온 23±2℃에서 다공성 필름의 두께를 측정하였다.The thickness of the porous film was measured at room temperature 23±2° C. using a Digimatic indicator IDC112 manufactured by Mitsutoyo Corporation.
[기공률(%)][Porosity (%)]
다공성 필름으로부터 한변이 5cm×5cm인 사각형의 샘플을 잘라내고, 그 샘플의 체적과 질량으로부터 하기 식을 사용하여 기공률을 산출하였다.A rectangular sample having a side of 5 cm x 5 cm was cut out from the porous film, and the porosity was calculated from the volume and mass of the sample using the following equation.
기공률(%)=(체적(㎤)-질량(g)/수지 조성물의 밀도(g/㎤))/체적(㎤)×100Porosity (%) = (volume (cm 3 ) - mass (g)/density of resin composition (g/cm 3 ))/volume (cm 3 )×100
[공기 투과 저항도(초/100cc)][Air permeation resistance (sec/100cc)]
JIS P-8117에 준거한 걸리식 투기도계로 미다공막의 공기 투과 저항도를 측정하였다.The air permeation resistance of the microporous membrane was measured with a Gurley type air permeability meter conforming to JIS P-8117.
[찌르기 강도][Strike Strength]
선단이 반경 0.5mm의 반구상인 바늘을 준비하고, 직경 11mm의 개구부를 갖는 플레이트 2개 사이에 미다공막을 끼우고, 바늘, 미다공막 및 플레이트를 세트하였다. 가부시키가이샤 이마다제 MX2-50N(제품명)을 사용하여, 바늘 선단의 곡률 반경 0.5mm, 미다공막 유지 플레이트의 개구부 직경 11mm 및 찌르기 속도 25mm/분의 조건 하에서 찌르기 시험을 행하고, 바늘과 미다공막을 접촉시켜, 최대 찌르기 하중(즉, 찌르기 강도(gf))을 측정하였다.A needle having a hemispherical tip having a radius of 0.5 mm was prepared, the microporous membrane was sandwiched between two plates having an opening of 11 mm in diameter, and the needle, the microporous membrane and the plate were set. Using MX2-50N (product name) manufactured by Imada Corporation, a puncture test was performed under the conditions of a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm, an opening diameter of 11 mm of the microporous membrane retaining plate, and a piercing speed of 25 mm/min, and the needle and the microporous membrane were contact to determine the maximum stab load (ie, stab strength (gf)).
[저장 탄성률과 손실 탄성률과 전이 온도의 측정][Measurement of storage modulus, loss modulus and transition temperature]
동적 점탄성 측정 장치를 사용하여 가교 전후에 있어서의 미다공막의 동적 점탄성 측정을 행하고, 저장 탄성률(E'), 손실 탄성률(E'') 및 고무상 평탄 영역과 결정 융해 유동 영역의 전이 온도를 산출하였다. 저장 탄성률 변화비(RE'X)는 하기 식 (I), 혼합 저장 탄성률비(RE'mix)는 하기 식 (II)에 따라, 손실 탄성률비(RE''X)는 하기 식 (III)에 따라, 혼합 손실 탄성률비(RE''mix)는 하기 식 (IV)에 따라, 각각 산출하였다. 부언하면, 측정 조건은 하기 (i) 내지 (iv)와 같았다.The dynamic viscoelasticity of the microporous membrane before and after crosslinking is measured using a dynamic viscoelasticity measuring device, and the storage modulus (E'), the loss modulus (E''), and the transition temperature between the rubbery flat region and the crystal melting flow region are calculated. did. The storage elastic modulus change ratio (R E'X ) is the following formula (I), the mixed storage elastic modulus ratio ( RE'mix ) is the following formula (II), and the loss elastic modulus ratio (R E''X ) is the following formula ( III), the mixing loss elastic modulus ratio ( RE''mix ) was calculated according to the following formula (IV), respectively. Incidentally, the measurement conditions were as follows (i) to (iv).
(i) 동적 점탄성 측정을 이하의 조건:(i) dynamic viscoelasticity measurement under the following conditions:
·분위기: 질소・Atmosphere: nitrogen
·사용 측정 장치: RSA-G2(TA 인스트루먼츠사제)・Used measuring device: RSA-G2 (manufactured by TA Instruments)
·샘플 막 두께: 5㎛ 내지 50㎛의 범위(샘플의 막 두께에 구애되지 않고 1장으로 측정을 실시함)・Sample film thickness: in the range of 5 µm to 50 µm (measured with one sheet regardless of the film thickness of the sample)
·측정 온도 범위: -50 내지 300℃・Measurement temperature range: -50 to 300°C
·승온 속도: 10℃/min·Temperature increase rate: 10℃/min
·측정 주파수: 1Hz・Measurement frequency: 1Hz
·변형 모드: 사인파 인장 모드(선형 인장)Deformation mode: sine wave tension mode (linear tension)
·정적 인장 하중의 초기값: 0.5N·Initial value of static tensile load: 0.5N
·초기(25℃ 시)의 갭간 거리: 25mm・Initial gap distance (at 25℃): 25mm
·자동 변형 조정: 사용가능(범위: 진폭값 0.05 내지 25%, 사인파 하중 0.02 내지 5N)Automatic strain adjustment: available (Range: amplitude value 0.05 to 25%, sine wave load 0.02 to 5N)
에서 행하였다.was done in
(ii) 정적 인장 하중이란, 각 주기 운동에서의 최대 응력과 최소 응력의 중간값을 가리키고, 또한 사인파 하중이란, 정적 인장 하중을 중심으로 한 진동 응력을 가리킨다.(ii) The static tensile load refers to an intermediate value between the maximum stress and the minimum stress in each periodic motion, and the sinusoidal load refers to an oscillation stress centered on the static tensile load.
(iii) 사인파 인장 모드란, 고정 진폭 0.2%로 주기 운동을 행하면서 진동 응력을 측정하는 것을 가리키고, 그 때에, 정적 인장 하중과 사인파 하중의 차가 20% 이내로 되도록 갭간 거리 및 정적 인장 하중을 변동시켜서 진동 응력을 측정하였다. 부언하면, 사인파 하중이 0.02N 이하가 된 경우, 사인파 하중이 5N 이내 또한 진폭값의 증가량이 25% 이내가 되도록 진폭값을 증폭시켜서 진동 응력을 측정하였다.(iii) The sinusoidal tension mode refers to measuring the vibration stress while performing periodic motion with a fixed amplitude of 0.2%. At that time, the distance between the gaps and the static tensile load are varied so that the difference between the static tensile load and the sinusoidal load is within 20%. Vibration stress was measured. Incidentally, when the sine wave load was 0.02 N or less, the amplitude value was amplified so that the sine wave load was within 5 N and the amount of increase in the amplitude value was within 25%, and the vibration stress was measured.
(iv) 얻어진 사인파 하중과 진폭값의 관계, 및 하기 식:(iv) the relation between the obtained sine wave load and the amplitude value, and the following formula:
σ*=σ0·Exp[i(ωt+δ)],σ * =σ 0 Exp[i(ωt+δ)],
ε*=ε0·Exp(iωt),ε * =ε 0 Exp(iωt),
σ*=E*·ε* σ * =E * ε *
E*=E'+iE''E * =E'+iE''
{식 중, σ*: 진동 응력, ε*: 변형, i: 허수 단위, ω: 각 진동수, t: 시간, δ: 진동 응력과 변형 사이의 위상차, E*: 복소 탄성률, E': 저장 탄성률, E'': 손실 탄성률{wherein, σ * : vibrational stress, ε * : strain, i: imaginary unit, ω: angular frequency, t: time, δ: phase difference between vibrational stress and strain, E * : complex elastic modulus, E': storage modulus , E'': loss modulus
진동 응력: 사인파 하중/초기 단면적Vibration stress: sinusoidal load/initial cross-sectional area
정적 인장 하중: 각 주기에서의 진동 응력의 최소점(각 주기에서의 갭간 거리의 최소점)의 하중Static tensile load: the load at the minimum of the vibration stress in each period (minimum of the inter-gap distance in each period)
사인파 하중: 측정된 진동 응력과 정적 인장 하중의 차}Sine wave load: difference between measured vibration stress and static tensile load}
으로부터 저장 탄성률 및 손실 탄성률을 산출하였다.Storage modulus and loss modulus were calculated from
E'Z 및 E'Z0과 E''Z 및 E''Z0은, 동적 점탄성 측정 데이터 중, 160℃ 내지 300℃에서의 각 저장 탄성률 또는 각 손실 탄성률의 최대값으로 하였다. E' 및 E'0과 E'' 및 E''0은, 동적 점탄성 측정 데이터 중, 160℃ 내지 300℃에서의 각 저장 탄성률 또는 각 손실 탄성률의 평균값으로 하였다.E' Z and E' Z0 and E'' Z and E'' Z0 were made into the maximum value of each storage elastic modulus or each loss elastic modulus at 160 degreeC - 300 degreeC among dynamic viscoelasticity measurement data. E' and E' 0 and E'' and E'' 0 were made into the average value of each storage elastic modulus or each loss elastic modulus at 160 degreeC - 300 degreeC among dynamic viscoelasticity measurement data.
RE'X=E'Z/E'Z0 (I) 셀로의 투입 전후의 대비R E'X =E' Z /E' Z0 (I) Contrast before and after injection into the cell
RE'mix=E'/E'0 (II) 비결정부 가교 구조 유무의 대비R E'mix =E'/E' 0 (II) Contrast with or without cross-linked structure of amorphous part
RE''X=E''Z/E''Z0 (III) 셀로의 투입 전후의 대비R E''X =E'' Z /E'' Z0 (III) Contrast before and after injection into the cell
RE''mix=E''/E''0 (IV) 비결정부 가교 구조 유무의 대비R E''mix =E''/E'' 0 (IV) Contrast with or without cross-linked structure
본 기술 분야에서는, 저장 탄성률과 손실 탄성률은, 하기 식:In the art, the storage modulus and the loss modulus are expressed by the following formula:
tanδ=E''/E'tanδ=E''/E'
{식 중, tanδ는, 손실 정접을 나타내고, E'은, 저장 탄성률을 나타내고, 또한 E''은, 손실 탄성률을 나타낸다.}{wherein, tanδ represents loss tangent, E' represents storage modulus, and E'' represents loss modulus}
에 따라 호환 가능하다.compatible according to
부언하면, 혼합 저장 탄성률비(RE'mix) 또는 혼합 손실 탄성률비(RE''mix)의 측정에서는, 비결정부 가교 구조를 갖지 않는 축전 디바이스용 세퍼레이터로서, 겔화도가 약 0%인 실란 비변성 폴리올레핀제 미다공막을 사용하였다.Incidentally, in the measurement of the mixed storage elastic modulus ratio ( RE'mix ) or the mixed loss elastic modulus ratio ( RE''mix ), a silane having a gelation degree of about 0% as a separator for electrical storage devices that does not have an amorphous crosslinked structure. An unmodified polyolefin microporous membrane was used.
[인장 시험][Tensile Test]
MD 및 TD 방향의 인장 강도는, ASTM-882의 수순에 따라, Instron Model 4201을 사용하여 측정하고, 파단 강도로서 구하였다.The tensile strength in the MD and TD directions was measured using an Instron Model 4201 according to the procedure of ASTM-882, and was determined as the breaking strength.
[퓨즈/멜트다운(F/MD) 특성][Fuse/meltdown (F/MD) characteristics]
a. 정극의 제작a. Production of positive electrode
정극 활물질로서 92.2질량%의 리튬 코발트 복합 산화물 LiCoO2, 도전재로서 인편상 그래파이트와 아세틸렌 블랙을 각각 2.3질량% 및 결합제로서 폴리불화비닐리덴(PVDF) 3.2질량%를 N-메틸피롤리돈(NMP) 중에 분산시켜서 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를 정극 집전체가 되는 두께 20㎛의 알루미늄박의 편면에 다이 코터로 도포하고, 130℃에서 3분간 건조한 후, 롤 프레스기로 압축 성형하였다. 이때, 정극의 활물질 도포량은 250g/㎡, 활물질 벌크 밀도는 3.00g/㎤가 되도록 조정하였다.92.2 mass % lithium cobalt composite oxide LiCoO 2 as a positive electrode active material, 2.3 mass % of flaky graphite and acetylene black as a conductive material, and 3.2 mass % of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, N-methylpyrrolidone (NMP) ) to prepare a slurry. This slurry was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 µm to serve as a positive electrode current collector by a die coater, dried at 130°C for 3 minutes, and then compression molded with a roll press machine. At this time, the amount of the active material applied to the positive electrode was adjusted to be 250 g/
b. 부극의 제작b. production of negative electrode
부극 활물질로서 인조 그래파이트 96.9질량% 및 결합제로서 카르복시메틸셀룰로오스의 암모늄염 1.4질량%와 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스 1.7질량%를 정제수 중에 분산시켜서 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를 부극 집전체가 되는 두께 12㎛의 구리박의 편면에 다이 코터로 도포하고, 120℃에서 3분간 건조한 후, 롤 프레스기로 압축 성형하였다. 이때, 부극의 활물질 도포량은 106g/㎡, 활물질 벌크 밀도는 1.35g/㎤가 되도록 조정하였다.96.9 mass % of artificial graphite as a negative electrode active material, and 1.4 mass % of ammonium salt of carboxymethyl cellulose and 1.7 mass % of styrene-butadiene copolymer latex as a binder were disperse|distributed in purified water, and the slurry was prepared. This slurry was apply|coated with the die coater on the single side|surface of 12 micrometers-thick copper foil used as a negative electrode collector, and after drying at 120 degreeC for 3 minutes, it compression-molded with a roll press machine. At this time, the amount of the active material applied to the negative electrode was adjusted to be 106 g/
c. 비수 전해액의 조제c. Preparation of non-aqueous electrolyte
에틸렌카르보네이트:에틸메틸카르보네이트=1:2(체적비)의 혼합 용매에, 용질로서 LiPF6을 농도 1.0mol/L가 되도록 용해시켜서 전해질 함유 전해액을 조제하였다.In a mixed solvent of ethylene carbonate:ethylmethylcarbonate=1:2 (volume ratio), LiPF 6 as a solute was dissolved so as to have a concentration of 1.0 mol/L to prepare an electrolyte-containing electrolyte solution.
d. 적층 및 측정d. Lamination and measurement
직경 200mm의 원 형상이 되도록, 알루미늄박의 뒤에 도전성 은 페이스트로 저항 측정용 전선을 접착한 정극, 세퍼레이터 및 부극을 잘라내고, 중첩하여 적층체를 얻었다. 얻어진 적층체에 상기 c.의 전해질 함유 전해액을 첨가하여, 전체적으로 물들였다. 직경 600mm의 원 형상 알루미늄 히터로 상기 적층체를 중심부에 끼우고, 유압 잭으로 알루미늄 히터를 상하로부터 0.5Mpa로 가압하여, 측정의 준비를 완료로 한다. 승온 속도 2℃/min.의 조건 하, 알루미늄 히터로 상기 적층체를 가열하면서, 전극 간의 저항(Ω)을 측정한다. 세퍼레이터의 퓨즈 모두 전극 간의 저항이 상승되고, 저항이 처음으로 1000Ω를 초과했을 때의 온도를 퓨즈 온도(셧 다운 온도)로 한다. 또한, 추가로 가열을 계속하여, 저항이 1000Ω 이하로 떨어질 때의 온도를 멜트다운 온도(파막 온도)로 한다.The positive electrode, the separator, and the negative electrode to which the electric wire for resistance measurement was adhere|attached with the conductive silver paste behind the aluminum foil were cut out so that it might become a circular shape with a diameter of 200 mm, and it overlapped and obtained the laminated body. The electrolytic solution containing the electrolyte of c. was added to the obtained laminate, and the whole was dyed. The laminate is sandwiched in the center with a circular aluminum heater having a diameter of 600 mm, and the aluminum heater is pressed at 0.5 Mpa from the top and bottom with a hydraulic jack to complete the measurement. The resistance (Ω) between the electrodes is measured while heating the laminate with an aluminum heater under the condition of a temperature increase rate of 2°C/min. In all of the fuses of the separator, the resistance between the electrodes increases, and the temperature at which the resistance first exceeds 1000 Ω is the fuse temperature (shutdown temperature). Further, heating is continued and the temperature at which the resistance drops to 1000 Ω or less is referred to as the meltdown temperature (film breaking temperature).
[열 수축률][Heat Shrinkage]
열 수축률의 측정에서는, 가교 후의 미다공막을 한변이 5cm인 사각형으로 잘라내고, 2cm 간격으로 9군데에 마킹하고, 용지로 둘러쌌다. 마킹된 시료를 130℃에서 1시간 열처리하고, 이어서 실온까지 냉각한 후에, MD 방향의 길이를 각 3군데에서 측정하여, 수축률을 구하였다.In the measurement of the heat shrinkage rate, the microporous membrane after crosslinking was cut out into a rectangle with a side of 5 cm, marked at 9 places with an interval of 2 cm, and surrounded with paper. After the marked sample was heat-treated at 130° C. for 1 hour, and then cooled to room temperature, the length in the MD direction was measured at each of three locations to determine the shrinkage.
<실란 그래프트 변성 폴리올레핀의 제법><Method for producing silane graft-modified polyolefin>
실란 그래프트 변성 폴리올레핀에 사용하는 원료 폴리올레핀은, 점도 평균 분자량(Mv)이 10만 이상 또한 100만 이하이고, 중량 평균 분자량(Mw)이 3만 이상 또한 92만 이하, 수 평균 분자량(Mn)이 1만 이상 또한 15만 이하인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이다. 원료 폴리올레핀을 압출기로 용융 혼련하면서, 유기 과산화물(디-t-부틸퍼옥시드)을 첨가하고, 폴리머쇄 내에서 라디칼을 발생시킨 후, 트리메톡시알콕시드 치환 비닐실란을 주액하고, 부가 반응에 의해, 알콕시실릴기를 도입하고, 실란 그래프트 구조를 형성시킨다. 또한, 동시에 계중의 라디칼 농도를 조정하기 위해서, 산화 방지제(펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트])를 적량 첨가하고, α올레핀 내의 쇄상 연쇄 반응(겔화)을 억제한다. 얻어진 실란 그래프트 폴리올레핀 용융 수지를 수중에서 냉각하고, 펠릿 가공을 행한 후, 80℃에서 2일 가열 건조하고, 수분 또는 미반응된 트리메톡시알콕시드 치환 비닐실란을 제거한다. 부언하면, 미반응된 트리메톡시알콕시드 치환 비닐실란의 펠릿 중의 잔류 농도는, 약 1000ppm 내지 약 1500ppm이다.The raw material polyolefin used for the silane graft-modified polyolefin has a viscosity average molecular weight (Mv) of 100,000 or more and 1,000,000 or less, a weight average molecular weight (Mw) of 30,000 or more and 920,000 or less, and a number average molecular weight (Mn) of 1 10,000 or more and 150,000 or less polyethylene or polypropylene. While melt-kneading the raw material polyolefin with an extruder, an organic peroxide (di-t-butyl peroxide) is added, radicals are generated in the polymer chain, and then trimethoxy alkoxide-substituted vinylsilane is injected, followed by an addition reaction. , an alkoxysilyl group is introduced to form a silane graft structure. At the same time, in order to adjust the radical concentration in the system, an antioxidant (pentaerythritol tetrakis [3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate]) is added in an appropriate amount, Suppresses chain reaction (gelation) in α-olefin. After cooling the obtained silane-grafted polyolefin molten resin in water and performing pellet processing, it heat-dries at 80 degreeC for 2 days, and removes water|moisture content or unreacted trimethoxy alkoxide-substituted vinylsilane. Incidentally, the residual concentration of unreacted trimethoxyalkoxide-substituted vinylsilane in the pellets is from about 1000 ppm to about 1500 ppm.
상기의 제법에 의해 얻어진 실란 그래프트 변성 폴리올레핀을 이후의 실시예 및 표 2 또는 3에 있어서 「실란 변성 폴리에틸렌(PE)」 또는 「실란 변성 폴리프로필렌(PP)」로서 나타낸다.The silane graft-modified polyolefin obtained by the above production method is shown as "silane-modified polyethylene (PE)" or "silane-modified polypropylene (PP)" in the following Examples and Tables 2 or 3.
[실시예 1][Example 1]
<미다공막의 제작><Production of microporous membrane>
고분자량의 폴리에틸렌 수지(PE, MFR=0.2, 밀도=0.96g/㎤)와 상기 실란 변성 폴리에틸렌을 PE:실란 변성 폴리에틸렌=80:20(질량%)의 질량 비율로 드라이 블렌드한 후에, 2.5인치의 압출기로 용융하고, T 다이에 기어 펌프를 사용하여 공급하였다. 다이의 온도는 210℃로 설정되고, 또한 용융한 폴리머는, 흡입 공기에 의해 냉각된 후, 롤에 권취하였다.After dry blending a high molecular weight polyethylene resin (PE, MFR = 0.2, density = 0.96 g/cm 3 ) and the silane-modified polyethylene in a mass ratio of PE: silane-modified polyethylene = 80: 20 (mass %), 2.5 inches of Melted with an extruder and fed to a T die using a gear pump. The temperature of the die was set at 210°C, and the molten polymer was cooled by suction air, and then wound up on a roll.
마찬가지로 하여, 폴리프로필렌 수지(PP, MFR=0.83, 밀도=0.91g/㎤)를 2.5인치의 압출기로 용융하고, T 다이와 기어 펌프를 사용하여 공급하였다. 다이의 온도는 230℃로 설정되고, 또한 용융한 폴리머는, 흡입 공기에 의해 냉각된 후, 롤에 권취하였다.Similarly, a polypropylene resin (PP, MFR = 0.83, density = 0.91 g/cm 3 ) was melted with a 2.5 inch extruder, and supplied using a T-die and a gear pump. The temperature of the die was set at 230°C, and the molten polymer was cooled by suction air, and then wound up on a roll.
롤에 권취된 PP 및 PE 전구체(원단 필름)는, 각각 5㎛의 두께를 가졌다. 이어서, PP 및 PE 전구체를 PP/PE/PP로 되도록 결착하고, PP/PE/PP 3층 구조를 갖는 원단 필름을 얻었다. 이 3층 구조를 갖는 원단 필름을 125℃에서 20분간 어닐하였다. 이어서, 어닐된 필름은, 실온에서 12%까지 MD 방향으로 냉간 연신되고, 이어서 115℃에서 158%까지 MD 방향으로 열간 연신되고, 125℃에서 113%까지 완화함으로써, 미다공막을 형성하였다. 상기 연신 개공 후, 미다공막의 물성 측정을 행하였다. 미다공막의 MFR은, PP와 PE를 연신한 후에 박리하고, 각각의 층에서 측정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.The PP and PE precursors (raw films) wound on the rolls each had a thickness of 5 µm. Then, PP and PE precursors were bound to be PP/PE/PP, and a raw film having a PP/PE/PP three-layer structure was obtained. The raw film having this three-layer structure was annealed at 125°C for 20 minutes. Subsequently, the annealed film was cold stretched in the MD direction at room temperature to 12%, then hot stretched in the MD direction at 115°C to 158%, and relaxed to 113% at 125°C to form a microporous film. After the opening of the stretching, the physical properties of the microporous membrane were measured. The MFR of the microporous membrane was peeled off after stretching PP and PE, and measured for each layer. The results are shown in Table 2.
[실시예 2 내지 9][Examples 2 to 9]
표 2에 나타내는 대로 원료를 변경시킨 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법에 따라서 미다공막을 얻고, 얻어진 미다공막을 평가하였다.A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw material was changed as shown in Table 2, and the obtained microporous membrane was evaluated.
[실시예 10][Example 10]
<미다공막의 제작><Production of microporous membrane>
고분자량의 폴리에틸렌 수지(PE, MFR=0.38, 밀도=0.96g/㎤)와 상기 실란 변성 폴리에틸렌을 PE:실란 변성 폴리에틸렌=80:20(질량%)의 질량 비율로 드라이 블렌드한 후에, 2.5인치의 압출기로 용융하고, 추가로 폴리프로필렌 수지(PP, MFR=0.83, 밀도=0.91g/㎤)를 2.5인치의 압출기로 용융하고, T 다이와 기어 펌프를 사용하여 공급하였다. 다이의 온도는 230℃로 설정되고, 또한 용융한 폴리머는, PP/PE/PP로 되도록 압출하고, 흡입 공기에 의해 냉각된 후, 롤에 권취하였다. 이와 같이 하여, 15㎛의 두께로, 3층 구조를 갖는 PP/PE/PP 전구체(원단 필름)를 얻었다. 이 원단 필름을 125℃에서 20분간 어닐하였다. 이어서, 어닐된 필름은, 실온에서 12%까지 MD 방향으로 냉간 연신되고, 이어서 115℃에서 158%까지 MD 방향에 열간 연신되고, 125℃에서 113%까지 완화함으로써, 미다공막을 형성하였다. 상기 연신 개공의 후, 미다공막의 물성 측정을 행하였다. 미다공막의 MFR은, PP와 PE를 연신한 후에 박리하고, 각각의 층에서 측정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.After dry blending a high molecular weight polyethylene resin (PE, MFR = 0.38, density = 0.96 g/cm 3 ) and the silane-modified polyethylene at a mass ratio of PE: silane-modified polyethylene = 80: 20 (mass %), 2.5 inches of It was melted with an extruder, and a polypropylene resin (PP, MFR=0.83, density=0.91 g/cm 3 ) was further melted with a 2.5 inch extruder, and fed using a T-die and a gear pump. The temperature of the die was set at 230°C, and the molten polymer was extruded to be PP/PE/PP, cooled by suction air, and then wound up on a roll. In this way, a PP/PE/PP precursor (raw film) having a three-layer structure with a thickness of 15 µm was obtained. This raw film was annealed at 125°C for 20 minutes. Subsequently, the annealed film was cold stretched in the MD direction at room temperature to 12%, then hot stretched in the MD direction at 115°C to 158%, and relaxed to 113% at 125°C to form a microporous film. After the above stretching openings, physical properties of the microporous membrane were measured. The MFR of the microporous membrane was peeled off after stretching PP and PE, and measured for each layer. The results are shown in Table 2.
[실시예 11][Example 11]
PE/PP/PE로 되도록 압출한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법에 따라서 미다공막을 얻고, 얻어진 미다공막을 평가하였다.A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 10 except that it was extruded to be PE/PP/PE, and the obtained microporous membrane was evaluated.
[실시예 12][Example 12]
PE/PE/PP로 되도록 압출하고, 2층 구조의 원단 필름을 제작한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법에 따라서 미다공막을 얻고, 얻어진 미다공막을 평가하였다.The microporous membrane was obtained by the method similar to Example 10 except having extruded so that it might become PE/PE/PP and produced the raw film of a two-layer structure, and the obtained microporous membrane was evaluated.
[실시예 13][Example 13]
고분자량의 폴리에틸렌 수지(PE, MFR=0.38, 밀도=0.96g/㎤)를 2.5인치의 압출기로 용융하고, T 다이에 기어 펌프를 사용하여 공급하였다. 다이의 온도는 210℃로 설정되고, 또한 용융한 폴리머는, 흡입 공기에 의해 냉각된 후, 롤에 권취하였다.A high molecular weight polyethylene resin (PE, MFR = 0.38, density = 0.96 g/cm 3 ) was melted with a 2.5 inch extruder and fed to a T die using a gear pump. The temperature of the die was set at 210°C, and the molten polymer was cooled by suction air, and then wound up on a roll.
마찬가지로 하여, 폴리프로필렌 수지(PP, MFR=0.83, 밀도=0.91g/㎤)와 상기 실란 변성 폴리프로필렌을 PP:실란 변성 폴리프로필렌=80:20(질량%)의 질량 비율로 드라이 블렌드한 후에, 2.5인치의 압출기로 용융하고, T 다이에 기어 펌프를 사용하여 공급하였다. 다이의 온도는 230℃로 설정되고, 또한 용융한 폴리머는, 흡입 공기에 의해 냉각된 후, 롤에 권취하였다.Similarly, after dry blending the polypropylene resin (PP, MFR = 0.83, density = 0.91 g/cm 3 ) and the silane-modified polypropylene at a mass ratio of PP: silane-modified polypropylene = 80: 20 (mass %), Melted with a 2.5 inch extruder and fed to a T die using a gear pump. The temperature of the die was set at 230°C, and the molten polymer was cooled by suction air, and then wound up on a roll.
롤에 권취된 PP 및 PE 전구체(원단 필름)는, 각각 5㎛의 두께를 가졌다. 이어서, PP 및 PE 전구체를 PP/PE/PP로 되도록 결착하고, PP/PE/PP 3층 구조를 갖는 원단 필름을 얻었다. 이 3층 구조를 갖는 원단 필름은 125℃에서 20분간 어닐하였다. 이어서, 어닐된 필름은, 실온에서 12%까지 MD 방향으로 냉간 연신되고, 이어서 115℃에서 158%까지 MD 방향으로 열간 연신되고, 125℃에서 113%까지 완화함으로써, 미다공막을 형성하였다. 상기 연신 개공 후, 미다공막의 물성 측정을 행하였다. 미다공막의 MFR은, PP와 PE를 연신한 후에 박리하고, 각각의 층에서 측정하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.The PP and PE precursors (raw films) wound on the rolls each had a thickness of 5 µm. Then, PP and PE precursors were bound to be PP/PE/PP, and a raw film having a PP/PE/PP three-layer structure was obtained. The raw film having this three-layer structure was annealed at 125°C for 20 minutes. Subsequently, the annealed film was cold stretched in the MD direction at room temperature to 12%, then hot stretched in the MD direction at 115°C to 158%, and relaxed to 113% at 125°C to form a microporous film. After the opening of the stretching, the physical properties of the microporous membrane were measured. The MFR of the microporous membrane was peeled off after stretching PP and PE, and measured for each layer. The results are shown in Table 3.
[실시예 14 내지 20][Examples 14 to 20]
표 3에 나타나는 대로 원료를 변경시킨 것 이외에는 실시예 13과 동일한 방법에 따라서 미다공막을 얻고, 얻어진 미다공막을 평가하였다.A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 13 except that the raw material was changed as shown in Table 3, and the obtained microporous membrane was evaluated.
[실시예 21][Example 21]
PE/PP/PE로 되도록 결착한 것 이외에는 실시예 13과 동일한 방법에 따라서 미다공막을 얻고, 얻어진 미다공막을 평가하였다.A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 13 except that it was bound to be PE/PP/PE, and the obtained microporous membrane was evaluated.
[비교예 1 내지 3][Comparative Examples 1 to 3]
실란 변성 폴리올레핀을 사용하지 않고, 표 4에 나타나는 대로 원료를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법에 따라서 미다공막을 얻고, 얻어진 미다공막을 평가하였다.A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw material was changed as shown in Table 4 without using the silane-modified polyolefin, and the obtained microporous membrane was evaluated.
[비교예 4][Comparative Example 4]
실란 변성 폴리올레핀을 사용하지 않고, 표 4에 나타내는 대로 원료를 변경한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법에 따라서 미다공막을 얻고, 얻어진 미다공막을 평가하였다.A microporous membrane was obtained in the same manner as in Example 10 except that the raw material was changed as shown in Table 4 without using the silane-modified polyolefin, and the obtained microporous membrane was evaluated.
Claims (9)
상기 폴리올레핀이, 1종 또는 2종 이상의 관능기를 갖고,
축전 디바이스로의 수납 후에, (1) 상기 관능기끼리 축합 반응하거나, (2) 상기 관능기가 상기 축전 디바이스 내부의 화학 물질과 반응하거나, 또는 (3) 상기 관능기가 다른 종류의 관능기와 반응하여, 가교 구조가 형성되고, 또한
상기 적층 구조 중 적어도 1층이 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 폴리프로필렌을 포함하는 층을 단층으로서 광각 X선 산란으로 측정했을 때의 기계 방향(MD)에 대한 폭 방향(TD)의 배향 비율의 비 MD/TD가, 1.3 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스용 미다공막.A microporous film for electrical storage devices having a laminated structure and comprising polyolefin in at least one layer of the laminated structure, the microporous film comprising:
The said polyolefin has 1 type, or 2 or more types of functional groups,
After storage in the power storage device, (1) the functional groups are subjected to a condensation reaction, (2) the functional group reacts with a chemical substance inside the power storage device, or (3) the functional group reacts with a different type of functional group to crosslink structure is formed, and
Ratio of the orientation ratio of the width direction (TD) to the machine direction (MD) when at least one layer of the laminated structure contains polypropylene, and the layer containing the polypropylene is measured as a single layer by wide-angle X-ray scattering MD/TD satisfies 1.3 or more, The microporous film for electrical storage devices characterized by the above-mentioned.
RE'X=E'Z/E'Z0 (I)
{식 중, E'Z는, 상기 축전 디바이스용 미다공막의 상기 (1) 내지 (3) 중 적어도 하나의 반응이 상기 축전 디바이스 내에서 진행된 후에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 저장 탄성률이고, 또한
E'Z0은, 상기 축전 디바이스용 미다공막이 상기 축전 디바이스에 내장되기 전에, 160℃ 내지 300℃의 온도 영역에서 측정된 저장 탄성률이고, 그리고 E'Z 또는 E'Z0인 저장 탄성률의 측정 조건은, 하기 구성 (i) 내지 (iv)로 규정된다.
(i) 동적 점탄성 측정을 이하의 조건:
·분위기: 질소
·사용 측정 장치: RSA-G2(TA 인스트루먼츠사제)
·샘플 막 두께: 5㎛ 내지 50㎛의 범위(샘플의 막 두께에 구애되지 않고 1장으로 측정을 실시함)
·측정 온도 범위: -50 내지 300℃
·승온 속도: 10℃/min
·측정 주파수: 1Hz
·변형 모드: 사인파 인장 모드(선형 인장(Linear tension))
·정적 인장 하중의 초기값: 0.5N
·초기(25℃ 시)의 갭간 거리: 25mm
·자동 변형 조정(Auto strain adjustment): 사용가능(Enabled)(범위: 진폭값 0.05 내지 25%, 사인파 하중 0.02 내지 5N)
에서 행하였다.
(ii) 정적 인장 하중이란, 각 주기 운동에서의 최대 응력과 최소 응력의 중간값을 가리키고, 또한 사인파 하중이란, 정적 인장 하중을 중심으로 한 진동 응력을 가리킨다.
(iii) 사인파 인장 모드란, 고정 진폭 0.2%로 주기 운동을 행하면서 진동 응력을 측정하는 것을 가리키고, 그 때에, 정적 인장 하중과 사인파 하중의 차가 20% 이내로 되도록 갭간 거리 및 정적 인장 하중을 변동시켜서 진동 응력을 측정하였다. 부언하면, 사인파 하중이 0.02N 이하가 된 경우, 사인파 하중이 5N 이내 또한 진폭값의 증가량이 25% 이내가 되도록 진폭값을 증폭시켜서 진동 응력을 측정하였다.
(iv) 얻어진 사인파 하중과 진폭값의 관계, 및 하기 식:
σ*=σ0·Exp[i(ωt+δ)],
ε*=ε0·Exp(iωt),
σ*=E*·ε*
E*=E'+iE''
(식 중, σ*: 진동 응력, ε*: 변형, i: 허수 단위, ω: 각 진동수, t: 시간, δ: 진동 응력과 변형 사이의 위상차, E*: 복소 탄성률, E': 저장 탄성률, E'': 손실 탄성률
진동 응력: 사인파 하중/초기 단면적
정적 인장 하중: 각 주기에서의 진동 응력의 최소점(각 주기에서의 갭간 거리의 최소점)의 하중
사인파 하중: 측정된 진동 응력과 정적 인장 하중의 차)
으로부터 저장 탄성률을 산출한다.}
에 의해 정의되는 혼합 저장 탄성률비(RE'x)가 1.2배 내지 20배인, 축전 디바이스용 미다공막.6. The method according to any one of claims 1 to 3 and 5, wherein the at least one layer comprising the polyolefin has the following formula (I):
R E'X =E' Z /E' Z0 (I)
{wherein, E' Z is, after at least one reaction of (1) to (3) of the microporous membrane for the electrical storage device proceeds in the electrical storage device, the storage measured in a temperature range of 160°C to 300°C is the modulus of elasticity, and also
E' Z0 is the storage elastic modulus measured in a temperature range of 160°C to 300°C before the microporous membrane for the electrical storage device is embedded in the electrical storage device, and the measurement conditions of the storage elastic modulus that are E' Z or E' Z0 are , is defined by the following structures (i) to (iv).
(i) dynamic viscoelasticity measurement under the following conditions:
・Atmosphere: nitrogen
・Used measuring device: RSA-G2 (manufactured by TA Instruments)
・Sample film thickness: in the range of 5 µm to 50 µm (measured with one sheet regardless of the film thickness of the sample)
・Measurement temperature range: -50 to 300°C
·Temperature increase rate: 10℃/min
・Measurement frequency: 1Hz
Deformation mode: sine wave tension mode (Linear tension)
·Initial value of static tensile load: 0.5N
・Initial gap distance (at 25℃): 25mm
Auto strain adjustment: Enabled (Range: amplitude value 0.05 to 25%, sinusoidal load 0.02 to 5N)
was done in
(ii) The static tensile load refers to an intermediate value between the maximum stress and the minimum stress in each periodic motion, and the sinusoidal load refers to an oscillation stress centered on the static tensile load.
(iii) The sinusoidal tension mode refers to measuring the vibration stress while performing periodic motion with a fixed amplitude of 0.2%. At that time, the distance between the gaps and the static tensile load are varied so that the difference between the static tensile load and the sinusoidal load is within 20%. Vibration stress was measured. Incidentally, when the sine wave load was 0.02 N or less, the amplitude value was amplified so that the sine wave load was within 5 N and the amount of increase in the amplitude value was within 25%, and the vibration stress was measured.
(iv) the relation between the obtained sine wave load and the amplitude value, and the following formula:
σ * =σ 0 Exp[i(ωt+δ)],
ε * =ε 0 Exp(iωt),
σ * =E * ε *
E * =E'+iE''
(where, σ * : vibrational stress, ε * : strain, i: imaginary unit, ω: angular frequency, t: time, δ: phase difference between vibrational stress and strain, E * : complex elastic modulus, E': storage modulus , E'': loss modulus
Vibration stress: sinusoidal load/initial cross-sectional area
Static tensile load: the load at the minimum of the vibration stress in each period (minimum of the inter-gap distance in each period)
Sine wave load: difference between measured vibration stress and static tensile load)
Calculate the storage modulus from
The mixed storage elastic modulus ratio ( RE'x ) defined by is 1.2 to 20 times, the microporous membrane for electrical storage devices.
상기 폴리올레핀은, 비결정부가 가교된 비결정부 가교 구조를 갖고, 또한
상기 적층 구조 중 적어도 1층이 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 폴리프로필렌을 포함하는 층을 단층으로서 광각 X선 산란으로 측정했을 때의 기계 방향(MD)에 대한 폭 방향(TD)의 배향 비율의 비 MD/TD가, 1.3 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는 축전 디바이스용 미다공막.A microporous film for electrical storage devices having a laminated structure and comprising polyolefin in at least one layer of the laminated structure, the microporous film comprising:
The polyolefin has an amorphous portion crosslinked structure in which an amorphous portion is crosslinked, and
Ratio of the orientation ratio of the width direction (TD) to the machine direction (MD) when at least one layer of the laminated structure contains polypropylene, and the layer containing the polypropylene is measured as a single layer by wide-angle X-ray scattering MD/TD satisfies 1.3 or more, The microporous film for electrical storage devices characterized by the above-mentioned.
RE'mix=E'/E'0 (II)
{식 중, E'은, 상기 축전 디바이스용 미다공막이 상기 비결정부 가교 구조를 가질 때에 160℃ 내지 300℃에서 측정된 저장 탄성률이고, 또한
E'0은, 비결정부 가교 구조를 갖지 않는 축전 디바이스용 미다공막의 160℃ 내지 300℃에서 측정된 저장 탄성률이고, 그리고 E' 또는 E'0인 저장 탄성률의 측정 조건은, 하기 구성 (i) 내지 (iv)로 규정된다.
(i) 동적 점탄성 측정을 이하의 조건:
·분위기: 질소
·사용 측정 장치: RSA-G2(TA 인스트루먼츠사제)
·샘플 막 두께: 5㎛ 내지 50㎛의 범위(샘플의 막 두께에 구애되지 않고 1장으로 측정을 실시함)
·측정 온도 범위: -50 내지 300℃
·승온 속도: 10℃/min
·측정 주파수: 1Hz
·변형 모드: 사인파 인장 모드(선형 인장)
·정적 인장 하중의 초기값: 0.5N
·초기(25℃ 시)의 갭간 거리: 25mm
·자동 변형 조정: 사용가능(범위: 진폭값 0.05 내지 25%, 사인파 하중 0.02 내지 5N)
에서 행하였다.
(ii) 정적 인장 하중이란, 각 주기 운동에서의 최대 응력과 최소 응력의 중간값을 가리키고, 또한 사인파 하중이란, 정적 인장 하중을 중심으로 한 진동 응력을 가리킨다.
(iii) 사인파 인장 모드란, 고정 진폭 0.2%로 주기 운동을 행하면서 진동 응력을 측정하는 것을 가리키고, 그 때에, 정적 인장 하중과 사인파 하중의 차가 20% 이내로 되도록 갭간 거리 및 정적 인장 하중을 변동시켜서 진동 응력을 측정하였다. 부언하면, 사인파 하중이 0.02N 이하가 된 경우, 사인파 하중이 5N 이내 또한 진폭값의 증가량이 25% 이내가 되도록 진폭값을 증폭시켜서 진동 응력을 측정하였다.
(iv) 얻어진 사인파 하중과 진폭값의 관계, 및 하기 식:
σ*=σ0·Exp[i(ωt+δ)],
ε*=ε0·Exp(iωt),
σ*=E*·ε*
E*=E'+iE''
(식 중, σ*: 진동 응력, ε*: 변형, i: 허수 단위, ω: 각 진동수, t: 시간, δ: 진동 응력과 변형 사이의 위상차, E*: 복소 탄성률, E': 저장 탄성률, E'': 손실 탄성률
진동 응력: 사인파 하중/초기 단면적
정적 인장 하중: 각 주기에서의 진동 응력의 최소점(각 주기에서의 갭간 거리의 최소점)의 하중
사인파 하중: 측정된 진동 응력과 정적 인장 하중의 차)
으로부터 저장 탄성률을 산출한다.}
에 의해 정의되는 혼합 저장 탄성률비(RE'mix)가 1.2배 내지 20배인, 축전 디바이스용 미다공막.According to claim 7 or 8, wherein the at least one layer comprising the polyolefin, the formula (II):
R E'mix =E'/E' 0 (II)
{wherein, E' is the storage elastic modulus measured at 160°C to 300°C when the microporous membrane for electrical storage device has the amorphous part crosslinked structure, and
E' 0 is the storage elastic modulus measured at 160 ° C. to 300 ° C. of the microporous film for electrical storage devices that does not have an amorphous part crosslinked structure, and the measurement conditions for the storage elastic modulus of E' or E' 0 are the following configuration (i) to (iv).
(i) dynamic viscoelasticity measurement under the following conditions:
・Atmosphere: nitrogen
・Used measuring device: RSA-G2 (manufactured by TA Instruments)
・Sample film thickness: in the range of 5 µm to 50 µm (measured with one sheet regardless of the film thickness of the sample)
・Measurement temperature range: -50 to 300°C
·Temperature increase rate: 10℃/min
・Measurement frequency: 1Hz
Deformation mode: sine wave tension mode (linear tension)
·Initial value of static tensile load: 0.5N
・Initial gap distance (at 25℃): 25mm
Automatic strain adjustment: available (Range: amplitude value 0.05 to 25%, sine wave load 0.02 to 5N)
was done in
(ii) The static tensile load refers to an intermediate value between the maximum stress and the minimum stress in each periodic motion, and the sinusoidal load refers to an oscillation stress centered on the static tensile load.
(iii) The sinusoidal tension mode refers to measuring the vibration stress while performing periodic motion with a fixed amplitude of 0.2%. At that time, the distance between the gaps and the static tensile load are varied so that the difference between the static tensile load and the sinusoidal load is within 20%. Vibration stress was measured. Incidentally, when the sine wave load was 0.02 N or less, the amplitude value was amplified so that the sine wave load was within 5 N and the amount of increase in the amplitude value was within 25%, and the vibration stress was measured.
(iv) the relationship between the obtained sine wave load and the amplitude value, and the formula:
σ * =σ 0 Exp[i(ωt+δ)],
ε * =ε 0 Exp(iωt),
σ * =E * ε *
E * =E'+iE''
(where, σ * : vibrational stress, ε * : strain, i: imaginary unit, ω: angular frequency, t: time, δ: phase difference between vibrational stress and strain, E * : complex elastic modulus, E': storage modulus , E'': loss modulus
Vibration stress: sinusoidal load/initial cross-sectional area
Static tensile load: load at the minimum point of vibration stress in each cycle (minimum point of the inter-gap distance in each cycle)
Sine wave load: difference between measured vibration stress and static tensile load)
Calculate the storage modulus from
The mixed storage elastic modulus ratio ( RE'mix ) defined by is 1.2 to 20 times, the microporous membrane for electrical storage devices.
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