本申請(qǐng)是基于申請(qǐng)日為2014年1月28日、申請(qǐng)?zhí)枮?01480007528.x、發(fā)明名稱為“鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材和鋰離子二次電池分隔件”的申請(qǐng)所提交的分案申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及用于鋰離子二次電池分隔件(separator)的無紡布基材和鋰離子二次電池分隔件。
背景技術(shù):
作為鋰離子二次電池(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“電池”)用的鋰離子二次電池分隔件(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“分隔件”),一直以來使用由聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹脂制成的多孔膜。但是,樹脂制多孔膜存在如下問題:在電池異常放熱時(shí)發(fā)生熔融?收縮而失去隔離正負(fù)極的功能,從而顯著產(chǎn)生短路。
作為即使在電池異常放熱時(shí)也難以產(chǎn)生熔融?收縮的分隔件,提出了向含有聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)纖維而成的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“無紡布基材”)上涂布各種無機(jī)顏料而成的分隔件(例如參照專利文獻(xiàn)1~3)。
專利文獻(xiàn)1中記載了含有纖維直徑為0.1~10μm的纖維而成的無紡布基材。專利文獻(xiàn)2中記載了含有結(jié)晶化pet纖維和粘結(jié)劑用pet纖維、且含有平均纖維直徑為3μm以下的短纖維作為必須成分的無紡布基材。并且,專利文獻(xiàn)3中記載了含有結(jié)晶化pet纖維和粘結(jié)劑用pet纖維、且作為結(jié)晶化pet纖維而包含纖維長(zhǎng)度為2mm以下的纖維的無紡布基材。然而,專利文獻(xiàn)1~3的無紡布基材中,在想要制作厚度較薄的分隔件的情況下,涂布包含無機(jī)顏料的涂液時(shí),存在無紡布基材中容易產(chǎn)生皺紋、分隔件的生產(chǎn)率降低的問題。例如,專利文獻(xiàn)1的實(shí)施例(2a~2u)中,為了制造使用了厚度為13μm的無紡布基材的分隔件,使用利用傳送帶支撐并搬運(yùn)無紡布基材的復(fù)雜構(gòu)成的裝置,以8m/hr這一極低的線速度涂布包含無機(jī)顏料的涂液。另外,有時(shí)還會(huì)發(fā)生涂液透印的情況、難以兼顧較低的內(nèi)部電阻和較高的拉伸強(qiáng)度的情況。
進(jìn)而,專利文獻(xiàn)1~3的分隔件為了提高無紡布基材的強(qiáng)度而推進(jìn)粘結(jié)劑用pet纖維的熔融時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)生如下問題:粘結(jié)劑用pet纖維堵塞無紡基材中的空隙而導(dǎo)致保液性惡化的問題、分隔件的電阻變高的問題。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特表2005-536857號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-230975號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開2011-82148號(hào)公報(bào)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明要解決上述課題。即,想要提供對(duì)于鋰離子二次電池分隔件中使用的無紡布基材而言在涂布包含無機(jī)顏料的涂液時(shí)難以產(chǎn)生皺紋、分隔件的生產(chǎn)率高的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材。另外,想要提供在涂布包含無機(jī)顏料的涂液時(shí)難以產(chǎn)生涂液的透印、且兼顧較低的內(nèi)部電阻和較高的拉伸強(qiáng)度的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材。進(jìn)而,想要提供強(qiáng)度高、保液性良好、且能夠降低分隔件電阻的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材。
用于解決問題的手段
上述課題是通過下述發(fā)明而解決的。
(1)鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材,其特征在于,在以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維作為主體而成的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材中,該無紡布基材含有粘結(jié)劑用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維和結(jié)晶化聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維,含有10~60質(zhì)量%的纖維長(zhǎng)度為2.5mm以下的粘結(jié)劑用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維。
(2)根據(jù)(1)所述的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材,其含有21~60質(zhì)量%的平均纖維直徑為14.0μm以下且纖維長(zhǎng)度為0.5~2.5mm的粘結(jié)劑用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維。
(3)根據(jù)(1)所述的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材,其含有10~30質(zhì)量%的平均纖維直徑為1.5~2.8μm且纖維長(zhǎng)度為1.0~2.5mm的粘結(jié)劑用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維,合計(jì)含有80~100質(zhì)量%的該粘結(jié)劑用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維和結(jié)晶化聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維,結(jié)晶化聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維的平均纖維直徑為2.0~4.0μm。
(4)鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材,其特征在于,在以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維作為主體而成的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材中,含有包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸作為共聚成分的粘結(jié)劑用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維。
(5)鋰離子二次電池分隔件,其中,實(shí)施選自以下處理中的至少1種處理而成,所述處理為:向上述(1)~(4)中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材涂布包含無機(jī)顏料的涂液的處理;涂布包含有機(jī)顆粒的涂液而成的處理;層疊樹脂微多孔膜的處理;利用靜電紡絲法形成微細(xì)纖維層而成的處理;涂布固體電解質(zhì)、凝膠狀電解質(zhì)的處理。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的無紡布基材,能夠制造在涂布無機(jī)顏料的涂液時(shí)難以產(chǎn)生皺紋、以高生產(chǎn)率向無紡布基材涂布有無機(jī)顏料的鋰離子二次電池分隔件。另外,能夠制造在涂布包含無機(jī)顏料的涂液時(shí)難以產(chǎn)生涂液的透印、且兼顧較低的內(nèi)部電阻和較高的拉伸強(qiáng)度的鋰離子二次電池分隔件。進(jìn)而,能夠提供強(qiáng)度高、保液性良好的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材。
即,通過使以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)纖維作為主體而成的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材含有粘結(jié)劑用pet纖維和結(jié)晶化pet纖維、含有10~60質(zhì)量%的纖維長(zhǎng)度為2.5mm以下的粘結(jié)劑用pet纖維,無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的根數(shù)增加、能夠在無紡布基材中均勻地分布,因此能夠在涂布時(shí)難以產(chǎn)生皺紋、能夠提高分隔件的生產(chǎn)率。
尤其是,通過含有21~60質(zhì)量%的平均纖維直徑為14.0μm以下、且纖維長(zhǎng)度為0.5~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維,無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的根數(shù)增加、能夠在無紡布基材中均勻地分布,因此可實(shí)現(xiàn)能夠在涂布時(shí)難以產(chǎn)生皺紋、能夠提高分隔件的生產(chǎn)率的效果。
另外,通過含有平均纖維直徑為1.5~2.8μm、且纖維長(zhǎng)度為1.0~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維,粘結(jié)劑用pet纖維的根數(shù)和平均1根的粘結(jié)力均增加。因此,能夠以10~30質(zhì)量%之類的較少含量表現(xiàn)出充分高的強(qiáng)度,其結(jié)果,能夠得到較低的內(nèi)部電阻。另外,通過使結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑為2.0~4.0μm,會(huì)成為適度堵塞的無紡布基材,在涂液的透印變少的同時(shí),能夠獲得較低的內(nèi)部電阻。
另外,通過使以pet纖維作為主體而成的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材含有作為共聚成分包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維,能夠使纖維間粘接而不會(huì)過度地堵塞無紡布基材中的空隙,能夠制成強(qiáng)度高而不會(huì)使保液性惡化的鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材。
具體實(shí)施方式
<鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材(1)>
無紡布基材(1)的特征在于,以pet纖維作為主體而成,含有粘結(jié)劑用pet纖維和結(jié)晶化pet纖維,含有10~60質(zhì)量%的纖維長(zhǎng)度為2.5mm以下的粘結(jié)劑用pet纖維。
無紡布基材(1)含有粘結(jié)劑用pet纖維。粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)于2.5mm時(shí),無紡布基材容易伸長(zhǎng)、或者粘結(jié)劑用pet纖維彼此容易纏繞而使無紡布基材中的分布變得不均勻,因此存在涂布時(shí)容易產(chǎn)生皺紋的情況、無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)醯那闆r。粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度更優(yōu)選為0.5~2.5mm、進(jìn)一步優(yōu)選為0.7~2.3mm、特別優(yōu)選為1.0~2.0mm。
纖維長(zhǎng)度為2.5mm以下的粘結(jié)劑用pet纖維的含量為10~60質(zhì)量%。少于10質(zhì)量%時(shí),無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)趸蛘呷菀桩a(chǎn)生皺紋。多于60質(zhì)量%時(shí),熔融成分堵塞無紡布基材的細(xì)孔、無紡布基材的保液性惡化。另外,內(nèi)部電阻變高。纖維長(zhǎng)度為2.5mm以下的粘結(jié)劑用pet纖維的含量更優(yōu)選為15~50質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選為20~40質(zhì)量%、特別優(yōu)選為25~35質(zhì)量%。
粘結(jié)劑用pet纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為0.1~14.0μm。平均纖維直徑為14.0μm以下時(shí),厚度方向的纖維根數(shù)變多,因此無紡布基材的強(qiáng)度變強(qiáng)。粘結(jié)劑用pet纖維過細(xì)時(shí),有時(shí)從無紡布基材上脫落,因此粘結(jié)劑用pet纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為0.1μm以上。另外,粘結(jié)劑用pet纖維的平均纖維直徑更優(yōu)選為1.0~13.0μm、進(jìn)一步優(yōu)選為1.5~10.0μm、特別優(yōu)選為2.0~10.0μm。
此處提及的“平均纖維直徑”是指如下值:由無紡布基材截面的掃描型電子顯微鏡照片計(jì)測(cè)的20根用于形成無紡布基材的纖維等價(jià)圓直徑之中,自較小一側(cè)起的10根的平均值。僅使用自較小一側(cè)起的10根的測(cè)定值的原因在于,去除從與纖維長(zhǎng)度方向相對(duì)大幅偏離直角地被切斷的纖維的相關(guān)測(cè)定值。
粘結(jié)劑用pet纖維可列舉出芯鞘型、偏芯型、并列(side-by-side)型、海島型、橙型、多重雙金屬型復(fù)合纖維、或者單一成分類型等,從獲得均勻性這一觀點(diǎn)出發(fā),特別優(yōu)選為單一成分類型的熱熔接纖維。
無紡布基材(1)含有結(jié)晶化pet纖維。結(jié)晶化pet纖維的含量?jī)?yōu)選為40~90質(zhì)量%、更優(yōu)選為50~85質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選為60~80質(zhì)量%、特別優(yōu)選為65~75質(zhì)量%。結(jié)晶化pet纖維的含量少于40質(zhì)量%或多于90質(zhì)量%均存在無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)醯那闆r。
結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為0.1~10.0μm、更優(yōu)選為0.5~9.0μm、進(jìn)一步優(yōu)選為1.0~8.0μm。平均纖維直徑不足0.1μm時(shí),有時(shí)纖維過細(xì)而從無紡布基材上脫落,平均纖維直徑粗于10.0μm時(shí),有時(shí)分隔件的薄膜化變難。
結(jié)晶化pet纖維的纖維長(zhǎng)度優(yōu)選為1~10mm、更優(yōu)選為2~7mm、進(jìn)一步優(yōu)選為3~5mm。纖維長(zhǎng)度短于1mm時(shí),有時(shí)無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)?,纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)于10mm時(shí),有時(shí)纖維糾纏成團(tuán)而產(chǎn)生厚度不均。
無紡布基材(1)以pet纖維作為主體。在無紡布基材(1)中,“主體”是指pet纖維的含量為70質(zhì)量%以上。另外,可以含有pet纖維以外的纖維。例如可以含有溶劑紡絲纖維素、再生纖維素的短纖維、原纖化物;天然纖維素纖維;天然纖維素纖維的漿化物、原纖化物;由聚烯烴、丙烯酸類、全芳香族聚酯、全芳香族聚酯酰胺、聚酰胺、半芳香族聚酰胺、全芳香族聚酰胺、全芳香族聚醚、全芳香族聚碳酸酯、全芳香族聚甲亞胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺(pai)、聚醚醚酮(peek)、聚苯硫醚(pps)、聚對(duì)亞苯基苯并雙噁唑(pbo)、聚苯并咪唑(pbi)、聚四氟乙烯(ptfe)、乙烯-乙烯醇共聚物等樹脂制成的單纖維、復(fù)合纖維、由這些樹脂制成的單纖維、復(fù)合纖維的原纖化物、分割物。這些纖維可以含有1種,也可以含有2種以上。半芳香族是指在主鏈的一部分中具有例如脂肪鏈等。全芳香族聚酰胺可以是對(duì)型、間型中的任一種。
無紡布基材(1)的單位面積重量?jī)?yōu)選為6.0~20.0g/m2、更優(yōu)選為8.0~18.0g/m2、進(jìn)一步優(yōu)選為10.0~16.0g/m2。超過20.0g/m2時(shí),有時(shí)分隔件難以薄膜化,低于6.0g/m2時(shí),有時(shí)難以獲得充分的強(qiáng)度。需要說明的是,單位面積重量是基于jisp8124(紙和紙板-單位面積重量測(cè)定法)中規(guī)定的方法而測(cè)定的。
無紡布基材(1)的厚度優(yōu)選為10~30μm、更優(yōu)選為13~27μm、進(jìn)一步優(yōu)選為15~25μm。不足10μm時(shí),有時(shí)無法獲得充分的無紡布基材的強(qiáng)度,厚于30μm時(shí),分隔件的薄膜化變難。需要說明的是,厚度利用jisb7502-1994中規(guī)定的最小標(biāo)示量0.001mm的外側(cè)測(cè)微計(jì)來測(cè)定。
<鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材(2)>
無紡布基材(2)的特征在于,在無紡布基材(1)中,含有21~60質(zhì)量%的平均纖維直徑為14.0μm以下、且纖維長(zhǎng)度為0.5~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“粘結(jié)劑用pet纖維(i)”)。
此處提及的“平均纖維直徑”是指如下值:由無紡布基材截面的掃描型電子顯微鏡照片計(jì)測(cè)的20根用于形成無紡布基材的纖維等價(jià)圓直徑之中,自較小一側(cè)起的10根的平均值。僅使用自較小一側(cè)起的10根的測(cè)定值的原因在于,去除從與纖維的長(zhǎng)度方向相對(duì)大幅偏離直角地切斷而成的纖維的相關(guān)測(cè)定值。
粘結(jié)劑用pet纖維(i)的平均纖維直徑為14.0μm以下時(shí),厚度方向的纖維根數(shù)變多,因此無紡布基材的強(qiáng)度變強(qiáng)。粘結(jié)劑用pet纖維(i)過細(xì)時(shí),有時(shí)從無紡布基材上脫落,因此粘結(jié)劑用pet纖維(i)的平均纖維直徑優(yōu)選為0.1μm以上。另外,粘結(jié)劑用pet纖維(i)的平均纖維直徑更優(yōu)選為1.0~13.0μm、進(jìn)一步優(yōu)選為2.0~10.0μm。
粘結(jié)劑用pet纖維(i)的纖維長(zhǎng)度短于0.5mm時(shí),纖維有時(shí)從無紡布基材上脫落。長(zhǎng)于2.5mm時(shí),無紡布基材容易伸長(zhǎng)、或者粘結(jié)劑用pet纖維(i)彼此容易纏繞而導(dǎo)致無紡布基材中的分布變得不均勻,因此在涂布時(shí)容易產(chǎn)生皺紋。粘結(jié)劑用pet纖維(i)的纖維長(zhǎng)度更優(yōu)選為0.7~2.3mm、進(jìn)一步優(yōu)選為1.0~2.0mm。
粘結(jié)劑用pet纖維(i)的含量少于21質(zhì)量%時(shí),無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)趸蛘呷菀桩a(chǎn)生皺紋。多于60質(zhì)量%時(shí),熔融成分堵塞無紡布基材的細(xì)孔、無紡布基材的保液性惡化。粘結(jié)劑用pet纖維(i)的含量更優(yōu)選為25~50質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選為30質(zhì)量%超50質(zhì)量%以下、特別優(yōu)選為35~45質(zhì)量%。
無紡布基材(2)含有結(jié)晶化pet纖維。結(jié)晶化pet纖維的含量?jī)?yōu)選為40~79質(zhì)量%、更優(yōu)選為50~75質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選為50質(zhì)量%以上且不足70質(zhì)量%、特別優(yōu)選為55~65質(zhì)量%。結(jié)晶化pet纖維的含量少于40質(zhì)量%或多于79質(zhì)量%均存在無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)醯那闆r。
結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為0.1~10.0μm、更優(yōu)選為0.5~9.0μm、進(jìn)一步優(yōu)選為1.0~8.0μm。平均纖維直徑不足0.1μm時(shí),有時(shí)纖維過細(xì)而從無紡布基材上脫落,平均纖維直徑粗于10.0μm時(shí),有時(shí)分隔件的薄膜化變難。
結(jié)晶化pet纖維的纖維長(zhǎng)度優(yōu)選為1~10mm、更優(yōu)選為2~7mm、進(jìn)一步優(yōu)選為3~5mm。纖維長(zhǎng)度短于1mm時(shí),有時(shí)無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)?,纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)于10mm時(shí),有時(shí)纖維纏繞成團(tuán)而產(chǎn)生厚度不均。
無紡布基材(2)可以含有粘結(jié)劑用pet纖維(i)以外的粘結(jié)劑用pet纖維,其含量?jī)?yōu)選為20質(zhì)量%以下。含量超過20質(zhì)量%時(shí),有時(shí)粘結(jié)劑用pet纖維的熔融成分堵塞無紡布基材的細(xì)孔、分隔件的電阻惡化。
粘結(jié)劑用pet纖維可列舉出芯鞘型、偏芯型、并列(side-by-side)型、海島型、橙型、多重雙金屬型復(fù)合纖維、或者單一成分類型等,從獲得均勻性這一觀點(diǎn)出發(fā),特別優(yōu)選為單一成分類型的熱熔接纖維。
無紡布基材(2)的單位面積重量?jī)?yōu)選為6.0~20.0g/m2、更優(yōu)選為8.0~18.0g/m2、進(jìn)一步優(yōu)選為10.0~16.0g/m2。超過20.0g/m2時(shí),有時(shí)分隔件的薄膜化較難,不足6.0g/m2時(shí),有時(shí)難以獲得充分的強(qiáng)度。需要說明的是,單位面積重量是基于jisp8124(紙和紙板-單位面積重量測(cè)定法)中規(guī)定的方法而測(cè)定的。
無紡布基材(2)的厚度優(yōu)選為10~30μm、更優(yōu)選為13~27μm、進(jìn)一步優(yōu)選為15~25μm。不足10μm時(shí),有時(shí)難以獲得充分的無紡布基材的強(qiáng)度,厚于30μm時(shí),分隔件的薄膜化變難。需要說明的是,厚度利用jisb7502-1994中規(guī)定的最小標(biāo)示量0.001mm的外側(cè)測(cè)微計(jì)來測(cè)定。
<鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材(3)>
無紡布基材(3)的特征在于,在無紡布基材(1)中,含有10~30質(zhì)量%的平均纖維直徑為1.5~2.8μm、且纖維長(zhǎng)度為1.0~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“粘結(jié)劑用pet纖維(ii)”),合計(jì)含有80~100質(zhì)量%的粘結(jié)劑用pet纖維(ii)和結(jié)晶化pet纖維,結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑為2.0~4.0μm。
此處提及的“平均纖維直徑”是指如下值:由無紡布基材截面的掃描型電子顯微鏡照片計(jì)測(cè)的20根用于形成無紡布基材的纖維等價(jià)圓直徑之中,自較小一側(cè)起的10根的平均值。僅使用自較小一側(cè)起的10根的測(cè)定值的原因在于,去除從與纖維的長(zhǎng)度方向相對(duì)大幅偏離直角地切斷而成的纖維的相關(guān)測(cè)定值。
通過使粘結(jié)劑用pet纖維(ii)的平均纖維直徑為2.8μm以下,粘結(jié)劑用pet纖維的根數(shù)變多,另外,粘結(jié)劑用pet纖維的比表面積也增加而粘結(jié)力提高,能夠以少至30質(zhì)量%以下的含量獲得充分的強(qiáng)度。其中,在無紡布基材(3)中,即使少量包含纖維直徑超過2.8μm的粘結(jié)劑用pet纖維,也不會(huì)對(duì)無紡布基材(3)的效果造成較大的影響。此處的“少量”是指相對(duì)于無紡布基材為15質(zhì)量%以下。
另外,如粘結(jié)劑用pet纖維(ii)那樣,對(duì)于平均纖維直徑較細(xì)的粘結(jié)劑用pet纖維而言,在纖維長(zhǎng)度超過2.5mm的情況下,粘結(jié)劑用pet纖維彼此容易纏繞、無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的分布變得不均勻而粘結(jié)力降低,不能以少至30質(zhì)量%以下的含量獲得充分的強(qiáng)度。其中,對(duì)于無紡布基材(3)而言,即使少量包含纖維長(zhǎng)度超過2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維,也不會(huì)對(duì)無紡布基材(3)的效果造成較大的影響。此處的“少量”是指相對(duì)于無紡布基材為10質(zhì)量%以下。
通過使粘結(jié)劑用pet纖維(ii)的平均纖維直徑為1.5μm以上,能夠抑制粘結(jié)劑用pet纖維彼此的纏繞、能夠使無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的分布變得均勻,因此粘結(jié)力提高,能夠以少至30質(zhì)量%以下的含量獲得充分的強(qiáng)度。其中,對(duì)于無紡布基材(3)而言,即使少量包含纖維直徑不足1.5μm的粘結(jié)劑用pet纖維,也不會(huì)對(duì)無紡布基材(3)的效果造成較大的影響。此處的“少量”是指相對(duì)于無紡布基材為5質(zhì)量%以下。
另外,通過使粘結(jié)劑用pet纖維(ii)的纖維長(zhǎng)度為1.0mm以上,能夠抑制粘結(jié)劑用pet纖維從無紡布基材上脫落,能夠以少至30質(zhì)量%以下的含量獲得充分的強(qiáng)度。從這種觀點(diǎn)出發(fā),粘結(jié)劑用pet纖維(ii)的纖維長(zhǎng)度更優(yōu)選為1.5mm以上。其中,對(duì)于無紡布基材(3)而言,即使少量包含纖維長(zhǎng)度不足1.0mm的粘結(jié)劑用pet纖維,也不會(huì)對(duì)無紡布基材(3)的效果造成較大的影響。此處的“少量”是指相對(duì)于無紡布基材為5質(zhì)量%以下。
粘結(jié)劑用pet纖維(ii)的含量少于10質(zhì)量%時(shí),無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)?。從這種觀點(diǎn)出發(fā),粘結(jié)劑用pet纖維(ii)的含量更優(yōu)選為15質(zhì)量%以上。另外,如粘結(jié)劑用pet纖維(ii)那樣,平均纖維直徑較細(xì)的粘結(jié)劑纖維的含量多于30質(zhì)量%時(shí),有時(shí)熔融成分堵塞無紡布基材的細(xì)孔、內(nèi)部電阻變高。從這種觀點(diǎn)出發(fā),粘結(jié)劑用pet纖維(ii)的含量?jī)?yōu)選為30質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為25質(zhì)量%以下。
作為粘結(jié)劑用pet纖維(ii),可以使用如下纖維:從將pet樹脂作為島成分、將堿水溶液可溶型聚酯樹脂等適當(dāng)溶劑可溶型樹脂作為海成分進(jìn)行熔融紡絲而成的海島型纖維長(zhǎng)絲中,溶出海成分而得到平均纖維直徑為1.5~2.8μm的纖維,使用適當(dāng)?shù)那袛嘌b置將該纖維切斷至纖維長(zhǎng)度達(dá)到1.0~2.5mm,由此得到的單一成分型的粘結(jié)劑用pet纖維人造短纖維。也可以首先將海島型纖維長(zhǎng)絲切斷至纖維長(zhǎng)度達(dá)到1.0~2.5mm,然后再溶出海成分。如果平均纖維直徑為1.5~2.8μm、纖維長(zhǎng)度為1.0~2.5mm,則還可以使用由前述方法之外的方法制造的芯鞘型、偏芯型、并列(side-by-side)型、海島型、橙型、多重雙金屬型的復(fù)合纖維、或者單一成分類型的粘結(jié)劑用pet纖維。
無紡布基材(3)合計(jì)含有80~100質(zhì)量%的粘結(jié)劑用pet纖維(ii)和結(jié)晶化pet纖維。換言之,可以含有粘結(jié)劑用pet纖維(ii)和結(jié)晶化pet纖維以外的纖維,其含量被限定至20質(zhì)量%以下。除了粘結(jié)劑用pet纖維(ii)和結(jié)晶化pet纖維以外的纖維包含超過20質(zhì)量%時(shí),粘結(jié)劑用pet纖維(ii)與除此之外的纖維之間的粘結(jié)力降低,因此無法獲得強(qiáng)度高的無紡布基材。從這種觀點(diǎn)出發(fā),無紡布基材(3)以粘結(jié)劑用pet纖維(ii)與結(jié)晶化pet纖維的合計(jì)計(jì)更優(yōu)選含有90質(zhì)量%以上。
無紡布基材(3)中,作為結(jié)晶化pet纖維,可以使用平均纖維直徑為2.0~4.0μm的纖維。平均纖維直徑不足2.0μm時(shí),無紡布基材的網(wǎng)眼過度堵塞、內(nèi)部電阻變高。其中,無紡布基材(3)中即使少量包含纖維直徑不足2.0μm的結(jié)晶化pet纖維,不會(huì)對(duì)無紡布基材(3)的效果造成較大的影響。此處的“少量”是指相對(duì)于無紡布基材為15質(zhì)量%以下。
結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑超過4.0μm時(shí),無紡布基材的網(wǎng)眼堵塞變得不充分、涂液容易產(chǎn)生透印。從這種觀點(diǎn)出發(fā),結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑更優(yōu)選為3.5μm以下。其中,無紡布基材(3)中即使少量包含纖維直徑超過4.0μm的結(jié)晶化pet纖維,也不會(huì)對(duì)無紡布基材(3)的效果造成較大的影響。此處的“少量”是指相對(duì)于無紡布基材為15質(zhì)量%以下。
無紡布基材(3)中,結(jié)晶化pet纖維的纖維長(zhǎng)度優(yōu)選為2.5~6.0mm。結(jié)晶化pet纖維的纖維長(zhǎng)度不足2.5mm時(shí),有時(shí)無法獲得充分的拉伸強(qiáng)度,超過6.0mm時(shí),有時(shí)質(zhì)地因纖維的纏繞而惡化,產(chǎn)生對(duì)于作為分隔件的用途而言造成不優(yōu)選的影響的高厚度缺陷。
無紡布基材(3)的單位面積重量?jī)?yōu)選為6.0~12.0g/m2。低于6.0g/m2時(shí),有時(shí)難以得到充分的強(qiáng)度。另外,超過12.0g/m2時(shí),有時(shí)分隔件難以薄膜化。需要說明的是,單位面積重量是基于jisp8124(紙和紙板-單位面積重量測(cè)定法)中規(guī)定的方法而測(cè)定的。
無紡布基材(3)的厚度優(yōu)選為8~18μm。不足8μm時(shí),即使為無紡布基材(3),有時(shí)也容易產(chǎn)生涂液的透印。厚于18μm時(shí),有時(shí)內(nèi)部電阻變高。需要說明的是,本發(fā)明中,無紡布基材的厚度利用jisb7502-1994中規(guī)定的最小標(biāo)示量0.001mm的外側(cè)測(cè)微計(jì)來測(cè)定。
<鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材(4)>
無紡布基材(4)以pet纖維作為主體而成,含有作為共聚成分包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“粘結(jié)劑用pet纖維(iii)”)。
粘結(jié)劑用pet纖維(iii)的平均纖維直徑優(yōu)選為0.5~14.0μm、更優(yōu)選為1.0~13.0μm、進(jìn)一步優(yōu)選為2.0~10.0μm。平均纖維直徑細(xì)于0.5μm時(shí),有時(shí)從無紡布基材上脫落,粗于14.0μm時(shí),厚度方向的纖維根數(shù)變少,因此有時(shí)無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)酢?/p>
此處提及的“平均纖維直徑”是指如下值:由無紡布基材截面的掃描型電子顯微鏡照片計(jì)測(cè)的20根用于形成無紡布基材的纖維等價(jià)圓直徑之中,自較小一側(cè)起的10根的平均值。僅使用自較小一側(cè)起的10根的測(cè)定值的原因在于,去除從與纖維的長(zhǎng)度方向相對(duì)大幅偏離直角地切斷而成的纖維的相關(guān)測(cè)定值。
粘結(jié)劑用pet纖維(iii)的纖維長(zhǎng)度優(yōu)選為0.5~5.0mm、更優(yōu)選為0.7~4.0mm、進(jìn)一步優(yōu)選為1.0~3.0mm。纖維長(zhǎng)度短于0.5mm時(shí),有時(shí)纖維從無紡布基材上脫落,長(zhǎng)于5.0mm時(shí),有時(shí)纖維纏繞成團(tuán)而產(chǎn)生厚度不均。
粘結(jié)劑用pet纖維(iii)的含量?jī)?yōu)選為5~60質(zhì)量%、更優(yōu)選為10~55質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選為20~50質(zhì)量%。含量少于5質(zhì)量%時(shí),有時(shí)無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)?,含量多?0質(zhì)量%時(shí),存在熔融成分堵塞無紡布基材的細(xì)孔、無紡布基材的保液性惡化的情況;分隔件的電阻變高的情況。
從獲得均勻性的觀點(diǎn)出發(fā),粘結(jié)劑用pet纖維(iii)優(yōu)選為單一成分類型的熱熔接纖維。
粘結(jié)劑用pet纖維(iii)中,作為3,5-二羰基甲氧基苯磺酸以外的共聚成分,可以含有烷基二醇及其衍生物。作為烷基二醇及其衍生物,優(yōu)選為二乙二醇。
無紡布基材(4)中,除了粘結(jié)劑用pet纖維(iii)之外,優(yōu)選還含有結(jié)晶化pet纖維。結(jié)晶化pet纖維的含量?jī)?yōu)選為40~95質(zhì)量%、更優(yōu)選為45~90質(zhì)量%、進(jìn)一步優(yōu)選為50~80質(zhì)量%。結(jié)晶化pet纖維的含量少于40質(zhì)量%或多于95質(zhì)量%均存在無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)醯那闆r。
結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑優(yōu)選為0.5~10.0μm、更優(yōu)選為0.7~8.0μm、進(jìn)一步優(yōu)選為1.0~6.0μm。平均纖維直徑不足0.5μm時(shí),有時(shí)纖維過細(xì)而從無紡布基材上脫落,平均纖維直徑粗于10.0μm時(shí),有時(shí)分隔件的薄膜化變得困難。
結(jié)晶化pet纖維的纖維長(zhǎng)度優(yōu)選為1~10mm、更優(yōu)選為2~7mm、進(jìn)一步優(yōu)選為3~5mm。纖維長(zhǎng)度短于1mm時(shí),有時(shí)無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)?,纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)于10mm時(shí),有時(shí)纖維纏繞成團(tuán)而產(chǎn)生厚度不均。
無紡布基材(4)中,可以含有除了粘結(jié)劑用pet纖維(iii)之外的粘結(jié)劑用pet纖維,其含量?jī)?yōu)選為20質(zhì)量%以下。含量超過20質(zhì)量%時(shí),有時(shí)粘結(jié)劑用pet纖維的熔融成分堵塞無紡布基材的空隙、保液性惡化;分隔件的電阻惡化。
無紡布基材(4)以pet纖維作為主體而成?!爸黧w”是指pet纖維的含量為70質(zhì)量%以上。另外,可以含有pet纖維之外的纖維。例如可以含有溶劑紡絲纖維素、再生纖維素的短纖維、原纖化物;天然纖維素纖維;天然纖維素纖維的漿化物、原纖化物;由聚烯烴、丙烯酸類、全芳香族聚酯、全芳香族聚酯酰胺、聚酰胺、半芳香族聚酰胺、全芳香族聚酰胺、全芳香族聚醚、全芳香族聚碳酸酯、全芳香族聚甲亞胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺(pai)、聚醚醚酮(peek)、聚苯硫醚(pps)、聚對(duì)亞苯基苯并雙噁唑(pbo)、聚苯并咪唑(pbi)、聚四氟乙烯(ptfe)、乙烯-乙烯醇共聚物等樹脂制成的單纖維、復(fù)合纖維、由這些樹脂制成的單纖維、復(fù)合纖維的原纖化物、分割物。這些纖維可以含有1種,也可以含有2種以上。半芳香族是指在主鏈的一部分具有例如脂肪鏈等。全芳香族聚酰胺可以是對(duì)型、間型中的任一種。
無紡布基材(4)的單位面積重量?jī)?yōu)選為6.0~20.0g/m2、更優(yōu)選為8.0~18.0g/m2、進(jìn)一步優(yōu)選為10.0~16.0g/m2。超過20.0g/m2時(shí),有時(shí)分隔件難以薄膜化,低于6.0g/m2時(shí),有時(shí)難以獲得充分的強(qiáng)度。需要說明的是,單位面積重量是基于jisp8124(紙和紙板-單位面積重量測(cè)定法)中規(guī)定的方法而測(cè)定的。
無紡布基材(4)的厚度優(yōu)選為10~30μm、更優(yōu)選為13~27μm、進(jìn)一步優(yōu)選為15~25μm。不足10μm時(shí),有時(shí)無法獲得充分的無紡布基材的強(qiáng)度,厚于30μm時(shí),分隔件的薄膜化變難。需要說明的是,厚度利用jisb7502-1994中規(guī)定的最小標(biāo)示量0.001mm的外側(cè)測(cè)微計(jì)來測(cè)定。
<鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材(1)~(4)和鋰離子二次電池分隔件>
本發(fā)明的無紡布基材(1)~(4)優(yōu)選用于制造將包含無機(jī)顏料的涂液涂布于無紡布基材而成的分隔件。除此之外,本發(fā)明的無紡布基材(1)~(4)還可以用于如下分隔件:向無紡布基材中涂布包含有機(jī)顆粒的涂液而成的分隔件;將聚乙烯微多孔膜、聚丙烯微多孔膜等樹脂微多孔膜與無紡布基材層疊而成的分隔件;在無紡布基材上利用靜電紡絲法形成有微細(xì)纖維層而成的分隔件;涂布固體電解質(zhì)、凝膠狀電解質(zhì)而成的分隔件等。像這樣,本發(fā)明的無紡布基材(1)~(4)是鋰離子二次電池分隔件的前體片材。
作為無機(jī)顏料,可列舉出氧化鋁、三水鋁礦、勃姆石、氧化鎂、氫氧化鎂、二氧化硅、氧化鈦、鈦酸鋇、氧化鋯等無機(jī)氧化物;氮化鋁、氮化硅等無機(jī)氮化物;鋁化合物、沸石、云母等。
作為有機(jī)顆粒,可列舉出聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯基單體共聚物、聚烯烴蠟等的顆粒。
作為用于制備包含無機(jī)顏料、有機(jī)顆粒的涂液的介質(zhì),只要是能夠使粘結(jié)劑、無機(jī)顏料、有機(jī)顆粒等均勻溶解或分散的介質(zhì)就沒有特別限定,可以根據(jù)需要使用例如甲苯等芳香族烴類;四氫呋喃等呋喃類;甲乙酮等酮類;異丙基醇等醇類;n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、水等。另外,根據(jù)需要也可以將這些介質(zhì)混合使用。需要說明的是,要使用的介質(zhì)優(yōu)選不會(huì)使無紡布基材膨脹或溶解。
作為將包含無機(jī)顏料、有機(jī)顆粒的涂液涂布在無紡布基材上的方法,例如可以根據(jù)需要選擇使用刮板、棒、逆轉(zhuǎn)輥、唇式、模具、簾、氣刀等各種涂布方式;柔版、絲網(wǎng)、膠版、凹版、噴墨等各種印刷方式;輥轉(zhuǎn)印、膜轉(zhuǎn)印等轉(zhuǎn)印方式;浸漬等提拉方式等。
作為多孔質(zhì)膜,只要是能夠形成膜的樹脂,就沒有特別限定,優(yōu)選為聚乙烯系樹脂和聚丙烯系樹脂之類的聚烯烴系樹脂。作為聚乙烯系樹脂,可列舉出超低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、或者超高密度聚乙烯之類的聚乙烯系樹脂單獨(dú)存在的樹脂。另外,還可列舉出乙烯丙烯共聚物、聚乙烯系樹脂與其它聚烯烴系樹脂的混合物等。作為聚丙烯系樹脂,可列舉出均聚丙烯(丙烯均聚物)、丙烯與乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯或1-癸烯等α-烯烴的無規(guī)共聚物或嵌段共聚物等。
本發(fā)明中的鋰離子二次電池是指電解液中的鋰離子承擔(dān)導(dǎo)電作用的二次電池的總稱。作為電池的負(fù)極活性物質(zhì),可例示出天然石墨、人造石墨、硬碳、焦炭等碳材料;金屬鋰;硅、鋁、錫、鎳、鉛等金屬與鋰的合金;鈦酸鋰、氧化錫、硅酸鋰等金屬與鋰的復(fù)合氧化物等。作為正極活性物質(zhì),可例示出鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鈦酸鋰、鋰鎳錳氧化物等過渡金屬與鋰的復(fù)合氧化物;橄欖石型磷酸鐵鋰;鎳-鈷-錳-鋰的復(fù)合氧化物、鎳-鈷-錳-鋰的復(fù)合氧化物、鎳-鈷-鋁-鋰的復(fù)合氧化物、鐵-錳-鎳-鋰的復(fù)合氧化物等1種以上的過渡金屬與鋰的復(fù)合氧化物、或者1種以上的過渡金屬與1種以上的典型金屬與鋰的復(fù)合氧化物等。
電池的電解液可以使用使碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲氧基乙烷、二甲氧基甲烷、這些混合溶劑等有機(jī)溶劑中溶解鋰鹽而成的物質(zhì)。作為鋰鹽,可列舉出六氟磷酸鋰(lipf6)、四氟硼酸鋰(libf4)。根據(jù)需要,也可以添加碳酸亞乙烯酯、硼酸酯類等添加劑。另外,還可以使用溶解聚乙二醇或其衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、聚硅氧烷或其衍生物、聚偏二氟乙烯等聚合物而制成凝膠狀的電解液。
作為無紡布基材(1)~(4)的制造方法,可以使用形成纖維網(wǎng)并使纖維網(wǎng)內(nèi)的纖維進(jìn)行粘接?熔接?絡(luò)合從而制造無紡布的方法。所得無紡布可以直接使用,也可以制成由多張構(gòu)成的層疊體后使用。作為纖維網(wǎng)的制造方法,例如有梳理法(カード法)、氣流成網(wǎng)法(エアレイ法)、紡粘法、熔噴法等干式法;造紙法等濕式法;靜電紡絲法等。其中,通過濕式法得到的纖維網(wǎng)是均質(zhì)且致密的,可適合用作鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材。濕式法是如下方法:將纖維分散在水中而制成均勻的造紙漿料,將該造紙漿料使用具有圓網(wǎng)、長(zhǎng)網(wǎng)、傾斜式等的線中的至少1種的造紙機(jī)得到纖維網(wǎng)的方法。
作為由纖維網(wǎng)制造無紡布的方法,可以使用水流交織法、針刺法、粘結(jié)劑粘接法等。尤其是,在重視均勻性而使用前述濕式法的情況下,優(yōu)選實(shí)施粘結(jié)劑粘接法來粘接粘結(jié)劑用pet纖維。通過粘結(jié)劑粘接法由均勻的纖維網(wǎng)來形成均勻的無紡布。
優(yōu)選的是,相對(duì)于這樣制造的無紡布,利用壓光機(jī)等進(jìn)行加壓,從而調(diào)整厚度或使厚度變得均勻。尤其是,想要利用本發(fā)明來制造厚度薄至25μm以下的分隔件時(shí),優(yōu)選的是,通過一邊對(duì)無紡布施加熱一邊利用壓光機(jī)進(jìn)行加壓,從而減薄無紡布基材的厚度。其中,優(yōu)選的是,以粘結(jié)劑用pet纖維不會(huì)形成皮膜的溫度(比粘結(jié)劑用pet纖維的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)相比低20℃以上的溫度)進(jìn)行加壓。
根據(jù)本發(fā)明,對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言,能夠制造因涂布時(shí)產(chǎn)生皺紋、涂液透印而難以以高生產(chǎn)率進(jìn)行制造的、厚度為25μm以下的鋰離子二次電池分隔件。尤其是,也能夠制造厚度為22μm以下的鋰離子二次電池分隔件。當(dāng)然,還能夠容易地制造厚度超過25μm的鋰離子二次電池分隔件。另一方面,厚度不足10μm的極薄分隔件也難以利用本發(fā)明來制造。需要說明的是,厚度利用jisb7502-1994中規(guī)定的最小標(biāo)示量0.001mm的外側(cè)測(cè)微計(jì)來測(cè)定。
實(shí)施例
以下,利用實(shí)施例來進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明,但本發(fā)明不限定于實(shí)施例。
《實(shí)施例1~13、比較例1~3》
<粘結(jié)劑用pet纖維a1>
將平均纖維直徑為4.3μm、纖維長(zhǎng)度為0.5mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a1。
<粘結(jié)劑用pet纖維a2>
將平均纖維直徑為4.3μm、纖維長(zhǎng)度為1.5mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a2。
<粘結(jié)劑用pet纖維a3>
將平均纖維直徑為4.3μm、纖維長(zhǎng)度為2.5mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a3。
<粘結(jié)劑用pet纖維a4>
將平均纖維直徑為14.0μm、纖維長(zhǎng)度為2.5mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a4。
<粘結(jié)劑用pet纖維a5>
將平均纖維直徑為1.0μm、纖維長(zhǎng)度為1.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a5。
<粘結(jié)劑用pet纖維a6>
將平均纖維直徑為7.2μm、纖維長(zhǎng)度為2.0mm的芯鞘型熱熔接性pet纖維(鞘部溶點(diǎn):110℃、芯部:250℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a6。
<粘結(jié)劑用pet纖維a7>
將平均纖維直徑為4.3μm、纖維長(zhǎng)度為0.3mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a7。
<粘結(jié)劑用pet纖維a8>
將平均纖維直徑為4.3μm、纖維長(zhǎng)度為3.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a8。
<粘結(jié)劑用pet纖維a9>
將平均纖維直徑為15.0μm、纖維長(zhǎng)度為2.5mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a9。
根據(jù)表1所示的纖維原料和纖維配合率來配制造紙用漿料。此處,表1中的“b1”是指平均纖維直徑為2.5μm、纖維長(zhǎng)度為3mm的結(jié)晶化pet纖維;“b2”是指平均纖維直徑為3.2μm、纖維長(zhǎng)度為3mm的結(jié)晶化pet纖維;“b3”是指平均纖維直徑為5.5μm、纖維長(zhǎng)度為3mm的結(jié)晶化pet纖維;“b4”是指平均纖維直徑為7.8μm、纖維長(zhǎng)度為5mm的結(jié)晶化pet纖維;“c1”是指纖度為0.75dtex、纖維長(zhǎng)度為3mm的全芳香族聚酰胺纖維(共聚(對(duì)亞苯基-3,4’-氧基二亞苯基對(duì)苯二甲酰胺),copoly(para-phenylene-3,4’-oxydiphenyleneterephthalicamide));“c2”是指纖度為0.10dtex、纖維長(zhǎng)度為3mm的丙烯酸系纖維(由丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸衍生物這3成分制成的丙烯腈系共聚物)。
[表1]
<無紡布基材>
(實(shí)施例1~3、5~13)
使用圓網(wǎng)?傾斜組合造紙機(jī),以18m/min的速度對(duì)漿料1~3、5~12、14進(jìn)行濕式造紙,制作表2所示的實(shí)施例1~3、5~13的無紡布基材。厚度如下調(diào)整:使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓200kn/m、加工速度10m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下進(jìn)行熱壓光處理,從而來調(diào)整。
(實(shí)施例4)
使用圓網(wǎng)?傾斜組合造紙機(jī),以18m/min的速度對(duì)漿料4進(jìn)行濕式造紙,制作表2所示的實(shí)施例4的無紡布基材。厚度如下調(diào)整:使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓100kn/m、加工速度10m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下進(jìn)行熱壓光處理,從而來調(diào)整。
(比較例1和3)
使用圓網(wǎng)?傾斜組合造紙機(jī),以18m/min的速度對(duì)漿料13、16進(jìn)行濕式造紙,制作表2所示的比較例1~3的無紡布基材。厚度如下調(diào)整:使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓200kn/m、加工速度10m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下進(jìn)行熱壓光處理,從而來調(diào)整。
(比較例2)
使用圓網(wǎng)?傾斜組合造紙機(jī),以18m/min的速度對(duì)漿料15進(jìn)行濕式造紙,制作表2所示的比較例2的無紡布基材。厚度如下調(diào)整:使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓100kn/m、加工速度10m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下進(jìn)行熱壓光處理,從而來調(diào)整。
[表2]
[拉伸強(qiáng)度]
將實(shí)施例和比較例的無紡布基材以流向成為長(zhǎng)邊的方式切成50mm寬、200mm長(zhǎng),使用桌上型材料試驗(yàn)機(jī)(商品名:sta-1150、(株)オリエンテック制),在夾持間隔100mm、拉伸速度300mm/分鐘的條件下對(duì)試驗(yàn)片進(jìn)行伸長(zhǎng),將切斷時(shí)的載重值作為拉伸強(qiáng)度。針對(duì)1個(gè)試樣測(cè)定5處以上的拉伸強(qiáng)度,將所有測(cè)定值的平均值示于表3。
[保液性]
將實(shí)施例和比較例的無紡布基材切成100mm×100mm,計(jì)測(cè)其質(zhì)量(w1)后,將試驗(yàn)片在碳酸亞丙酯中浸漬1分鐘,計(jì)測(cè)干燥1分鐘后的質(zhì)量(w2),利用下述(式1)求出保液率。
(式1)保液率(%)=(w2-w1)/w1×100。
關(guān)于保液率,針對(duì)1個(gè)試樣測(cè)定2次以上,關(guān)于測(cè)定值的平均值,若為300%以上則表示“a”、若為270%以上且不足300%則表示“b”、若不足270%則表示“c”。
[涂布時(shí)的皺紋]
向?qū)Ⅲw積平均粒徑為0.9μm、bet比表面積為5.5m2/g的勃姆石100質(zhì)量份分散于水150質(zhì)量份而成的物質(zhì)中添加該1質(zhì)量%水溶液的25℃下的粘度為200mpa·s的羧甲基纖維素鈉鹽2質(zhì)量%水溶液75質(zhì)量份并進(jìn)行攪拌混合,添加玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-18℃、體積平均粒徑為0.2μm的羧基改性苯乙烯-丁二烯共聚樹脂乳膠(固體成分濃度為50質(zhì)量%)10質(zhì)量份并攪拌混合,最后添加調(diào)整水而將固體成分濃度調(diào)整為25質(zhì)量%,從而制作了涂液a。
在實(shí)施例和比較例的無紡布基材的樹脂輥面上,作為涂布裝置而使用反轉(zhuǎn)凹版涂布機(jī),以30m/min的線速度將涂液a以液體形式的附著量達(dá)到47g/m2的方式涂布在單面。所涂布的無紡布基材利用直接連接于反轉(zhuǎn)凹版涂布機(jī)的浮動(dòng)氣體干燥機(jī)吹附90℃的熱風(fēng)而使其干燥,得到分隔件。作為“涂液時(shí)的皺紋”的評(píng)價(jià),根據(jù)將分隔件用均整機(jī)卷取500m時(shí)的皺紋發(fā)生狀況,分類成以下3個(gè)階段。
○:涂布時(shí)未觀察到皺紋的發(fā)生。
△:涂布時(shí)皺紋的發(fā)生少。
×:涂布時(shí)皺紋的發(fā)生多。
如表3所示,實(shí)施例1~13中制作的無紡布基材是以pet纖維作為主體而成、含有粘結(jié)劑用pet纖維和結(jié)晶化pet纖維、且含有10~60質(zhì)量%的纖維長(zhǎng)度為2.5mm以下的粘結(jié)劑用pet纖維的無紡布基材(1)。因此無紡布基材的伸長(zhǎng)率少、無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的分布均勻,從而能夠抑制涂布時(shí)皺紋的發(fā)生,能夠以高生產(chǎn)率制造向無紡布基材上涂布無機(jī)顏料而成的鋰離子二次電池分隔件。
實(shí)施例1~11中制作的無紡布基材也是以pet作為主體而成、含有21~60質(zhì)量%的平均纖維直徑為14.0μm以下且纖維長(zhǎng)度為0.5~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維(i)的無紡布基材(2)。因此無紡布基材的伸長(zhǎng)率少、無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的分布均勻,因此與實(shí)施例12~13中制作的無紡布基材相比,也能夠抑制涂布時(shí)皺紋的發(fā)生,能夠以高生產(chǎn)率制造向無紡布基材上涂布無機(jī)顏料而成的鋰離子二次電池分隔件。實(shí)施例12中制作的無紡布基材中,粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度短于0.5mm,因此可觀察到從無紡布基材上略微脫落,與實(shí)施例1~11中制作的無紡布基材相比,拉伸強(qiáng)度變?nèi)?。?shí)施例13中制作的無紡布基材中,粘結(jié)劑用pet纖維的平均纖維直徑粗于14.0μm,因此厚度方向的纖維根數(shù)變少,與實(shí)施例1~11中制作的無紡布基材相比拉伸強(qiáng)度變?nèi)酢?/p>
比較例1中制作的無紡布基材由于粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度粗于2.5mm,因此在無紡布基材容易伸長(zhǎng)的基礎(chǔ)上,可觀察到粘結(jié)劑用pet纖維彼此的纏繞,因此容易產(chǎn)生皺紋、生產(chǎn)率差。
比較例2中制作的無紡布基材由于粘結(jié)劑用pet纖維的含量少于10質(zhì)量%,因此涂布時(shí)容易產(chǎn)生皺紋、分隔件的生產(chǎn)率差。比較例3中制作的無紡布基材由于粘結(jié)劑用pet纖維的含量多于60質(zhì)量%,因此熔融成分堵塞細(xì)孔、保液性惡化。
以下,對(duì)實(shí)施例1~11中制作的無紡布基材進(jìn)行比較。實(shí)施例1中制作的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度略微短,因此實(shí)施例4中制作的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維直徑略粗,因此實(shí)施例9中制作的無紡布基材的單位面積重量略低,因此與實(shí)施例2、3、5~8、10、11中制作的無紡布基材相比,拉伸強(qiáng)度略微變?nèi)酢?/p>
實(shí)施例8中制作的無紡布基材中,平均纖維直徑為14.0μm以下且纖維長(zhǎng)度為0.5~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維(i)的含量略多,因此與實(shí)施例1~7、9~11中制作的無紡布基材相比,保液性略微變差。
實(shí)施例3中制作的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度略長(zhǎng),因此,實(shí)施例4中制作的無紡布基材的平均纖維直徑為14.0μm以下且纖維長(zhǎng)度為0.5~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維的含量略少,因此與實(shí)施例1、2、5~11中制作的無紡布基材相比,涂布時(shí)略微容易產(chǎn)生皺紋。
《實(shí)施例14~29、比較例4~5》
<粘結(jié)劑用pet纖維(平均纖維直徑為1.3μm)>
平均纖維直徑為1.3μm的粘結(jié)劑纖維是將從海島纖維中溶出海成分而制造的長(zhǎng)絲切斷成規(guī)定長(zhǎng)度從而制造的。
<粘結(jié)劑用pet纖維(平均纖維直徑1.6μm)>
平均纖維直徑為1.6μm的粘結(jié)劑纖維是將從海島纖維中溶出海成分而制造的長(zhǎng)絲切斷成規(guī)定長(zhǎng)度從而制造的。
<粘結(jié)劑用pet纖維(平均纖維直徑2.8μm)>
平均纖維直徑為2.8μm的粘結(jié)劑纖維是將從海島纖維中溶出海成分而制造的長(zhǎng)絲切斷成規(guī)定長(zhǎng)度從而制造的。
<粘結(jié)劑用pet纖維(平均纖維直徑4.3μm)>
平均纖維直徑為4.3μm的粘結(jié)劑纖維是將由熔融紡絲法制造的長(zhǎng)絲切斷成規(guī)定長(zhǎng)度從而制造的。
<結(jié)晶化pet纖維24>
將由熔融紡絲法制造的平均纖維直徑為2.4μm的長(zhǎng)絲切斷成長(zhǎng)度為3.0mm的結(jié)晶化pet人造短纖維(軟化點(diǎn)250℃),用作拉伸結(jié)晶化pet纖維24。
<結(jié)晶化pet纖維16>
將從海島纖維中溶出海成分而制造的平均纖維直徑為1.6μm的長(zhǎng)絲切斷成長(zhǎng)度為3.0mm的結(jié)晶化pet人造短纖維(軟化點(diǎn)250℃),用作拉伸結(jié)晶化pet纖維16。
<結(jié)晶化pet纖維43>
將由熔融紡絲法制造的平均纖維直徑為4.3μm的長(zhǎng)絲切斷成長(zhǎng)度為3.0mm的結(jié)晶化pet人造短纖維(軟化點(diǎn)250℃),用作拉伸結(jié)晶化pet纖維43。
<纖維素纖維>
使用了利用雙磨盤精磨機(jī)將加拿大標(biāo)準(zhǔn)濾水度扣解成50ml的lyocell(溶劑紡絲纖維素)纖維。
<芳綸纖維>
使用了利用雙磨盤精磨機(jī)將加拿大標(biāo)準(zhǔn)濾水度扣解成250ml的對(duì)芳綸纖維。
<抄造>
按照表4~5所示的纖維原料和含量來制備造紙用漿料。以干燥后的單位面積重量達(dá)到9.0g/m2的方式使用傾斜線造紙機(jī)以8m/min的速度進(jìn)行抄造,利用汽缸干燥機(jī)進(jìn)行干燥,使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓100kn/m、加工速度5m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下進(jìn)行熱壓光處理,從而得到厚度為13μm的無紡布基材。
[表4]
[表5]
<拉伸強(qiáng)度>
將實(shí)施例和比較例的無紡布基材以流向成為長(zhǎng)邊的方式切成50mm寬、200mm長(zhǎng),使用桌上型材料試驗(yàn)機(jī)(商品名:sta-1150、(株)オリエンテック制),在夾持間隔100mm、拉伸速度300mm/分鐘的條件下對(duì)試驗(yàn)片進(jìn)行伸長(zhǎng),將切斷時(shí)的載重值作為拉伸強(qiáng)度。將結(jié)果示于表4~5。
<皺紋>
為了模擬涂布時(shí)的皺紋而進(jìn)行了以下的試驗(yàn)。即,將實(shí)施例和比較例的無紡布基材切割成寬度250mm,以卷出速度為3m/min、卷出張力為5n進(jìn)行送出,利用設(shè)置于垂直上方2m的輥在水平方向上轉(zhuǎn)換方向后進(jìn)行卷取。根據(jù)卷取20m之間的皺紋的產(chǎn)生程度,分類成以下的3個(gè)階段。
○:未產(chǎn)生皺紋
△:經(jīng)常產(chǎn)生皺紋,但施加橫向的張力時(shí)會(huì)消失
×:經(jīng)常產(chǎn)生皺紋,即使施加橫向的張力也會(huì)立即產(chǎn)生皺紋。
<分隔件>
在實(shí)施例和比較例的無紡布基材上,將包含平均粒徑為1.0μm的氫氧化鎂100質(zhì)量份、苯乙烯-丁二烯膠乳1.5質(zhì)量份、羧甲基纖維素鈉1.0質(zhì)量份且不揮發(fā)成分濃度為40質(zhì)量%的涂液以干燥后的涂布量達(dá)到10g/m2的方式使用桿涂布機(jī)進(jìn)行涂布。此時(shí),作為襯紙而使用了黑色的色畫用紙。
<涂液的透印>
在前述分隔件制作中,向作為襯紙而使用的黑畫用紙上,根據(jù)脫離無紡布基材而附著的涂液量,分類成以下的4個(gè)階段,將其結(jié)果示于表4~5。
a襯紙未附著涂液。
b襯紙上斑點(diǎn)狀地附著有涂液(附著面積不足10%)。
c襯紙上附著有透印了的涂液(附著面積為10%以上且30%以下)。
d襯紙上大量附著有透印了的涂液(附著面積超過30%)。
<內(nèi)部電阻>
使用所制作的各分隔件,制作了容量為30mah的評(píng)價(jià)用鋰離子二次電池(電極面積:15cm2、正極:錳酸鋰、負(fù)極:硬碳、電解液:1m六氟磷酸鋰(lipf6)的碳酸亞乙酯(ec)/碳酸二乙酯(dec)=3/7(容量比)混合溶劑溶液、袋型電池)。由該電池的充滿電后的端子間電壓e0與以150ma放電10秒鐘之后的端子間電壓e1,利用下述(式2)求出內(nèi)部電阻并示于表4~5。
(式2)ri=(e0-e1)/0.15。
實(shí)施例14~30中制作的無紡布基材是以pet纖維作為主體而成、含有粘結(jié)劑用pet纖維和結(jié)晶化pet纖維、且含有10~60質(zhì)量%的纖維長(zhǎng)度為2.5mm以下的粘結(jié)劑用pet纖維的無紡布基材(1)。因此,涂布時(shí)未產(chǎn)生皺紋,或者即使產(chǎn)生皺紋也能夠通過調(diào)整橫向張力來修正。與此相對(duì),比較例4的無紡布基材僅含有5質(zhì)量%的粘結(jié)劑用pet纖維,另外,比較例5的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)至3.0mm,因此產(chǎn)生皺紋,還難以修正皺紋。
實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材還是含有10~30質(zhì)量%的平均纖維直徑為1.5~2.8μm且纖維長(zhǎng)度為1.0~2.5mm的粘結(jié)劑用pet纖維(ii)、合計(jì)含有80~100質(zhì)量%的粘結(jié)劑用pet纖維(ii)和結(jié)晶化pet纖維、結(jié)晶化pet纖維的平均纖維直徑為2.0~4.0μm的無紡布基材(3)。因此,拉伸強(qiáng)度高、向這些無紡布基材中涂布無機(jī)顏料時(shí)的涂液透印少、所得鋰離子電池分隔件內(nèi)部電阻也低至4.4ω以下。
實(shí)施例22的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維直徑細(xì)至1.3μm,因此拉伸強(qiáng)度為400n/m,低于實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材。另外,實(shí)施例23的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維直徑粗至4.3μm,因此拉伸強(qiáng)度為420n/m,低于實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材。實(shí)施例24的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的含量多至40質(zhì)量%,因此使用其制作的鋰離子電池分隔件的內(nèi)部電阻為4.8ω,高于使用實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材制作的鋰離子電池分隔件。實(shí)施例25的無紡布基材中的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維長(zhǎng)度短至0.5mm,因此拉伸強(qiáng)度為330n/m,低于實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材。實(shí)施例26、實(shí)施例27的無紡布基材中含有超過20質(zhì)量%的pet纖維以外的纖維,因此拉伸強(qiáng)度分別為300、280n/m,低于實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材。實(shí)施例28的無紡布基材中的結(jié)晶化pet纖維的纖維直徑細(xì)至1.6μm,因此使用其制作的鋰離子電池分隔件的內(nèi)部電阻為4.8ω,高于實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材。實(shí)施例29的無紡布基材中的結(jié)晶化pet纖維的纖維直徑粗至4.3μm,因此與實(shí)施例14~21中制作的無紡布基材相比,涂液的透印較差。
《實(shí)施例30~44、比較例6~8》
<粘結(jié)劑用pet纖維a11>
將作為共聚成分而含有3,5-二羰基甲氧基苯磺酸和二乙二醇的平均纖維直徑為0.5μm、纖維長(zhǎng)度為0.5mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a11。
<粘結(jié)劑用pet纖維a12>
將作為共聚成分而含有3,5-二羰基甲氧基苯磺酸和二乙二醇的平均纖維直徑為1.0μm、纖維長(zhǎng)度為1.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a12。
<粘結(jié)劑用pet纖維a13>
將作為共聚成分而含有3,5-二羰基甲氧基苯磺酸和二乙二醇的平均纖維直徑為2.0μm、纖維長(zhǎng)度為2.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a13。
<粘結(jié)劑用pet纖維a14>
將作為共聚成分而含有3,5-二羰基甲氧基苯磺酸和二乙二醇的平均纖維直徑為4.3μm、纖維長(zhǎng)度為3.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a14。
<粘結(jié)劑用pet纖維a15>
將作為共聚成分而含有3,5-二羰基甲氧基苯磺酸和二乙二醇的平均纖維直徑為10.0μm、纖維長(zhǎng)度為4.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a15。
<粘結(jié)劑用pet纖維a16>
將作為共聚成分而含有3,5-二羰基甲氧基苯磺酸和二乙二醇的平均纖維直徑為14.0μm、纖維長(zhǎng)度為5.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a16。
<粘結(jié)劑用pet纖維a17>
將作為共聚成分而含有二乙二醇的平均纖維直徑為10.5μm、纖維長(zhǎng)度為5.0mm的單一成分型未拉伸pet纖維(軟化點(diǎn)為120℃、熔點(diǎn)為230℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a17。
<粘結(jié)劑用pet纖維a18>
將作為共聚成分而含有二乙二醇的平均纖維直徑為10.1μm、纖維長(zhǎng)度為5.0mm的芯鞘型熱熔接性pet纖維(鞘部熔點(diǎn):110℃、芯部:250℃)作為粘結(jié)劑用pet纖維a18。
根據(jù)表6所示的纖維原料和纖維配合率來配制造紙用漿料。此處,表6中的“b11”是指作為共聚成分而含有二乙二醇且平均纖維直徑為0.7μm、纖維長(zhǎng)度為1.7mm的結(jié)晶化pet纖維;“b12”是指作為共聚成分而含有二乙二醇且平均纖維直徑為2.5μm、纖維長(zhǎng)度為3.0mm的結(jié)晶化pet纖維;“b13”是指作為共聚成分而含有二乙二醇且平均纖維直徑為3.2μm、纖維長(zhǎng)度為3.0mm的結(jié)晶化pet纖維;“b14”是指作為共聚成分而含有二乙二醇且平均纖維直徑為5.5μm、纖維長(zhǎng)度為3.0mm的結(jié)晶化pet纖維;“b15”是指作為共聚成分而含有二乙二醇且平均纖維直徑為7.8μm、纖維長(zhǎng)度為5mm的結(jié)晶化pet纖維;“c11”是指纖度為0.75dtex、纖維長(zhǎng)度為3mm的全芳香族聚酰胺纖維(共聚(對(duì)亞苯基-3,4’-氧基二亞苯基對(duì)苯二甲酰胺)、copoly(para-phenylene-3,4’-oxydiphenyleneterephthalicamide))。
[表6]
<無紡布基材>
(實(shí)施例30~44)
使用圓網(wǎng)?傾斜組合造紙機(jī),以18m/min的速度對(duì)漿料17~31進(jìn)行濕式造紙,制作表7所示的實(shí)施例30~44的無紡布基材。厚度如下調(diào)整:使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓200kn/m、加工速度10m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下進(jìn)行熱壓光處理,從而來調(diào)整。
(比較例6)
使用圓網(wǎng)?傾斜組合造紙機(jī),以18m/min的速度對(duì)漿料32進(jìn)行濕式造紙,制作表7所示的比較例6的無紡布基材。厚度如下調(diào)整:使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓200kn/m、加工速度10m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下進(jìn)行熱壓光處理,從而來調(diào)整。
(比較例7)
使用圓網(wǎng)?傾斜組合造紙機(jī),以18m/min的速度對(duì)漿料33進(jìn)行濕式造紙,制作表7所示的比較例7的無紡布基材。
(比較例8)
使用金屬輥-樹脂輥(邵氏硬度d92)構(gòu)成的熱壓光裝置,在金屬輥溫度195℃、線壓200kn/m、加工速度10m/min、1軋點(diǎn)(nip)的條件下對(duì)比較例7的無紡布基材進(jìn)行熱壓光處理,制作表7所示的比較例8的無紡布基材。
[表7]
[拉伸強(qiáng)度]
將實(shí)施例和比較例的無紡布基材以流向成為長(zhǎng)邊的方式切成50mm寬、200mm長(zhǎng),使用桌上型材料試驗(yàn)機(jī)(商品名:sta-1150、(株)オリエンテック制),在夾持間隔100mm、拉伸速度300mm/分鐘的條件下對(duì)試驗(yàn)片進(jìn)行伸長(zhǎng),將切斷時(shí)的載重值作為拉伸強(qiáng)度。針對(duì)1個(gè)試樣測(cè)定5處以上的拉伸強(qiáng)度,求出所有測(cè)定值的平均值。拉伸強(qiáng)度為700n/m以上時(shí)示為“a”、為600n/m以上且不足700n/m時(shí)示為“b”、不足600n/m時(shí)示為“c”,示于表8。
[保液性]
將實(shí)施例和比較例的無紡布基材切成100mm×100mm,計(jì)測(cè)其質(zhì)量(w1)后,將試驗(yàn)片在碳酸亞丙酯中浸漬1分鐘,計(jì)測(cè)干燥1分鐘后的質(zhì)量(w2),利用下述(式1)求出保液率。
(式1)保液率(%)=(w2-w1)/w1×100。
關(guān)于保液率,針對(duì)1個(gè)試樣測(cè)定2次以上,關(guān)于測(cè)定值的平均值,若為300%以上則表示“a”、若為270%以上且不足300%則表示“b”、若不足270%則表示“c”。
[分隔件的制作]
向?qū)Ⅲw積平均粒徑為0.9μm、bet比表面積為5.5m2/g的勃姆石100質(zhì)量份分散在水150質(zhì)量份而成的物質(zhì)中添加該1質(zhì)量%水溶液的25℃下的粘度為200mpa·s的羧甲基纖維素鈉鹽2質(zhì)量%水溶液75質(zhì)量份并進(jìn)行攪拌混合,添加玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-18℃、體積平均粒徑為0.2μm的羧基改性苯乙烯-丁二烯共聚樹脂乳膠(固體成分濃度為50質(zhì)量%)10份并攪拌混合,最后添加調(diào)整水而將固體成分濃度調(diào)整為25質(zhì)量%,從而制作了涂液a。在實(shí)施例和比較例的無紡布基材的樹脂輥面上,作為涂布裝置而使用反轉(zhuǎn)凹版涂布機(jī),以30m/min的線速度將涂液a以液體形式的附著量達(dá)到47g/m2的方式涂布在單面。所涂布的基材利用直接連接于反轉(zhuǎn)凹版涂布機(jī)的浮動(dòng)氣體干燥機(jī)吹附90℃的熱風(fēng)而使其干燥,得到分隔件。
[評(píng)價(jià)用電池的制作]
使用前述的各分隔件,制作了正極使用錳酸鋰、負(fù)極使用內(nèi)消旋碳微珠、電解液使用六氟磷酸鋰(lipf6)的1mol/l碳酸二乙酯(dec)/碳酸亞乙酯(ec)(容量比7/3)的混合溶劑溶液且設(shè)計(jì)容量為30mah的評(píng)價(jià)用電池。
[內(nèi)部電阻的評(píng)價(jià)]
關(guān)于所制作的各電池,以60ma進(jìn)行恒定電流充電→4.2v恒定電壓充電(1小時(shí))→以60ma進(jìn)行恒定電流放電→達(dá)到2.8v后,用下一周期的順序進(jìn)行5個(gè)周期而進(jìn)行充放電后,以60ma進(jìn)行恒定電流充電→以4.2v進(jìn)行恒定電壓充電(1小時(shí))→以6ma進(jìn)行30分鐘的恒定電流放電(放電量為3mah)→測(cè)定放電即將結(jié)束之前的電壓(電壓a)→以60ma進(jìn)行恒定電流充電→以4.2v進(jìn)行恒定電壓充電(1小時(shí))→以90ma進(jìn)行2分鐘的恒定電流放電(放電量為3mah)→測(cè)定放電即將結(jié)束之前的電壓(電壓b),利用下述(式3)求出內(nèi)部電阻。將結(jié)果記載于表8。
(式3)內(nèi)部電阻ω=(電壓a-電壓b)/(90ma-6ma)
a:內(nèi)部電阻不足4ω
b:內(nèi)部電阻為4ω以上且不足5ω
c:內(nèi)部電阻為5ω以上。
[表8]
如表8所示那樣,實(shí)施例30~44中制作的無紡布基材是以pet作為主體而成、且含有作為共聚成分而包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維的無紡布基材(4)。因而,無紡布基材的強(qiáng)度高、保液性優(yōu)異,分隔件的電阻也低,是優(yōu)異的。
另一方面,比較例6中制作的無紡布基材不含作為共聚成分而包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維,因此粘結(jié)劑纖維堵塞無紡基材中的空隙、保液性惡化。另外,分隔件的電阻也變高。
比較例7、8中制作的無紡布基材不含作為共聚成分而包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維,因此熱壓光處理前的比較例7的無紡布基材的強(qiáng)度變?nèi)?、熱壓光處理后的比較例8的無紡布基材的保液性差、分隔件的電阻也變高。
實(shí)施例30中制作的無紡布基材中,作為共聚成分而包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維直徑略細(xì)、纖維長(zhǎng)度略短,因此略微觀察到纖維從無紡布基材上脫落,與實(shí)施例31~34、37~44的無紡布基材相比,拉伸強(qiáng)度略微變?nèi)酢?/p>
實(shí)施例35中制作的無紡布基材中,作為共聚成分而包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維的纖維直徑略粗,因此厚度方向的纖維根數(shù)略微變少,與實(shí)施例31~34、37~44的無紡布基材相比,拉伸強(qiáng)度略微變?nèi)酢?/p>
實(shí)施例36中制作的無紡布基材中,作為共聚成分而包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維的含量略少,進(jìn)而單位面積重量略低,因此與實(shí)施例31~34、37~44的無紡布基材相比,拉伸強(qiáng)度略微變?nèi)酢?/p>
實(shí)施例41中制作的無紡布基材中,作為共聚成分而包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸的粘結(jié)劑用pet纖維的含量略多,因此可觀察到無紡基材的空隙被堵塞的部分,與實(shí)施例30~40、42、44的無紡布基材相比,保液性略微變差、分隔件的電阻也略微變高。
實(shí)施例43中制作的無紡布基材中,作為粘結(jié)劑纖維而組合使用了包含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸作為共聚成分的粘結(jié)劑用pet纖維和不含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸作為共聚成分的粘結(jié)劑用pet,但不含3,5-二羰基甲氧基苯磺酸作為共聚成分的粘結(jié)劑用pet的含量略多,因此可觀察到無紡基材的空隙被堵塞的部分,與實(shí)施例30~40、42、44的無紡布基材相比,保液性略微變差、分隔件的電阻也略微變高。
產(chǎn)業(yè)利用性
作為本發(fā)明的活用例,適合于鋰離子二次電池分隔件用無紡布基材。