本發(fā)明涉及非水電解液二次電池用間隔件及其應(yīng)用。更具體來說,本發(fā)明涉及非水電解液二次電池用間隔件、使用該非水電解液二次電池用間隔件的非水電解液二次電池用層疊間隔件、非水電解液二次電池用構(gòu)件、以及非水電解液二次電池。
背景技術(shù):
鋰二次電池等非水電解液二次電池現(xiàn)在被廣泛用作個(gè)人電腦、便攜電話、便攜信息終端等設(shè)備中使用的電池。
以鋰二次電池為代表的非水電解液二次電池的能量密度高,因此,在因電池的破損或使用電池的設(shè)備的破損而發(fā)生內(nèi)部短路或外部短路的情況下,有時(shí)流過大電流而發(fā)熱。因此,對于非水電解液二次電池,要求通過防止一定量以上的發(fā)熱,來確保高安全性。
可是,在非水電解液二次電池中,作為配置于正極與負(fù)極之間的間隔件,廣泛使用多孔膜。包含多孔膜的間隔件具有防止兩電極間的短路的功能,大大有助于可靠性(安全性)。例如,在專利文獻(xiàn)1~3中公開了,為了抑制在層疊的電極間發(fā)生偏移,并提高安全性,而使構(gòu)成間隔件的2片多孔膜的表面彼此熱熔接而成為袋狀的技術(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報(bào)“日本特開2013-173283號公報(bào)(2013年9月5日公開)”
專利文獻(xiàn)2:日本公表日本專利公報(bào)“日本特表2015-511764號公報(bào)(2015年4月20日公表)”
專利文獻(xiàn)3:日本公開專利公報(bào)“日本特開2013-211155號公報(bào)(2013年10月10日公開)”
專利文獻(xiàn)4:日本公開專利公報(bào)“日本特開2010-180341號公報(bào)(2010年8月19日公開)”
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題
即使在如上述那樣將間隔件制成袋狀的情況下,若由于正極與負(fù)極之間的電壓而間隔件局部劣化,則也有可能在該部位發(fā)生短路。
本發(fā)明鑒于這樣的問題點(diǎn)而完成,其目的在于,提供耐電壓特性優(yōu)異的非水電解液二次電池用間隔件、使用該非水電解液二次電池用間隔件的非水電解液二次電池用層疊間隔件、非水電解液二次電池用構(gòu)件、和非水電解液二次電池。
用于解決問題的方法
本發(fā)明人著眼于非水電解液二次電池用間隔件的通過粘連試驗(yàn)測定的剝離強(qiáng)度和非水電解液二次電池用間隔件的粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率與耐電壓特性有關(guān),發(fā)現(xiàn)通過將該剝離強(qiáng)度和該穿刺強(qiáng)度的變化率設(shè)為規(guī)定范圍內(nèi),從而能夠?qū)崿F(xiàn)耐電壓特性優(yōu)異的非水電解液二次電池用間隔件,以至于完成本發(fā)明。
另外,專利文獻(xiàn)4中記載,通過規(guī)定重均分子量和特性粘度從而形成穿刺強(qiáng)度優(yōu)異的間隔件。然而,專利文獻(xiàn)4中,僅僅評價(jià)了穿刺強(qiáng)度,對于通過粘連試驗(yàn)測定的剝離強(qiáng)度、粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率、以及該剝離強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度的變化率與耐電壓特性的關(guān)聯(lián)性,完全沒有公開或啟示。
本發(fā)明的非水電解液二次電池用間隔件用于解決上述問題,其特征在于,是以聚烯烴系樹脂為主成分的多孔膜,粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上,上述粘連試驗(yàn)后的穿刺強(qiáng)度相對于上述粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度的變化率為15%以下。需要說明的是,上述粘連試驗(yàn)是:用100mm×100mm的夾具夾持80mm×80mm的2片上述非水電解液二次電池用間隔件,一邊施加3.5kg的負(fù)荷一邊在133℃±1℃的氣氛下靜置30分鐘后,解除上述負(fù)荷,冷卻至室溫后,以100mm/min的條件測定剝離強(qiáng)度的試驗(yàn)。
上述非水電解液二次電池用間隔件優(yōu)選膜厚為20μm以下。
另外,本發(fā)明的非水電解液二次電池用層疊間隔件的特征在于,具備上述非水電解液二次電池用間隔件和多孔層。
另外,本發(fā)明的非水電解液二次電池用構(gòu)件的特征在于,正極、上述非水電解液二次電池用間隔件或上述非水電解液二次電池用層疊間隔件、和負(fù)極依次配置而成。
另外,本發(fā)明的非水電解液二次電池的特征在于,包含上述的非水電解液二次電池用間隔件或上述非水電解液二次電池用層疊間隔件。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,起到能夠?qū)崿F(xiàn)耐電壓特性優(yōu)異的非水電解液二次電池用間隔件和非水電解液二次電池的效果。
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明,但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明不限于以下說明的各構(gòu)成,在專利技術(shù)方案所示范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更,適當(dāng)組合不同實(shí)施方式中分別公開的技術(shù)方法而得到的實(shí)施方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
〔實(shí)施方式1.非水電解液二次電池用間隔件〕
本發(fā)明的非水電解液二次電池用間隔件(以下,有時(shí)稱為間隔件)是以聚烯烴系樹脂為主成分的多孔膜,在非水電解液二次電池中配置于正極與負(fù)極之間。
間隔件若為以聚烯烴系樹脂為主成分的多孔質(zhì)且膜狀的基材(聚烯烴系多孔質(zhì)基材)即可,是具有在其內(nèi)部具有連結(jié)的細(xì)孔的結(jié)構(gòu),氣體、液體能夠從一面向另一面透過的膜。
間隔件通過在電池發(fā)熱時(shí)熔融而無孔化,從而對非水電解液二次電池賦予關(guān)閉功能。間隔件可以由1層構(gòu)成,也可以由多層形成。
間隔件的膜厚優(yōu)選為20μm以下。更優(yōu)選為16μm以下,進(jìn)一步優(yōu)選為11μm以下。另外,優(yōu)選為4μm以上,更優(yōu)選為5μm以上,進(jìn)一步優(yōu)選為6μm以上。即,優(yōu)選為4μm以上且20μm以下。
本發(fā)明的間隔件在依據(jù)JIS K6404-14的粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上,優(yōu)選為0.3N以上,更優(yōu)選為0.35N以上。另外,通常為2N以下,也可以為1N以下。在此,粘連試驗(yàn)是:將80mm×80mm的2片間隔件用100mm×100mm的夾具夾持,一邊施加3.5kg的負(fù)荷一邊在133℃±1℃的氣氛下靜置30分鐘后,解除負(fù)荷,冷卻至室溫后,以100mm/min的條件通過萬能試驗(yàn)機(jī)(Autograph)測定剝離強(qiáng)度的試驗(yàn)。
上述剝離強(qiáng)度利用所謂的T模剝離試驗(yàn)進(jìn)行測定,即,不使用支承基板等,而用夾具(卡盤部)夾持重合的2片膜的各自的端部,沿著相對于剝離前的膜面呈90°方向相反的方向拉伸,從而測定剝離強(qiáng)度。
上述T模剝離試驗(yàn)通過依據(jù)JIS K 6854-3的方法而實(shí)施。具體來說,將上述的冷卻至室溫后的間隔件切出27mm×80mm,制作試驗(yàn)片。接著,用裝置卡盤部夾持構(gòu)成上述試驗(yàn)片的2片膜的各自的短軸整體,通過沿相反方向拉伸從而沿長軸方向進(jìn)行剝離,測定其剝離強(qiáng)度。
需要說明的是,剝離開始后的剝離強(qiáng)度一般來說在剝離剛開始后隨時(shí)間經(jīng)過而增大,其后,直到剝離即將結(jié)束之前,成為基本一定的值(平坦化)。在此,剝離強(qiáng)度的測定值是剝離開始后從剝離強(qiáng)度平坦化到剝離結(jié)束前為止的剝離強(qiáng)度的平均值。
粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度與間隔件的孔的結(jié)構(gòu)的致密性相關(guān),該致密性越高剝離強(qiáng)度也越高。因此,在粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上的情況下,間隔件的孔的結(jié)構(gòu)致密,其結(jié)果是,強(qiáng)度高,耐電壓特性提高。
此外,在上述粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上的情況下,有具有用于將2片間隔件形成袋狀的充分的熱封性的傾向。由此,能夠穩(wěn)定地形成袋狀的間隔件,能夠維持非水電解液二次電池的安全性。
下述熱封試驗(yàn)中測定的間隔件的熱封性為7N以上即可,優(yōu)選為10N以上。
(熱封性試驗(yàn))
將80mm×80mm的2片試驗(yàn)樣品用Technoimpulse公司制Clipsealer Z-1將一邊密封。密封條件為140℃、1秒。將一邊被密封的試驗(yàn)樣品切出27mm×80mm,通過島津制作所制Autograph AGS-50NX,以100mm/min的條件測定剝離強(qiáng)度。對于同一試驗(yàn)樣品,進(jìn)行3次測定,取平均值。
另外,間隔件的上述粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率為15%以下,優(yōu)選10%以下,更優(yōu)選為5%以下。另外,通常為0.1%以上,也可以為1%以上。在此,穿刺強(qiáng)度通過將直徑1mm、頂端0.5R的針以200mm/min穿刺時(shí)的最大應(yīng)力(gf)來測定。另外,穿刺強(qiáng)度的變化率表示粘連試驗(yàn)后的穿刺強(qiáng)度相對于粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度的變化率的絕對值,由100×|(粘連試驗(yàn)后的穿刺強(qiáng)度)-(粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度)|/(粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度)表示。
穿刺強(qiáng)度的變化率的大小與在粘連試驗(yàn)的前后膜形狀產(chǎn)生的變化量成比例。粘連試驗(yàn)的負(fù)荷導(dǎo)致的膜形狀的變化量起因于構(gòu)成間隔件的網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,該結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度越強(qiáng)耐電壓特性越高。因此,粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率為15%以下的情況下,間隔件具有牢固的結(jié)構(gòu),作為非水電解液二次電池的間隔件能夠具有充分的耐電壓特性。
需要說明的是,間隔件的穿刺強(qiáng)度優(yōu)選為2N以上,更優(yōu)選為3N以上。若穿刺強(qiáng)度過小,則電池組裝過程的正負(fù)極與間隔件的層疊卷繞操作、卷繞組的壓合操作、或由外部對電池施加壓力等情況下,有由于正負(fù)極活性物質(zhì)粒子而間隔件被刺破,正負(fù)極短路的風(fēng)險(xiǎn)。
為了提高電解液的保持量、并且能夠得到以更低溫切實(shí)地阻止(關(guān)閉)過大電流流過的功能,間隔件的體積基準(zhǔn)的空隙率優(yōu)選為0.2~0.8(20~80體積%),更優(yōu)選為0.3~0.75(30~75體積%)。另外,為了能夠得到充分的離子透過性、且能夠防止粒子進(jìn)入正極或負(fù)極,間隔件所具有的細(xì)孔的平均直徑(平均細(xì)孔直徑)優(yōu)選為0.3μm以下,更優(yōu)選為0.14μm以下。
作為控制上述間隔件的平均細(xì)孔直徑的方法,例如,在減小孔徑的情況下,可以舉出:在間隔件的制膜時(shí)使無機(jī)填料等開孔劑或相分離劑的分散狀態(tài)均勻化的方法;使無機(jī)填料開孔劑的粒徑微細(xì)化的方法;在包含相分離劑的狀態(tài)下進(jìn)行拉伸的方法;以及以低拉伸倍率進(jìn)行拉伸的方法等方法。另外,作為控制上述間隔件的空隙率的方法,例如,在得到高空隙率的間隔件的情況下,可以舉出:增多無機(jī)填料等開孔劑或相分離劑相對于聚烯烴系樹脂的量的方法、除去相分離劑后進(jìn)行拉伸的方法、以及以高拉伸倍率進(jìn)行拉伸的方法等方法。
認(rèn)為若間隔件的平均細(xì)孔直徑減小,則推測成為向基材內(nèi)部的細(xì)孔導(dǎo)入上述電解液的驅(qū)動力的毛細(xì)管力增大。另外,由于平均細(xì)孔直徑小,能夠抑制鋰金屬導(dǎo)致的枝晶(樹枝狀晶)的生成。
另外,認(rèn)為若間隔件的空隙率增大,則上述電解液不能浸透的聚烯烴系樹脂存在的部位的體積減少。
間隔件中的聚烯烴成分的比例為間隔件整體的通常50體積%以上,優(yōu)選為90體積%以上,更優(yōu)選為95體積%以上。間隔件的聚烯烴成分中,優(yōu)選包含重均分子量為5×105~15×106的高分子量成分。特別是通過包含重均分子量100萬以上的聚烯烴成分作為間隔件的聚烯烴成分,間隔件、以及具備間隔件和多孔層的非水電解液二次電池用層疊間隔件的強(qiáng)度變高,因而優(yōu)選。
作為構(gòu)成間隔件的聚烯烴系樹脂,可列舉例如:將乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯等聚合而成的高分子量的均聚物或共聚物。間隔件可以是單獨(dú)包含這些聚烯烴系樹脂的層、和/或包含這些聚烯烴系樹脂的2種以上的層。特別優(yōu)選以乙烯為主體的高分子量的聚乙烯。需要說明的是,在不損害該層的功能的范圍內(nèi),間隔件包含聚烯烴以外的成分也無妨。
間隔件的透氣度通常以格利(Gurley)值計(jì)為30~500秒/100cc的范圍,優(yōu)選為50~300秒/100cc的范圍。間隔件若具有上述范圍的透氣度,則可以得到充分的離子透過性。
在能夠提高強(qiáng)度、膜厚、操作性和重量、以及用于非水電解液二次電池時(shí)的該電池的重量能量密度、體積能量密度的方面,間隔件的單位面積重量通常為4~20g/m2,優(yōu)選為4~12g/m2,更優(yōu)選為5~10g/m2。
接著,對間隔件的制造方法進(jìn)行說明。例如,向熱塑性樹脂添加碳酸鈣或增塑劑等造孔劑而成形為膜后,用適當(dāng)?shù)娜軇┏ピ撛炜讋?,將利用該方法而得到的片材進(jìn)行拉伸,從而制造間隔件即可。在此,通過調(diào)整拉伸時(shí)的熱固定溫度,能夠制造上述粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上、且粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率為15%以內(nèi)的間隔件。具體來說,通過提高熱固定溫度,能夠提高上述粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度,并且能夠較低地抑制穿刺強(qiáng)度的變化率。需要說明的是,拉伸時(shí)的熱固定溫度根據(jù)構(gòu)成間隔件的樹脂材料適當(dāng)設(shè)定。
具體來說,例如,間隔件由包含超高分子量聚乙烯和重均分子量1萬以下的低分子量聚烯烴的聚烯烴樹脂形成的情況下,優(yōu)選通過以下所示這樣的方法進(jìn)行制造。
(1)將超高分子量聚乙烯100重量份、重均分子量1萬以下的低分子量聚烯烴5~200重量份、和碳酸鈣等造孔劑100~400重量份混煉而得到聚烯烴樹脂組合物的工序
(2)使用聚烯烴樹脂組合物成形片材的工序
(3)從工序(2)中得到的片材中除去造孔劑的工序
(4)對工序(3)中得到的片材進(jìn)行拉伸而得到間隔件的工序。
〔實(shí)施方式2.非水電解液二次電池用層疊間隔件〕
進(jìn)一步,本發(fā)明的非水電解液二次電池用間隔件可以具備粘接層、耐熱層、保護(hù)層等公知的多孔層。本說明書中,將具備非水電解液二次電池用間隔件和多孔層的間隔件稱為非水電解液二次電池用層疊間隔件(以下,有時(shí)稱為層疊間隔件)。
多孔層根據(jù)需要在間隔件的單面或兩面層疊。構(gòu)成多孔層的樹脂優(yōu)選不溶于電池的電解液,而且在該電池的使用范圍內(nèi)電化學(xué)穩(wěn)定。在間隔件的單面層疊多孔層的情況下,該多孔層優(yōu)選層疊于形成非水電解液二次電池時(shí)的、間隔件的與正極相對的面,更優(yōu)選層疊于與正極相接的面。
非水電解液二次電池的耐電壓特性有影響作為如上所述以聚烯烴系樹脂為主成分的多孔膜的間隔件的物性的傾向。即,具備具有優(yōu)異的耐電壓特性的間隔件的層疊間隔件顯示與該間隔件同樣優(yōu)異的耐電壓特性。
需要說明的是,層疊間隔件中所含的間隔件的、上述粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度、上述粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度、以及上述粘連試驗(yàn)后的穿刺強(qiáng)度等物性在從層疊間隔件剝離除去多孔層后進(jìn)行測定即可。
作為構(gòu)成多孔層的樹脂,具體來說,可以舉出例如:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯-丙烯共聚物等聚烯烴;聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯等含氟樹脂;偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氯乙烯共聚物、偏氟乙烯-氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等含氟橡膠;芳香族聚酰胺;全芳香族聚酰胺(芳酰胺樹脂);苯乙烯-丁二烯共聚物及其氫化物、甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯橡膠、聚乙酸乙烯酯等橡膠類;聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰胺、聚酯等熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為180℃以上的樹脂;聚乙烯醇、聚乙二醇、纖維素醚、海藻酸鈉、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸等水溶性聚合物等。
另外,作為上述芳香族聚酰胺,具體來說,可以舉出例如:聚(對亞苯基對苯二甲酰胺)、聚(間亞苯基間苯二甲酰胺)、聚(對苯甲酰胺)、聚(間苯甲酰胺)、聚(4,4’-苯甲酰苯胺對苯二甲酰胺)、聚(對亞苯基-4,4’-亞聯(lián)苯基二羧酸酰胺)、聚(間亞苯基-4,4’-亞聯(lián)苯基二羧酸酰胺)、聚(對亞苯基-2,6-萘二羧酸酰胺)、聚(間亞苯基-2,6-萘二羧酸酰胺)、聚(2-氯對亞苯基對苯二甲酰胺)、對亞苯基對苯二甲酰胺/2,6-二氯對亞苯基對苯二甲酰胺共聚物、間亞苯基對苯二甲酰胺/2,6-二氯對亞苯基對苯二甲酰胺共聚物等。其中,更優(yōu)選聚(對亞苯基對苯二甲酰胺)。
上述樹脂之中,更優(yōu)選含氟樹脂和芳香族聚酰胺,含氟樹脂之中,更優(yōu)選聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯(VDF)與六氟丙烯(HFP)的共聚物等聚偏氟乙烯系樹脂,進(jìn)一步優(yōu)選PVDF。
包含聚偏氟乙烯系樹脂的多孔層與電極的粘接性優(yōu)異,作為粘接層發(fā)揮功能。另外,包含芳香族聚酰胺的多孔層的耐熱性優(yōu)異,作為耐熱層發(fā)揮功能。
上述多孔層可以包含填料。多孔層包含填料的情況下,上述樹脂具有作為粘結(jié)劑樹脂的功能。作為填料沒有特別限定,可以是由有機(jī)物構(gòu)成的填料,也可以是由無機(jī)物構(gòu)成的填料。
作為由有機(jī)物構(gòu)成的填料,具體來說,可以舉出例如:由苯乙烯、乙烯基酮、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸甲酯等單體的均聚物或2種以上的共聚物;聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏氟乙烯等含氟樹脂;密胺樹脂;尿素樹脂;聚乙烯;聚丙烯;聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等構(gòu)成的填料。
作為由無機(jī)物構(gòu)成的填料,具體來說,可以舉出例如:由碳酸鈣、滑石、粘土、高嶺土、二氧化硅、水滑石、硅藻土、碳酸鎂、碳酸鋇、硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋇、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈦、氮化鈦、氧化鋁(鋁氧化物)、氮化鋁、云母、沸石、玻璃等無機(jī)物構(gòu)成的填料。填料可以僅使用1種,也可以組合使用2種以上。
上述填料中,適宜為由無機(jī)物構(gòu)成的填料,更優(yōu)選由二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋁、云母、沸石等無機(jī)氧化物構(gòu)成的填料,進(jìn)一步優(yōu)選選自二氧化硅、氧化鎂、氧化鈦、和氧化鋁中的至少1種填料,特別優(yōu)選氧化鋁。氧化鋁中,存在α-氧化鋁、β-氧化鋁、γ-氧化鋁、θ-氧化鋁等多種晶形,均可以適宜地使用。其中,由于熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性特別高,因此最優(yōu)選α-氧化鋁。
填料的形狀根據(jù)作為原料的有機(jī)物或無機(jī)物的制造方法、制作用于形成多孔層的涂敷液時(shí)的填料的分散條件等而變化,可以為球形、長圓形、矩形、葫蘆形等形狀、或沒有特定形狀的無定形等任何形狀。
多孔層包含填料的情況下,填料的含量優(yōu)選為多孔層的1~99體積%,更優(yōu)選為5~95體積%。通過使填料的含量為上述范圍,通過填料彼此的接觸而形成的空隙被樹脂等閉塞的情況變少,可以得到充分的離子透過性,并且能夠使每單位面積的重量成為適當(dāng)?shù)闹怠?/p>
本發(fā)明中,通常通過使上述樹脂溶解于溶劑,并且使上述填料分散,從而制作用于形成多孔層的涂敷液。
上述溶劑(分散介質(zhì))只要不對多孔膜產(chǎn)生不良影響、能夠均勻且穩(wěn)定地溶解上述樹脂、使上述填料均勻且穩(wěn)定地分散即可,沒有特別限定。作為上述溶劑(分散介質(zhì)),具體來說,可以舉出例如:水;甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、叔丁醇等低級醇;丙酮、甲苯、二甲苯、己烷、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等。上述溶劑(分散介質(zhì))可以僅使用1種,也可以組合使用2種以上。
涂敷液若能滿足為了得到所期望的多孔層所必要的樹脂固體成分(樹脂濃度)、填料量等條件,則可以利用任何方法形成。作為涂敷液的形成方法,具體來說,可以舉出例如:機(jī)械攪拌法、超聲波分散法、高壓分散法、介質(zhì)分散法等。
另外,例如,可以使用三一馬達(dá)(Three-One Motor)、均質(zhì)器、介質(zhì)型分散機(jī)、壓力式分散機(jī)等現(xiàn)有公知的分散機(jī)使填料分散于溶劑(分散介質(zhì))中。此外,還可以在用于得到具有所期望的平均粒徑的填料的濕式粉碎時(shí),將使樹脂溶解或溶脹的液體、或樹脂的乳化液供給到濕式粉碎裝置內(nèi),與填料的濕式粉碎同時(shí)制備涂敷液。也就是說,可以用一個(gè)工序同時(shí)進(jìn)行填料的濕式粉碎和涂敷液的制備。
另外,上述涂敷液在不損害本發(fā)明目的的范圍內(nèi),作為上述樹脂和填料以外的成分,可以包含分散介質(zhì)、增塑劑、表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑等添加劑。需要說明的是,添加劑的添加量在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)即可。
涂敷液向間隔件的涂敷方法、即向根據(jù)需要實(shí)施過親水化處理的間隔件的表面形成多孔層的方法沒有特別限制。在間隔件的兩面層疊多孔層的情況下,可以應(yīng)用:在間隔件的一面形成多孔層后,在另一面形成多孔層的逐次層疊方法;在間隔件的兩面同時(shí)形成多孔層的同時(shí)層疊方法。
作為多孔層的形成方法,可以舉出例如:將涂敷液直接涂布于間隔件的表面后,除去溶劑(分散介質(zhì))的方法;將涂敷液涂布于適當(dāng)?shù)闹С畜w,除去溶劑(分散介質(zhì))而形成多孔層后,使該多孔層與間隔件壓接,然后將支承體剝下的方法;將涂敷液涂布于適當(dāng)?shù)闹С畜w后,使多孔膜壓接于涂布面,然后將支承體剝下后除去溶劑(分散介質(zhì))的方法;在涂敷液中浸漬間隔件,進(jìn)行浸涂后除去溶劑(分散介質(zhì))的方法等。
多孔層的厚度可以通過調(diào)節(jié)涂敷后的濕潤狀態(tài)(濕)的涂敷膜的厚度、樹脂與微粒的重量比、涂敷液的固體成分濃度(樹脂濃度與微粒濃度之和)等來控制。需要說明的是,作為支承體,可以使用例如:樹脂制的膜、金屬制的帶、或鼓(drum)等。
將上述涂敷液涂布于間隔件或支承體的方法只要是能夠?qū)崿F(xiàn)必要的單位面積重量、涂敷面積的方法即可,沒有特別限制。作為涂敷液的涂布方法,可以采用現(xiàn)有公知的方法。作為這樣的方法,具體來說,可以舉出例如:凹版涂布法、小徑凹版涂布法、逆轉(zhuǎn)輥涂布法、轉(zhuǎn)印輥涂布法、吻合涂布法、浸涂法、刮刀涂布法、氣刀涂布法、刮板涂布法、桿涂法、擠壓涂布法、流延涂布法、棒涂法、模涂法、絲網(wǎng)印刷法、和噴涂法等。
溶劑(分散介質(zhì))的除去方法一般是基于干燥的方法。作為干燥方法,可以舉出:自然干燥、送風(fēng)干燥、加熱干燥、和減壓干燥等,若能夠充分除去溶劑(分散介質(zhì))則可以是任何方法。上述干燥中,可以使用通常的干燥裝置。
另外,可以在將涂敷液中所含的溶劑(分散介質(zhì))置換為其它溶劑后進(jìn)行干燥。作為將溶劑(分散介質(zhì))置換為其它溶劑后除去的方法,可以舉出例如:使用溶于涂敷液中所含的溶劑(分散介質(zhì))、且不溶解涂敷液中所含的樹脂的其它溶劑(以下,溶劑X),將涂布涂敷液而形成涂膜的間隔件或支承體浸漬于上述溶劑X中,用溶劑X置換間隔件上或支承體上的涂膜中的溶劑(分散介質(zhì))后,使溶劑X蒸發(fā)的方法。通過該方法,能夠從涂敷液高效地除去溶劑(分散介質(zhì))。
需要說明的是,在為了從形成于間隔件或支承體的涂敷液的涂膜中除去溶劑(分散介質(zhì))或溶劑X而進(jìn)行加熱的情況下,為了避免多孔膜的細(xì)孔收縮而透氣度降低,理想的是在間隔件的透氣度不降低的溫度,具體來說,10~120℃、更優(yōu)選20~80℃下進(jìn)行。
在使用間隔件作為基材并在間隔件的單面或兩面層疊多孔層而形成層疊間隔件的情況下,通過上述方法形成的上述多孔層的膜厚優(yōu)選為0.5~15μm(每單面),更優(yōu)選為2~10μm(每單面)。
在具備該多孔層的非水電解液二次電池用層疊間隔件中,在能夠充分防止電池的破損等導(dǎo)致的內(nèi)部短路、并且能夠維持多孔層中的電解液的保持量的方面,優(yōu)選多孔層的膜厚為1μm以上(單面為0.5μm以上)。另一方面,在能夠抑制具備該多孔層的非水電解液二次電池用層疊間隔件整個(gè)區(qū)域的鋰離子等離子的透過阻抗的增加、防止反復(fù)充放電循環(huán)時(shí)的正極的劣化、倍率特性和循環(huán)特性的降低的方面;以及能夠通過抑制正極與負(fù)極之間的距離的增加從而防止非水電解液二次電池的大型化的方面,優(yōu)選多孔層的膜厚以兩面的合計(jì)為30μm以下(單面為15μm以下)。
關(guān)于多孔層的物性的下述說明中,在多孔膜的兩面層疊多孔層的情況下,至少是指形成非水電解液二次電池時(shí)的、多孔膜的與正極相對的面上層疊的多孔層的物性。
多孔層的每單位面積的重量(每單面)考慮非水電解液二次電池用層疊間隔件的強(qiáng)度、膜厚、重量、和操作性來適當(dāng)決定即可,但為了能夠提高包含非水電解液二次電池用層疊間隔件作為構(gòu)件的非水電解液二次電池的重量能量密度、體積能量密度,通常優(yōu)選為1~20g/m2,更優(yōu)選為4~10g/m2。多孔層的單位面積重量在上述范圍內(nèi)能夠提高以具備該多孔層的非水電解液二次電池用層疊間隔件為構(gòu)件的非水電解液二次電池的重量能量密度、體積能量密度,該電池的重量變輕,因此優(yōu)選。
在具備該多孔層的非水電解液二次電池用層疊間隔件可以得到充分的離子透過性的方面,多孔層的空隙率優(yōu)選為20~90體積%,更優(yōu)選為30~70體積%。另外,在具備該多孔層的非水電解液二次電池用層疊間隔件可以得到充分的離子透過性的方面,多孔層所具有的細(xì)孔的孔徑優(yōu)選為1μm以下,更優(yōu)選為0.5μm以下。
上述層疊間隔件的透氣度以格利值計(jì)優(yōu)選為30~1000sec/100mL,更優(yōu)選為50~800sec/100mL。通過使層疊間隔件具有上述透氣度,在將上述層疊間隔件用作非水電解液二次電池用的構(gòu)件的情況下,可以得到充分的離子透過性。
透氣度超過上述范圍的情況下,意味著層疊間隔件的空隙率高因而層疊間隔件的層疊結(jié)構(gòu)變粗,結(jié)果有可能間隔件的強(qiáng)度降低,特別是高溫下的形狀穩(wěn)定性變得不充分。另一方面,透氣度低于上述范圍的情況下,將所述層疊間隔件用作非水電解液二次電池用的構(gòu)件時(shí),有時(shí)不能得到充分的離子透過性,使非水電解液二次電池的電池特性降低。
〔實(shí)施方式3.非水電解液二次電池用構(gòu)件、實(shí)施方式4.非水電解液二次電池〕
本發(fā)明的實(shí)施方式3的非水電解液二次電池用構(gòu)件是正極、本發(fā)明的實(shí)施方式1的非水電解液二次電池用間隔件或本發(fā)明的實(shí)施方式2的非水電解液二次電池用層疊間隔件、和負(fù)極依次配置而成的非水電解液二次電池用構(gòu)件。另外,本發(fā)明的實(shí)施方式4的非水電解液二次電池具備本發(fā)明的實(shí)施方式1的非水電解液二次電池用間隔件或本發(fā)明的實(shí)施方式2的非水電解液二次電池用層疊間隔件。以下,作為非水電解液二次電池用構(gòu)件,舉出鋰離子二次電池用構(gòu)件為例,作為非水電解液二次電池,舉出鋰離子二次電池為例進(jìn)行說明。需要說明的是,上述非水電解液二次電池用間隔件、上述非水電解液二次電池用層疊間隔件以外的非水電解液二次電池用構(gòu)件、非水電解液二次電池的構(gòu)成要素不限于下述說明的構(gòu)成要素。
在本發(fā)明的非水電解液二次電池中,可以使用例如將鋰鹽溶于有機(jī)溶劑而成的非水電解液。作為鋰鹽,可以舉出例如:LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、Li2B1oCl10、低級脂肪族羧酸鋰鹽、LiAlCl4等。上述鋰鹽可以僅使用1種,也可以組合使用2種以上。上述鋰鹽中,更優(yōu)選選自LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、和LiC(CF3SO2)3中的至少1種含氟鋰鹽。
作為構(gòu)成非水電解液的有機(jī)溶劑,具體來說,可以舉出例如:碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、4-三氟甲基-1,3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮、1,2-二(甲氧基羰基氧基)乙烷等碳酸酯類;1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二甲氧基丙烷、五氟丙基甲基醚、2,2,3,3-四氟丙基二氟甲基醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃等醚類;甲酸甲酯、乙酸甲酯、γ-丁內(nèi)酯等酯類;乙腈、丁腈等腈類;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺類;3-甲基-2-噁唑烷酮等氨基甲酸酯類;環(huán)丁砜、二甲亞砜、1,3-丙磺酸內(nèi)酯等含硫化合物;以及在上述有機(jī)溶劑中導(dǎo)入氟基而成的含氟有機(jī)溶劑等。上述有機(jī)溶劑可以僅使用1種,也可以組合使用2種以上。上述有機(jī)溶劑中,更優(yōu)選碳酸酯類,進(jìn)一步優(yōu)選環(huán)狀碳酸酯與非環(huán)狀碳酸酯的混合溶劑、或環(huán)狀碳酸酯與醚類的混合溶劑。作為環(huán)狀碳酸酯與非環(huán)狀碳酸酯的混合溶劑,從工作溫度范圍廣、且作為負(fù)極活性物質(zhì)使用天然石墨、人造石墨等石墨材料的情況下也顯示難分解性出發(fā),進(jìn)一步優(yōu)選包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶劑。
作為正極,通常使用將包含正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材和粘結(jié)劑的正極合劑擔(dān)載于正極集電體上的片狀的正極。
作為上述正極活性物質(zhì),可以舉出例如:能夠摻雜、去摻雜鋰離子的材料。作為該材料,具體來說,可以舉出例如至少包含V、Mn、Fe、Co、Ni等過渡金屬中的1種的鋰復(fù)合氧化物。上述鋰復(fù)合氧化物中,從平均放電電位高出發(fā),更優(yōu)選鎳酸鋰、鈷酸鋰等具有α-NaFeO2型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合氧化物、鋰錳尖晶石等具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合氧化物。該鋰復(fù)合氧化物可以包含各種各樣的金屬元素,進(jìn)一步優(yōu)選復(fù)合鎳酸鋰。進(jìn)而,若使用按照相對于選自Ti、Zr、Ce、Y、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ag、Mg、Al、Ga、In和Sn中的至少1種金屬元素的摩爾量與鎳酸鋰中的Ni的摩爾量之和,上述至少1種金屬元素的比例成為0.1~20摩爾%的方式包含該金屬元素的復(fù)合鎳酸鋰,則在高容量下使用中的循環(huán)特性優(yōu)異,因而特別優(yōu)選。其中,從具備包含該活性物質(zhì)的正極的非水電解液二次電池的高容量下的使用中的循環(huán)特性優(yōu)異出發(fā),特別優(yōu)選包含Al或Mn、且Ni比率為85%以上、進(jìn)一步優(yōu)選為90%以上的活性物質(zhì)。
作為上述導(dǎo)電材,可以舉出例如:天然石墨、人造石墨、焦炭類、碳黑、熱解碳類、碳纖維、有機(jī)高分子化合物燒成體等碳質(zhì)材料等。上述導(dǎo)電材可以僅使用1種,電可以將例如人造石墨和碳黑混合使用等組合使用2種以上。
作為上述粘結(jié)劑,可以舉出例如:聚偏氟乙烯、偏氟乙烯的共聚物、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物、乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、偏氟乙烯-氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯的共聚物、熱塑性聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂。需要說明的是,粘結(jié)劑還具有作為增稠劑的功能。
作為得到正極合劑的方法,可以舉出例如:將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材和粘結(jié)劑在正極集電體上加壓而得到正極合劑的方法;使用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材和粘結(jié)劑制成糊狀而得到正極合劑的方法等。
作為上述正極集電體,可以舉出例如:Al、Ni、不銹鋼等導(dǎo)電體,從容易加工成薄膜、廉價(jià)出發(fā),更優(yōu)選Al。
作為片狀的正極的制造方法,即,使正極合劑擔(dān)載于正極集電體的方法,可以舉出例如:將成為正極合劑的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材和粘結(jié)劑在正極集電體上加壓成型的方法;使用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材和粘結(jié)劑制成糊狀而得到正極合劑后,將該正極合劑涂敷于正極集電體,將干燥而得到的片狀的正極合劑加壓而固定粘著于正極集電體的方法等。
作為負(fù)極,通常使用將包含負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極合劑擔(dān)載于負(fù)極集電體上的片狀的負(fù)極。
作為上述負(fù)極活性物質(zhì),可以舉出例如:能夠摻雜、去摻雜鋰離子的材料、鋰金屬或鋰合金等。作為該材料,具體來說,可以使用例如:天然石墨、人造石墨、焦炭類、碳黑、熱解碳類、碳纖維、有機(jī)高分子化合物燒成體等碳質(zhì)材料;以比正極低的電位進(jìn)行鋰離子的摻雜、去摻雜的氧化物、硫化物等硫?qū)僭鼗衔铮慌c堿金屬合金化的鋁(Al)、鉛(Pb)、錫(Sn)、鉍(Bi)、硅(Si)等金屬、能夠?qū)A金屬插入晶格間的立方晶系的金屬間化合物(AlSb、Mg2Si、NiSi2)、鋰氮化合物(Li3-xMxN(M:過渡金屬))等。上述負(fù)極活性物質(zhì)中,從電位平坦性高、而且平均放電電位低因而與正極組合時(shí)能夠得到大的能量密度出發(fā),更優(yōu)選以天然石墨、人造石墨等石墨材料為主成分的碳質(zhì)材料,更優(yōu)選石墨與硅的混合物,其是Si相對于C的比率為5%以上的負(fù)極活性物質(zhì),進(jìn)一步優(yōu)選Si相對于C的比率為10%以上的負(fù)極活性物質(zhì)。
作為得到負(fù)極合劑的方法,可以舉出例如:將負(fù)極活性物質(zhì)在負(fù)極集電體上加壓而得到負(fù)極合劑的方法;使用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑將負(fù)極活性物質(zhì)制成糊狀而得到負(fù)極合劑的方法等。
作為上述負(fù)極集電體,可以舉出例如:Cu、Ni、不銹鋼等,尤其從在鋰離子二次電池中難以與鋰形成合金、且容易加工成薄膜出發(fā),更優(yōu)選Cu。
作為片狀的負(fù)極的制造方法,即,使負(fù)極合劑擔(dān)載于負(fù)極集電體的方法,可以舉出例如:將成為負(fù)極合劑的負(fù)極活性物質(zhì)在負(fù)極集電體上加壓成型的方法;使用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑將負(fù)極活性物質(zhì)制成糊狀而得到負(fù)極合劑后,將該負(fù)極合劑涂敷于負(fù)極集電體,將干燥而得到的片狀的負(fù)極合劑加壓而固定粘著于負(fù)極集電體的方法等。
將上述正極、非水電解液二次電池用間隔件或非水電解液二次電池用層疊間隔件、和負(fù)極依次配置而形成本發(fā)明的非水電解液二次電池用構(gòu)件后,在成為非水電解液二次電池的殼體的容器中放入該非水電解液二次電池用構(gòu)件,接著,用非水電解液填滿該容器內(nèi)后,進(jìn)行減壓并密閉,由此能夠制造本發(fā)明的非水電解液二次電池。非水電解液二次電池的形狀沒有特別限定,可以是薄板(紙)型、圓盤型、圓筒型、長方體等棱柱型等任何形狀。需要說明的是,非水電解液二次電池的制造方法沒有特別限定,可以采用現(xiàn)有公知的制造方法。
實(shí)施例
<各種物性的測定方法>
按照以下方法測定以下的實(shí)施例和比較例的間隔件的各種物性。
(1)膜厚
依據(jù)JIS K7130,通過Mitutoyo制VL-50A進(jìn)行測定。
(2)粘連試驗(yàn)
依據(jù)JIS K6404-14,通過以下方法進(jìn)行粘連試驗(yàn)。由間隔件按照各邊與MD、TD平行的方式切出2片80mm×80mm的試驗(yàn)樣品后,將該2片試驗(yàn)樣品統(tǒng)一MD、TD的方向而重疊,夾持于100mm×100mm、厚度3mm的2片玻璃基板,施加3,5kg的負(fù)荷,在133℃±1℃的氣氛下靜置30分鐘。然后,解除負(fù)荷后自然冷卻至室溫,然后將試驗(yàn)樣品按照長邊成為MD的方式切出27mm×80mm,通過島津制作所制Autograph AGS-50NX,以100mm/min的條件進(jìn)行T模剝離試驗(yàn),測定剝離強(qiáng)度。將剝離開始后從剝離強(qiáng)度平坦化到剝離結(jié)束前為止的剝離強(qiáng)度的平均值作為剝離強(qiáng)度的測定值。需要說明的是,對于同一試驗(yàn)樣品,進(jìn)行3次測定,取平均值。
(3)穿刺強(qiáng)度
將間隔件用直徑12mm的墊片固定,將針以200mm/min穿刺時(shí)的最大應(yīng)力(gf)作為該間隔件的穿刺強(qiáng)度。針使用針徑1mm、頂端0.5R的針。然后,算出對粘連試驗(yàn)后的1片間隔件測定的穿刺強(qiáng)度相對于對上述粘連試驗(yàn)前的1片間隔件測定的穿刺強(qiáng)度的變化率(=100×|(粘連試驗(yàn)后的穿刺強(qiáng)度)-(粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度)|/(粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度))。
(4)熱封性
由間隔件切出2片80mm×80mm的試驗(yàn)樣品后,將該2片試驗(yàn)樣品重疊,用Technoimpulse公司制Clipsealer Z-1將一邊密封。密封條件為140℃、1秒。將一邊被密封的試驗(yàn)樣品切出27mm×80mm,通過島津制作所制Autograph AGS-50NX,在100mm/min的條件測定剝離強(qiáng)度。需要說明的是,對于同一試驗(yàn)樣品,進(jìn)行3次測定,取平均值。
(5)耐電壓試驗(yàn)
由間隔件切出130mm×130mm的測定用樣品,使用菊水電子工業(yè)株式會社制的耐電壓試驗(yàn)機(jī)TOS-9201實(shí)施耐電壓試驗(yàn)。耐電壓試驗(yàn)條件如下。
(a)在上部圓柱電極(直徑25mm)與下部圓柱電極(直徑75mm)之間,配置夾持了測定用樣品的層疊體,施加3.8kg的負(fù)荷。
(b)在電極間,以升電壓速度40V/s升電壓至800V后,將該電壓(800V)維持60秒鐘。
(c)使用數(shù)碼相機(jī),拍攝(b)中記載的耐電壓試驗(yàn)后的層疊體的照片。
(d)對于(c)中拍攝的照片數(shù)據(jù),使用美國國立衛(wèi)生研究所(NIH:National Institute of Health)發(fā)行的圖像解析的免費(fèi)軟件IMAGEJ,將拍攝的照片數(shù)據(jù)2值化(白黑化),將以黑色顯示的部位作為耐電壓不良部位(缺損區(qū)域)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
(e)反復(fù)10次上述(a)~(d)中記載的方法,將該10次平均值作為耐電壓試驗(yàn)的缺損部位的個(gè)數(shù)。
<間隔件的制作>
按照以下方式制作非水電解液二次電池中使用的實(shí)施例1~3和比較例1的間隔件。
(實(shí)施例1)
將超高分子量聚乙烯粉末(GUR2024、Ticona公司制)設(shè)為68重量%、將重均分子量1000的聚乙烯蠟(FNP-0115、日本精蠟株式會社制)設(shè)為32重量%、將該超高分子量聚乙烯與聚乙烯蠟的合計(jì)設(shè)為100重量份,加入酚系抗氧化劑1∶0.4重量份、磷系抗氧化劑2∶0.1重量份、硬脂酸鈉:1.3重量份,進(jìn)一步按照相對于總體積成為38體積份的方式加入平均粒徑0.1μm的碳酸鈣(丸尾鈣公司制),將它們以粉末的狀態(tài)用亨舍爾混合機(jī)混合后,用雙螺桿混煉機(jī)進(jìn)行熔融混煉而制成聚烯烴樹脂組合物。將該聚烯烴樹脂組合物用表面溫度為150℃的一對輥進(jìn)行壓延,制成片材。通過使該片材浸漬于鹽酸水溶液(鹽酸4mol/L、非離子系表面活性劑0.5重量%)從而除去碳酸鈣,接著使用株式會社市金工業(yè)公司制的單軸拉伸型拉幅式拉伸機(jī),將熱固定區(qū)域的溫度設(shè)定為126℃將原料聚烯烴片材在105℃拉伸成6.2倍,得到實(shí)施例1的間隔件。所得到的間隔件的熱封性為12.3N。
(實(shí)施例2)
作為超高分子量聚乙烯粉末,將Ticona公司制的GUR4012設(shè)為75重量%,作為聚乙烯蠟,將三井化學(xué)公司制的HI-WAX 110P設(shè)為25重量%,將熱固定區(qū)域的溫度設(shè)為115℃,除此以外,與實(shí)施例1同樣地得到間隔件。所得到的間隔件的熱封性為10.2N。
(實(shí)施例3)
作為超高分子量聚乙烯粉末,將Ticona公司制的GUR4032設(shè)為70重量%,將聚乙烯蠟設(shè)為30重量%、將熱固定區(qū)域的溫度設(shè)為120℃,除此以外,與實(shí)施例1同樣地得到間隔件。所得到的間隔件的熱封性為7.0N。
(比較例1)
作為超高分子量聚乙烯粉末,將Ticona公司制的GUR4032設(shè)為70重量%,將聚乙烯蠟設(shè)為30重量%,將熱固定區(qū)域的溫度設(shè)為115℃,除此以外,與實(shí)施例1同樣地得到間隔件。所得到的間隔件的熱封性為7.4N。
<各種物性的測定結(jié)果>
對于實(shí)施例1~3和比較例1的間隔件,將膜厚、粘連試驗(yàn)(剝離強(qiáng)度)、單位面積重量、粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率、熱封性、耐電壓試驗(yàn)的測定結(jié)果示于表1。需要說明的是,表1的耐電壓試驗(yàn)的測定結(jié)果中,◎表示缺損部位少于10個(gè),○表示缺損部位為10個(gè)以上且少于30個(gè),×表示缺損部位為30個(gè)以上。另外,實(shí)施例1、2、3和比較例1的間隔件均顯示粘連試驗(yàn)前的穿刺強(qiáng)度為2N以上。
【表1】
如表1所示,實(shí)施例1、2、3和比較例1具有與5.5~7.4g/m2同等程度的單位面積重量,但在粘連試驗(yàn)中的剝離強(qiáng)度和粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率中取不同的值。
耐電壓特性一般與間隔件的膜厚有關(guān),膜厚越變小而越降低,但是確認(rèn)到膜厚最小的實(shí)施例1的耐電壓特性高,膜厚為同等程度的實(shí)施例2、3和比較例1中實(shí)施例2的耐電壓特性高。這與粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率按照比較例1、實(shí)施例3、2、1的順序變小、以及實(shí)施例1、2、3中粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上有關(guān),因?yàn)樵摯┐虖?qiáng)度的變化率、該剝離強(qiáng)度、和耐電壓特性相關(guān)。由表1可知,在穿刺強(qiáng)度的變化率為15%以下、且粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上時(shí),即使是膜厚為20μm以下的間隔件,也能將缺損部位的個(gè)數(shù)抑制為少于30個(gè)。
另外,可知粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度與熱封性相關(guān)。熱封性的評價(jià)試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為10N以上的實(shí)施例1和實(shí)施例2中,在熱封性的測定中也沒有剝離,間隔件彼此熔接。另一方面,熱封性的評價(jià)試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度低于10N的比較例1和實(shí)施例3中,雖然沒有容易地剝離,但在熱封性的測定中間隔件彼此剝離。
如上所述,對于粘連試驗(yàn)中測定的剝離強(qiáng)度為0.2N以上、且粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率為15%以下的實(shí)施例1、2、3而言,可以確認(rèn)即使膜厚為20μm以下,耐電壓試驗(yàn)中的缺損部位的個(gè)數(shù)也少。特別是粘連試驗(yàn)前后的穿刺強(qiáng)度的變化率為5%以下的實(shí)施例1中,耐電壓試驗(yàn)中的缺損部位少于10個(gè),可以確認(rèn)耐電壓特性非常優(yōu)異。