JP2006179278A - Battery separator and battery manufacturing method using the same - Google Patents
Battery separator and battery manufacturing method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006179278A JP2006179278A JP2004370744A JP2004370744A JP2006179278A JP 2006179278 A JP2006179278 A JP 2006179278A JP 2004370744 A JP2004370744 A JP 2004370744A JP 2004370744 A JP2004370744 A JP 2004370744A JP 2006179278 A JP2006179278 A JP 2006179278A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- battery
- electrode sheet
- sheet
- laminate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
Abstract
【課題】安全性の高い電池用セパレータを提供する。
【解決手段】ヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の官能基と共にラジカル重合性のエチレン性二重結合を有する架橋性ポリマーにこの官能基に対して反応性を有する多官能化合物からなる架橋剤を反応させ、架橋させてなる反応性ポリマーの発泡シートからなる電池用セパレータを提供する。又、このセパレータに電極シートを積層、圧着し、電極シート/セパレータ積層体を形成し、この積層体を電池容器内に仕込んだ後、ラジカル重合開始剤を溶解させた電解液を電池容器内に注入し、加熱して、上記セパレータを形成する反応性ポリマー中のラジカル重合性のエチレン性二重結合によって上記反応性ポリマーを架橋、硬化させて、電極シートをセパレータに接着する電池の製造方法を提供する。
【選択図】なしA battery separator with high safety is provided.
A crosslinkable polymer having a radical polymerizable ethylenic double bond together with at least one functional group selected from a hydroxy group and a carboxyl group comprises a polyfunctional compound having reactivity with the functional group. Provided is a battery separator comprising a foamed sheet of a reactive polymer obtained by reacting a crosslinking agent. Also, an electrode sheet is laminated and pressure-bonded to this separator to form an electrode sheet / separator laminate, and after this laminate is charged into the battery container, an electrolyte solution in which a radical polymerization initiator is dissolved is placed in the battery container. A method for producing a battery in which an electrode sheet is bonded to a separator by injecting and heating to crosslink and cure the reactive polymer by a radically polymerizable ethylenic double bond in the reactive polymer forming the separator. provide.
[Selection figure] None
Description
本発明は、電池の製造に有用であると共に、そのように製造した電池の使用時の安全に寄与することができる電池用セパレータと、これを用いる電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a battery separator that is useful for battery production and can contribute to safety during use of the battery thus produced, and a battery production method using the battery separator.
従来、電池の製造方法として、正極シートと負極シートとの間にこれら電極間の短絡を防止するためのセパレータを挟んで積層し、又は正(負)極シート、セパレータ、負(正)極シート及びセパレータをこの順序に積層し、捲回して、電極シート/セパレータ積層体とし、この電極/セパレータ積層体を電池容器内に仕込んだ後、この電池容器内に電解液を注入して、封口する方法が知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。 Conventionally, as a battery manufacturing method, a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are laminated with a separator for preventing a short circuit between the electrodes, or a positive (negative) electrode sheet, a separator, and a negative (positive) electrode sheet. And separators are laminated in this order and wound to form an electrode sheet / separator laminate. After the electrode / separator laminate is charged into the battery container, an electrolyte is injected into the battery container and sealed. Methods are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかし、このような電池の製造方法においては、電極シート/セパレータ積層体の保管時や搬送時に電極シートとセパレータが相互にずり移動を起こしやすく、その結果、電池製造の生産性が低く、また、不良品が発生しやすい等の問題があった。また、このようにして得られた電池によれば、その使用時に電極が膨張又は収縮して、電極シートとセパレータとの間の密着性が悪くなって、電池特性が低下したり、また、内部短絡を生じて、電池が発熱昇温し、場合によっては、破壊するおそれさえあった。 However, in such a battery manufacturing method, the electrode sheet and the separator are liable to shift each other during storage and transportation of the electrode sheet / separator laminate, resulting in low battery manufacturing productivity, There were problems such as the occurrence of defective products. Further, according to the battery thus obtained, the electrode expands or contracts at the time of use, the adhesion between the electrode sheet and the separator is deteriorated, and the battery characteristics are deteriorated. A short circuit occurred, and the battery was heated and heated. In some cases, the battery could even be destroyed.
他方、電池用セパレータのための多孔質フィルムは、従来、種々の製造方法によって製造されている。例えば、一つの方法として、ポリオレフィン樹脂からなるシートを製造し、これを高倍率延伸する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。しかし、このように高倍率延伸して得られる多孔質膜からなる電池用セパレータは、電池が内部短絡等によって異常昇温した場合のような高温環境下においては、著しく収縮し、場合によっては、電極間の隔壁として機能しなくなるという問題がある。 On the other hand, porous films for battery separators are conventionally produced by various production methods. For example, as one method, a method of manufacturing a sheet made of polyolefin resin and stretching it at a high magnification is known (see, for example, Patent Document 3). However, the battery separator made of a porous membrane obtained by stretching at a high magnification in this way is significantly shrunk under a high temperature environment such as when the battery is abnormally heated due to an internal short circuit or the like. There is a problem that it does not function as a partition between electrodes.
そこで、電池の安全性を向上させるために、このような高温環境下での電池用セパレータの熱収縮率の低減が重要な課題とされている。この点に関して、高温環境下での電池用セパレータの熱収縮を抑制するために、例えば、超高分子量ポリエチレンと可塑剤を溶融混練し、ダイスからシート状に押し出した後、可塑剤を抽出、除去して、電池用セパレータに用いる多孔質膜を製造する方法も知られている(特許文献4参照)。しかし、この方法によれば、上記の方法と反対に、得られる多孔質膜は、延伸を経ていないので、強度において十分でない問題がある。
本発明は、従来の電池の製造における上述したような問題を解決するためになされたものであって、電池の製造に際しては、電極シートとセパレータとを仮接着して、電極シート/セパレータ積層体として、電極シートとセパレータの相互のずり移動なく、電池を効率よく製造することができ、しかも、電池の製造後は、イオン透過性と電気絶縁性のいずれにもすぐれるのみならず、電極シートとの間に強い接着を有する電極シート/セパレータ接合体として機能して、高性能で、しかも、安全性にすぐれる電池を与える電池用セパレータを提供することを目的とする。更に、本発明は、そのような電池用セパレータを用いる電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the manufacture of a conventional battery. In the manufacture of a battery, an electrode sheet and a separator are temporarily bonded together to form an electrode sheet / separator laminate. As a result, the battery can be efficiently manufactured without the mutual movement of the electrode sheet and the separator, and after the battery is manufactured, the electrode sheet is not only superior in both ion permeability and electric insulation. It is an object of the present invention to provide a battery separator that functions as an electrode sheet / separator assembly having strong adhesion to the battery and provides a battery with high performance and excellent safety. Furthermore, this invention aims at providing the manufacturing method of a battery using such a battery separator.
本発明によれば、ヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の官能基と共にラジカル重合性のエチレン性二重結合を有する架橋性ポリマーに上記官能基に対して反応性を有する多官能化合物からなる架橋剤を反応させ、架橋させてなる反応性ポリマーの発泡シートからなることを特徴とする電池用セパレータが提供される。 According to the present invention, a polyfunctional compound having reactivity with the above functional group to a crosslinkable polymer having a radical polymerizable ethylenic double bond together with at least one functional group selected from a hydroxy group and a carboxyl group There is provided a battery separator comprising a reactive polymer foam sheet obtained by reacting a crosslinking agent comprising:
更に、本発明によれば、上記セパレータに電極シート積層し、圧着して、電極シート/セパレータ積層体を形成し、この積層体を電池容器内に仕込んだ後、ラジカル重合開始剤を溶解させた電解液を上記電池容器内に注入し、加熱して、上記セパレータを形成する反応性ポリマー中のラジカル重合性のエチレン性二重結合によって上記反応性ポリマーを架橋、硬化させて、電極シートをセパレータに接着することを特徴とする電池の製造方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, the electrode sheet is laminated on the separator, and the electrode sheet / separator laminate is formed by pressure bonding. After the laminate is charged into the battery container, the radical polymerization initiator is dissolved. The electrolytic solution is injected into the battery container, heated, and the reactive polymer is crosslinked and cured by radical polymerizable ethylenic double bonds in the reactive polymer forming the separator, whereby the electrode sheet is separated from the separator. There is provided a method for manufacturing a battery, characterized in that the battery is adhered to a battery.
本発明による電池用セパレータは、ヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の官能基と共にラジカル重合性のエチレン性二重結合を有する架橋性ポリマーに上記官能基に対して反応性を有する多官能化合物からなる架橋剤を反応させ、架橋させてなる反応性ポリマーの発泡シートからなるものであり、このセパレータに、必要に応じて加熱しながら、電極シートを圧着すれば、電極シートをセパレータに容易に仮接着することができて、電極シート/セパレータ積層体を得ることができる。 The battery separator according to the present invention is a crosslinkable polymer having a radical polymerizable ethylenic double bond together with at least one functional group selected from a hydroxy group and a carboxyl group, and having a reactivity with the functional group. It consists of a reactive polymer foamed sheet obtained by reacting a cross-linking agent composed of a functional compound and cross-linking it. If the electrode sheet is pressure-bonded to this separator while heating as necessary, the electrode sheet is used as the separator. It can be easily temporarily bonded, and an electrode sheet / separator laminate can be obtained.
従って、電池の製造において、このような電極シート/セパレータ積層体を用いることによって、電極シートとセパレータとの間のずり移動なしに、効率よく電池を製造することができる。また、このような積層体を電池容器内に仕込み、電池容器内に電解液を注入した際にも、セパレータを形成する反応性ポリマーは、前記官能基と架橋剤との反応によって、既に、一部、架橋されているので、電解液中に溶出することがなく、電極/セパレータとの仮接着は保持されている。更に、この電解液中にラジカル重合開始剤を溶解しておけば、電極シート/セパレータ積層体を電池容器内に仕込み、これに電解液を注入し、加熱することによって、反応性ポリマーをそのラジカル重合性の二重結合のラジカル重合によって、更に、架橋させて、セパレータを電極シートに一層強く接着させて、電極/セパレータ接合体を形成させ、かくして、電池の性能を高く保つと共に、電池の安全性に寄与することができる。 Therefore, by using such an electrode sheet / separator laminate in the production of a battery, it is possible to efficiently produce a battery without shear movement between the electrode sheet and the separator. In addition, even when such a laminate is prepared in a battery container and an electrolyte solution is injected into the battery container, the reactive polymer that forms the separator has already been reduced by the reaction between the functional group and the crosslinking agent. Since it is partly cross-linked, it does not elute in the electrolyte solution and the temporary adhesion with the electrode / separator is maintained. Furthermore, if a radical polymerization initiator is dissolved in the electrolytic solution, the electrode sheet / separator laminate is charged into the battery container, and the electrolytic solution is injected into the battery container and heated to convert the reactive polymer into the radical polymer. By radical polymerization of polymerizable double bonds, further cross-linking is performed so that the separator is more strongly adhered to the electrode sheet to form an electrode / separator assembly, thus keeping the battery performance high and battery safety. Can contribute to sex.
しかも、本発明の電池用セパレータは、ポリマーの発泡シートからなるので、これを電池容器内に仕込んだ後、電池容器内に電解液を注入すれば、電解液がセパレータに速やかに浸透し、いきわたるので、電池容器内への電解液の注入を速やかに行うことができる。また、本発明の電池用セパレータは、ポリマーの発泡シートからなるので、イオン透過性と電気絶縁性の双方にすぐれており、高性能の電池を与える。 Moreover, since the battery separator of the present invention is made of a polymer foam sheet, if the electrolyte is poured into the battery container after being charged into the battery container, the electrolyte quickly penetrates and spreads through the separator. Therefore, the electrolyte solution can be quickly injected into the battery container. In addition, since the battery separator of the present invention is made of a polymer foam sheet, it is excellent in both ion permeability and electrical insulation, and provides a high-performance battery.
本発明において、架橋性ポリマーとは、ヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の官能基と共にラジカル重合性のエチレン性二重結合を有し、上記官能基に対して反応性を有する多官能化合物からなる架橋剤を反応させることによって架橋し得るポリマーをいう。また、反応性ポリマーとは、上記架橋性ポリマーをその官能基と上記架橋剤と反応させて、架橋性ポリマーを架橋させたものをいう。従って、反応性ポリマーは、それ自体で既に架橋構造を有している。 In the present invention, the crosslinkable polymer has a radically polymerizable ethylenic double bond together with at least one functional group selected from a hydroxy group and a carboxyl group, and is reactive to the functional group. A polymer that can be cross-linked by reacting a cross-linking agent comprising a functional compound. The reactive polymer means a product obtained by reacting the crosslinkable polymer with the functional group and the crosslinker to crosslink the crosslinkable polymer. Thus, the reactive polymer already has a crosslinked structure by itself.
また、本発明において、電極シート/セパレータ積層体とは、上述したような反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータに電極シートを圧着し、仮接着し、貼り合わせたものをいう。電極シート/セパレータ接合体とは、このような電極シート/セパレータ積層体において、セパレータを形成する反応性ポリマーをそのエチレン性二重結合によってラジカル重合させ、架橋させることによって、電極シートをセパレータに接着したものをいう。 Further, in the present invention, the electrode sheet / separator laminate refers to a laminate in which an electrode sheet is pressure-bonded, temporarily bonded, and bonded to a separator made of a reactive polymer foam sheet as described above. An electrode sheet / separator assembly means that in such an electrode sheet / separator laminate, the reactive polymer forming the separator is radically polymerized by its ethylenic double bonds and crosslinked to bond the electrode sheet to the separator. What you did.
本発明において、上記架橋性ポリマーは、例えば、ヒドロキシ基とカルボキシル基とから選ばれる少なくとも1種の官能基を有するラジカル重合性モノマー、例えば、ヒドロキシ基を有するラジカル重合性モノマーとその他のラジカル重合性モノマーとを常法に従ってラジカル共重合させて共重合体を得、次いで、この共重合体の有するヒドロキシ基の少なくとも一部を(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートと反応させて、上記ヒドロキシ基の少なくとも一部を(メタ)アクリロイル基を有する基に変換すれば、ヒドロキシ基と共に、ラジカル重合性のエチレン性二重結合を有する基として上記(メタ)アクリロイル基を有する架橋性ポリマーを得ることができる。本発明によれば、このようにして得られる架橋性ポリマーは、その重量平均分子量が、通常、20万から300万の範囲にあることが好ましい。但し、架橋性ポリマーが有する上記ラジカル重合し得るエチレン性二重結合は(メタ)アクリロイル基の有する二重結合に限定されるものではなく、また、架橋性ポリマーを製造する方法も上記例示に限定されるものではない。 In the present invention, the crosslinkable polymer is, for example, a radical polymerizable monomer having at least one functional group selected from a hydroxy group and a carboxyl group, for example, a radical polymerizable monomer having a hydroxy group and other radical polymerizable monomers. A monomer is radically copolymerized according to a conventional method to obtain a copolymer, and then at least a part of the hydroxy group of the copolymer is reacted with (meth) acryloyloxyethyl isocyanate, so that at least one of the hydroxy groups is reacted. If the part is converted to a group having a (meth) acryloyl group, a crosslinkable polymer having the (meth) acryloyl group as a group having a radical polymerizable ethylenic double bond can be obtained together with the hydroxy group. According to the present invention, the crosslinkable polymer thus obtained preferably has a weight average molecular weight in the range of 200,000 to 3,000,000. However, the ethylenic double bond capable of radical polymerization possessed by the crosslinkable polymer is not limited to the double bond possessed by the (meth) acryloyl group, and the method for producing the crosslinkable polymer is also limited to the above examples. Is not to be done.
同様に、カルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーとその他のラジカル重合性モノマーとを常法に従ってラジカル共重合させて共重合体を得、次いで、この共重合体の有するカルボキシル基の少なくとも一部を(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートと反応させて、上記カルボキシル基の少なくとも一部を(メタ)アクリロイル基を有する基に変換すれば、カルボキシル基と共に、ラジカル重合性のエチレン性二重結合を有する基として上記(メタ)アクリロイル基を有する架橋性ポリマーを得ることができる。 Similarly, a radical polymerizable monomer having a carboxyl group and another radical polymerizable monomer are radically copolymerized according to a conventional method to obtain a copolymer, and then at least a part of the carboxyl group of the copolymer is ( By reacting with (meth) acryloyloxyethyl isocyanate and converting at least a part of the carboxyl group to a group having a (meth) acryloyl group, the above group as a group having a radical polymerizable ethylenic double bond together with the carboxyl group A crosslinkable polymer having a (meth) acryloyl group can be obtained.
ヒドロキシ基を有するラジカル重合性モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等を挙げることができ、また、カルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸等を挙げることができる。 Examples of the radical polymerizable monomer having a hydroxy group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and the like, and examples of the radical polymerizable monomer having a carboxyl group include For example, (meth) acrylic acid, itaconic acid, etc. can be mentioned.
上記ヒドロキシ基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1種のラジカル重合性モノマー以外のその他のラジカル重合性モノマーとしては、例えば、アルキル(メタ)アクリレートや(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールアルキルエーテル等を挙げることができる。アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、好ましくは、アルキル基の炭素原子数が1〜20のメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。アルキル基は直鎖状でも分岐鎖でもよい。 Examples of the other radical polymerizable monomer other than the at least one radical polymerizable monomer selected from the hydroxy group and the carboxyl group include, for example, alkyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, and (meth) acrylic acid polyethylene glycol alkyl ether. Etc. As the alkyl (meth) acrylate, for example, preferably methyl (meth) acrylate having 1 to 20 carbon atoms in the alkyl group, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, Examples include dodecyl (meth) acrylate and isostearyl (meth) acrylate. The alkyl group may be linear or branched.
(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−(メタ)アクリロイルピロリドン、N−(メタ)アクリロイルピペリジン、N−(メタ)アクリロイルピロリジン、N−(メタ)アクリロイルピペリドン等を挙げることができる。また、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールアルキルエーテルとしては、オキシエチレン単位の数が3〜100、好ましくは、5〜30であるメチルエーテル又はエチルエーテルが好ましく用いられる。 Examples of (meth) acrylamide include N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N- (meth) acryloylmorpholine, N- (meth) acryloylpyrrolidone, N- (meth) acryloylpiperidine, N- (meth). Examples include acryloylpyrrolidine and N- (meth) acryloylpiperidone. As the (meth) acrylic acid polyethylene glycol alkyl ether, methyl ether or ethyl ether having 3 to 100, preferably 5 to 30, oxyethylene units is preferably used.
本発明において、上記(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はメタクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタクリレートを意味し、(メタ)アクリロイルはアクリロイル又はメタクリロイルを意味するものとする。 In the present invention, the above (meth) acrylic acid means acrylic acid or methacrylic acid, (meth) acrylate means acrylate or methacrylate, and (meth) acryloyl means acryloyl or methacryloyl.
更に、上記(メタ)アクリレート系モノマー以外にも、種々のビニルモノマーをその他のラジカル重合性モノマーとして用いることができる。このようなビニルモノマーとして、例えば、(メタ)アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル等を挙げることができる。 Furthermore, in addition to the (meth) acrylate monomers, various vinyl monomers can be used as other radical polymerizable monomers. Examples of such vinyl monomers include (meth) acrylonitrile, styrene, vinyl acetate, and the like.
本発明において、架橋性ポリマーの製造において、上記ヒドロキシ基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1種のラジカル重合性モノマーは、全モノマー中の0.1〜30重量%の割合を占めることが好ましい。全モノマー中、上記ヒドロキシ基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1種のラジカル重合性モノマーの割合が0.1重量%よりも少ないときは、これより得られるポリマーの有する上記官能基の少なくとも一部をラジカル重合性の(メタ)アクリロイル基とした架橋性ポリマーを用いて、これを架橋させ、発泡させてセパレータとし、これに電極シートを積層して、電極シート/セパレータ積層体を形成し、この積層体中のセパレータに電解液中、ラジカル重合開始剤の存在下にラジカル重合させても、セパレータの基材をなす反応性ポリマーが十分に架橋、硬化しないので、電極シートをセパレータに強く接着させることができない。 In the present invention, in the production of the crosslinkable polymer, it is preferable that at least one radical polymerizable monomer selected from the hydroxy group and the carboxyl group occupies a ratio of 0.1 to 30% by weight in the total monomers. When the proportion of at least one radical polymerizable monomer selected from the hydroxy group and carboxyl group is less than 0.1% by weight in all monomers, at least a part of the functional group of the polymer obtained therefrom is added. Using a crosslinkable polymer having a radically polymerizable (meth) acryloyl group, this is cross-linked and foamed to form a separator, and an electrode sheet is laminated thereon to form an electrode sheet / separator laminate. Even if the separator in the body is radically polymerized in the presence of a radical polymerization initiator in the electrolyte, the reactive polymer that forms the base material of the separator does not sufficiently crosslink and cure, so the electrode sheet should be strongly adhered to the separator. I can't.
他方、全モノマー中、上記ヒドロキシ基及びカルボキシル基から選ばれる少なくとも1種のラジカル重合性モノマーの割合が30重量%よりも多いときは、架橋性ポリマーの製造時にゲルが生成しやすいほか、上述したようにして、電極シート/セパレータ積層体中のセパレータに電解液中、ラジカル重合開始剤の存在下にラジカル重合させ、硬化させるときに、架橋が過度となるためであるとみられるが、得られる電池の特性が低下する。 On the other hand, when the proportion of at least one radical polymerizable monomer selected from the above hydroxy group and carboxyl group in all the monomers is more than 30% by weight, a gel is easily generated during the production of the crosslinkable polymer. Thus, it seems that crosslinking is excessive when the separator in the electrode sheet / separator laminate is radically polymerized and cured in the presence of a radical polymerization initiator in the electrolyte solution. The characteristics of the decrease.
本発明によれば、架橋性ポリマーは、通常、ガラス転移温度が−30℃から100℃の範囲にあることが好ましく、特に、0℃から80℃の範囲にあることが好ましい。架橋性ポリマーのガラス転移温度が0℃以下であるときは、このような架橋性ポリマーから得られる反応性ポリマーの発泡シート(セパレータ)に常温にて電極シートを圧着すれば、電極シートをセパレータに仮接着して、直ちに電極シート/セパレータ積層体を得ることができる。 According to the present invention, the crosslinkable polymer usually preferably has a glass transition temperature in the range of −30 ° C. to 100 ° C., particularly preferably in the range of 0 ° C. to 80 ° C. When the glass transition temperature of the crosslinkable polymer is 0 ° C. or lower, if the electrode sheet is pressure-bonded to a reactive polymer foam sheet (separator) obtained from such a crosslinkable polymer at room temperature, the electrode sheet is used as the separator. The electrode sheet / separator laminate can be obtained immediately after temporary bonding.
架橋性ポリマーのガラス転移温度が0〜100℃の範囲にあるときは、このような架橋性ポリマーから得られる反応性ポリマーの発泡シート(セパレータ)に電極シートを仮接着するには、通常、セパレータを加熱し、これに電極シートを圧着することが必要である。しかし、架橋性ポリマーのガラス転移温度が0〜100℃の範囲にあるときは、特に、常温以上、最も好ましくは、50℃以上であるときは、セパレータは常温においてブロッキング性をもたないので、セパレータを積層したり、ロールに捲回したりする際にその間に剥離シートを挟む必要がない利点がある。 When the glass transition temperature of the crosslinkable polymer is in the range of 0 to 100 ° C., the electrode sheet is usually temporarily bonded to the reactive polymer foam sheet (separator) obtained from such a crosslinkable polymer. It is necessary to heat and heat and crimp an electrode sheet to this. However, when the glass transition temperature of the crosslinkable polymer is in the range of 0 to 100 ° C., particularly at room temperature or higher, most preferably 50 ° C. or higher, the separator has no blocking property at room temperature, There is an advantage that when a separator is laminated or wound on a roll, it is not necessary to sandwich a release sheet therebetween.
本発明によれば、このような架橋性ポリマーを架橋させて、反応性ポリマーとするために、多官能化合物からなる架橋剤が用いられる。このような架橋剤としては、好ましくは、多官能イソシアネートが用いられる。多官能イソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等の芳香族、芳香脂肪族、脂環族、脂肪族のジイソシアネートのほか、トリメチロールプロパンのようなポリオールにこれらのジイソシアネートを付加させてなる所謂イソシアネートアダクト体も好ましく用いられる。このような多官能イソシアネートは、架橋性ポリマー100重量部当たり、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。 According to the present invention, in order to crosslink such a crosslinkable polymer into a reactive polymer, a crosslinker composed of a polyfunctional compound is used. As such a crosslinking agent, a polyfunctional isocyanate is preferably used. Polyfunctional isocyanates include phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, and other aromatic, araliphatic, alicyclic, and aliphatic diisocyanates, as well as trimethylolpropane. So-called isocyanate adducts obtained by adding these diisocyanates to simple polyols are also preferably used. Such polyfunctional isocyanate is used in the range of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the crosslinkable polymer.
本発明による電池用セパレータは、上述したような架橋性ポリマーに上記架橋剤を反応させ、架橋させてなる反応性ポリマーの発泡シートからなるものである。ここに、架橋性ポリマーを発泡させる手段、方法としては、発泡剤を用いる化学発泡が好ましく採用される。但し、架橋性ポリマーを発泡させる手段、方法は、このような発泡剤を用いるものに限定されるものではなく、例えば、架橋性ポリマーの溶液を高速攪拌して、気泡を溶液に抱き込ませ、このような溶液から架橋性ポリマーを製膜し、これを架橋させてもよい。また、炭酸ガス等の超臨界液を用いる発泡によることもできる。 The battery separator according to the present invention comprises a foamed sheet of a reactive polymer obtained by reacting the crosslinkable polymer as described above with the above-mentioned crosslinker. Here, as means and method for foaming the crosslinkable polymer, chemical foaming using a foaming agent is preferably employed. However, the means and method for foaming the cross-linkable polymer are not limited to those using such a foaming agent. For example, the solution of the cross-linkable polymer is stirred at a high speed so that bubbles are held in the solution. A crosslinkable polymer may be formed from such a solution and crosslinked. Moreover, it can also be based on foaming using a supercritical liquid such as carbon dioxide gas.
発泡剤を用いる化学発泡においては、発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、炭酸水素ナトリウム等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらの発泡剤は、得られる発泡シートの発泡倍率等にもよるが、通常、架橋性ポリマー100重量部に対して、1〜20重量部の範囲で用いられ、また、用いる発泡剤や得られる発泡シートの発泡倍率等にもよるが、これらの発泡剤を配合した架橋性ポリマーを100〜200℃に加熱することによって発泡シートを得ることができる。 In chemical foaming using a foaming agent, examples of the foaming agent include azodicarbonamide, dinitrosopentamethylenetetramine, oxybis (benzenesulfonylhydrazide), sodium bicarbonate, and the like, but are not limited thereto. is not. These foaming agents are usually used in the range of 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the crosslinkable polymer, depending on the foaming ratio of the foamed sheet to be obtained. Although it depends on the expansion ratio of the foam sheet, the foam sheet can be obtained by heating the crosslinkable polymer containing these foaming agents to 100 to 200 ° C.
このように、発泡剤を用いる場合、発泡温度の調節、発生する気泡の均一化や微細化のために、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛等の発泡助剤、シリカ微粉末のような核剤、フッ素系界面活性剤、アルコールやポリオール化合物等を併用することができる。 Thus, when a foaming agent is used, a foaming aid such as zinc oxide, zinc carbonate, zinc stearate, or a core such as silica fine powder is used to adjust the foaming temperature and to make the generated bubbles uniform or fine. An agent, a fluorosurfactant, an alcohol, a polyol compound, or the like can be used in combination.
本発明による電池用セパレータは、前述した架橋性ポリマーを架橋させてなる反応性ポリマーの発泡シートからなるものであり、このようなセパレータは、種々の方法によって得ることができる。一例として、例えば、前述した架橋性ポリマーの溶液に上述したような架橋剤を溶解させると共に、例えば、化学発泡による場合は、上述したような発泡剤を配合し、得られた混合物の溶液を適宜の剥離性支持体、例えば、延伸ポリプロピレンフィルムや離型処理を施した紙等の上に流延した後、加熱して、架橋性ポリマー溶液中の溶媒を除去して、先ず、架橋性ポリマーと架橋剤と発泡剤とを含む混合物のシートを得る。次いで、このシートを、例えば、ガス不透過性のフィルムの間に挟んで加熱して、発泡剤を発泡させて、架橋性ポリマーの発泡シートを得ると共に、架橋性ポリマーを前記架橋剤と反応させ、架橋させることによって、かくして、反応性ポリマーの発泡シートからなる電池用セパレータを得ることができる。必要に応じて、架橋性ポリマーの発泡シートを得た後、更に、架橋性ポリマーを後架橋させてもよい。 The battery separator according to the present invention comprises a reactive polymer foamed sheet obtained by crosslinking the aforementioned crosslinkable polymer, and such a separator can be obtained by various methods. As an example, for example, the cross-linking agent as described above is dissolved in the solution of the cross-linkable polymer described above, and, for example, in the case of chemical foaming, the foaming agent as described above is blended, and the obtained mixture solution is appropriately used. After being cast on a releasable support, such as a stretched polypropylene film or a release-treated paper, the solvent is removed from the crosslinkable polymer solution by heating. A sheet of a mixture containing a cross-linking agent and a foaming agent is obtained. Next, the sheet is heated between, for example, a gas-impermeable film to foam the foaming agent to obtain a foamed sheet of a crosslinkable polymer, and the crosslinkable polymer is reacted with the crosslinker. Thus, by crosslinking, a battery separator comprising a foamed sheet of a reactive polymer can be obtained. If necessary, after obtaining a foamed sheet of a crosslinkable polymer, the crosslinkable polymer may be postcrosslinked.
本発明によれば、このようにして得られる反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータは、発泡倍率が2〜20倍の範囲、厚みが5〜500μmの範囲、発泡径500μm以下、好ましくは、200μm以下であることが好ましい。ここに、発泡倍率とは、発泡前の架橋性ポリマーのシートの厚みに対する発泡後のシートの厚みの比率をいう。反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータの厚みが5μmよりも薄いときは、強度が不十分であって、電池において内部短絡を起こすおそれがある。しかし、厚みが500μmを越えるときは、電極間距離が大きすぎる結果、電池の内部抵抗が過大となる。 According to the present invention, the separator made of the foamed sheet of the reactive polymer thus obtained has a foaming ratio in the range of 2 to 20 times, a thickness in the range of 5 to 500 μm, and a foam diameter of 500 μm or less, preferably 200 μm. The following is preferable. Here, the expansion ratio refers to the ratio of the thickness of the foamed sheet to the thickness of the crosslinkable polymer sheet before foaming. When the thickness of the separator made of the reactive polymer foam sheet is thinner than 5 μm, the strength is insufficient, and an internal short circuit may occur in the battery. However, when the thickness exceeds 500 μm, the internal resistance of the battery becomes excessive as a result of the distance between the electrodes being too large.
更に、本発明によるこのような反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータは、20〜100%の範囲のゲル分率を有し、好ましくは、25〜80%の範囲のゲル分率を有する。ここに、ゲル分率とは、架橋性ポリマーA重量部と多官能化合物B重量部と発泡剤とからなる混合物を剥離性支持体上に流延し、溶媒を除去した後、加熱して、架橋性ポリマーを発泡させながら、又は発泡させた後、一部、架橋させて、反応性ポリマーからなる発泡シートとし、この発泡シートを電池において用いる電解液のための非水溶媒に温度23℃で7日間浸漬し、次いで、上記非水溶媒を酢酸エチルやテトラヒドロフランのような易揮発性溶媒で置換して乾燥させた後、残存する反応性ポリマーをC重量部とすれば、(C/(A+B))×100(%)として定義される値である。 Furthermore, the separator made of such a reactive polymer foam sheet according to the present invention has a gel fraction in the range of 20-100%, preferably a gel fraction in the range of 25-80%. Here, the gel fraction refers to a mixture of a crosslinkable polymer A part by weight, a polyfunctional compound B part by weight and a foaming agent , cast on a peelable support, remove the solvent, and then heat, While foaming or after foaming the crosslinkable polymer, it is partially crosslinked to form a foamed sheet made of a reactive polymer. This foamed sheet is used as a non-aqueous solvent for an electrolyte used in a battery at a temperature of 23 ° C. After dipping for 7 days, the non-aqueous solvent was replaced with a readily volatile solvent such as ethyl acetate or tetrahydrofuran and dried, and the remaining reactive polymer was C parts by weight, (C / (A + B )) × 100 (%).
本発明において、20〜100%の範囲のゲル分率を有する反応性ポリマーの発泡シートを得るには、限定されるものではないが、前述したように、通常、発泡剤と共に架橋性ポリマー100重量部に対して、多官能化合物を0.1〜10重量部の範囲で配合し、加熱して、架橋性ポリマーを発泡させ、更に、得られる反応性ポリマーが特性的に安定化するまで、架橋反応を行わせることによって得ることができる。架橋性ポリマーの架橋のための加熱温度やそのための反応時間は、用いる架橋性ポリマーや多官能化合物やその種類等にもよるが、実験によってこれら反応条件を定めることができる。例えば、50℃の温度で7日間、加熱、反応させれば、通常、架橋性ポリマーの多官能化合物による架橋反応を完結させて、得られる反応性ポリマーが特性的に安定化する。 In the present invention, to obtain a foamed sheet of a reactive polymer having a gel fraction in the range of 20 to 100%, although it is not limited, as described above, usually 100 wt. The polyfunctional compound is blended in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to part, heated to foam the crosslinkable polymer, and further crosslinked until the resulting reactive polymer is stabilized characteristically. It can be obtained by carrying out the reaction. Although the heating temperature for crosslinking of the crosslinkable polymer and the reaction time therefor depend on the crosslinkable polymer used, the polyfunctional compound, the type thereof, and the like, these reaction conditions can be determined by experiments. For example, heating and reacting at a temperature of 50 ° C. for 7 days usually completes the cross-linking reaction of the cross-linkable polymer with the polyfunctional compound and stabilizes the resulting reactive polymer in terms of properties.
更に、本発明によれば、反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータは、膨潤度が5倍以上、特に、10倍以上であることが好ましい。ここに、膨潤度とは、架橋性ポリマーA重量部と多官能化合物B重量部と発泡剤とからなる混合物を剥離性支持体上に流延し、溶媒を除去した後、所定の条件下に加熱して、架橋性ポリマーを発泡させながら、又は発泡させた後、一部、架橋させて、反応性ポリマーからなる発泡シートとし、この発泡シートを電池において用いる電解液のための非水溶媒に温度23℃で7日間浸漬したときの膨潤状態での重量をDとし、次いで、このセパレータを乾燥させた後、残存する反応性ポリマーをC重量部とすれば、D/Cとして定義される値である。この膨潤度は、架橋性ポリマーのモノマー組成や分子量分布、また、架橋性ポリマーの有する官能基量や用いる架橋剤量等によって適宜に調節することができる。本発明によれば、反応性ポリマーの膨潤度が5倍よりも小さいときは、得られる電池が特性に劣る場合がある。 Furthermore, according to the present invention, the separator made of a foamed sheet of reactive polymer preferably has a degree of swelling of 5 times or more, particularly 10 times or more. Here, the degree of swelling means that a mixture of A part by weight of crosslinkable polymer B, part by weight of polyfunctional compound B and a foaming agent is cast on a peelable support, and after removing the solvent, Heating to foam the crosslinkable polymer, or after foaming, partially cross-linking to form a foamed sheet made of a reactive polymer, and this foamed sheet becomes a non-aqueous solvent for the electrolyte used in the battery A value defined as D / C, assuming that the weight in the swollen state when immersed at a temperature of 23 ° C. for 7 days is D, and then the remaining reactive polymer is C parts by weight after the separator is dried. It is. This degree of swelling can be appropriately adjusted depending on the monomer composition and molecular weight distribution of the crosslinkable polymer, the amount of functional groups possessed by the crosslinkable polymer, the amount of crosslinker used, and the like. According to the present invention, when the swelling degree of the reactive polymer is less than 5 times, the obtained battery may be inferior in characteristics.
このような反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータは、架橋剤の不存在下においては、また、電解液中でラジカル重合開始剤の存在下に加熱されるまでは、それ以上は、反応、架橋しないので、安定であって、長期間にわたって保存しても、変質することがない。 A separator made of a foamed sheet of such a reactive polymer is not allowed to react or crosslink in the absence of a crosslinking agent or until heated in the presence of a radical polymerization initiator in an electrolyte. Therefore, it is stable and does not deteriorate even when stored for a long period of time.
本発明によれば、このような反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータに、必要に応じて加熱下に、電極シートを圧着すれば、電極シートをセパレータに容易に仮接着して貼り合わせることができ、かくして、電極シート/セパレータ積層体を得ることができる。 According to the present invention, if an electrode sheet is pressure-bonded to a separator made of a foamed sheet of such a reactive polymer under heating as necessary, the electrode sheet can be easily temporarily bonded and bonded to the separator. Thus, an electrode sheet / separator laminate can be obtained.
本発明によれば、セパレータの表裏両面に電極シート、即ち、負極シートと正極シートをそれぞれ圧着し、仮接着し、貼り合わせて、電極シート/セパレータ積層体としてもよく、また、セパレータの一方の表面にのみ、電極シート、即ち、負極シート又は正極シートのいずれかを圧着し、仮接着して、電極シート/セパレータ積層体としてもよい。勿論、正(負)極シート/セパレータ/負(正)極シート/セパレータの構成を有する積層体とすることもできる。 According to the present invention, an electrode sheet, that is, a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are respectively pressure-bonded to the front and back surfaces of the separator, temporarily bonded, and bonded together to form an electrode sheet / separator laminate. Only the electrode sheet, that is, either the negative electrode sheet or the positive electrode sheet may be pressure-bonded and temporarily bonded to form an electrode sheet / separator laminate. Of course, it can also be set as the laminated body which has the structure of a positive (negative) electrode sheet / separator / negative (positive) electrode sheet / separator.
本発明において、電極シート、即ち、負極シートと正極シートは、電池によって相違するが、一般に、集電体としての導電性基材上に活物質と、必要に応じて、導電剤とを、通常、フッ化ビニリデン樹脂をバインダーとして用いて、上記導電性基材上に固着させることによって得ることができる。 In the present invention, the electrode sheet, that is, the negative electrode sheet and the positive electrode sheet are different depending on the battery, but in general, an active material and, if necessary, a conductive agent are usually provided on a conductive substrate as a current collector. It can be obtained by fixing on the conductive substrate using a vinylidene fluoride resin as a binder.
本発明によれば、このような電極シート/セパレータ積層体を用いることによって、電極シートとセパレータの相互のずり移動がなく、しかも、電池を効率よく製造することができ、電池の製造後は、上記セパレータは、電極シートと接合した電極シート/セパレータ接合体として、電池の安全性に寄与する。 According to the present invention, by using such an electrode sheet / separator laminate, there is no mutual movement of the electrode sheet and the separator, and the battery can be efficiently manufactured. The separator contributes to the safety of the battery as an electrode sheet / separator assembly bonded to the electrode sheet.
即ち、上記電極シート/セパレータ積層体を電池容器内に仕込んだ後、ラジカル重合開始剤を溶解させた電解液を電池容器内に注入し、加熱することによって、上記電極シート/セパレータ積層体の仮接着を維持したまま、反応性ポリマーを膨潤させると共に、セパレータを形成する反応性ポリマーのラジカル重合性二重結合を上記ラジカル重合開始剤の作用によって重合させ、更に、架橋させることによって、電極シートをセパレータに接着、一体化して、セパレータに電極シートを強固に接着してなる電極シート/セパレータ接合体を有する電池を得ることができる。 That is, after the electrode sheet / separator laminate is prepared in the battery container, an electrolyte solution in which a radical polymerization initiator is dissolved is injected into the battery container and heated, whereby the electrode sheet / separator laminate is temporarily prepared. While maintaining the adhesion, the reactive polymer is swollen, the radical polymerizable double bond of the reactive polymer forming the separator is polymerized by the action of the radical polymerization initiator, and further crosslinked to form an electrode sheet. A battery having an electrode sheet / separator assembly formed by bonding and integrating with a separator and firmly bonding the electrode sheet to the separator can be obtained.
本発明によれば、反応性ポリマーは、前述したように、5〜100%の範囲のゲル分率を有するように、予め、架橋しているので、電極シート/セパレータ積層体を電解液中に浸漬しても、電解液中への反応性ポリマーの溶出が防止され、又は低減されるので、電極シートの接着に有効に用いられる。しかも、反応性ポリマーは5倍以上の膨潤度を有することから、セパレータとこれに仮接着した電極シートの界面でこれらを内包するように膨潤しつつ、そのラジカル重合性二重結合によって更に架橋するので、電極シートがセパレータに一層強固に接着されて、電極シート/セパレータ接合体を与える。本発明によれば、反応性ポリマーは、このように、ラジカル重合性二重結合の反応によって架橋した後も、膨潤度は架橋前とほぼ等しい。得られる電池の特性は、膨潤度が大きいほどすぐれている。 According to the present invention, as described above, the reactive polymer is previously cross-linked so as to have a gel fraction in the range of 5 to 100%, so that the electrode sheet / separator laminate is placed in the electrolyte solution. Even when immersed, elution of the reactive polymer into the electrolytic solution is prevented or reduced, so that it is effectively used for adhesion of the electrode sheet. Moreover, since the reactive polymer has a degree of swelling of 5 times or more, it is further crosslinked by its radical polymerizable double bond while swelling so as to enclose these at the interface between the separator and the electrode sheet temporarily adhered thereto. Thus, the electrode sheet is more firmly bonded to the separator to give an electrode sheet / separator assembly. According to the present invention, the degree of swelling of the reactive polymer is almost the same as that before the crosslinking even after crosslinking by the reaction of the radical polymerizable double bond. The characteristics of the obtained battery are superior as the degree of swelling increases.
本発明によれば、このように、架橋性ポリマーを予め、架橋させてなる反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータの表面に電極を沿わせ、セパレータの変形等が生じないような温度に加熱しつつ、加圧し、好ましくは、電極シートをセパレータ中に一部、圧入して、いわば、電極シートをセパレータに仮接着して、電極シート/セパレータ積層体とし、その後、この積層体を電池容器に仕込んだ後、ラジカル重合開始剤を溶解させた電解液をこの電池容器中に注入し、加熱して、上記セパレータをその反応性ポリマーのラジカル重合性二重結合の重合反応によって、反応性ポリマーを更に架橋させて、電極シート/セパレータ接合体を得る。即ち、電極シートをセパレータにいわば本接着させるものである。 According to the present invention, the electrode is placed along the surface of the separator made of the foamed sheet of the reactive polymer obtained by crosslinking the crosslinkable polymer in advance, and heated to a temperature at which the deformation of the separator does not occur. The electrode sheet is preferably partially pressed into the separator, so that the electrode sheet is temporarily bonded to the separator to form an electrode sheet / separator laminate, and the laminate is then applied to the battery container. After charging, an electrolytic solution in which a radical polymerization initiator is dissolved is poured into this battery container, heated, and the above-mentioned separator is polymerized by a radical polymerization double bond polymerization reaction of the reactive polymer. Further, crosslinking is performed to obtain an electrode sheet / separator assembly. That is, the electrode sheet is actually bonded to the separator.
前述した電極シート/セパレータ積層体と同様に、本発明において、電極シート/セパレータ接合体は、負極シート/セパレータ/正極シート接合体のみならず、負極シート又は正極シートのいずれか一方の電極シート/セパレータ接合体や、また、正(負)極シート/セパレータ/負(正)極シート/セパレータなる構成をも含むものとする。 As in the case of the electrode sheet / separator laminate described above, in the present invention, the electrode sheet / separator assembly is not limited to the negative electrode sheet / separator / positive electrode sheet assembly, but either the negative electrode sheet or the positive electrode sheet / A separator assembly and a configuration of positive (negative) electrode sheet / separator / negative (positive) electrode sheet / separator are also included.
電解液は、電解質塩を溶剤に溶解してなる溶液である。電解質塩としては、例えば、水素、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、第三級又は第四級アンモニウム塩等をカチオン成分とし、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、六フッ化リン酸、過塩素酸等の無機酸、有機カルボン酸、有機スルホン酸、フッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をアニオン成分とする塩を用いることができる。しかし、これらのなかでは、特に、アルカリ金属イオンをカチオン成分とする電解質塩が好ましく用いられる。 The electrolytic solution is a solution obtained by dissolving an electrolyte salt in a solvent. Examples of the electrolyte salt include alkali metals such as hydrogen, lithium, sodium, and potassium, alkaline earth metals such as calcium and strontium, tertiary or quaternary ammonium salts, and the like as a cation component, hydrochloric acid, nitric acid, and phosphoric acid. , Salts containing inorganic acids such as sulfuric acid, borohydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, perchloric acid, and organic acids such as organic carboxylic acids, organic sulfonic acids, and fluorine-substituted organic sulfonic acids as anionic components Can be used. However, among these, an electrolyte salt containing an alkali metal ion as a cation component is particularly preferably used.
電解液のための溶剤としては、上記電解質塩を溶解するものであれば、どのようなものも用いることができるが、非水系の溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の環状エステル類、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状エステル類が用いられる。これらの溶剤は、単独で、又は2種以上の混合物として用いられる。 Any solvent can be used as the solvent for the electrolytic solution as long as it dissolves the above electrolyte salt. Examples of non-aqueous solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and γ-butyrolactone. Cyclic esters such as tetrahydrofuran, ethers such as dimethoxyethane, and chain esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. These solvents are used alone or as a mixture of two or more.
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(架橋性ポリマーのガラス転移温度の測定)
架橋性ポリマーの溶液を剥離紙上にキャスティングし、乾燥させた後、厚さ0.2〜0.5mm、幅5mmのシートを得、このシートをチャック間距離10mmとし、セイコー電子工業(株)製DSM120を用いて、温度範囲は−50℃から200℃、昇温速度5℃/分で曲げモードにて10Hzで貯蔵弾性率(E’)と損失弾性率(E”)を測定し、tanδ(E"/E')のピーク温度をガラス転移温度とした。
(Measurement of glass transition temperature of crosslinkable polymer)
After the solution of the crosslinkable polymer was cast on a release paper and dried, a sheet having a thickness of 0.2 to 0.5 mm and a width of 5 mm was obtained. The sheet was made a distance of 10 mm between chucks, manufactured by Seiko Electronics Industry Co., Ltd. Using DSM120, the storage elastic modulus (E ′) and loss elastic modulus (E ″) were measured at 10 Hz in a bending mode at a temperature range of −50 ° C. to 200 ° C. and a heating rate of 5 ° C./min. The peak temperature of E ″ / E ′) was taken as the glass transition temperature.
(電極の調製)
平均粒径15μmのコバルト酸リチウム(LiCoO2) と黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデン樹脂を重量比85:10:5で混合し、これをN−メチル−2−ピロリドンに加えて、固形分濃度15重量%のスラリーを調製した。このスラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の表面に厚み200μmに塗布した後、80℃で1時間乾燥させた。その後、このアルミニウム箔の裏面にも、同様に、上記スラリーを厚み200μmに塗布し、120℃で2時間乾燥させた後、ロールプレスを通して、厚み200μmの正極シートを調製した。
(Preparation of electrode)
Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) having an average particle size of 15 μm, graphite powder and polyvinylidene fluoride resin were mixed at a weight ratio of 85: 10: 5, and this was added to N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a solid content concentration of 15 wt. % Slurry was prepared. This slurry was applied to the surface of an aluminum foil having a thickness of 20 μm to a thickness of 200 μm, and then dried at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the slurry was similarly applied to the back surface of the aluminum foil to a thickness of 200 μm, dried at 120 ° C. for 2 hours, and then passed through a roll press to prepare a positive electrode sheet having a thickness of 200 μm.
黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデン樹脂を重量比95:5で混合し、これをN−メチル−2−ピロリドンに加えて、固形分濃度15重量%のスラリーを調製した。このスラリーを厚さ20μmの銅箔の表面に厚み200μmに塗布した後、80℃で1時間乾燥させた。その後、この銅箔の裏面にも、同様に、上記スラリーを厚み200μmに塗布し、120℃で2時間乾燥させた後、ロールプレスを通して、厚み200μmの負極シートを調製した。 Graphite powder and polyvinylidene fluoride resin were mixed at a weight ratio of 95: 5 and added to N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a slurry having a solid content concentration of 15% by weight. This slurry was applied to the surface of a 20 μm thick copper foil to a thickness of 200 μm and then dried at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the slurry was similarly applied to the back surface of the copper foil to a thickness of 200 μm, dried at 120 ° C. for 2 hours, and then passed through a roll press to prepare a negative electrode sheet having a thickness of 200 μm.
(セパレータと電極シートとの接着性の評価)
所定の寸法に打ち抜いた正極シート/セパレータ/負極シート積層体に過酸化ベンゾイルを溶解させた電解液(以下の実施例で用いるものと同じ。)を含浸させた後、ガラス板の間に挟み、電解液の揮発を抑えるために電解液の蒸気で飽和させたデシケータに入れ、温度70℃で24時間加熱して、上記正極シート/セパレータ/負極シート積層体中のセパレータを形成する反応性ポリマーを更に架橋反応させて、正負の電極シートをセパレータに接着させて、正極シート/セパレータ/負極シート接合体を得た。
(Evaluation of adhesion between separator and electrode sheet)
The positive electrode sheet / separator / negative electrode sheet laminate punched out to a predetermined size is impregnated with an electrolytic solution in which benzoyl peroxide is dissolved (the same as that used in the following examples), and is then sandwiched between glass plates. In order to suppress the volatilization of the electrolyte, it is placed in a desiccator saturated with an electrolyte vapor and heated at a temperature of 70 ° C. for 24 hours to further crosslink the reactive polymer forming the separator in the positive electrode sheet / separator / negative electrode sheet laminate. By reacting, the positive and negative electrode sheets were bonded to the separator to obtain a positive electrode sheet / separator / negative electrode sheet assembly.
このようにして得られた正極/セパレータ/負極シート接合体を1cm幅に裁断した後、電解液中に常温で24時間浸漬した。この後、湿った常態にて正極シート/セパレータ/負極シート接合体から正負の電極シートを剥がしたときに抵抗があるときを○とし、既に電極が剥がれているときを×とした。 The positive electrode / separator / negative electrode sheet assembly thus obtained was cut to a width of 1 cm and then immersed in an electrolytic solution at room temperature for 24 hours. Thereafter, when the positive and negative electrode sheets were peeled off from the positive electrode sheet / separator / negative electrode sheet assembly in a wet state, the case where there was resistance was marked with ◯, and the case where the electrodes had already been peeled was marked with x.
(電池性能の評価)
0.2CmAのレートにて5回充放電を行った後、0.2CmAのレートで充電し、更に、この後、2.0CmAのレートで放電を行って、2.0CmAでの放電容量/0.2CmAのレートでの放電容量比にて放電負荷特性を評価した。
(Evaluation of battery performance)
After charging and discharging 5 times at a rate of 0.2 CmA, charging was performed at a rate of 0.2 CmA, and thereafter, discharging was performed at a rate of 2.0 CmA, and a discharge capacity at 2.0 CmA / 0 The discharge load characteristics were evaluated by the discharge capacity ratio at a rate of 2 CmA.
(電池の耐熱性)
電池を150℃1時間加熱した後、電極間の短絡の有無を調べて、短絡のないときを○、短絡のあったときを×とした。
(Battery heat resistance)
After heating the battery at 150 ° C. for 1 hour, the presence or absence of a short circuit between the electrodes was examined.
(発泡シートにおける発泡径と発泡倍率)
発泡シートの表面の発泡径10点を顕微鏡で観察し、その平均値を発泡径とした。また、発泡後のシートの厚みを発泡前のシートの厚みで除した値を発泡倍率とした。
(Foam diameter and expansion ratio in the foam sheet)
Ten points of the foam diameter on the surface of the foam sheet were observed with a microscope, and the average value was taken as the foam diameter. Moreover, the value which remove | divided the thickness of the sheet | seat after foaming by the thickness of the sheet | seat before foaming was made into the foaming ratio.
実施例1
(架橋性ポリマーの調製)
N,N−ジメチルアクリルアミド 50 重量部
アクリロニトリル 10 重量部
2−ヒドロキシエチルアクリレート 4 重量部
メチルメタクリレート 15 重量部
ブチルアクリレート 21 重量部
アゾビスイソブチロニトリル 0.3重量部
酢酸エチル 150 重量部
Example 1
(Preparation of crosslinkable polymer)
N, N-dimethylacrylamide 50 parts by weight Acrylonitrile 10 parts by weight 2-hydroxyethyl acrylate 4 parts by weight Methyl methacrylate 15 parts by weight Butyl acrylate 21 parts by weight Azobisisobutyronitrile 0.3 part by weight Ethyl acetate 150 parts by weight
上記モノマーと重合開始剤と溶媒とを攪拌機と窒素導入管とコンデンサを備えた四つ口フラスコに仕込み、攪拌下にフラスコ内を窒素置換した。次いで、温水浴中、攪拌しながら、62℃で8時間重合を行い、更に、75℃に昇温して、この温度で3時間保持した後、酢酸エチルを加えて、濃度20重量%の架橋性ポリマーの溶液を得た。この架橋性ポリマーの重量平均分子量は4.5×105 であった。 The monomer, polymerization initiator, and solvent were charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, and a condenser, and the inside of the flask was purged with nitrogen under stirring. Next, polymerization is carried out at 62 ° C. for 8 hours with stirring in a warm water bath, and further heated to 75 ° C. and held at this temperature for 3 hours. A solution of a functional polymer was obtained. The weight average molecular weight of this crosslinkable polymer was 4.5 × 10 5 .
窒素置換したフラスコに上記架橋性ポリマーの酢酸エチル溶液を入れ、この架橋性ポリマーのヒドロキシ基の0.5当量のメタクリロイルオキシエチルイソシアネートを加え、40℃で24時間攪拌下に反応させて、官能基として、ヒドロキシ基と共にメタクリロイル基を有する架橋性ポリマーを得た。この架橋性ポリマーのガラス転移温度は65℃であった。 The ethyl acetate solution of the crosslinkable polymer is placed in a flask purged with nitrogen, 0.5 equivalent of methacryloyloxyethyl isocyanate of the hydroxy group of the crosslinkable polymer is added, and the mixture is reacted at 40 ° C. with stirring for 24 hours. As a result, a crosslinkable polymer having a methacryloyl group together with a hydroxy group was obtained. The glass transition temperature of this crosslinkable polymer was 65 ° C.
(セパレータの調製)
トリメチロールプロパン1モル部にヘキサメチレンジイソシアネート3モル部を付加させてなる3官能イソシアネート1重量部、発泡剤(永和化成工業(株)製ネオセルボン1000S)5重量部、酸化亜鉛3重量部及びシリカ微粉末1重量部を上記架橋性ポリマーの溶液に上記架橋性ポリマー100重量部に対して加えて、架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物の溶液を得た。この架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物の溶液を剥離処理したポリエステルフィルムからなる厚み40μmの剥離性シート上に塗布し、70℃で乾燥させて、剥離性シート上に厚み3μmの架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物からなるシートを得た。
(Preparation of separator)
1 part by weight of trimethylolpropane and 3 parts by weight of hexamethylene diisocyanate added to 3 parts by weight of trifunctional isocyanate, 5 parts by weight of blowing agent (Neocelbon 1000S manufactured by Eiwa Kasei Kogyo Co., Ltd.), 3 parts by weight of zinc oxide and fine silica 1 part by weight of powder was added to 100 parts by weight of the crosslinkable polymer to the solution of the crosslinkable polymer to obtain a solution of a crosslinkable polymer / crosslinking agent / foaming agent mixture. This crosslinkable polymer / crosslinking agent / foaming agent mixture solution was applied onto a release film having a thickness of 40 μm made of a release-treated polyester film, dried at 70 ° C., and then having a thickness of 3 μm on the release sheet. A sheet comprising a mixture of / crosslinking agent / foaming agent was obtained.
次いで、この剥離性シート上の上記架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物からなるシートの上に更に上記と同じポリエステルフィルムからなる厚み40μmの剥離性シートを重ね合わせ、得られた積層物を150℃で10分間加熱して、発泡シートを得た。この後、更に、これを50℃の恒温室内に3日間投入して、反応性ポリマーの発泡シートからなるセパレータを含む積層物を得た。 Next, a peelable sheet having a thickness of 40 μm made of the same polyester film as described above was further laminated on the sheet made of the crosslinkable polymer / crosslinker / foaming agent mixture on the peelable sheet, and the resulting laminate was 150. The foamed sheet was obtained by heating at 0 ° C. for 10 minutes. Thereafter, this was further put into a thermostatic chamber at 50 ° C. for 3 days to obtain a laminate including a separator made of a foamed sheet of a reactive polymer.
上記積層物から一方の剥離性シートを剥離、除去して、他方の剥離製シート上にセパレータを露出させ、このセパレータの表面に前記正極シートを重ね合わせ、温度85℃の加熱貼り合わせロールを用いて、正極シートをセパレータに圧着した。次いで、他方の剥離性シートを剥離、除去して、セパレータの裏面を露出させ、このセパレータの裏面に前記負極シートを重ね合わせ、同様にして、温度85℃の加熱貼り合わせロールを用いて、セパレータに負極シートを圧着し、かくして、電極シート/セパレータ積層体を得た。 One peelable sheet is peeled off from the laminate, the separator is exposed on the other peelable sheet, the positive electrode sheet is overlaid on the surface of the separator, and a heating laminating roll with a temperature of 85 ° C. is used. The positive electrode sheet was pressure-bonded to the separator. Next, the other peelable sheet is peeled and removed to expose the back surface of the separator, and the negative electrode sheet is overlaid on the back surface of the separator. Similarly, using a heat bonding roll at a temperature of 85 ° C., the separator The negative electrode sheet was pressure-bonded to the electrode sheet / separator laminate.
(電池の組立てと電池性能の評価)
アルゴン置換したグローブボックス中、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート混合溶媒(容量比1/2)に1.2モル/L濃度となるように電解質塩六フッ化リン酸リチウム(LiPF6) を溶解させ、更に、この溶液100重量部に過酸化ベンゾイル1重量部を溶解させて電解液を調製した。
(Assembly of battery and evaluation of battery performance)
In an argon-substituted glove box, electrolyte salt lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in an ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate mixed solvent (volume ratio 1/2) to a concentration of 1.2 mol / L, Furthermore, 1 part by weight of benzoyl peroxide was dissolved in 100 parts by weight of this solution to prepare an electrolytic solution.
上記電極シート/セパレータ積層体を正負電極板を兼ねる2016サイズのコイン型電池用缶に仕込み、上記過酸化ベンゾイルを溶解させた電解液をこのコイン型電池の缶内に注入した後、電池用缶を封口して、仕掛品を製作した。この後、この仕掛品を温度70℃で24時間加熱して、電極シート/セパレータ接合体を有するコイン型リチウムイオン二次電池を得た。 The electrode sheet / separator laminate is loaded into a 2016-size coin-type battery can that also serves as a positive and negative electrode plate, and an electrolytic solution in which the benzoyl peroxide is dissolved is injected into the coin-type battery can. The work in process was made. Thereafter, this work-in-process was heated at a temperature of 70 ° C. for 24 hours to obtain a coin-type lithium ion secondary battery having an electrode sheet / separator assembly.
上記セパレータのゲル分率、厚み、発泡倍率、発泡径及び膨潤度を表1に示し、更に、上記電池の放電負荷特性と耐熱性と電池の製造に用いた上記電極シート/セパレータ積層体におけるセパレータと電極シートとの接着性を表1に示す。 Table 1 shows the gel fraction, thickness, foaming ratio, foaming diameter, and degree of swelling of the separator, and further, the separator in the electrode sheet / separator laminate used for the battery discharge load characteristics, heat resistance, and battery production. Table 1 shows the adhesion between the electrode sheet and the electrode sheet.
実施例2
実施例1において得られた架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物の溶液を剥離処理した厚み40μmのポリエステルフィルムからなる剥離性シート上に塗布し、70℃で乾燥させて、剥離性シート上に厚み12μmのシートを得た。この剥離性シート上のシートの上に更に上記と同じポリエステルフィルムからなる厚み40μmの剥離性シートを重ね合わせ、得られた積層物を150℃で10分間加熱して、発泡シートを得た。
Example 2
The solution of the crosslinkable polymer / crosslinking agent / foaming agent mixture obtained in Example 1 was applied onto a peelable sheet made of a polyester film having a thickness of 40 μm and dried at 70 ° C., and then on the peelable sheet. A sheet having a thickness of 12 μm was obtained. A 40 μm thick peelable sheet made of the same polyester film as described above was further superimposed on the sheet on the peelable sheet, and the resulting laminate was heated at 150 ° C. for 10 minutes to obtain a foamed sheet.
以下、実施例1と同様にして、この発泡シートを用いて、電極シート/セパレータ積層体を得、これを用いて、電極シート/セパレータ接合体を有するコイン型リチウムイオン二次電池を得た。 Hereinafter, in the same manner as in Example 1, an electrode sheet / separator laminate was obtained using this foam sheet, and a coin-type lithium ion secondary battery having an electrode sheet / separator assembly was obtained using this foam sheet.
上記セパレータのゲル分率、厚み、発泡倍率、発泡径及び膨潤度を表1に示し、更に、上記電池の放電負荷特性と耐熱性と電池の製造に用いた上記電極シート/セパレータ積層体におけるセパレータと電極シートとの接着性を表1に示す。 Table 1 shows the gel fraction, thickness, foaming ratio, foaming diameter, and degree of swelling of the separator, and further, the separator in the electrode sheet / separator laminate used for the battery discharge load characteristics, heat resistance, and battery production. Table 1 shows the adhesion between the electrode sheet and the electrode sheet.
実施例3
実施例1において得られた架橋性ポリマーにそのヒドロキシ基の0.8当量のメタクリロイルオキシエチルイソシアネートを反応させて、同様にして、官能基として、ヒドロキシ基と共にメタクリロイルオキシ基を有する架橋性ポリマーを得た。
Example 3
The crosslinkable polymer obtained in Example 1 was reacted with 0.8 equivalent of methacryloyloxyethyl isocyanate of the hydroxy group to obtain a crosslinkable polymer having a methacryloyloxy group together with a hydroxy group as a functional group. It was.
トリメチロールプロパン1モル部にヘキサメチレンジイソシアネート3モル部を付加させてなる3官能イソシアネート0.5重量部、発泡剤(永和化成工業(株)製ネオセルボン1000S)5重量部、酸化亜鉛3重量部及びシリカ微粉末1重量部を上記架橋性ポリマーの溶液に上記架橋性ポリマー100重量部に対して加えて、架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物の溶液を得た。この架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物の溶液を剥離処理したポリエステルフィルムからなる厚み40μmの剥離性シート上に塗布し、70℃で乾燥させて、剥離性シート上に厚み3μmの架橋性ポリマー/架橋剤/発泡剤混合物からなるシートを得た。 0.5 parts by weight of a trifunctional isocyanate obtained by adding 3 parts by mole of hexamethylene diisocyanate to 1 part by weight of trimethylolpropane, 5 parts by weight of a foaming agent (Neocelbon 1000S manufactured by Eiwa Chemical Industry Co., Ltd.), 3 parts by weight of zinc oxide, and 1 part by weight of silica fine powder was added to 100 parts by weight of the crosslinkable polymer to the solution of the crosslinkable polymer to obtain a solution of a crosslinkable polymer / crosslinking agent / foaming agent mixture. This crosslinkable polymer / crosslinking agent / foaming agent mixture solution was applied onto a release film having a thickness of 40 μm made of a release-treated polyester film, dried at 70 ° C., and then having a thickness of 3 μm on the release sheet. A sheet comprising a mixture of / crosslinking agent / foaming agent was obtained.
以下、実施例1と同様にして、発泡シートを得、これを用いて、電極シート/セパレータ積層体を得、これを用いて、電極シート/セパレータ接合体を有するコイン型リチウムイオン二次電池を得た。 Hereinafter, a foamed sheet was obtained in the same manner as in Example 1, and an electrode sheet / separator laminate was obtained using the foamed sheet. Using this, a coin-type lithium ion secondary battery having an electrode sheet / separator assembly was obtained. Obtained.
上記セパレータのゲル分率、厚み、発泡倍率、発泡径及び膨潤度を表1に示し、更に、上記電池の放電負荷特性と耐熱性と電池の製造に用いた上記電極シート/セパレータ積層体におけるセパレータと電極シートとの接着性を表1に示す。 Table 1 shows the gel fraction, thickness, foaming ratio, foaming diameter, and degree of swelling of the separator, and further, the separator in the electrode sheet / separator laminate used for the battery discharge load characteristics, heat resistance, and battery production. Table 1 shows the adhesion between the electrode sheet and the electrode sheet.
比較例1
実施例1において、前記3官能イソシアネートを用いることなしに、架橋性ポリマー/発泡剤混合物の溶液を得た。即ち、実施例1において得られた架橋性ポリマーの酢酸エチル溶液に架橋性ポリマー100重量部に対して、発泡剤(永和化成工業(株)製ネオセルボン1000S)5重量部、酸化亜鉛3重量部及びシリカ微粉末1重量部を加えて、架橋性ポリマー/発泡剤混合物の溶液を得た。
Comparative Example 1
In Example 1, a solution of a crosslinkable polymer / foaming agent mixture was obtained without using the trifunctional isocyanate. That is, with respect to 100 parts by weight of the crosslinkable polymer in the ethyl acetate solution of the crosslinkable polymer obtained in Example 1, 5 parts by weight of a foaming agent (Neocelbon 1000S manufactured by Eiwa Kasei Kogyo Co., Ltd.), 3 parts by weight of zinc oxide, and 1 part by weight of silica fine powder was added to obtain a solution of a crosslinkable polymer / foaming agent mixture.
この架橋性ポリマー/発泡剤混合物の溶液を剥離処理した厚み40μmのポリエステルフィルムからなる剥離性シート上に塗布し、70℃で乾燥させて、剥離性シート上に厚み3μmのシートを得た。この剥離性シート上のシートの上に更に上記と同じポリエステルフィルムからなる厚み40μmの剥離性シートを重ね合わせ、得られた積層物を150℃で10分間加熱して、発泡シートを得た。 The solution of the crosslinkable polymer / foaming agent mixture was applied onto a peelable sheet made of a polyester film having a thickness of 40 μm and dried at 70 ° C. to obtain a sheet having a thickness of 3 μm on the peelable sheet. A 40 μm thick peelable sheet made of the same polyester film as described above was further superimposed on the sheet on the peelable sheet, and the resulting laminate was heated at 150 ° C. for 10 minutes to obtain a foamed sheet.
この発泡シートの表裏に実施例1と同様にして正負極シートを圧着し、貼り合わせて、電極シート/セパレータ積層体を得、これを用いて、電極シート/セパレータ接合体を有するコイン型リチウムイオン二次電池を得た。 The positive and negative electrode sheets are pressure-bonded to the front and back of the foam sheet and bonded together to obtain an electrode sheet / separator laminate, which is used to form a coin-type lithium ion having an electrode sheet / separator assembly. A secondary battery was obtained.
上記セパレータのゲル分率、厚み、発泡倍率、発泡径及び膨潤度を表1に示し、更に、上記電池の放電負荷特性と耐熱性と電池の製造に用いた上記電極シート/セパレータ積層体におけるセパレータと電極シートとの接着性を表1に示す。 Table 1 shows the gel fraction, thickness, foaming ratio, foaming diameter, and degree of swelling of the separator, and further, the separator in the electrode sheet / separator laminate used for the battery discharge load characteristics, heat resistance, and battery production. Table 1 shows the adhesion between the electrode sheet and the electrode sheet.
比較例2
実施例1において、発泡剤を用いることなしに、架橋性ポリマー/架橋剤混合物の溶液を得た。即ち、実施例1において得られた架橋性ポリマーの酢酸エチル溶液に架橋性ポリマー100重量部に対して、トリメチロールプロパン1モル部にヘキサメチレンジイソシアネート3モル部を付加させてなる3官能イソシアネート1重量部、酸化亜鉛3重量部及びシリカ微粉末1重量部を加えて、架橋性ポリマー/架橋剤混合物の溶液を得た。
Comparative Example 2
In Example 1, a solution of a crosslinkable polymer / crosslinker mixture was obtained without using a blowing agent. That is, 1 weight of trifunctional isocyanate obtained by adding 3 mole parts of hexamethylene diisocyanate to 1 mole part of trimethylolpropane with respect to 100 weight parts of the crosslinkable polymer to the ethyl acetate solution of the crosslinkable polymer obtained in Example 1. Part by weight, 3 parts by weight of zinc oxide and 1 part by weight of silica fine powder were added to obtain a solution of a crosslinkable polymer / crosslinking agent mixture.
この架橋性ポリマー/架橋剤混合物の溶液を剥離処理した厚み40μmのポリエステルフィルムからなる剥離性シート上に塗布し、70℃で乾燥させて、剥離性シート上に厚み3μmのシートを得た。この剥離性シート上のシートの上に更に上記と同じポリエステルフィルムからなる厚み40μmの剥離性シートを重ね合わせ、50℃の恒温室内に3日間投入し、発泡シートの有する架橋性ポリマーのヒドロキシ基を上記3官能イソシアネートと反応させ、架橋させて、反応性ポリマーのシートからなるセパレータを含む積層物を得た。 The solution of the crosslinkable polymer / crosslinking agent mixture was applied onto a peelable sheet made of a polyester film having a thickness of 40 μm and dried at 70 ° C. to obtain a sheet having a thickness of 3 μm on the peelable sheet. A 40 μm-thick peelable sheet made of the same polyester film as described above is further superimposed on the sheet on this peelable sheet, and placed in a temperature-controlled room at 50 ° C. for 3 days, and the hydroxy group of the crosslinkable polymer contained in the foamed sheet is added. By reacting with the above trifunctional isocyanate and crosslinking, a laminate including a separator made of a reactive polymer sheet was obtained.
次いで、上記積層物から電極シート/セパレータ積層体を得、以下、実施例1と同様にして、これを用いて、電極シート/セパレータ接合体を有するコイン型リチウムイオン二次電池を得た。 Next, an electrode sheet / separator laminate was obtained from the laminate, and a coin-type lithium ion secondary battery having an electrode sheet / separator assembly was obtained using this in the same manner as in Example 1.
上記セパレータのゲル分率、厚み及び膨潤度を表1に示し、更に、上記電池の放電負荷特性と耐熱性と電池の製造に用いた上記電極シート/セパレータ積層体におけるセパレータと電極シートとの接着性を表1に示す。 Table 1 shows the gel fraction, thickness, and degree of swelling of the separator. Further, the discharge load characteristics and heat resistance of the battery, and the adhesion between the separator and the electrode sheet in the electrode sheet / separator laminate used for battery manufacture. The properties are shown in Table 1.
比較例3
実施例1において、過酸化ベンゾイルを含まない電解液を用いて、電池を組み立てた。即ち、実施例1において得られた電極シート/セパレータ積層体を正負電極板を兼ねる2016サイズのコイン型電池用缶に仕込み、過酸化ベンゾイルを含まない電解液をこのコイン型電池の缶内に注入した後、電池用缶を封口して、仕掛品を製作した。この後、この仕掛品を温度70℃で24時間加熱して、コイン型リチウムイオン二次電池を得た。
Comparative Example 3
In Example 1, a battery was assembled using an electrolytic solution containing no benzoyl peroxide. That is, the electrode sheet / separator laminate obtained in Example 1 was charged into a 2016-size coin-type battery can that also serves as a positive and negative electrode plate, and an electrolyte containing no benzoyl peroxide was injected into the coin-type battery can. After that, the battery can was sealed to produce a work in process. Thereafter, this work-in-process was heated at a temperature of 70 ° C. for 24 hours to obtain a coin-type lithium ion secondary battery.
上記セパレータのゲル分率、厚み、発泡倍率、発泡径及び膨潤度を表1に示し、更に、上記電池の放電負荷特性と耐熱性と電池の製造に用いた上記電極シート/セパレータ積層体におけるセパレータと電極シートとの接着性を表1に示す。 Table 1 shows the gel fraction, thickness, foaming ratio, foaming diameter, and degree of swelling of the separator, and further, the separator in the electrode sheet / separator laminate used for the battery discharge load characteristics, heat resistance, and battery production. Table 1 shows the adhesion between the electrode sheet and the electrode sheet.
表1に示すように、本発明による電池用セパレータは、電極シートとの接着性にすぐれ、従って、耐熱性にすぐれる高性能の電池を与える。 As shown in Table 1, the battery separator according to the present invention is excellent in adhesion to the electrode sheet, and thus provides a high-performance battery excellent in heat resistance.
これに対して、比較例1によれば、架橋性ポリマーは、予め、架橋されることなく、そのまま、発泡シートとされ、これに電極シートを圧着して電極シート/セパレータ積層体としたので、得られる電池は、セパレータと電極シートとの接着性に劣り、従って、耐熱性に劣っている。 On the other hand, according to Comparative Example 1, the crosslinkable polymer was not previously cross-linked, but was used as it was as a foam sheet, and the electrode sheet was pressure-bonded to the electrode sheet / separator laminate. The obtained battery has poor adhesion between the separator and the electrode sheet, and therefore has poor heat resistance.
比較例2によれば、セパレータが発泡シートからなるものではないので、電池特性に劣っている。比較例3によれば、反応性ポリマーは、電池容器内において、セパレータの反応性ポリマーの更なる架橋がないので、得られる電池は、セパレータと電極シートとの間に接着がなく、従って、耐熱性に劣っている。
According to Comparative Example 2, since the separator is not made of a foam sheet, the battery characteristics are inferior. According to Comparative Example 3, since the reactive polymer has no further cross-linking of the reactive polymer of the separator in the battery container, the resulting battery has no adhesion between the separator and the electrode sheet, and is therefore heat resistant. Inferior.
Claims (4)
An electrode sheet is laminated on the separator according to claims 1 to 3 and pressed to form an electrode sheet / separator laminate. After the laminate is charged into a battery container, an electrolytic solution in which a radical polymerization initiator is dissolved is prepared. The solution is poured into the battery container and heated to crosslink and cure the reactive polymer by radically polymerizable ethylenic double bonds in the reactive polymer forming the separator, and the electrode sheet is used as a separator. A battery manufacturing method comprising bonding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004370744A JP2006179278A (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Battery separator and battery manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004370744A JP2006179278A (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Battery separator and battery manufacturing method using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006179278A true JP2006179278A (en) | 2006-07-06 |
Family
ID=36733177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004370744A Pending JP2006179278A (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Battery separator and battery manufacturing method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006179278A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015141477A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | 積水化学工業株式会社 | Heat resistant synthetic resin microporous film, method for manufacturing same, nonaqueous electrolyte secondary cell separator, and nonaqueous electrolyte secondary cell |
| CN110600659A (en) * | 2019-08-08 | 2019-12-20 | 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 | Lithium ion battery diaphragm, preparation method thereof and lithium ion battery |
-
2004
- 2004-12-22 JP JP2004370744A patent/JP2006179278A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015141477A1 (en) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | 積水化学工業株式会社 | Heat resistant synthetic resin microporous film, method for manufacturing same, nonaqueous electrolyte secondary cell separator, and nonaqueous electrolyte secondary cell |
| JPWO2015141477A1 (en) * | 2014-03-18 | 2017-04-06 | 積水化学工業株式会社 | Heat-resistant synthetic resin microporous film and method for producing the same, separator for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| CN110600659A (en) * | 2019-08-08 | 2019-12-20 | 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 | Lithium ion battery diaphragm, preparation method thereof and lithium ion battery |
| CN110600659B (en) * | 2019-08-08 | 2023-06-16 | 江苏正力新能电池技术有限公司 | Lithium ion battery diaphragm, preparation method thereof and lithium ion battery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8357260B2 (en) | Partially crosslinked adhesive-supported porous film for battery separator and its use | |
| CN101983444B (en) | Separator for battery and battery using same | |
| JP2004323827A (en) | Adhesive-supported porous film for battery separator and its use | |
| JP2009266811A (en) | Cell separator and cell using the same | |
| JP2011071128A (en) | Adhesive-carrying porous film for cell separator, and application thereof | |
| JP5260075B2 (en) | Reactive polymer-supported porous film for battery separator and electrode / separator assembly obtained therefrom | |
| JP4718816B2 (en) | Reactive polymer-supported porous film for battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP2006179279A (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| WO2006038362A1 (en) | Reactive-polymer-carrying porous film and process for producing the same | |
| JP4601414B2 (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP5140240B2 (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP2007035541A (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP4456422B2 (en) | Battery positive electrode / reactive polymer-supported porous film / negative electrode laminate | |
| JP2006179278A (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP4989053B2 (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP2007035542A (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP4601338B2 (en) | Battery positive electrode / reactive polymer-supported porous film / negative electrode laminate | |
| JP2007157569A (en) | Reactive polymer-supported porous film for battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP2006179281A (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP2007035556A (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP4791002B2 (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP5260073B2 (en) | Battery separator and electrode / separator assembly obtained therefrom | |
| JP2009193743A (en) | Crosslinkable polymer-supported porous film for battery separator, battery separator and electrode / separator assembly obtained therefrom | |
| JP2007035543A (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same | |
| JP5010801B2 (en) | Battery separator and battery manufacturing method using the same |