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公開番号2025100072
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023217169
出願日2023-12-22
発明の名称蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 50/489 20210101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、薄膜において優れた透過性、耐電圧特性、及び引張強度を有する蓄電デバイス用セパレータの提供を目的とする。
【解決手段】ポリプロピレンを主成分とする微多孔層(A)と、ポリエチレンを主成分とし、かつポリプロピレンを含む微多孔層(B)と、の多層構造を有する蓄電デバイス用セパレータであって、
前記微多孔層(A)のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成し、
前記微多孔層(B)が、該微多孔層(B)に含まれるポリエチレンとポリプロピレンを同一層に含み、
前記微多孔層(B)における、ND-MD断面についてのSEM像の解析より算出した面積平均長孔径が300nm以上600nm以下である。
蓄電デバイス用セパレータ。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ポリプロピレンを主成分とする微多孔層（Ａ）と、ポリエチレンを主成分とし、かつポリプロピレンを含む微多孔層（Ｂ）と、の多層構造を有する蓄電デバイス用セパレータであって、
前記微多孔層（Ａ）のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成し、
前記微多孔層（Ｂ）が、該微多孔層（Ｂ）に含まれるポリエチレンとポリプロピレンを同一層に含み、
前記微多孔層（Ｂ）における、ＮＤ－ＭＤ断面についてのＳＥＭ像の解析より算出した面積平均長孔径が３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、
蓄電デバイス用セパレータ。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記微多孔層（Ｂ）における、ＮＤ－ＭＤ断面についてのＳＥＭ像の解析より算出した長さ平均幹高さが７００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である、請求項１に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項３】
前記セパレータの全体厚みが４．５μｍ以上１２．０μｍ以下であり、そのうち前記微多孔層（Ｂ）の厚みが１．５μｍ以上４．０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項４】
前記セパレータの気孔率が４０％以上６０％以下である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項５】
荷重２．１６ｋｇ、温度２３０℃で測定したときの前記微多孔層（Ａ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が、０．２０ｇ／１０ｍｉｎ以上０．９０ｇ／１０ｍｉｎ以下である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項６】
荷重２．１６ｋｇ、温度１９０℃で測定したときの前記微多孔層（Ｂ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が、０．２０ｇ／１０ｍｉｎ以上０．６０ｇ／１０ｍｉｎ以下である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項７】
前記微多孔層（Ａ）における、２４０℃での溶融張力Ｍｔ
Ａ
が、１０．０ｍＮ以上４０．０ｍＮ以下である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項８】
前記微多孔層（Ｂ）における、２４０℃での溶融張力Ｍｔ
Ｂ
が、１５．０ｍＮ以上３０．０ｍＮ以下である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項９】
前記セパレータ基材における、１０５℃、１時間における幅方向（ＴＤ）の熱収縮率が、－２．０％以上３．０％以下である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項１０】
前記微多孔層（Ｂ）が、熱可塑性エラストマーを１．０質量％以上６．０質量％以下含有する、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電デバイス用セパレータ等に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
微多孔膜、特にポリオレフィン系微多孔膜は、精密濾過膜、電池用セパレータ、コンデンサー用セパレータ、燃料電池用材料等の多くの技術分野で使用されており、特にリチウム二次電池、リチウムイオン二次電池に代表される蓄電デバイス用セパレータとして使用されている。リチウムイオン電池は、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等の小型電子機器用途のほか、ハイブリッド自動車、及びプラグインハイブリッド自動車を含む電気自動車等、様々な用途へ応用されている。
【０００３】
近年、高エネルギー容量、高エネルギー密度、かつ高い出力特性を有するリチウムイオン電池が求められ、それに伴い、薄膜であり、電池性能、電池の信頼性、安全性に優れたセパレータへの需要が高まっている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、
微多孔膜を有する蓄電デバイス用セパレータであって、
該微多孔膜が、
（ｉ）（Ａ）ポリプロピレン樹脂と（Ｂ）熱可塑性エラストマーを含むポリマーマトリックスと、
（ｉｉ）該ポリマーマトリックスから該微多孔膜の機械方向（ＭＤ）に延在し、かつ該（Ａ）ポリプロピレン樹脂を含むフィブリルと、
（ｉｉｉ）複数の該フィブリルの間に存在する多孔と、
を有し、かつ
該微多孔膜のメルトフローレイト（ＭＦＲ）が、１．５ｇ／１０分以下である蓄電デバイス用セパレータ、
が記載されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、
（ａ）ポリエチレンと、
（ｂ）（ｉ）重量平均分子量が６×１０
５
以上で、（ｉｉ）融解熱が９０Ｊ／ｇ以上のポリプロピレンと，
を含有し、前記ポリプロピレンの全質量を基準として、前記ポリプロピレンの少なくとも１０質量％が１．８×１０
６
以上の分子量を有するポリオレフィン微多孔膜、
が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１９／１０３９４７号
特表２００９－５３７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、複数の微多孔層を積層して蓄電デバイス用セパレータを作製する場合、かかるセパレータの薄膜化が困難になり易かった。ここで、セパレータの製造プロセスに関して、各微多孔層を同時に成膜できる共押出法が注目されている。
【０００８】
共押出法を用いて製造する蓄電デバイス用セパレータにおいて、ポリプロピレンを主成分とした微多孔層と、ポリエチレンを主成分とした微多孔層と、を有する異種ポリオレフィン多層セパレータを同時に成膜する場合、各層に適した温度管理が困難になるという可能性、特にポリエチレンを主成分とする微多孔層において粗大孔が形成されるという可能性があった。
ポリエチレンを主成分とする微多孔層の粗大孔化に加え、セパレータを薄膜化することによって耐電圧特性と物理的強度が低下する場合がある。このため、優れた透過性を保ちながら、耐電圧と引張強度を向上することが困難である場合が多い。
【０００９】
従って、本開示は、薄膜であり、かつ、優れた透過性、優れた耐電圧特性、及び優れた引張強度を有する蓄電デバイス用セパレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の実施形態の例を以下の項目に列記する。
［１］
ポリプロピレンを主成分とする微多孔層（Ａ）と、ポリエチレンを主成分とし、かつポリプロピレンを含む微多孔層（Ｂ）と、の多層構造を有する蓄電デバイス用セパレータであって、
前記微多孔層（Ａ）のうち少なくとも一層は、セパレータ基材の少なくとも片面の最外層を構成し、
前記微多孔層（Ｂ）が、該微多孔層（Ｂ）に含まれるポリエチレンとポリプロピレンを同一層に含み、
前記微多孔層（Ｂ）における、ＮＤ－ＭＤ断面についてのＳＥＭ像の解析より算出した面積平均長孔径が３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、
蓄電デバイス用セパレータ。
［２］
前記微多孔層（Ｂ）における、ＮＤ－ＭＤ断面についてのＳＥＭ像の解析より算出した長さ平均幹高さが７００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である、項目１に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［３］
前記セパレータの全体厚みが４．５μｍ以上１２．０μｍ以下であり、そのうち前記微多孔層（Ｂ）の厚みが１．５μｍ以上４．０μｍ以下である、項目１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［４］
前記セパレータの気孔率が４０％以上６０％以下である、項目１～３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［５］
荷重２．１６ｋｇ、温度２３０℃で測定したときの前記微多孔層（Ａ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が、０．２０ｇ／１０ｍｉｎ以上０．９０ｇ／１０ｍｉｎ以下である、項目１～４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［６］
荷重２．１６ｋｇ、温度１９０℃で測定したときの前記微多孔層（Ｂ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が、０．２０ｇ／１０ｍｉｎ以上０．６０ｇ／１０ｍｉｎ以下である、項目１～５のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［７］
前記微多孔層（Ａ）における、２４０℃での溶融張力Ｍｔ
Ａ
が、１０．０ｍＮ以上４０．０ｍＮ以下である、項目１～６のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［８］
前記微多孔層（Ｂ）における、２４０℃での溶融張力Ｍｔ
Ｂ
が、１５．０ｍＮ以上３０．０ｍＮ以下である、項目１～７のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［９］
前記セパレータ基材における、１０５℃、１時間における幅方向（ＴＤ）の熱収縮率が、－２．０％以上３．０％以下である、項目１～８のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［１０］
前記微多孔層（Ｂ）が、熱可塑性エラストマーを１．０質量％以上６．０質量％以下含有する、項目１～９のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［１１］
正極と、負極と、上記正極及び上記負極の間に配置された項目１～９のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用セパレータと、を備える、蓄電デバイス。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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