JP5680241B2 - Battery separator - Google Patents
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Description
本発明は電池用セパレータに関し、詳しくは、電極に強固に接着すると共に、耐酸化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。 The present invention relates to a battery separator, and more specifically, an object of the present invention is to provide a battery separator that strongly adheres to an electrode and provides a battery having excellent oxidation resistance.
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の小型の携帯電子機器のための電源として、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が広く用いられている。このようなリチウムイオン二次電池は、シート状の正、負極と、例えば、ポリオレフィン樹脂多孔質フィルムとを積層し、又は捲回して、例えば、金属缶からなる電池容器に仕込んだ後、この電池容器に電解液を注入し、密封、封口するという工程を経て製造される。 In recent years, lithium ion secondary batteries having high energy density have been widely used as power sources for small portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers. Such a lithium ion secondary battery is obtained by laminating or winding sheet-like positive and negative electrodes and, for example, a polyolefin resin porous film, and charging the battery into a battery container made of, for example, a metal can. It is manufactured through a process of injecting an electrolytic solution into a container, sealing, and sealing.
しかし、近年、上記のような小型乃至携帯電子機器の一層の小型化と軽量化への要望が非常に強く、そこで、リチウムイオン二次電池についても、更なる薄型化と軽量化が求められており、従来の金属缶容器に代えて、ラミネートフィルム型の電池容器も用いられるようになっている。 However, in recent years, there has been a strong demand for further downsizing and weight reduction of the above-described small or portable electronic devices. Therefore, further thinning and weight reduction of lithium ion secondary batteries are also required. In place of the conventional metal can container, a laminate film type battery container is also used.
このようなラミネートフィルム型の電池容器によれば、従来の金属缶容器に比べて、セパレータと電極の電気的接続を維持するための面圧を電極面に十分に加えることができないので、電池の充放電時の電極活物質の膨張収縮によって、電極間距離が経時により部分的に大きくなり、電池の内部抵抗が増大して、電池特性が低下するほか、電池内部で抵抗のばらつきが生じることによっても、電池特性が低下するという問題が生じる。 According to such a laminated film type battery container, the surface pressure for maintaining the electrical connection between the separator and the electrode cannot be sufficiently applied to the electrode surface as compared with the conventional metal can container. Due to the expansion and contraction of the electrode active material during charging and discharging, the distance between the electrodes partially increases with time, the internal resistance of the battery increases, the battery characteristics deteriorate, and the resistance varies within the battery. However, there arises a problem that the battery characteristics deteriorate.
また、大面積のシート状電池を製造する場合には、電極間距離を一定に保つことができず、電池内部の抵抗のばらつきによって、電池特性が十分に得られないという問題もあった。 Further, when manufacturing a sheet battery having a large area, the distance between the electrodes cannot be kept constant, and there is a problem that battery characteristics cannot be sufficiently obtained due to variations in resistance inside the battery.
そこで、このような問題点を解決するために、多官能性ビニルモノマーと単官能性ビニルモノマーを含有する接着剤を用いて電極をセパレータに接着することが提案されている(特許文献1参照)。このように、電極をセパレータに接着すれば、電池容器からの圧力によらずに、電極間距離を一定に保つことができる。しかし、上述したような接着剤は耐酸化還元性が低く、高電圧出力を有するリチウム電池に用いるときは、接着剤が電極との接触によって、酸化又は還元反応を起こし、接着剤が分解して、接着力が低下するばかりでなく、分解物が電池内で副反応を起こして、電池特性の大幅な低下を招く。 Therefore, in order to solve such problems, it has been proposed to adhere an electrode to a separator using an adhesive containing a polyfunctional vinyl monomer and a monofunctional vinyl monomer (see Patent Document 1). . Thus, if the electrodes are bonded to the separator, the distance between the electrodes can be kept constant regardless of the pressure from the battery container. However, the above-mentioned adhesive has low oxidation-reduction resistance, and when used in a lithium battery having a high voltage output, the adhesive causes an oxidation or reduction reaction by contact with the electrode, and the adhesive is decomposed. Not only does the adhesive strength decrease, but the decomposition products cause side reactions in the battery, leading to a significant decrease in battery characteristics.
また、非水電池において、電極とセパレータをアルミナのような無機フィラーを含有する多孔質樹脂層を接着剤として接着させることも提案されているが(特許文献2参照)、アルミナは、イオン伝導性をもたず、また、非水電池用の電解液に膨潤しないので、多孔質樹脂層はその分、イオン伝導性が損なわれて、電池特性の低下を招くという問題を有している。 In addition, in a nonaqueous battery, it has been proposed that an electrode and a separator are bonded using a porous resin layer containing an inorganic filler such as alumina as an adhesive (see Patent Document 2). In addition, since it does not swell in the electrolyte for a non-aqueous battery, the porous resin layer has a problem that the ion conductivity is lost correspondingly and the battery characteristics are deteriorated.
本発明は、セパレータに電極を接着してなる電池の製造における上述した問題を解決するためになされたものであって、電極に強固に接着すると共に、耐酸化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。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems in the production of a battery in which an electrode is bonded to a separator, and is used for a battery that strongly adheres to an electrode and provides a battery with excellent oxidation resistance. An object is to provide a separator.
本発明によれば、分子中に複数のカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有し、更に、有機化した膨潤性合成雲母粒子を含む反応性ポリマーの層を多孔質フィルム上に担持させてなる電池用セパレータが提供される。以下、有機化した膨潤性合成雲母を単に有機化膨潤性合成雲母ということがある。 According to the present invention, a reactive polymer layer containing a plurality of cationically polymerizable functional groups in the molecule and having a crosslinked structure and containing organically swellable synthetic mica particles is supported on the porous film. A battery separator is provided. Hereinafter, the organically swellable synthetic mica may be simply referred to as an organically swellable synthetic mica.
更に、本発明によれば、上記電池用セパレータに電極を積層して、電極/セパレータ積層体とし、これを電池容器内に仕込んだ後、カチオン重合性触媒を含む電解液を上記電池容器内に注入し、上記電極/セパレータ積層体の有する反応性ポリマーを上記電解液と接触させて、上記反応性ポリマーをカチオン重合させることによって得られる電極/セパレータ接合体が提供される。 Furthermore, according to the present invention, an electrode is laminated on the battery separator to form an electrode / separator laminate, and after charging the battery container, an electrolytic solution containing a cationically polymerizable catalyst is placed in the battery container. An electrode / separator assembly obtained by injecting and bringing the reactive polymer of the electrode / separator laminate into contact with the electrolytic solution to cause cationic polymerization of the reactive polymer is provided.
本発明による電池用セパレータは、分子中に複数のカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有し、更に、有機化膨潤性合成雲母粒子を含む反応性ポリマーの層を多孔質フィルム上に担持させてなるものであり、その間の接着にすぐれる電極/セパレータ接合体を与えると共に、そのような電池用セパレータを用いることによって、上述したような電極/セパレータ接合体を備えた電池を得ることができる。 The battery separator according to the present invention has a crosslinked polymer structure having a plurality of cationically polymerizable functional groups in the molecule, and further has a reactive polymer layer containing organically swellable synthetic mica particles supported on a porous film. In addition to providing an electrode / separator assembly excellent in adhesion therebetween, and using such a battery separator, a battery having the electrode / separator assembly as described above can be obtained. it can.
本発明による電池用セパレータは、分子中に複数のカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有し、更に、有機化した膨潤性合成雲母粒子を含む反応性ポリマーの層を多孔質フィルム上に担持させてなるものである。 The battery separator according to the present invention has a plurality of cationically polymerizable functional groups in the molecule, a crosslinked structure, and a reactive polymer layer containing organically swellable synthetic mica particles on a porous film. It is made to carry.
(基材多孔質フィルム)
本発明において、基材多孔質フィルムは、膜厚3〜50μmの範囲のものが好ましく用いられる。多孔質フィルムの厚みが3μmよりも薄いときは、強度が不十分であって、電池においてセパレータとして用いるとき、電極が内部短絡を起こすおそれがある。他方、多孔質フィルムの厚みが50μmを越えるときは、そのような多孔質フィルムをセパレータとする電池は電極間距離が大きすぎて、電池の内部抵抗が過大となる。
(Substrate porous film)
In the present invention, the substrate porous film preferably has a thickness in the range of 3 to 50 μm. When the thickness of the porous film is less than 3 μm, the strength is insufficient, and the electrode may cause an internal short circuit when used as a separator in a battery. On the other hand, when the thickness of the porous film exceeds 50 μm, a battery using such a porous film as a separator has a too large distance between electrodes, and the internal resistance of the battery becomes excessive.
また、基材多孔質フィルムは、平均孔径0.01〜5μmの細孔を有し、空孔率が20〜95%%の範囲のものが用いられ、好ましくは、30〜90%、最も好ましくは、40〜85%の範囲のものが用いられる。空孔率が余りに低いときは、電池のセパレータとして用いた場合に、イオン伝導経路が少なくなり、十分な電池特性を得ることができない。他方、空孔率が余りに高いときは、電池のセパレータとして用いた場合に、強度が不十分であり、所要の強度を得るためには、基材多孔質フィルムとして厚いものを用いざるを得ず、そうすれば、電池の内部抵抗が高くなるので好ましくない。 The substrate porous film has pores having an average pore diameter of 0.01 to 5 μm and a porosity of 20 to 95%%, preferably 30 to 90%, most preferably Is in the range of 40 to 85%. When the porosity is too low, when used as a battery separator, the ion conduction path is reduced, and sufficient battery characteristics cannot be obtained. On the other hand, when the porosity is too high, when used as a battery separator, the strength is insufficient, and in order to obtain the required strength, a thick substrate porous film must be used. This is not preferable because the internal resistance of the battery increases.
更に、基材多孔質フィルムは、1500秒/100cc以下、好ましくは、1000秒/100cc以下の通気度を有するものが用いられる。通気度が高すぎるときは、電池のセパレータとして用いた場合に、イオン伝導性が低く、十分な電池特性を得ることができない。 Furthermore, the base porous film has a permeability of 1500 seconds / 100 cc or less, preferably 1000 seconds / 100 cc or less. When the air permeability is too high, the ion conductivity is low when used as a battery separator, and sufficient battery characteristics cannot be obtained.
また、基材多孔質フィルムの強度は、突刺し強度が1N以上であることが好ましい。突刺し強度が1Nよりも小さいときは、電極間に面圧がかかった際に基材が破断し、内部短絡を引き起こすおそれがあるからである。 Moreover, it is preferable that the base material porous film has a puncture strength of 1 N or more. This is because when the piercing strength is less than 1 N, the substrate may be broken when a surface pressure is applied between the electrodes, thereby causing an internal short circuit.
本発明によれば、基材多孔質フィルムは、上述したような特性を有すれば、特に、限定されるものではないが、耐溶剤性や耐酸化還元性を考慮すれば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質フィルムが好適である。しかし、なかでも、加熱されたとき、樹脂が溶融して、細孔が閉塞する性質を有し、その結果、電池に所謂シャットダウン機能を有せしめることができるところから、基材多孔質フィルムとしては、ポリエチレン樹脂フィルムが特に好適である。ここに、ポリエチレン樹脂には、エチレンのホモポリマーのみならず、プロピレン、ブテン、ヘキセン等のα−オレフィンとエチレンとのコポリマーを含むものとする。 According to the present invention, the substrate porous film is not particularly limited as long as it has the characteristics as described above, but in consideration of solvent resistance and oxidation-reduction resistance, polyethylene, polypropylene, etc. A porous film made of a polyolefin resin is suitable. However, among them, when heated, the resin melts and the pores are blocked, and as a result, the battery can have a so-called shutdown function. A polyethylene resin film is particularly suitable. Here, the polyethylene resin includes not only a homopolymer of ethylene but also a copolymer of ethylene with an α-olefin such as propylene, butene and hexene.
また、本発明によれば、ポリテトラフルオロエチレンやポリイミド等の多孔質フィルムと上記ポリオレフィン樹脂多孔質フィルムとの積層フィルムも、耐熱性にすぐれるところから、基材多孔質フィルムとして、好適に用いられる。 In addition, according to the present invention, a laminated film of a porous film such as polytetrafluoroethylene or polyimide and the above-mentioned polyolefin resin porous film is also suitably used as a substrate porous film because of its excellent heat resistance. It is done.
(架橋性ポリマー)
本発明によれば、反応性ポリマーの有するカチオン重合性官能基は、好ましくは、3−オキセタニル基とエポキシ基から選ばれる少なくとも1種である。分子中に複数のカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有する反応性ポリマーは、種々の方法によって得ることができる。例えば、上記カチオン重合性官能基が酸無水物基を含むカルボキシル基と反応することを利用して、反応性ポリマーを得ることができる。即ち、先ず、分子中に複数の上記カチオン重合性官能基を有する架橋性ポリマーを調製し、この架橋性ポリマーに上記カチオン重合性官能基の一部を反応させるために必要な量の架橋剤、好ましくは、モノカルボン酸、ポリカルボン酸及び酸無水物から選ばれる少なくとも1種を反応させて、カチオン重合性官能基の一部を反応させ、架橋させることによって、分子中に複数のカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有する反応性ポリマーを得ることができる。以下、この方法を分子中にカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有する反応性ポリマーを得るための第1の方法ということがある。
(Crosslinkable polymer)
According to the present invention, the cationically polymerizable functional group possessed by the reactive polymer is preferably at least one selected from a 3-oxetanyl group and an epoxy group. A reactive polymer having a plurality of cationically polymerizable functional groups in the molecule and having a crosslinked structure can be obtained by various methods. For example, a reactive polymer can be obtained by utilizing the fact that the cationic polymerizable functional group reacts with a carboxyl group containing an acid anhydride group. That is, first, a crosslinking polymer having a plurality of the cationic polymerizable functional groups in the molecule is prepared, and an amount of the crosslinking agent necessary for reacting a part of the cationic polymerizable functional groups with the crosslinking polymer; Preferably, by reacting at least one selected from monocarboxylic acid, polycarboxylic acid and acid anhydride, reacting a part of the cationically polymerizable functional group and crosslinking, a plurality of cationically polymerizable groups in the molecule A reactive polymer having a functional group and a crosslinked structure can be obtained. Hereinafter, this method may be referred to as a first method for obtaining a reactive polymer having a cationically polymerizable functional group in the molecule and a crosslinked structure.
別の方法として、上記カチオン重合性官能基と共に、例えば、イソシアネート基と反応し得る水酸基やカルボキシル基等のような活性水素を有するイソシアネート反応性基を複数、分子中に有する架橋性ポリマーを調製し、このような架橋性ポリマーの上記イソシアネート反応性基を架橋剤としての多官能イソシアネートと反応させて、架橋性ポリマーを架橋させることによっても、分子中に複数のカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有する反応性ポリマーを得ることができる。以下、この方法を分子中にカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有する反応性ポリマーを得るための第2の方法ということがある。 As another method, a crosslinkable polymer having a plurality of isocyanate-reactive groups having active hydrogen such as a hydroxyl group and a carboxyl group capable of reacting with an isocyanate group in the molecule is prepared together with the cationic polymerizable functional group. Also, by reacting the above-mentioned isocyanate-reactive group of such a crosslinkable polymer with a polyfunctional isocyanate as a crosslinker to crosslink the crosslinkable polymer, the crosslinkable polymer has a plurality of cationically polymerizable functional groups in the molecule and crosslinks. A reactive polymer having a structure can be obtained. Hereinafter, this method may be referred to as a second method for obtaining a reactive polymer having a cationically polymerizable functional group in the molecule and a crosslinked structure.
分子中に3−オキセタニル基とエポキシ基から選ばれる少なくとも1種のカチオン重合性官能基を複数有する架橋性ポリマーは、好ましくは、3−オキセタニル基を有するラジカル重合性モノマー(3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマー)と、エポキシ基を有するラジカル重合性モノマー(エポキシ基含有ラジカル重合性モノマー)と、他のラジカル重合性モノマーとのラジカル共重合か、又は3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーとエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーのいずれかと、他のラジカル重合性モノマーとのラジカル共重合によって得ることができる。 The crosslinkable polymer having a plurality of at least one cationically polymerizable functional group selected from a 3-oxetanyl group and an epoxy group in the molecule is preferably a radical polymerizable monomer having a 3-oxetanyl group (a 3-oxetanyl group-containing radical). Polymerizable monomer), radically polymerizable monomer having an epoxy group (epoxy group-containing radically polymerizable monomer) and other radically polymerizable monomer, or 3-oxetanyl group-containing radically polymerizable monomer and epoxy It can be obtained by radical copolymerization of any of the group-containing radical polymerizable monomers with other radical polymerizable monomers.
このように分子中に3−オキセタニル基やエポキシ基を有するポリマーは、例えば、特開2002−110245号公報や特開2001−176555号公報に記載されているように、既に、知られている。 As described above, polymers having a 3-oxetanyl group or an epoxy group in the molecule are already known as described in, for example, JP-A Nos. 2002-110245 and 2001-176555.
特に、本発明によれば、3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーとして、好ましくは、一般式(I) In particular, according to the present invention, the 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer is preferably represented by the general formula (I)
(式中、R1 は水素原子又はメチル基を示し、R2 は水素原子又は炭素原子数1〜6のアルキル基を示す。)
で表される3−オキセタニル基含有(メタ)アクリレートが用いられる。
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
The 3-oxetanyl group containing (meth) acrylate represented by these is used.
このような3−オキセタニル基含有(メタ)アクリレートの具体例として、例えば、3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−メチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−ブチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−へキシル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの(メタ)アクリレートは単独で用いられ、又は2種以上が併用される。 Specific examples of such a 3-oxetanyl group-containing (meth) acrylate include, for example, 3-oxetanylmethyl (meth) acrylate, 3-methyl-3-oxetanylmethyl (meth) acrylate, 3-ethyl-3-oxetanylmethyl ( Examples include meth) acrylate, 3-butyl-3-oxetanylmethyl (meth) acrylate, and 3-hexyl-3-oxetanylmethyl (meth) acrylate. These (meth) acrylates are used alone or in combination of two or more.
また、本発明によれば、エポキシ基含有ラジカル重合性モノマーとして、好ましくは、一般式(II) Further, according to the present invention, the epoxy group-containing radical polymerizable monomer is preferably represented by the general formula (II)
(式中、R3 は水素原子又はメチル基を示し、R4 は式(1) (In the formula, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents the formula (1)
又は式(2) Or formula (2)
で表されるエポキシ基含有基を示す。)
で表されるエポキシ基含有(メタ)アクリレートが用いられる。
The epoxy group containing group represented by these is shown. )
The epoxy group containing (meth) acrylate represented by these is used.
このようなエポキシ基含有(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、具体的には、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの(メタ)アクリレートは単独で用いられ、又は2種以上が併用される。 Specific examples of such an epoxy group-containing (meth) acrylate include, specifically, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, and the like. These (meth) acrylates are used alone or in combination of two or more.
このような3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーやエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーと共重合させる前記他のラジカル重合性モノマーは、好ましくは、一般式(III) The other radical polymerizable monomer copolymerized with such a 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer or an epoxy group-containing radical polymerizable monomer is preferably represented by the general formula (III)
(式中、R5 は水素原子又はメチル基を示し、Aは炭素原子数2又は3のオキシアルキレン基(好ましくは、オキシエチレン基又はオキシプロピレン基)を示し、R6 は炭素原子数1〜6のアルキル基又は炭素原子数1〜6のフッ化アルキル基を示し、nは0〜12の整数を示す。)
で表される(メタ)アクリレートと一般式(IV)
(In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents an oxyalkylene group having 2 or 3 carbon atoms (preferably an oxyethylene group or an oxypropylene group), and R 6 represents 1 to 1 carbon atoms. 6 represents an alkyl group having 6 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 12.)
(Meth) acrylate represented by the general formula (IV)
(式中、R7 はメチル基又はエチル基を示し、R8 は水素原子又はメチル基を示す。)
で表されるビニルエステルから選ばれる少なくとも1種である。
(In the formula, R 7 represents a methyl group or an ethyl group, and R 8 represents a hydrogen atom or a methyl group.)
It is at least 1 sort (s) chosen from vinyl ester represented by these.
上記一般式(III) で表される(メタ)アクリレートの具体例として、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。 Specific examples of the (meth) acrylate represented by the general formula (III) include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2,2,2 -Trifluoroethyl (meth) acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, etc. can be mentioned.
これら以外にも、例えば、 Besides these, for example,
等を挙げることができる。式中、R5 は水素原子又はメチル基を示し、nは0〜12の整数である。 Etc. In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and n is an integer of 0 to 12.
また、上記一般式(IV)で表されるビニルエステルの具体例として、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等を挙げることができる。 Specific examples of the vinyl ester represented by the general formula (IV) include vinyl acetate and vinyl propionate.
本発明によれば、上述したように、第1の方法によって反応性ポリマーを得るときは、架橋性ポリマーをその一部のカチオン重合性官能基によって架橋剤と反応させ、一部、架橋させてなる反応性ポリマーとし、これを基材多孔質フィルムに担持させて、反応性ポリマー担持多孔質フィルムとし、これに電極を積層して、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体とし、これをカチオン重合触媒を含む電解液、好ましくは、カチオン重合触媒を兼ねる電解質を含む電解液中に浸漬し、上記電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体の有する反応性ポリマーを上記電解液と接触させて、反応性ポリマーの一部を電解液中で膨潤させ、又は電解液中に溶出、拡散させて、カチオン重合によって架橋させ、多孔質フィルムと電極との界面の近傍で電解液をゲル化させることによって、電極と多孔質フィルムを接着させることができる。 According to the present invention, as described above, when the reactive polymer is obtained by the first method, the crosslinkable polymer is reacted with the crosslinker by a part of the cationically polymerizable functional group, and partially crosslinked. A reactive polymer, and this is supported on a porous substrate film to form a reactive polymer-supported porous film, and an electrode is laminated thereon to form an electrode / reactive polymer-supported porous film laminate. It is immersed in an electrolytic solution containing a cationic polymerization catalyst, preferably an electrolytic solution containing an electrolyte that also serves as a cationic polymerization catalyst, and the reactive polymer of the electrode / reactive polymer-supported porous film laminate is brought into contact with the electrolytic solution. Then, a part of the reactive polymer is swollen in the electrolytic solution, or is eluted and diffused in the electrolytic solution, and is crosslinked by cationic polymerization to form a boundary between the porous film and the electrode. By gelling the electrolyte solution in the vicinity of, it is possible to adhere the electrodes and the porous film.
そこで、本発明によれば、3−オキセタニル基及び/又はエポキシ基を含有する架橋性ポリマーを得る際に、3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマー及び/又はエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーは、その合計量が全モノマー量の5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲となるように用いられる。従って、3−オキセタニル基を含有する架橋性ポリマーを得る場合であれば、3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーは、全モノマー量の5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲で用いられ、同様に、エポキシ基を含有する架橋性ポリマーを得る場合であれば、エポキシ基含有ラジカル重合性モノマーは、全モノマー量の5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%の範囲で用いられる。 Therefore, according to the present invention, when obtaining a crosslinkable polymer containing a 3-oxetanyl group and / or an epoxy group, the 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer and / or the epoxy group-containing radical polymerizable monomer are: The total amount is 5 to 50% by weight of the total monomer amount, preferably 10 to 30% by weight. Therefore, in the case of obtaining a crosslinkable polymer containing a 3-oxetanyl group, the 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer is in the range of 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight of the total monomer amount. In the same manner, in the case of obtaining a crosslinkable polymer containing an epoxy group, the epoxy group-containing radical polymerizable monomer is 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight of the total monomer amount. Used in a range.
また、3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーとエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーを併用し、これらを他のラジカル重合性モノマーと共重合させて、3−オキセタニル基とエポキシ基とを有する架橋性ポリマーを得る場合には、3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーとエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーの合計量のうち、エポキシ基含有ラジカル重合性モノマーの割合が90重量%以下であるように用いられる。 Further, a crosslinkable polymer having a 3-oxetanyl group and an epoxy group by using a 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer and an epoxy group-containing radical polymerizable monomer together and copolymerizing these with another radical polymerizable monomer Is used such that the proportion of the epoxy group-containing radical polymerizable monomer in the total amount of the 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer and the epoxy group-containing radical polymerizable monomer is 90% by weight or less.
3−オキセタニル基含有架橋性ポリマーやエポキシ基含有架橋性ポリマーを得る際に、3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマーとエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーの合計量が全モノマー量の5重量%よりも少ないときは、上述したように、電解液のゲル化に要する反応性ポリマー量の増大を招くので、得られる電池の性能が低下する。他方、50重量%よりも多いときは、形成されたゲルの電解液の保持性が低下して、得られる電池における電極/セパレータ間の接着性が低下する。 When obtaining a 3-oxetanyl group-containing crosslinkable polymer or an epoxy group-containing crosslinkable polymer, the total amount of the 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer and the epoxy group-containing radical polymerizable monomer is more than 5% by weight of the total monomer amount. When the amount is small, as described above, the amount of the reactive polymer required for gelation of the electrolytic solution is increased, so that the performance of the obtained battery is lowered. On the other hand, when it is more than 50% by weight, the retention property of the electrolyte solution of the formed gel is lowered, and the adhesion between the electrode / separator in the obtained battery is lowered.
次に、前記カチオン重合性官能基と共に、イソシアネート基と反応し得る水酸基やカルボキシル基等のような活性水素を有するイソシアネート反応性基の複数を分子中に有する架橋性ポリマーは、好ましくは、イソシアネート反応性基を有するラジカル重合性モノマー(イソシアネート反応性基含有ラジカル重合性モノマー)と、3−オキセタニル基を有するラジカル重合性モノマー(3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマー)とエポキシ基を有するラジカル重合性モノマー(エポキシ基含有ラジカル重合性モノマー)とから選ばれる少なくとも1種のラジカル重合性モノマーと、他のラジカル重合性モノマーとのラジカル共重合体によって得ることができる。 Next, the crosslinkable polymer having in its molecule a plurality of isocyanate-reactive groups having an active hydrogen such as a hydroxyl group or a carboxyl group capable of reacting with an isocyanate group together with the cationic polymerizable functional group is preferably an isocyanate reaction. Polymerizable group-containing radical polymerizable monomer (isocyanate-reactive group-containing radical polymerizable monomer), 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer (3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer), and epoxy group-containing radical polymerizable property It can be obtained by a radical copolymer of at least one radical polymerizable monomer selected from monomers (epoxy group-containing radical polymerizable monomers) and other radical polymerizable monomers.
上記イソシアネート反応性基含有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、マレイン酸等のようなカルボキシル基含有ラジカル共重合性モノマー、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のようなヒドロキシル基含有ラジカル共重合性モノマー、特に、ヒドロキシルアルキル(メタ)アクリレートを挙げることができる。尚、本発明において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又は(メタ)アクリレートを意味する。 Examples of the isocyanate-reactive group-containing radical polymerizable monomer include carboxyl group-containing radical copolymerizable monomers such as (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2- Mention may be made of hydroxyl group-containing radical copolymerizable monomers such as hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxyhexyl (meth) acrylate, in particular hydroxylalkyl (meth) acrylate. . In the present invention, (meth) acrylate means acrylate or (meth) acrylate.
本発明によれば、このように、イソシアネート反応性基と共にカチオン重合性官能基を有する架橋性ポリマーを得る際に、上記イソシアネート反応性基含有ラジカル重合性モノマーは、全モノマー量の0.1〜10重量%、好ましくは、0.5〜5重量%の範囲となるように用いられる。上記イソシアネート反応性基含有ラジカル重合性モノマーが全モノマー量の10重量%よりも多いときは、得られる架橋性ポリマーに多官能イソシアネートを反応させて、架橋性ポリマーを架橋させたときに、架橋密度が大きく、生成する反応性ポリマーが緻密となって、電極を反応性ポリマー担持多孔質フィルムに接合させて、電極/セパレータ接合体とする際に、反応性ポリマーが電解液中で十分に膨潤し難くなるので、特性にすぐれた電池を得ることができない。しかし、反対に、上記イソシアネート反応性基含有ラジカル重合性モノマーが全モノマー量の0.1重量%よりも少ないときは、架橋性ポリマーを架橋させた反応性ポリマーの電解液中への溶出、拡散が十分に抑制されず、反応性ポリマーの多くが電解液中に溶出、拡散するので、反応性ポリマー担持多孔質フィルムと電極との間に十分な接着を得ることができず、同様に、特性にすぐれた電池を得ることができない。 According to the present invention, in this way, when obtaining a crosslinkable polymer having a cationic polymerizable functional group together with an isocyanate reactive group, the isocyanate reactive group-containing radical polymerizable monomer is 0.1 to 0.1% of the total monomer amount. It is used in an amount of 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight. When the above-mentioned isocyanate-reactive group-containing radically polymerizable monomer is more than 10% by weight of the total monomer amount, the crosslinking density is obtained by reacting the resulting crosslinkable polymer with polyfunctional isocyanate to crosslink the crosslinkable polymer. The reactive polymer produced is dense, and when the electrode is joined to the reactive polymer-supported porous film to form an electrode / separator assembly, the reactive polymer swells sufficiently in the electrolyte. Since it becomes difficult, a battery having excellent characteristics cannot be obtained. However, on the contrary, when the isocyanate-reactive group-containing radical polymerizable monomer is less than 0.1% by weight of the total monomer amount, elution and diffusion of the reactive polymer obtained by crosslinking the crosslinkable polymer into the electrolyte solution Is not sufficiently suppressed, and most of the reactive polymer elutes and diffuses in the electrolyte, so that sufficient adhesion cannot be obtained between the reactive polymer-supporting porous film and the electrode. You can't get a good battery.
本発明によれば、前記第2の方法によって反応性ポリマーを得るときは、上述したような架橋性ポリマーを多官能イソシアネートと反応させ、架橋させて、反応性ポリマーとし、これを基材多孔質フィルムに担持させて、反応性ポリマー担持多孔質フィルムとし、次いで、これに電極を積層して、電極/多孔質フィルム積層体とし、これをカチオン重合触媒を含む電解液、好ましくは、カチオン重合触媒を兼ねる電解質を含む電解液中に浸漬して、前記多孔質フィルムに担持させた反応性ポリマーを上記電解液と接触させ、その少なくとも一部を電解液中で膨潤させ、又は電解液中に溶出、拡散させて、カチオン重合によって架橋させ、反応性ポリマー担持多孔質フィルムと電極との界面の近傍で電解液をゲル化させることによって、電極と多孔質フィルムを接着させることができる。 According to the present invention, when a reactive polymer is obtained by the second method, the crosslinkable polymer as described above is reacted with a polyfunctional isocyanate to be crosslinked to form a reactive polymer, which is a porous substrate. The film is supported on a reactive polymer-supported porous film, and then an electrode is laminated thereon to form an electrode / porous film laminate, which is an electrolytic solution containing a cationic polymerization catalyst, preferably a cationic polymerization catalyst. Dipping in an electrolytic solution containing an electrolyte that also serves as an electrolyte, bringing the reactive polymer supported on the porous film into contact with the electrolytic solution, and swelling at least a part thereof in the electrolytic solution, or eluting into the electrolytic solution By diffusing, crosslinking by cationic polymerization, and gelling the electrolyte in the vicinity of the interface between the reactive polymer-supporting porous film and the electrode, It can be adhered to porous films.
従って、本発明によれば、イソシアネート反応性基と共に3−オキセタニル基及び/又はエポキシ基を含有する架橋性ポリマーを得る際においても、3−オキセタニル基含有ラジカル重合性モノマー及び/又はエポキシ基含有ラジカル重合性モノマーは、前述した量にて用いられる。 Therefore, according to the present invention, a 3-oxetanyl group-containing radical polymerizable monomer and / or an epoxy group-containing radical can be obtained in obtaining a crosslinkable polymer containing a 3-oxetanyl group and / or an epoxy group together with an isocyanate-reactive group. The polymerizable monomer is used in the amount described above.
必要に応じて、イソシアネート反応性基と共に、3−オキセタニル基及び/又はエポキシ基を分子中にそれぞれ複数有する架橋性ポリマーは、上述したように、好ましくは、必要に応じて、イソシアネート反応性基含有モノマーと、3−オキセタニル基及び/又はエポキシ含有ラジカル重合性モノマーと、他のラジカル重合性モノマーとをラジカル重合開始剤を用いてラジカル共重合させることによって、ラジカル共重合体として得ることができる。このラジカル共重合は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、乳化重合等、いずれの重合法によってもよいが、重合の容易さ、分子量の調整、後処理等の点から溶液重合や懸濁重合によるのが好ましい。 If necessary, the crosslinkable polymer having a plurality of 3-oxetanyl groups and / or epoxy groups in the molecule together with isocyanate-reactive groups preferably contains isocyanate-reactive groups as described above. A radical copolymer can be obtained by radically copolymerizing a monomer, a 3-oxetanyl group and / or an epoxy-containing radical polymerizable monomer, and another radical polymerizable monomer using a radical polymerization initiator. This radical copolymerization may be carried out by any polymerization method such as solution polymerization, bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc., but solution polymerization or suspension polymerization in terms of ease of polymerization, adjustment of molecular weight, post-treatment, etc. Is preferred.
上記ラジカル重合開始剤は、特に、限定されるものではないが、例えば、N,N’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチルN,N’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等が用いられる。また、このラジカル共重合において、必要に応じて、メルカプタン等のような分子量調整剤を用いることができる。 The radical polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include N, N′-azobisisobutyronitrile, dimethyl N, N′-azobis (2-methylpropionate), and benzoyl peroxide. Lauroyl peroxide is used. In this radical copolymerization, a molecular weight modifier such as mercaptan can be used as necessary.
本発明において、架橋性ポリマーは、その重量平均分子量が10000以上であることが好ましい。架橋性ポリマーの重量平均分子量が10000よりも小さいときは、そのカチオン重合によって電解液をゲル化するために、これより得られる反応性ポリマーを多量に必要とするので、得られる電池の特性を低下させる。他方、架橋性ポリマーの重量平均分子量の上限は、特に制限されるものではないが、これより得られる反応性ポリマーがカチオン重合によって電解液をゲルとして保持し得るように、300万程度であり、好ましくは、250万程度である。特に、本発明によれば、架橋性ポリマーは、重量平均分子量が100000〜2000000の範囲にあるのが好ましい。 In the present invention, the crosslinkable polymer preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more. When the weight average molecular weight of the crosslinkable polymer is smaller than 10,000, the electrolyte solution is gelled by the cationic polymerization, so a large amount of the reactive polymer obtained from this is required, so the characteristics of the obtained battery are deteriorated. Let On the other hand, the upper limit of the weight average molecular weight of the crosslinkable polymer is not particularly limited, but is about 3 million so that the reactive polymer obtained therefrom can hold the electrolytic solution as a gel by cationic polymerization, Preferably, it is about 2.5 million. In particular, according to the present invention, the crosslinkable polymer preferably has a weight average molecular weight in the range of 100,000 to 2,000,000.
(反応性ポリマー)
前述したように、3−オキセタニル基やエポキシ基はカルボキシル基や酸無水物基と反応し得ると共に、カチオン重合し得ることは既に知られている。そこで、本発明によれば、前記第1の方法によって、反応性ポリマーを得るときは、反応性ポリマーの有するカチオン重合性官能基である3−オキセタニル基とエポキシ基のこのような反応性を利用して、それらカチオン重合性官能基を有する架橋性ポリマーを、そのカチオン重合性官能基の一部を利用して、架橋剤であるカルボン酸や酸無水物と反応させ、一部、架橋させて、反応性ポリマーとし、これを基材多孔質フィルムに担持させ、反応性ポリマー担持多孔質フィルムとし、かくして、本発明による電池用セパレータを得ることができる。
(Reactive polymer)
As described above, it is already known that 3-oxetanyl groups and epoxy groups can react with carboxyl groups and acid anhydride groups and can be cationically polymerized. Therefore, according to the present invention, when a reactive polymer is obtained by the first method, the reactivity of 3-oxetanyl group which is a cationic polymerizable functional group of the reactive polymer and an epoxy group is used. Then, by using a part of the cationic polymerizable functional group, the crosslinkable polymer having the cationic polymerizable functional group is reacted with a carboxylic acid or an acid anhydride as a cross-linking agent, and partially crosslinked. Then, a reactive polymer is formed and supported on the porous substrate film to form a reactive polymer-supported porous film. Thus, the battery separator according to the present invention can be obtained.
本発明によれば、このようにして、架橋性ポリマーを一部、架橋させて得られる反応性ポリマーは、5〜80%の範囲のゲル分率を有することが望ましい。ここに、上記ゲル分率とは、後述するように、反応性ポリマーを担持させた多孔質フィルムを酢酸エチルに23℃で7日間浸漬し、次いで、乾燥させた後に多孔質フィルム上に残存する反応性ポリマーの割合をいう。 According to the present invention, it is desirable that the reactive polymer obtained by partially crosslinking the crosslinkable polymer in this way has a gel fraction in the range of 5 to 80%. Here, the gel fraction is, as will be described later, remaining on the porous film after immersing the porous film carrying the reactive polymer in ethyl acetate at 23 ° C. for 7 days and then drying. Refers to the percentage of reactive polymer.
反応性ポリマーのゲル分率が5%よりも少ないときは、このような反応性ポリマーを担持させた多孔質フィルムに電極を圧着して、電極/多孔質フィルム積層体とし、これを電解液に浸漬したとき、反応性ポリマーの多くが電解液中に溶出、拡散して、反応性ポリマーを更にカチオン重合させ、架橋させても、電極と多孔質フィルムとの間に有効な接着を得ることができない。他方、反応性ポリマーのゲル分率が80%よりも多いときは、電極/多孔質フィルム積層体とし、これを電解液に浸漬したとき、反応性ポリマーの膨潤性が低く、得られる電極/多孔質フィルム接合体を有する電池が高い内部抵抗を有することとなり、電池特性に好ましくない。特に、本発明によれば、反応性ポリマーのゲル分率は、好ましくは、10〜60%の範囲であり、最も好ましくは、10〜50%の範囲である。 When the gel fraction of the reactive polymer is less than 5%, an electrode is pressure-bonded to a porous film supporting such a reactive polymer to form an electrode / porous film laminate, which is used as an electrolyte solution. When immersed, most of the reactive polymer elutes and diffuses into the electrolyte, and even if the reactive polymer is further cationically polymerized and crosslinked, effective adhesion can be obtained between the electrode and the porous film. Can not. On the other hand, when the gel fraction of the reactive polymer is more than 80%, an electrode / porous film laminate is formed, and when this is immersed in an electrolytic solution, the reactive polymer has low swelling and the resulting electrode / porous A battery having a quality film assembly has a high internal resistance, which is not preferable for battery characteristics. In particular, according to the present invention, the gel fraction of the reactive polymer is preferably in the range of 10-60%, most preferably in the range of 10-50%.
このように、分子中にカチオン重合性官能基を有する架橋性ポリマーをモノ又はポリカルボン酸と反応させ、一部、架橋させて、5〜80%の範囲のゲル分率を有する反応性ポリマーを得るには、限定されるものではないが、通常、架橋性ポリマーの有するカチオン重合性官能基1モル部に対して、モノ又はポリカルボン酸の有するカルボキシル基が0.01〜1.0モル部、好ましくは、0.05〜1.0モル部となるように用いると共に、架橋性ポリマーとモノ又はポリカルボン酸との加熱反応条件を調節すればよく、このようにして、所望のゲル分率を有する反応性ポリマーを得ることができる。 In this way, a reactive polymer having a gel fraction in the range of 5 to 80% is obtained by reacting a crosslinkable polymer having a cationic polymerizable functional group in the molecule with a mono- or polycarboxylic acid and partially crosslinking the polymer. In order to obtain, although it is not limited, the carboxyl group which mono- or polycarboxylic acid has is 0.01-1.0 mol part normally with respect to 1 mol part of cationically polymerizable functional group which a crosslinkable polymer has. In addition, it is preferably used so as to be 0.05 to 1.0 mol part, and the heating reaction conditions between the crosslinkable polymer and the mono- or polycarboxylic acid may be adjusted, and thus a desired gel fraction is obtained. A reactive polymer having can be obtained.
一例として、架橋性ポリマーの有するカチオン重合性官能基1モル部に対して、モノ又はポリカルボン酸の有するカルボキシル基が0.5〜1.0モル部となるように用いると共に、架橋性ポリマーとモノ又はポリカルボン酸とを50℃で10〜500時間、通常、12〜250時間加熱反応させることによって、ゲル分率5〜80%の反応性ポリマーを得ることができる。 As an example, with respect to 1 mol part of the cationically polymerizable functional group of the crosslinkable polymer, the carboxyl group of the mono- or polycarboxylic acid is used so as to be 0.5 to 1.0 mol part, A reactive polymer having a gel fraction of 5 to 80% can be obtained by subjecting a mono- or polycarboxylic acid to a heat reaction at 50 ° C. for 10 to 500 hours, usually 12 to 250 hours.
他方、架橋性ポリマーを酸無水物と反応させ、一部、架橋させて、5〜80%の範囲のゲル分率を有する反応性ポリマーを得るには、限定されるものではないが、通常、架橋性ポリマーの有するカチオン重合性官能基1モル部に対して、酸無水物の有する酸無水物基が0.005〜0.5モル部、好ましくは、0.01〜0.4モル部となるように用いると共に、架橋性ポリマーと酸無水物との加熱反応条件を調節すればよい。 On the other hand, there is no limitation to reacting a crosslinkable polymer with an acid anhydride and partially crosslinking to obtain a reactive polymer having a gel fraction in the range of 5 to 80%. The acid anhydride group of the acid anhydride is 0.005 to 0.5 mol part, preferably 0.01 to 0.4 mol part with respect to 1 mol part of the cationically polymerizable functional group of the crosslinkable polymer. The heating reaction conditions between the crosslinkable polymer and the acid anhydride may be adjusted.
一例として、架橋性ポリマーの有するカチオン重合性官能基1モル部に対して、酸無水物の有する酸無水物基が0.25〜0.1モル部となるように用いると共に、架橋性ポリマーと酸無水物とを50℃で10〜500時間加熱反応させることによって、ゲル分率5〜80%の反応性ポリマーを得ることができる。 As an example, with respect to 1 mol part of the cationically polymerizable functional group of the crosslinkable polymer, the acid anhydride group of the acid anhydride is used so as to be 0.25 to 0.1 mol part, A reactive polymer having a gel fraction of 5 to 80% can be obtained by heating and reacting with an acid anhydride at 50 ° C. for 10 to 500 hours.
本発明において、モノカルボン酸は、分子中に1個のカルボキシル基を有する有機酸であり、特に、限定されることなく、どのようなモノカルボン酸でも用いることができる。このようなモルカルボン酸として、例えば、脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、脂環式モノカルボン酸等を挙げることができる。このようなモノカルボン酸は、飽和化合物でも、不飽和化合物でもよく、また、分子中に不活性な置換基、例えば、アルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基等を有していてもよい。 In the present invention, the monocarboxylic acid is an organic acid having one carboxyl group in the molecule, and any monocarboxylic acid can be used without particular limitation. Examples of such molar carboxylic acids include aliphatic monocarboxylic acids, aromatic monocarboxylic acids, and alicyclic monocarboxylic acids. Such a monocarboxylic acid may be a saturated compound or an unsaturated compound, and has an inert substituent such as an alkyl group, a hydroxy group, an alkoxy group, an amino group, or a nitro group in the molecule. May be.
従って、モノカルボン酸の具体例として、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ステアリン酸等の飽和脂肪族モノカルボン酸、リノール酸、オレイン酸等の不飽和脂肪族モノカルボン酸、安息香酸、第三ブチル安息香酸等の芳香族モノカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸等の脂環式モノカルボン酸を挙げることができる。 Accordingly, specific examples of monocarboxylic acids include, for example, saturated aliphatic monocarboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, stearic acid, unsaturated aliphatic monocarboxylic acids such as linoleic acid, oleic acid, benzoic acid, Mention may be made of aromatic monocarboxylic acids such as butylbenzoic acid and alicyclic monocarboxylic acids such as cyclohexanecarboxylic acid.
ポリカルボン酸は、分子中に2個以上のカルボキシル基を有し、好ましくは、分子中に2〜6個、特に、好ましくは、分子中に2〜4個のカルボキシル基を有する有機化合物である。分子中に2個のカルボキシル基を有するジカルボン酸としては、例えば、グルタル酸、アジピン酸等の脂肪族飽和ジカルボン酸、マレイン酸等の脂肪族不飽和ジカルボン酸、フタル酸等の芳香族ジカルボン酸を挙げることができる。 The polycarboxylic acid is an organic compound having two or more carboxyl groups in the molecule, preferably 2 to 6, particularly preferably 2 to 4 carboxyl groups in the molecule. . Examples of the dicarboxylic acid having two carboxyl groups in the molecule include aliphatic saturated dicarboxylic acids such as glutaric acid and adipic acid, aliphatic unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, and aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid. Can be mentioned.
また、分子中に3個以上のカルボキシル基を有するポリカルボン酸としては、例えば、クエン酸のような脂肪族トリカルボン酸、トリメリト酸等の芳香族トリカルボン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸等の脂肪族テトラカルボン酸、ピロメリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の芳香族テトラカルボン酸を挙げることができる。 Examples of the polycarboxylic acid having 3 or more carboxyl groups in the molecule include aliphatic tricarboxylic acids such as citric acid, aromatic tricarboxylic acids such as trimellitic acid, 1,2,3,4-butanetetra Mention may be made of aliphatic tetracarboxylic acids such as carboxylic acids, and aromatic tetracarboxylic acids such as pyromellitic acid and benzophenone tetracarboxylic acid.
本発明において、酸無水物は、一般式(V) In the present invention, the acid anhydride has the general formula (V)
(式中、nは1〜3の整数であり、Rは2n価の炭化水素基を示す。)
で表わされる。
(In the formula, n is an integer of 1 to 3, and R represents a 2n-valent hydrocarbon group.)
It is represented by
本発明において、酸無水物基とは、上記一般式(V)で表される酸無水物において、括弧内の2価基をいう。また、本発明において、上記炭化水素基は、酸無水物と架橋性ポリマーの有する前記反応性基との反応に有害な影響を与えず、更には、本発明に従って最終的に得られる電池に有害な影響を与えない限りは、任意の置換基を有していてもよい。そのような置換基として、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、アルコキシル基、アリロキシル基等を挙げることができる。また、上記炭化水素基は、これを構成する炭素原子の一部が酸素原子や窒素原子等のヘテロ原子で置換されていてもよい。更に、本発明によれば、上記炭化水素基は、遊離のカルボキシル基を有していてもよい。 In the present invention, the acid anhydride group means a divalent group in parentheses in the acid anhydride represented by the general formula (V). In the present invention, the hydrocarbon group does not adversely affect the reaction between the acid anhydride and the reactive group of the crosslinkable polymer, and further, is harmful to the battery finally obtained according to the present invention. As long as it does not have a significant influence, it may have an arbitrary substituent. Examples of such a substituent include a halogen atom, a nitro group, an alkoxyl group, and an allyloxy group. In the hydrocarbon group, a part of carbon atoms constituting the hydrocarbon group may be substituted with a hetero atom such as an oxygen atom or a nitrogen atom. Furthermore, according to the present invention, the hydrocarbon group may have a free carboxyl group.
上記一般式で表される酸無水物のうち、nが1である1官能性酸無水物として、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸等を挙げることができる。また、上記一般式で表される酸無水物のうち、nが2である2官能性酸無水物として、例えば、無水ピロメリト酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。更に、上記一般式で表される酸無水物のうち、nが3である3官能性酸無水物として、例えば、無水ヘキサヒドロメリト酸、無水メリト酸等を挙げることができる。遊離のカルボキシル基を有する酸無水物として、例えば、無水トリメリト酸を挙げることができる。 Among the acid anhydrides represented by the above general formula, examples of the monofunctional acid anhydride in which n is 1 include succinic anhydride and maleic anhydride. Further, among the acid anhydrides represented by the above general formula, examples of the bifunctional acid anhydride in which n is 2 include pyromellitic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride You can list things. Furthermore, among the acid anhydrides represented by the above general formula, examples of the trifunctional acid anhydride in which n is 3 include hexahydromellitic anhydride and mellitic anhydride. Examples of the acid anhydride having a free carboxyl group include trimellitic anhydride.
前述したように、前記第2の方法によれば、カチオン重合性官能基と共にイソシアネート反応性基を有する架橋性ポリマーを、そのイソシアネート反応性基を利用して、架橋剤である多官能イソシアネートと反応させ、架橋させることによって、反応性ポリマーを得ることができる。 As described above, according to the second method, a crosslinkable polymer having an isocyanate reactive group together with a cationic polymerizable functional group is reacted with a polyfunctional isocyanate as a crosslinking agent by using the isocyanate reactive group. The reactive polymer can be obtained by crosslinking and crosslinking.
上記多官能イソシアネートは、特に限定されるものではなく、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(フェニルイソシアネート)チオホスフェート等の芳香族、芳香脂肪族、脂環族、脂肪族の多官能イソシアネート類等、及びこれらイソシアネートの多量化イソシアネート類が用いられるが、ジイソシアネートにトリメチロールプロパンのようなポリオール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。 The polyfunctional isocyanate is not particularly limited. For example, phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, tris. (Phenyl isocyanate) aromatic, araliphatic, alicyclic, aliphatic polyfunctional isocyanates such as thiophosphate, etc., and multivalent isocyanates of these isocyanates are used, but diisocyanates such as trimethylolpropane polyols A so-called isocyanate adduct obtained by adding bismuth is also preferably used.
本発明によれば、このようにして、前記第2の方法によって、架橋性ポリマーをそのイソシアネート反応性基によって多官能イソシアネートと反応させ、架橋させて、反応性ポリマーとするときも、前述したように、反応性ポリマーは、5〜80%の範囲のゲル分率を有することが望ましい。 According to the present invention, when the crosslinkable polymer is reacted with a polyfunctional isocyanate by its isocyanate reactive group and crosslinked to obtain a reactive polymer by the second method as described above, as described above. In addition, the reactive polymer desirably has a gel fraction in the range of 5 to 80%.
このように、カチオン重合性官能基と共にイソシアネート反応性基を有する架橋性ポリマーを多官能イソシアネートと反応させ、架橋させることによって、5〜80%の範囲のゲル分率を有する反応性ポリマーを得るには、特に限定されるものではないが、通常、架橋性ポリマーの有するイソシアネート反応性基1モル部に対して、多官能イソシアネートの有するイソシアネート基が0.1〜10モル部、好ましくは、0.3〜5モル部、特に好ましくは、0.5〜3モル部の範囲にて用いればよい。 Thus, a reactive polymer having a gel fraction in the range of 5 to 80% is obtained by reacting a crosslinkable polymer having an isocyanate-reactive group together with a cationic polymerizable functional group with a polyfunctional isocyanate to cause crosslinking. Is not particularly limited, but usually, the isocyanate group possessed by the polyfunctional isocyanate is from 0.1 to 10 mole parts, preferably from 0.1 mole part to 1 mole part of the isocyanate reactive group possessed by the crosslinkable polymer. What is necessary is just to use in 3-5 mol part, Most preferably, in the range of 0.5-3 mol part.
本発明によれば、得られる反応性ポリマーが上記ゲル分率を有する限りは、架橋性ポリマー中のイソシアネート反応性基をすべて、多官能イソシアネートと反応させる必要は必ずしもない。加熱硬化温度やそのための時間は、用いる架橋性ポリマーや多官能イソシアネートによるが、実験によってこれら反応条件を定めることができる。通常、50℃の温度で48時間、加熱、反応させれば、架橋反応を完結させて、上記ゲル分率を有し、特性的に安定した反応性ポリマーを得ることができる。 According to this invention, as long as the reactive polymer obtained has the said gel fraction, it is not necessarily necessary to make all the isocyanate reactive groups in a crosslinkable polymer react with polyfunctional isocyanate. The heat-curing temperature and the time for it depend on the crosslinkable polymer and polyfunctional isocyanate used, but these reaction conditions can be determined by experiments. Usually, if it is made to react for 48 hours at the temperature of 50 degreeC, a crosslinking reaction will be completed and the reactive polymer which has the said gel fraction and was characteristically stable can be obtained.
このようにして、本発明に従って、架橋性ポリマーを架橋させて得られる反応性ポリマーは、その架橋構造故に、電解液に浸漬されたときにも、電解液中への溶出、拡散が抑制される。従って、このような5〜80%のゲル分率を有する反応性ポリマーを多孔質フィルムに担持させて、反応性ポリマー担持多孔質フィルムとし、これに電極を積層して、電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体とし、これを電池容器内に仕込んだ後、この電池容器にカチオン重合触媒を含む電解質を含む電解液を注入し、上記電極/反応性ポリマー担持多孔質フィルム積層体の有する反応性ポリマーを上記電解液と接触させれば、多孔質フィルムと電極との界面の近傍にて、上記電極/多孔質フィルム積層体における反応性ポリマーの一部が電解液中で膨潤し、又は電解液中に溶出して、そのカチオン重合性官能基によって、電解液中のカチオン重合触媒、好ましくは、カチオン重合触媒を兼ねる電解質によって更にカチオン重合し、電解液をゲル化して、電極を多孔質フィルムに密着性よく強固に接着し、かくして、電極/多孔質フィルム(即ち、得られる電池におけるセパレータ)接合体を得ることができる。 Thus, in accordance with the present invention, the reactive polymer obtained by crosslinking the crosslinkable polymer is inhibited from leaching and diffusing into the electrolyte even when immersed in the electrolyte due to its crosslinked structure. . Therefore, a reactive polymer having such a gel fraction of 5 to 80% is supported on a porous film to form a reactive polymer-supporting porous film, and an electrode is laminated on the porous polymer to support the electrode / reactive polymer. The porous film laminate is prepared in a battery container, and then an electrolytic solution containing an electrolyte containing a cationic polymerization catalyst is injected into the battery container, and the electrode / reactive polymer-supported porous film laminate has the reaction. When the conductive polymer is brought into contact with the electrolytic solution, a part of the reactive polymer in the electrode / porous film laminate is swollen in the electrolytic solution or electrolyzed in the vicinity of the interface between the porous film and the electrode. Elution into the liquid, and further cationic polymerization by the cationic polymerization functional group in the electrolytic solution by the cationic polymerization functional group, preferably the electrolyte that also serves as the cationic polymerization catalyst, The solution was gelled, electrode porous film with good adhesion to strongly adhere and thus the electrode / porous film (i.e., a separator in a battery obtained) can be obtained joined body.
更に、本発明によれば、反応性ポリマーは、前述したように、5〜80%のゲル分率を有するように、予め、一部、架橋されているので、電解液中に浸漬されても、電解液中への溶出、拡散が防止され、又は低減されて、電極と多孔質フィルムとの接着に有効に用いられるので、比較的少量の反応性ポリマーの使用によって、電極と多孔質フィルムとを安定して、しかも、より強固に接着することができる。 Furthermore, according to the present invention, as described above, the reactive polymer is partially crosslinked in advance so as to have a gel fraction of 5 to 80%. , Elution and diffusion into the electrolytic solution is prevented or reduced, and it is effectively used for adhesion between the electrode and the porous film. Therefore, by using a relatively small amount of the reactive polymer, the electrode and the porous film Can be stably and more firmly bonded.
また、反応性ポリマー担持多孔質フィルムにおいては、反応性ポリマーは、カチオン重合触媒の不存在下では、それ以上は、反応、架橋せず、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。 Further, in the reactive polymer-supported porous film, the reactive polymer does not react and crosslink in the absence of a cationic polymerization catalyst, and is stable and stable even after storage for a long time. There is nothing to do.
本発明による電池用セパレータは、上述したような反応性ポリマー担持多孔質フィルムがそのポリマー層中に有機化膨潤性合成雲母粒子を含んでなるものである。 In the battery separator according to the present invention, the reactive polymer-supported porous film as described above comprises organically swellable synthetic mica particles in the polymer layer.
合成雲母は代表的にはフッ素雲母であり、従って、有機化膨潤性合成雲母は、代表的には、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四ケイ素フッ素雲母、Li型四ケイ素フッ素雲母等の有するアルカリ金属イオンを第4級アルキルアンモニウムイオンで置換してなるものである。第4級アルキルアンモニウム塩としては、例えば、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ジドデシルジメチルアンモニウムクロリド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジステアリルジベンジルアンモニウムクロリド、パルミリルベンジルジメチルアンモニウムクロリド等が用いられる。このような有機化膨潤性合成雲母は、非水電池用の電解液を構成する有機溶媒の他、多くの有機溶媒に膨潤する。 Synthetic mica is typically fluorine mica, and thus organically swellable synthetic mica is typically Li-type fluorine teniolite, Na-type fluorine teniolite, Na-type tetrasilicon fluorine mica, Li-type tetrasilicon fluorine mica. Or the like is substituted with a quaternary alkyl ammonium ion. Examples of the quaternary alkylammonium salt include trioctylmethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium chloride, didodecyldimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, distearyldibenzylammonium chloride, palmylylbenzyldimethyl. Ammonium chloride or the like is used. Such organically swellable synthetic mica swells in many organic solvents in addition to the organic solvent that constitutes the electrolyte for non-aqueous batteries.
本発明においては、有機化膨潤性合成雲母の市販品を好適に用いることができる。有機化膨潤性合成雲母の市販品としては、例えば、親油性合成雲母ソマシフME−100の層間のナトリウムイオンをジステアリルジメチルアンモニウムイオンで置換したソマシフMAE、トリオクチルメチルアンモニウムイオンで置換したソマシフMTEを挙げることができ、この外にも、例えば、ソマシフMEE、MPE等を挙げることができる。いずれも、コープケミカル(株)の製品である。 In the present invention, a commercially available organically swellable synthetic mica can be suitably used. Examples of commercially available organically swellable synthetic mica include Somasif MAE in which the sodium ions between the lipophilic synthetic mica Somasif ME-100 are replaced with distearyldimethylammonium ions, and Somasif MTE in which trioctylmethylammonium ions are substituted. In addition, for example, Somasif MEE, MPE, and the like can be given. Both are products of Coop Chemical Co., Ltd.
本発明において、このような有機化膨潤性合成雲母は、反応性ポリマー中に、反応性ポリマーと有機化膨潤性合成雲母の合計量において、通常、1〜50重量%の範囲で含まれ、好ましくは、10〜30重量%の範囲で含まれる。 In the present invention, such an organically swellable synthetic mica is usually contained in the reactive polymer in a range of 1 to 50% by weight in the total amount of the reactive polymer and the organically swellable synthetic mica. Is included in the range of 10 to 30% by weight.
(電池用セパレータ、即ち、反応性ポリマー担持多孔質フィルム)
本発明によれば、反応性ポリマーは、分子中に複数のカチオン重合性官能基を有すると共に架橋構造を有し、更に、有機化膨潤性合成雲母粒子を含有している。このような反応性ポリマーを基材多孔質フィルムに担持させて、本発明による電池用セパレータを得るには、例えば、架橋性ポリマーと架橋剤を溶解していると共に有機化膨潤性合成雲母を分散させた塗工液を調製し、これを基材多孔質フィルムに塗付した後、加熱して、塗工液から溶媒を揮散させ、架橋性ポリマーを架橋剤と反応させればよいが、しかし、特に、この方法に限定されるものではない。
(Battery separator, ie, reactive polymer-supported porous film)
According to the present invention, the reactive polymer has a plurality of cationically polymerizable functional groups in the molecule and a crosslinked structure, and further contains organically swellable synthetic mica particles. In order to obtain a battery separator according to the present invention by supporting such a reactive polymer on a substrate porous film, for example, a crosslinkable polymer and a crosslinking agent are dissolved and an organically swellable synthetic mica is dispersed. The applied coating solution is prepared and applied to the substrate porous film, and then heated to evaporate the solvent from the coating solution and react the crosslinkable polymer with the crosslinking agent. In particular, it is not limited to this method.
例えば、架橋性ポリマーの溶液に有機化膨潤性合成雲母を分散させて塗工液とし、これを基材多孔質フィルムに塗布し、乾燥させた後、このように有機化膨潤性合成雲母を含有する架橋性ポリマーの層に架橋剤の溶液を接触させ、加熱してもよい。また、架橋性ポリマーの溶液に有機化膨潤性合成雲母を分散させ、この分散液中にて架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、架橋させて、有機化膨潤性合成雲母を分散させた反応性ポリマーの溶液を得、これを剥離性シートに塗布し、乾燥させた後、基材多孔質フィルムに転写してもよい。 For example, an organically swellable synthetic mica is dispersed in a solution of a crosslinkable polymer to form a coating solution, which is applied to a substrate porous film and dried, and thus contains an organically swellable synthetic mica. The solution of the crosslinking agent may be brought into contact with the layer of the crosslinkable polymer to be heated and heated. In addition, the reactivity in which the organically swellable synthetic mica is dispersed in the solution of the crosslinkable polymer, the crosslinkable polymer is reacted with the crosslinking agent in the dispersion, and is crosslinked to disperse the organically swellable synthetic mica. A polymer solution may be obtained, applied to a peelable sheet, dried, and then transferred to a substrate porous film.
特に、本発明による好ましい方法の1つは、架橋性ポリマーと架橋剤の両方を含む溶液に有機化膨潤性合成雲母を分散させて、塗工液を調製し、これを剥離性シートに塗布し、乾燥させて、剥離性シート上に有機化膨潤性合成雲母と架橋性ポリマーと架橋剤の混合物の層を形成した後、剥離性シートを基材多孔質フィルムに重ねて加熱加圧し、有機化膨潤性合成雲母と架橋性ポリマーと架橋剤からなる混合物の層を基材多孔質フィルムに転写し、その後、この有機化膨潤性合成雲母と架橋性ポリマーと架橋剤からなる混合物の層を適宜の温度に加熱して、架橋性ポリマーを架橋剤と反応させ、架橋させれば、有機化膨潤性合成雲母を含有する反応性ポリマーの層を基材多孔質フィルム上に形成することができる。 In particular, one of the preferred methods according to the present invention is to disperse the organically swellable synthetic mica in a solution containing both a crosslinkable polymer and a crosslinker to prepare a coating solution, which is applied to a peelable sheet. After drying, a layer of a mixture of organically swellable synthetic mica, crosslinkable polymer, and crosslinker is formed on the peelable sheet, and then the peelable sheet is layered on the substrate porous film and heated and pressurized to make it organic The layer of the mixture composed of the swellable synthetic mica, the crosslinkable polymer and the crosslinking agent is transferred to the porous film of the substrate, and then the layer of the mixture composed of the organically swellable synthetic mica, the crosslinkable polymer and the crosslinking agent is appropriately transferred. When heated to temperature, the crosslinkable polymer is reacted with a crosslinker and crosslinked, a layer of the reactive polymer containing the organically swellable synthetic mica can be formed on the substrate porous film.
このようにして、基材多孔質フィルム上に形成された反応性ポリマーの層は実質的に無孔性である。ここに、反応性ポリマーの層が実質的に無孔性であるとは、JIS P8117に準じて測定した反応性ポリマーの層のガーレー値が5000秒/100cc以上であって、実質的にガーレー値を求めることができない程度に通気度が低いことをいう。 In this way, the layer of reactive polymer formed on the substrate porous film is substantially nonporous. Here, the reactive polymer layer is substantially non-porous means that the Gurley value of the reactive polymer layer measured in accordance with JIS P8117 is 5000 seconds / 100 cc or more, and the Gurley value is substantially This means that the air permeability is so low that it cannot be obtained.
(電池の製造)
次に、このようにして得られる電池用セパレータを用いる電池の製造方法について説明する。
(Manufacture of batteries)
Next, a battery manufacturing method using the battery separator thus obtained will be described.
本発明において、電極、即ち、負極と正極は、電池によって相違するが、通常、導電性基材に活物質と、必要に応じて、導電剤とを、樹脂バインダーを用いて固着させ、担持させたシート状のものが用いられる。 In the present invention, the electrodes, that is, the negative electrode and the positive electrode differ depending on the battery, but usually, an active material and, if necessary, a conductive agent are fixed to a conductive base material using a resin binder and supported. A sheet-like material is used.
先ず、電極を本発明による電池用セパレータの有する反応性ポリマー層上に積層し、又は捲回して、電極/セパレータ積層体を得、次いで、この積層体を金属缶やラミネートフィルム等からなる電池容器内に仕込み、端子の溶接等が必要な場合にはこれを行なった後、この電池容器内にカチオン重合触媒を溶解させた電解液を所定量注入し、上記電極/セパレータ積層体の有する反応性ポリマーを上記電解液と接触させる。次いで、電池容器を密封、封口して、セパレータの有する反応性ポリマーを少なくともそれと電極との界面の近傍にてその少なくとも一部を電解液中で膨潤させ、又は電解液中に溶出、拡散させて、カチオン重合によって架橋させ、電解液の少なくとも一部をゲル化させて、電極を反応性ポリマーを介して多孔質フィルムと接着し、かくして、セパレータに電極が強固に接着してなる電極/セパレータ接合体を備えた電池を得ることができる。 First, an electrode is laminated on the reactive polymer layer of the battery separator according to the present invention or wound to obtain an electrode / separator laminate, and then this laminate is a battery container made of a metal can, a laminate film, or the like. In this case, if necessary, the terminal is welded, etc., and after that, a predetermined amount of an electrolytic solution in which a cationic polymerization catalyst is dissolved is injected into the battery container, and the reactivity of the electrode / separator laminate is provided. The polymer is contacted with the electrolyte. Next, the battery container is sealed and sealed, and at least a part of the reactive polymer included in the separator is swollen in the electrolyte solution in the vicinity of the interface between the separator and the electrode, or eluted and diffused in the electrolyte solution. The electrode / separator junction is formed by cross-linking by cationic polymerization, gelling at least a part of the electrolytic solution, and adhering the electrode to the porous film through the reactive polymer, and thus firmly adhering the electrode to the separator. A battery with a body can be obtained.
本発明においては、反応性ポリマーは、そのカチオン重合による架橋によって、少なくとも電極との界面の近傍にて電解液をゲル化させて、電極と多孔質フィルムとを接着するように機能する。 In the present invention, the reactive polymer functions to cause the electrolyte solution to gel at least in the vicinity of the interface with the electrode and to bond the electrode and the porous film by crosslinking by cationic polymerization.
本発明において、反応性ポリマーは、その構造や多孔質フィルムヘの担持量、カチオン重合触媒の種類や量にもよるが、常温においてもカチオン重合させ、架橋させることもできるが、しかし、加熱することによって、カチオン重合を促進することができる。この場合、電池を構成する材料の耐熱性や生産性との兼ね合いにもよるが、通常、40〜100℃程度の温度で0.5〜48時間程度加熱すればよい。 In the present invention, the reactive polymer can be cationically polymerized and crosslinked even at room temperature, although it depends on its structure, the amount supported on the porous film, and the type and amount of the cationic polymerization catalyst. Thus, cationic polymerization can be promoted. In this case, although it depends on the heat resistance and productivity of the material constituting the battery, the heating is usually performed at a temperature of about 40 to 100 ° C. for about 0.5 to 48 hours.
また、電極を多孔質フィルムに接着させるに足りる量の反応性ポリマーを膨潤させ、又は溶出、拡散させるために、電池容器内に電解液を注入した後、常温で数時間程度、放置してもよい。 In addition, in order to swell, elute, or diffuse the reactive polymer in an amount sufficient to adhere the electrode to the porous film, the electrolytic solution is injected into the battery container and then allowed to stand at room temperature for several hours. Good.
本発明において、電極/セパレータ積層体は、セパレータの有する反応性ポリマー層に電極が積層されておればよく、ここに、本発明において、セパレータは多孔質フィルムの片面にのみ、有機化膨潤性合成雲母を含む反応性ポリマー層を有していてもよく、また、多孔質フィルムの両面に有機化膨潤性合成雲母を含む反応性ポリマー層を有していてもよい。従って、本発明によれば、電池用セパレータは、多孔質フィルムの少なくともその片面に有機化膨潤性合成雲母を含む反応性ポリマー層を有しておればよく、そのような反応性ポリマー層に電極が積層されておればよい。従って、本発明において、電極/セパレータ積層体は、電池の構造や形態に応じて種々の構成をとることができ、例えば、負極/多孔質フィルム/正極、負極/多孔質フィルム/正極/多孔質フィルム等が用いられる。 In the present invention, the electrode / separator laminate is only required to have an electrode laminated on the reactive polymer layer of the separator. In the present invention, the separator is formed on the organic film only on one side of the porous film. You may have the reactive polymer layer containing a mica, and you may have the reactive polymer layer containing the organic-ized swelling synthetic mica on both surfaces of a porous film. Therefore, according to the present invention, the battery separator only needs to have a reactive polymer layer containing the organically swellable synthetic mica on at least one surface of the porous film, and the electrode is provided on such a reactive polymer layer. May be laminated. Therefore, in the present invention, the electrode / separator laminate can take various configurations depending on the structure and form of the battery, for example, negative electrode / porous film / positive electrode, negative electrode / porous film / positive electrode / porous. A film or the like is used.
上記電解液は、電解質塩を適宜の溶媒に溶解してなる溶液である。上記電解質塩としては、水素、リチウム、ナトリウム、カリウム等アルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ士類金属、第三級又は第四級アンモニウム塩等をカチオン成分とし、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、ヘキサフルオロリン酸、過塩素酸等の無機酸、カルボン酸、有機スルホン酸又はフッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をアニオン成分とする塩を用いることができる。これらのなかでは、特に、アルカリ金属イオンをカチオン成分とする電解質塩が好ましく用いられる。 The electrolytic solution is a solution obtained by dissolving an electrolyte salt in an appropriate solvent. Examples of the electrolyte salt include alkali metals such as hydrogen, lithium, sodium and potassium, alkali metals such as calcium and strontium, tertiary or quaternary ammonium salts, etc. as cation components, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid A salt containing an anionic component of an inorganic acid such as borohydrofluoric acid, hydrofluoric acid, hexafluorophosphoric acid or perchloric acid, or an organic acid such as carboxylic acid, organic sulfonic acid or fluorine-substituted organic sulfonic acid. it can. Among these, an electrolyte salt containing an alkali metal ion as a cation component is particularly preferably used.
このようなアルカリ金属イオンをカチオン成分とする電解質塩の具体例としては、例えば、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸アルカリ金属、テトラフルオロホウ酸リチウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム等のテトラフルオロホウ酸アルカリ金属、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸カリウム等のヘキサフルオロリン酸アルカリ金属、トリフルオロ酢酸リチウム等のトリフルオロ酢酸アルカリ金属、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等のトリフルオロメタンスルホン酸アルカリ金属を挙げることができる。 Specific examples of the electrolyte salt having such an alkali metal ion as a cation component include, for example, alkali perchlorate such as lithium perchlorate, sodium perchlorate, potassium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, tetra Alkali metal tetrafluoroborate such as sodium fluoroborate and potassium tetrafluoroborate, alkali metal hexafluorophosphate such as lithium hexafluorophosphate and potassium hexafluorophosphate, alkali metal trifluoroacetate such as lithium trifluoroacetate And alkali metal trifluoromethanesulfonates such as lithium trifluoromethanesulfonate.
特に、本発明に従って、リチウムイオン二次電池を得る場合には、電解質塩としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム等が好適に用いられる。 In particular, when obtaining a lithium ion secondary battery according to the present invention, as the electrolyte salt, for example, lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate and the like are preferably used.
更に、本発明において用いる上記電解質塩のための溶媒としては、上記電解質塩を溶解するものであればどのようなものでも用いることができるが、非水系の溶媒としては、エチレンカーポネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−プチロラクトン等の環状エステル類や、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類や、ジメチルカーボネート、ジエチルカーポネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状エステル類を単独で、又は2種以上の混合物として用いることができる。 Furthermore, any solvent can be used as the solvent for the electrolyte salt used in the present invention as long as it dissolves the electrolyte salt. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate and propylene carbonate. , Cyclic esters such as butylene carbonate and γ-ptyrolactone, ethers such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane, and chain esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, or a mixture of two or more thereof Can be used as
また、上記電解質塩は、用いる溶媒の種類や量に応じて適宜に決定されるが、通常、得られる電解液において、1〜50重量%の濃度となる量が用いられる。 Moreover, although the said electrolyte salt is suitably determined according to the kind and quantity of the solvent to be used, normally the quantity used as the density | concentration of 1 to 50 weight% is used in the obtained electrolyte solution.
本発明において、カチオン重合触媒としては、オニウム塩が好ましく用いられる。そのようなオニウム塩として、例えば、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、アルソニウム塩、スチボニウム塩、ヨードニウム塩等のカチオン成分と、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、過塩素酸塩等のアニオン成分とからなるオニウム塩を挙げることができる。 In the present invention, an onium salt is preferably used as the cationic polymerization catalyst. Examples of such onium salts include ammonium salts, phosphonium salts, arsonium salts, stibonium salts, iodonium salts, and other cationic components, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, trifluoromethanesulfonate, and perchloric acid. An onium salt comprising an anionic component such as a salt can be mentioned.
しかし、本発明によれば、上述した電解質塩のなかでも、特に、テトラフルオロホウ酸リチウムとヘキサフルオロリン酸リチウムは、それ自体、カチオン重合触媒しても機能するので、電解質塩を兼ねるものとして好ましく用いられる。この場合、テトラフルオロホウ酸リチウムとヘキサフルオロリン酸リチウムは、いずれかを単独で用いてもよく、また、両方を併用してもよい。 However, according to the present invention, among the electrolyte salts described above, in particular, lithium tetrafluoroborate and lithium hexafluorophosphate also function as a cationic polymerization catalyst. Preferably used. In this case, either lithium tetrafluoroborate or lithium hexafluorophosphate may be used alone, or both may be used in combination.
本発明による電池セパレータは、多孔質フィルム上に架橋構造を有する反応性ポリマー層を有しており、この反応性ポリマー層は上述したように有機化膨潤性合成雲母粒子を含んでいる。本発明によれば、反応性ポリマー層中に有機化膨潤性合成雲母粒子を含有させることによって、反応性ポリマー層の耐酸化還元性を向上させることができる。その理由は、必ずしも、明らかではないが、電極と反応性ポリマー層との接触面積を減少させ、電極との接触による反応性ポリマーの酸化又は還元反応を抑制するからであるとみられる。 The battery separator according to the present invention has a reactive polymer layer having a crosslinked structure on a porous film, and this reactive polymer layer contains organically swellable synthetic mica particles as described above. According to the present invention, the oxidation-reduction resistance of the reactive polymer layer can be improved by including the organically swellable synthetic mica particles in the reactive polymer layer. The reason is not necessarily clear, but it seems to be because the contact area between the electrode and the reactive polymer layer is reduced, and the oxidation or reduction reaction of the reactive polymer due to the contact with the electrode is suppressed.
更に、本発明による電池用セパレータにおいては、有機化膨潤性合成雲母粒子が有機溶媒に対してよく膨潤するので、層中に合成雲母粒子が存在することによる反応性ポリマー層のイオン伝導性の低下が殆どみられず、延いては、得られる電池特性を低下させることもない。 Furthermore, in the battery separator according to the present invention, since the organically swellable synthetic mica particles swell well with respect to the organic solvent, the ion conductivity of the reactive polymer layer is reduced due to the presence of the synthetic mica particles in the layer. Is hardly observed, and as a result, the obtained battery characteristics are not deteriorated.
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って何ら限定されるものではない。多孔質フィルムの特性と得られた電池の特性については以下のようにして評価した。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The characteristics of the porous film and the characteristics of the obtained battery were evaluated as follows.
(多孔質フィルムの厚み)
1/10000mmシックネスゲージによる測定と多孔質フィルムの断面の10000倍走査型電子頭微鏡写真に基づいて求めた。
(Thickness of porous film)
It was determined based on a measurement with a 1/10000 mm thickness gauge and a 10,000 times scanning electronic microscopic photograph of the cross section of the porous film.
(多孔質フィルムの空孔率)
多孔質フィルムの単位面積S(cm2)当たりの重量W(g)、平均厚みt(cm)及び多孔質フィルムを構成する樹脂の密度d(g/cm3)から下式にて算出した。
空孔率(%)=(1−(100W/S/t/d))×100
(Porosity of porous film)
The weight was calculated from the weight W (g) per unit area S (cm 2 ) of the porous film, the average thickness t (cm), and the density d (g / cm 3 ) of the resin constituting the porous film by the following equation.
Porosity (%) = (1− (100 W / S / t / d)) × 100
(多孔質フィルムの通気度)
JIS P 8117に準拠して求めた。
(Air permeability of porous film)
It calculated | required based on JISP8117.
(突き刺し強度)
カトーテック(株)製圧縮試験磯KES−G5を用いて突き刺し試験を行った。測定により得られた荷重変位曲線から最大荷重を読みとり、突き刺し強度とした。針は直径1.0mm、先端の曲率半径0.5mmのものを用いて、2mm/秒の速度で行った。
(Puncture strength)
A piercing test was performed using a compression test kit KES-G5 manufactured by Kato Tech Co., Ltd. The maximum load was read from the load displacement curve obtained by the measurement, and the puncture strength was obtained. A needle having a diameter of 1.0 mm and a radius of curvature of the tip of 0.5 mm was used at a speed of 2 mm / second.
(反応性ポリマーのゲル分率)
既知の量Aの反応性ポリマー層を担持させた反応性ポリマー層担持多孔質フィルムを秤量して、その重量Bを測定した。次に、この反応性ポリマー層担持多孔質フィルムを酢酸エチルに23℃で7日間浸漬した後、乾燥した。この後、このように処理した反応性ポリマー層担持多孔質フィルムを秤量して、その重量Cを測定した。反応性ポリマーのゲル分率は次式にて算出した。
ゲル分率(%)=((A−(B−C))/A)×100
(Reaction polymer gel fraction)
A reactive polymer layer-carrying porous film carrying a known amount A of a reactive polymer layer was weighed and its weight B was measured. Next, this reactive polymer layer-supported porous film was immersed in ethyl acetate at 23 ° C. for 7 days and then dried. Then, the reactive polymer layer carrying porous film processed in this way was weighed, and the weight C was measured. The gel fraction of the reactive polymer was calculated by the following formula.
Gel fraction (%) = ((A− (BC)) / A) × 100
(セパレータの耐酸化性試験)
最初に0.2CmAの充放電レートにて2回充電、放電を行い、その後、充電を行った。充電は上限電圧4.2Vの定電流−定電圧にて、放電は終止電圧2.7Vの定電流にて行なった。これらの操作はすべて温度25℃の恒温器中にて行った。充電した電池を60℃の恒温器中に配置し、4.25Vにて定電圧充電を行い、電流値を測定した。この電流値が急上昇する時間を耐酸化時間とした。
(Separator oxidation resistance test)
First, the battery was charged and discharged twice at a charge / discharge rate of 0.2 CmA, and then charged. Charging was performed at a constant current-constant voltage having an upper limit voltage of 4.2 V, and discharging was performed at a constant current having a final voltage of 2.7 V. All of these operations were performed in a thermostatic chamber at a temperature of 25 ° C. The charged battery was placed in an incubator at 60 ° C., charged at a constant voltage of 4.25 V, and the current value was measured. The time during which the current value rapidly increased was defined as the oxidation resistance time.
参考例1
(電極シートの調製)
正極活物質であるコバルト酸リチウム(日本化学工業(株)製セルシードC−10)85重量部と導電助剤であるアセチレンブラック(電気化学工業(株)製デンカブラック)10重量部とバインダーであるフッ化ビニリデン樹脂(呉羽化学工業(株)製KFポリマーL#1120)5重量部を混合し、これを固形分濃度15重量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを用いてスラリーとした。
Reference example 1
(Preparation of electrode sheet)
85 parts by weight of lithium cobaltate (Nippon Chemical Industry Co., Ltd., Cellseed C-10) as a positive electrode active material and 10 parts by weight of acetylene black (Denka Black from Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive additive and a binder. 5 parts by weight of vinylidene fluoride resin (KF Polymer L # 1120 manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) was mixed, and this was made into a slurry using N-methyl-2-pyrrolidone so as to have a solid concentration of 15% by weight. .
このスラリーを厚み20μmのアルミニウム箔(集電体)上に厚み200μmに塗布し、80℃で1時間、120℃で2時間乾燥した後、ロールプレスにて加圧して、活物質層の厚みが100μmの正極シートを調製した。 This slurry was applied to an aluminum foil (current collector) having a thickness of 20 μm to a thickness of 200 μm, dried at 80 ° C. for 1 hour, and then at 120 ° C. for 2 hours, and then pressed by a roll press, so that the thickness of the active material layer was A 100 μm positive electrode sheet was prepared.
また、負極活物質であるメソカーボンマイクロビーズ(大阪ガスケミカル(株)製MCMB6−28)80重量部と導電助剤であるアセチレンブラック(電気化学工業(株)製デンカブラック)10重量部とバインダーであるフッ化ビニリデン樹脂(呉羽化学工業(株)製KFポリマーL#1120)10重量部を混合し、これを固形分濃度15重量%となるようにN−メチル−2−ピロリドンを用いてスラリーとした。 In addition, 80 parts by weight of mesocarbon microbeads (MCMB6-28 manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) as a negative electrode active material, 10 parts by weight of acetylene black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive auxiliary agent, and a binder 10 parts by weight of vinylidene fluoride resin (KF Polymer L # 1120 manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) is mixed, and this is slurried with N-methyl-2-pyrrolidone so as to have a solid concentration of 15% by weight. It was.
このスラリーを厚み20μmの銅箔(集電体)上に厚み200μmに塗布し、80℃で1時間乾燥し、120℃で2時間乾燥した後、ロールプレスにて加圧して、活物質層の厚みが100μmの負極シートを調製した。 This slurry was applied to a copper foil (current collector) having a thickness of 20 μm to a thickness of 200 μm, dried at 80 ° C. for 1 hour, dried at 120 ° C. for 2 hours, and then pressed by a roll press to form an active material layer. A negative electrode sheet having a thickness of 100 μm was prepared.
製造例1
(架橋性ポリマーA(4−ヒドロキシブチルアクリレートモノマー成分0.84重量%、3−オキセタニル基含有モノマー成分24重量%、エポキシ基含有モノマー成分1重量%)の製造)
還流冷却管を備えた500mL容量の三つ口フラスコにメチルメタクリレート50.4g、2−メトキシエチルアクリレート11.89g、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート20.16g、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート0.84g、4−ヒドロキシブチルアクリレート0.706g、酢酸エチル158g及びN,N'−アゾビスイソブチロニトリル0.16gを投入し、窒素ガスを導入しながら、30分間攪拌混合した後、70℃に加熱した。
Production Example 1
(Production of crosslinkable polymer A (4-hydroxybutyl acrylate monomer component 0.84% by weight, 3-oxetanyl group-containing monomer component 24% by weight, epoxy group-containing monomer component 1% by weight))
In a 500 mL three-necked flask equipped with a reflux condenser, 50.4 g of methyl methacrylate, 11.89 g of 2-methoxyethyl acrylate, 20.16 g of (3-ethyl-3-oxetanyl) methyl methacrylate, 3,4-epoxycyclohexyl After adding 0.84 g of methyl acrylate, 0.706 g of 4-hydroxybutyl acrylate, 158 g of ethyl acetate and 0.16 g of N, N′-azobisisobutyronitrile, stirring and mixing for 30 minutes while introducing nitrogen gas And heated to 70 ° C.
約1時間経過したとき、反応混合物の粘度が上昇し始め、その後、8時間重合を行なった。次いで、約40℃まで冷却し、再び、N,N'−アゾビスイソブチロニトリル0.16gを加え、70℃に再度加熱して、更に、8時間、後重合を行った。この後、約40℃まで冷却し、酢酸エチル38gを加え、全体が均一になるまで攪拌混合して、架橋性ポリマーの30重量%濃度の酢酸エチル溶液を得た。 When about 1 hour had passed, the viscosity of the reaction mixture began to rise, and then polymerization was carried out for 8 hours. Subsequently, it cooled to about 40 degreeC, N, N'- azobisisobutyronitrile 0.16g was added again, and it heated again at 70 degreeC, and also post-polymerized for 8 hours. Then, it cooled to about 40 degreeC, ethyl acetate 38g was added, and it stirred and mixed until the whole became uniform, and obtained the 30 weight% concentration ethyl acetate solution of the crosslinkable polymer.
次に、この架橋性ポリマー溶液100gを高速ミキサーで攪拌しながら、メタノール600mL中に投入して、架橋性ポリマーを沈澱させた。沈澱した架橋性ポリマーを濾別し、メタノールによる洗浄を数回繰り返した後、乾燥管に入れ、これに液体窒素を気化させた乾燥窒素ガス(露点温度−150℃以下)を通して乾燥させた後、更に、デシケータ中で6時間真空乾燥して、架橋性ポリマーAを得た。このようにして得られた架橋性ポリマーは純白色粉末であって、GPCによる分子量測定の結果、重量平均分子量は248000であり、数平均分子量は57000であった。 Next, 100 g of this crosslinkable polymer solution was added into 600 mL of methanol while stirring with a high-speed mixer to precipitate the crosslinkable polymer. The precipitated crosslinkable polymer was separated by filtration, washed with methanol several times, put into a drying tube, and dried by passing it through dry nitrogen gas (dew point temperature of −150 ° C. or lower) in which liquid nitrogen was vaporized. Furthermore, it was vacuum-dried in a desiccator for 6 hours to obtain a crosslinkable polymer A. The crosslinkable polymer thus obtained was a pure white powder. As a result of molecular weight measurement by GPC, the weight average molecular weight was 248,000, and the number average molecular weight was 57,000.
実施例1
(反応性ポリマー担持多孔質フィルムの製造)
架橋性ポリマーAの8gをトルエン92gに加え、室温で攪拌して、均一な架橋性ポリマー溶液を得た。この架橋性ポリマー溶液に架橋剤として多官能イソシアネート(ヘキサメチレンジイソシアネート/トリメチロールプロパンアダクト体、酢酸エチル溶液、固形分75重量%、日本ポリウレタン工業(株)製コロネートHL)0.204gを加え、室温で攪拌して溶解させた。
Example 1
(Production of reactive polymer-supported porous film)
8 g of the crosslinkable polymer A was added to 92 g of toluene and stirred at room temperature to obtain a uniform crosslinkable polymer solution. 0.204 g of polyfunctional isocyanate (hexamethylene diisocyanate / trimethylolpropane adduct, ethyl acetate solution, solid content 75% by weight, Coronate HL manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) as a crosslinking agent was added to this crosslinkable polymer solution, And dissolved by stirring.
別に、有機化膨潤性合成雲母(コープケミカル(株)製ソマシフMAE)30gをトルエン270gに加え、室温にて8時間攪拌し、その後、高圧分散機(吉田機械(株)製ナノマイザーPEL−20)にて処理して、均一な分散液を得た。 Separately, 30 g of organically swellable synthetic mica (Somasif MAE manufactured by Corp Chemical Co., Ltd.) was added to 270 g of toluene, stirred at room temperature for 8 hours, and then a high-pressure disperser (Nanomizer PEL-20 manufactured by Yoshida Kikai Co., Ltd.). To obtain a uniform dispersion.
このようにして得られた架橋性ポリマーAと多官能イソシアネートのトルエン溶液100gと上記有機化膨潤性合成雲母のトルエン分散液8.0gを混合し、室温にて攪拌した後、上記有機化膨潤性合成雲母のトルエン分散液の調製に用いたと同じ高圧分散機を用いて、同様に分散処理して、架橋性ポリマーと多官能イソシアネートを溶解した有機化膨潤性合成雲母のトルエン分散液を得た。 100 g of a toluene solution of the crosslinkable polymer A and the polyfunctional isocyanate thus obtained and 8.0 g of the above-mentioned organically swellable synthetic mica toluene dispersion were mixed and stirred at room temperature, and then the above organically swellable property. Using the same high-pressure disperser used for the preparation of the synthetic mica toluene dispersion, the same dispersion treatment was performed to obtain an organically swellable synthetic mica toluene dispersion in which the crosslinkable polymer and polyfunctional isocyanate were dissolved.
この架橋性ポリマーと多官能イソシアネートを溶解した有機化膨潤性合成雲母のトルエン分散液をポリプロピレンフィルム上にワイヤーバー#8にて塗付した後、60℃に加熱して、トルエンを揮散させ、かくして、塗布密度0.4g/m2 で架橋性ポリマー層をポリプロピレンフィルム上に形成した。この後、110℃の熱ロールラミネーターを用いて、上記架橋性ポリマー層をポリエチレン樹脂多孔質フィルム(膜厚16μm、空孔率60%、通気度100秒/100cc、突き刺し強度400gf)に転写して、多孔質フィルム上に架橋性ポリマーAと多官能イソシアネートと有機化膨潤性合成雲母の混合物からなる層を担持させた。 The toluene dispersion of the organically swellable synthetic mica in which the crosslinkable polymer and the polyfunctional isocyanate are dissolved is applied on a polypropylene film with a wire bar # 8, and then heated to 60 ° C. to volatilize the toluene, thus. A crosslinkable polymer layer was formed on the polypropylene film at a coating density of 0.4 g / m 2 . Thereafter, the crosslinkable polymer layer was transferred to a polyethylene resin porous film (film thickness: 16 μm, porosity: 60%, air permeability: 100 seconds / 100 cc, puncture strength: 400 gf) using a hot roll laminator at 110 ° C. Then, a layer made of a mixture of the crosslinkable polymer A, the polyfunctional isocyanate, and the organically swellable synthetic mica was supported on the porous film.
次いで、この架橋性ポリマーと多官能イソシアネートと有機化膨潤性合成雲母の混合物からなる層を担持させた多孔質フィルムを70℃の恒温器に48時間投入して、多孔質フィルムに担持させた上記架橋性ポリマーと多官能イソシァネートとを反応させ、上記架橋性ポリマーを架橋させて、かくして、有機化膨潤性合成雲母を含有する反応性ポリマー担持多孔質フィルムを得た。この有機化膨潤性合成雲母を含有する反応性ポリマー担持多孔質フィルムにおいて、反応性ポリマーのゲル分率は20%であった。また、このようにして形成された反応性ポリマーの層は実質的に無孔性であった。 Next, the porous film carrying a layer composed of a mixture of this crosslinkable polymer, polyfunctional isocyanate and organically swellable synthetic mica was placed in a thermostat at 70 ° C. for 48 hours to carry the porous film on the porous film. A crosslinkable polymer and a polyfunctional isocyanate were reacted to crosslink the crosslinkable polymer, thus obtaining a reactive polymer-supported porous film containing an organically swellable synthetic mica. In the reactive polymer-supported porous film containing this organically swellable synthetic mica, the gel fraction of the reactive polymer was 20%. Also, the reactive polymer layer thus formed was substantially non-porous.
この有機化膨潤性合成雲母を含有する反応性ポリマーを担持した多孔質フィルムを参考例にて作製した正極と負極の間に多孔質フィルム上の反応性ポリマー層が正極に対面するように配して、ラミネートパッケージに挿入した。次いで、アルゴン置換したグローブボックス内において、1.4モル/L濃度にてヘキサフルオロリン酸リチウムをエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート混合溶媒(容量比1:2)に溶解させた電解液をラミネートパッケージ中に注入した後、ラミネートパッケージを封口した。 A porous film carrying a reactive polymer containing this organically swellable synthetic mica is placed between the positive electrode and the negative electrode prepared in the reference example so that the reactive polymer layer on the porous film faces the positive electrode. And inserted into the laminate package. Next, an electrolytic solution in which lithium hexafluorophosphate was dissolved in an ethylene carbonate / diethyl carbonate mixed solvent (capacity ratio 1: 2) at a concentration of 1.4 mol / L in a glove box substituted with argon was placed in a laminate package. After the injection, the laminate package was sealed.
次いで、このラミネートパッケージを温度50℃の恒温器中に24時間投入して、有機化膨潤性合成雲母を含有する反応性ポリマーを担持した多孔質フィルム中の反応性ポリマーをそのカチオン重合性官能基によって架橋させ、かくして、電極/セパレータ接合体を有する電池を得た。この電池について、耐酸化性試験を行ったところ、耐酸化時間は103時間であった。 Subsequently, this laminate package is put into a thermostat at a temperature of 50 ° C. for 24 hours, and the reactive polymer in the porous film supporting the reactive polymer containing the organically swellable synthetic mica is converted into its cationic polymerizable functional group. Thus, a battery having an electrode / separator assembly was obtained. When this battery was subjected to an oxidation resistance test, the oxidation resistance time was 103 hours.
比較例1
実施例1において、有機化膨潤性合成雲母を用いなかった以外は、同様にして、反応性ポリマー担持多孔質フィルムを得、実施例1と同様にして、電池を作製した。この電池について、耐酸化性試験を行ったところ、耐酸化時間は56時間であった。
Comparative Example 1
A reactive polymer-supported porous film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the organically swellable synthetic mica was not used, and a battery was produced in the same manner as in Example 1. When this battery was subjected to an oxidation resistance test, the oxidation resistance time was 56 hours.
比較例2
実施例1で用いたポリエチレン樹脂多孔質フィルムを参考例にて作製した正極と負極の間に配して、ラミネートパッケージに挿入した。次いで、アルゴン置換したグローブボックス内において、1.4モル/L濃度にてヘキサフルオロリン酸リチウムをエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(容量比1:2)に溶解させた電解液をラミネートパッケージ中に注入した後、ラミネートパッケージを封口して電池を得た。この電池について、耐酸化性試験を行ったところ、耐酸化時間は59時間であった。
Comparative Example 2
The polyethylene resin porous film used in Example 1 was placed between the positive electrode and the negative electrode prepared in the reference example and inserted into a laminate package. Next, an electrolyte solution in which lithium hexafluorophosphate was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (capacity ratio 1: 2) at a concentration of 1.4 mol / L in a laminate package in a glove box substituted with argon. Then, the laminate package was sealed to obtain a battery. When this battery was subjected to an oxidation resistance test, the oxidation resistance time was 59 hours.
Claims (9)
(a)分子中に複数の上記カチオン重合性官能基を有する架橋性ポリマーに上記カチオン重合性官能基の一部を反応させるために必要な量の架橋剤を反応させて、カチオン重合性官能基の一部を反応させ、架橋させてなり、実質的に無孔性であるか、又は
(b)分子中に複数のカチオン重合性官能基と共に複数のイソシアネート反応性基を有する架橋性ポリマーの上記イソシアネート反応性基を架橋剤としての多官能イソシアネートと反応させて、架橋させてなり、実質的に無孔性である、
請求項1に記載の非水電解液電池。 The cationic polymerizable functional group is at least one selected from a 3-oxetanyl group and an epoxy group, and the reactive polymer layer (a) is a crosslinkable polymer having a plurality of the cationic polymerizable functional groups in the molecule. Is it substantially non-porous by reacting a part of the cationic polymerizable functional group by reacting with an amount of a crosslinking agent necessary for reacting a part of the cationic polymerizable functional group? Or (b) the above-mentioned isocyanate-reactive group of a crosslinkable polymer having a plurality of isocyanate-reactive groups together with a plurality of cationically polymerizable functional groups in the molecule is reacted with a polyfunctional isocyanate as a cross-linking agent to be crosslinked. Is substantially non-porous,
The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1.
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the reactive polymer contains organically swellable synthetic mica particles in a range of 1 to 50% by weight of the total amount of the reactive polymer and the organically swellable synthetic mica.
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