JP2019079810A - 組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様に係る組成物は、当該組成物をせん断速度0.1[sec−1]にてせん断したときの当該組成物の粘度a[Pa・sec]、および、当該組成物をせん断速度100[sec−1]にてせん断したときの当該組成物の粘度b[Pa・sec]が、下記の関係式(1)を満たすことが好ましい:
1≦a/b≦150 ・・・(1)。
2≦a/c≦2000 ・・・(2)。
0.01≦|A−B|≦200 ・・・(3)。
本発明の一態様に係る組成物は、有機溶剤と、当該有機溶剤中に分散したアラミドフィラーと、を含んでいるものである。本発明の一態様に係る組成物は、非水電解液二次電池用多孔質層の作製するための塗料として用いられ得るため、塗料、または、非水電解液二次電池用塗料ということもできる。
(1)乾燥したフラスコに有機溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと称する)を仕込み、続いて200℃で2時間乾燥した塩化カルシウムを添加した後、100℃に昇温することによって上記塩化カルシウムを完全に溶解させる。
(2)(1)にて得られた溶液の温度を室温に戻し、続いてパラフェニレンジアミン(以下、PPDと略す)を添加した後、上記PPDを完全に溶解させる。
(3)(2)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま、テレフタル酸ジクロライド(以下、TPCと称する)を10分割して約5分間おきに添加する。
(4)(3)にて得られた溶液の温度を20±2℃に保ったまま1時間熟成し、その後、減圧下にて30分間撹拌して気泡を抜くことにより、PPTAの溶液を得る。
(5)得られたPPTAの溶液を、40℃で1時間、300rpmで撹拌し、PPTAの粒子(アラミドフィラー)を析出させる方法が挙げられる。
1≦a/b≦150 ・・・(1)。
2≦a/c≦2000 ・・・(2)。
0.01≦|A−B|≦200 ・・・(3)。
本発明の一態様に係る非水電解液二次電池用セパレータは、ポリオレフィン多孔質フィルムの片面または両面に、本発明の一態様に係る組成物によって形成されている非水電解液二次電池用多孔質層が積層しているものである。
ポリオレフィン多孔質フィルムは、非水電解液二次電池用セパレータの基材となり得、ポリオレフィン系樹脂を主成分とし、その内部に連結した細孔を多数有しており、一方の面から他方の面に気体や液体を通過させることが可能となっている。ポリオレフィン多孔質フィルムは、1つの層から形成されたものであってもよいし、複数の層が積層されて形成されたものであってもよい。
ポリオレフィン多孔質フィルムの製造方法は特に限定されるものではなく、例えば、ポリオレフィン等の樹脂に孔形成剤を加えてフィルム(膜状)に成形した後、孔形成剤を適当な溶媒で除去する方法が挙げられる。
(1)超高分子量ポリエチレン100質量部と、重量平均分子量が1万以下の低分子量ポリオレフィン5〜200質量部と、孔形成剤100〜400質量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程、
(2)上記ポリオレフィン樹脂組成物を圧延することにより、圧延シートを成形する工程、
(3)工程(2)で得られた圧延シートから孔形成剤を除去する工程、
(4)工程(3)で孔形成剤を除去した圧延シートを延伸する工程、および、
(5)工程(4)にて延伸された圧延シートに対して、100℃以上、150℃以下の温度にて熱固定を行い、多孔質フィルムを得る工程、を有する方法。
(1)超高分子量ポリエチレン100質量部と、重量平均分子量が1万以下の低分子量ポリオレフィン5〜200質量部と、孔形成剤100〜400質量部とを混練してポリオレフィン樹脂組成物を得る工程、
(2)上記ポリオレフィン樹脂組成物を圧延することにより、圧延シートを成形する工程、
(3’)工程(2)で得られた圧延シートを延伸する工程、
(4’)工程(3’)にて延伸された圧延シートから孔形成剤を除去する工程、
(5’)工程(4’)にて得られた圧延シートに対して、100℃以上、150℃以下の熱固定温度にて熱固定を行い、多孔質フィルムを得る工程、を有する方法。
非水電解液二次電池用セパレータの製造方法としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン多孔質フィルムの上に、本発明の一態様に係る組成物を塗布した後、塗布された組成物に含まれる有機溶剤を乾燥等により除去する方法を挙げることができる。
本実施の形態の非水電解液二次電池用部材は、(i)正極、(ii)本発明の一態様に係る非水電解液二次電池用多孔質層、または、本発明の一態様に係る非水電解液二次電池用セパレータ、および、(iii)負極、が、この順番にて配置されているものである。
正極は、一般に非水電解液二次電池の正極として使用されるものであれば、特に限定されないが、例えば、正極活物質およびバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造を備える正極シートであり得る。なお、活物質層は、更に導電剤を含んでいてもよい。
負極は、一般に非水電解液二次電池の負極として使用されるものであれば、特に限定されないが、例えば、負極活物質およびバインダー樹脂を含む活物質層が集電体上に成形された構造を備える負極シートを使用することができる。なお、活物質層は、更に導電剤を含んでもよい。
非水電解液は、一般に非水電解液二次電池に使用される非水電解液であり、特に限定されないが、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解してなる非水電解液を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、Li2B10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4等が挙げられる。上記リチウム塩は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。上記リチウム塩のうち、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、およびLiC(CF3SO2)3からなる群から選択される少なくとも1種のフッ素含有リチウム塩がより好ましい。
本発明の一態様に係る非水電解液二次電池用部材の製造方法としては、例えば、(i)正極、(ii)本発明の一態様に係る非水電解液二次電池用多孔質層、または、本発明の一態様に係る非水電解液二次電池用セパレータ、および、(iii)負極を、この順で配置する方法が挙げられる。
本実施例では、有機溶剤と当該有機溶剤に分散されたアラミドフィラーとを含む組成物、および、積層多孔質フィルムの各物性を、以下の方法にしたがって測定した。
(1)平均粒子径(D50(体積基準))(単位:μm):
平均粒子径(D50(体積基準))は、下記製造例で得られたアラミドフィラーを含む溶液を用いて、下記に示す(i)、(ii)いずれかの方法を用いて求めた。具体的に、実施例1は、下記の(ii)の方法を採用し、実施例2および比較例1は、下記の(i)の方法を採用した。
特定のせん断速度における組成物の粘度は、AntonPaar社製レオメータ(MCR301)を用いて測定した。
積層多孔質フィルムの透気度を、JIS P8117に準拠して測定した。
積層多孔質フィルムを5cm×5cm角の正方形に切り出し、当該フィルム片の中央に、4cm角で正方形の罫書き線を描いた。当該フィルム片を2枚の紙の間に挟み、150℃のオーブンで1時間加熱した。その後、フィルム片を取り出して、正方形の罫書き線の寸法を測定した。なお、幅方向(TD)とは、機械方向に直交する方向を意味する。寸法保持率の計算方法は、以下の通りである:
幅方向(TD)の加熱前の罫書き線の長さ:W1
幅方向(TD)の加熱後の罫書き線の長さ:W2
幅方向(TD)の寸法保持率(%)=W2/W1×100。
攪拌翼、温度計、窒素流入管、および、粉体添加口を有する、内容量が500mLのセパラブルフラスコを使用して、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)の製造を行った。
得られたアラミド重合液を、40℃にて1時間、300rpmにて攪拌し、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)を析出させることで、アラミドフィラーが分散された組成物(1)を得た。組成物(1)の評価結果を、表1に示す。
(実施例1)
得られた組成物(1)を、ポリエチレンからなるポリオレフィン多孔質フィルム(厚さ12μm、空隙率41%)上に、ドクターブレード法によって塗布し、積層体を得た。得られた積層体を、50℃、相対湿度70%の空気中に1分間置き、その後、イオン交換水に浸漬させ洗浄した。洗浄されたフィルムを70℃のオーブンにて乾燥させることによって、アラミドフィラーを含む多孔質膜と、ポリオレフィン多孔質フィルムと、が積層された積層多孔質フィルム(1)を得た。
(実施例2)
前記製造例で得られたアラミドフィラーを含む溶液に、アルミナC(日本アエロジル社製)を、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)とアルミナCを、重量比で1:1となるように混合し、固形分が3%となるようにNMPを添加した以外は、実施例1と同様の条件で、積層多孔質フィルム(2)を得た。積層多孔質フィルム(2)における本多孔質層の目付は1.5g/m2であった。積層多孔質フィルム(2)の各物性を表1に示す。
(比較例1)
<2.アラミド重合液の作製>において、塩化カルシウム粉末を21.6gとし、<3.アラミドフィラーを含む組成物の作製>にて40℃にて1時間攪拌した以外は、実施例1と同様の条件で、積層多孔質フィルム(3)を得た。積層多孔質フィルム(3)における本多孔質層の目付は2.0g/m2であった。積層多孔質フィルム(3)の各物性を表1に示す。
Claims (8)
- 有機溶剤と、当該有機溶剤中に分散したアラミドフィラーと、を含む、組成物。
- 上記組成物をせん断速度0.1[sec−1]にてせん断したときの当該組成物の粘度a[Pa・sec]、および、上記組成物をせん断速度100[sec−1]にてせん断したときの当該組成物の粘度b[Pa・sec]が、下記の関係式(1)を満たす、請求項1に記載の組成物:
1≦a/b≦150 ・・・(1)。 - 上記組成物をせん断速度0.1[sec−1]にてせん断したときの当該組成物の粘度a[Pa・sec]、および、上記組成物をせん断速度10000[sec−1]にてせん断したときの当該組成物の粘度c[Pa・sec]が、下記の関係式(2)を満たす、請求項1または2に記載の組成物:
2≦a/c≦2000 ・・・(2)。 - 上記組成物を、0.1[sec−1]から10000[sec−1]へ、せん断速度を上昇させながらせん断し、その後、10000[sec−1]から0.1[sec−1]へ、せん断速度を降下させながらせん断したときに、せん断速度上昇時のせん断速度0.1[sec−1]における当該組成物の粘度A[Pa・sec]、および、せん断速度降下時のせん断速度0.1[sec−1]における当該組成物の粘度B[Pa・sec]が、下記の関係式(3)を満たす、請求項1〜3の何れか1項に記載の組成物:
0.01≦|A−B|≦200 ・・・(3)。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の組成物から形成された、非水電解液二次電池用多孔質層。
- ポリオレフィン多孔質フィルムの片面または両面に、請求項5に記載の非水電解液二次電池用多孔質層が積層している、非水電解液二次電池用セパレータ。
- 正極、請求項5に記載の非水電解液二次電池用多孔質層または請求項6に記載の非水電解液二次電池用セパレータ、および負極がこの順で配置されている、非水電解液二次電池用部材。
- 請求項5に記載の非水電解液二次電池用多孔質層、または、請求項6に記載の非水電解液二次電池用セパレータを含む、非水電解液二次電池。
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