特許ウォッチ

公開番号2025033693
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023139599
出願日2023-08-30
発明の名称有機粒子およびフィルム
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01M 50/417 20210101AFI20250306BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
本発明の目的は、優れた分散安定性と粒子径制御が可能である有機粒子を提供することにある。
【解決手段】
ポリオレフィンを主成分とし、FT-IRスペクトルにおいて、1400cm^-1以上1500cm^-1以下の範囲の最大吸収ピーク強度(S₁)の1700cm^-1以上1800cm^-1以下の範囲の最大吸収ピーク強度(S₂)に対する比(S₁/S₂)が2以上100以下である有機粒子。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ポリオレフィンを主成分とし、ＦＴ－ＩＲスペクトルにおいて、１４００ｃｍ
－１
以上１５００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
１
）の１７００ｃｍ
－１
以上１８００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
２
）に対する比（Ｓ
１
／Ｓ
２
）が２以上１００以下である有機粒子。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
１２０℃における複素粘度が１．０×１０
２
Ｐａ・ｓ以上５．０×１０
３
Ｐａ・ｓ以下である請求項１に記載の有機粒子。
【請求項３】
ＦＴ－ＩＲスペクトルにおいて、１４００ｃｍ
－１
以上１５００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
１
）の１７００ｃｍ
－１
以上１８００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
２
）に対する比（Ｓ
１
／Ｓ
２
）が５以上７５以下である請求項１または２に記載の有機粒子。
【請求項４】
Ｄ５０が０．０５μｍ以上１．５μｍ以下である、請求項１または２に記載の有機粒子。
【請求項５】
Ｄ９０が２．０μｍ以下である、請求項１または２に記載の有機粒子。
【請求項６】
Ｄ１０が０．０２μｍ以上である、請求項１または２に記載の有機粒子。
【請求項７】
請求項１に記載の有機粒子を水および／または有機溶媒に分散させた分散体。
【請求項８】
請求項１に記載の有機粒子を含むフィルム。
【請求項９】
請求項１に記載の有機粒子を含む蓄電デバイス。
【請求項１０】
多孔質基材の少なくとも一方の面に、有機粒子を含む層（Ｉ）を有するフィルムであって、前記有機粒子がポリオレフィンを主成分とし、ＦＴ－ＩＲスペクトルにおいて、１４００ｃｍ
－１
以上１５００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
１
）の１７００ｃｍ
－１
以上１８００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
２
）に対する比（Ｓ
１
／Ｓ
２
）が２以上１００以下である、フィルム。
（【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】
本発明は、優れた分散安定性と粒子径制御が可能である有機粒子と、その有機粒子を含む層を有することで優れた電気特性と安全性を両立するフィルムに関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィンを主成分とする有機粒子は、その熱特性や耐薬品性・耐水性を生かしてコーティング用の接着剤・粘着剤・トナーや顔料・樹脂添加剤として使用されている（特許文献１～３）。特に、コーティング用途においては、その熱特性や流動性を生かしてフィルム表面に有機粒子を塗工したコーティングフィルムが検討されている。特に多孔質基材、に有機粒子からなる塗膜を形成したコーティングフィルムは、電気絶縁性やイオン透過性に加えて力学特性にも優れることから、電池・コンデンサ等のセパレータとして広く利用されている。近年、二次電池の普及に伴い自動車や電子機器等の様々な用途に電池が用いられるようになったが、電池を使用している際に電池に異常が発生し熱暴走により電池が爆発する事例が発生している。これに対して電池の安全装置として、電池が異常発熱した際にセパレータ全体が溶融する前に、セパレータの一部をより低温側で段階的に溶融させ、熱暴走が開始する温度領域に至る前にセパレータの孔を閉塞し電流を遮断するシャットダウン性をセパレータに付与することが検討されており、そのシャットダウン剤としてオレフィンからなる有機粒子の適用とこれを塗工したコーティングフィルムの適用が検討されている（特許文献４～１０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第１８０３３２８号公報
特許第５６５６８４４号公報
特開２０１２－０４１４９５号公報
特開平９－２１９１８５号公報
国際公開第２０１８／０１７９４４号
国際公開第２０１０／００８００３号
特開２００９－１１４４３４号公報
特許第５７７８６５７号公報
特開２００７－２６９８２６号公報
特開平１－４５４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの技術では低粘度の樹脂を用いないと有機粒子の粒径制御ができず、安定した有機粒子を得ることが困難であった。また、有機粒子を溶媒中に安定して分散させるために共重合によって官能基量を増加させた場合、分散安定性は保てるが熱特性が著しく低下し電池の常用作動温度範囲である８０℃未満でシャットダウン性が発動する（シャットダウン性が誤作動する）場合があり、シャットダウン性が開始する温度の制御は困難であった。
【０００５】
本発明の課題は、上記した問題を解決することにある。すなわち、優れた分散安定性と粒子径制御が可能なる有機粒子と、その有機粒子を含む層を有することで優れた電気特性と安全性を両立するシャットダウン性を発現するフィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の有機粒子およびフィルムは、上記課題を解決するために次の特徴を有する。
［Ｉ］ポリオレフィンを主成分とし、ＦＴ－ＩＲスペクトルにおいて、１４００ｃｍ
－１
以上１５００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
１
）の１７００ｃｍ
－１
以上１８００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
２
）に対する比（Ｓ
１
／Ｓ
２
）が２以上１００以下である有機粒子。
［ＩＩ］１２０℃における複素粘度が１．０×１０
２
Ｐａ・ｓ以上５．０×１０
３
Ｐａ・ｓ以下である［Ｉ］に記載の有機粒子。
［ＩＩＩ］ＦＴ－ＩＲスペクトルにおいて、１４００ｃｍ
－１
以上１５００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
１
）の１７００ｃｍ
－１
以上１８００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
２
）に対する比（Ｓ
１
／Ｓ
２
）が５以上７５以下である［Ｉ］または［ＩＩ］に記載の有機粒子。
［ＩＶ］Ｄ５０が０．０５μｍ以上１．５μｍ以下である、［Ｉ］～［ＩＩＩ］のいずれかに記載の有機粒子。
［Ｖ］Ｄ９０が２．０μｍ以下である、［Ｉ］～［ＩＶ］のいずれかに記載の有機粒子。
［ＶＩ］Ｄ１０が０．０２μｍ以上である、［Ｉ］～［Ｖ］のいずれかに記載の有機粒子。
［ＶＩＩ］［Ｉ］～［ＶＩ］のいずれかに記載の有機粒子を水および／または有機溶媒に分散させた分散体。
［ＶＩＩＩ］［Ｉ］～［ＶＩ］のいずれかに記載の有機粒子を含むフィルム。
［ＩＸ］［Ｉ］～［ＶＩ］のいずれかに記載の有機粒子を含む蓄電デバイス。
［Ｘ］多孔質基材の少なくとも一方の面に、有機粒子を含む層（Ｉ）を有するフィルムであって、前記有機粒子がポリオレフィンを主成分とし、ＦＴ－ＩＲスペクトルにおいて、１４００ｃｍ
－１
以上１５００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
１
）の１７００ｃｍ
－１
以上１８００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
２
）に対する比（Ｓ
１
／Ｓ
２
）が２以上１００以下である、フィルム。
［ＸＩ］前記有機粒子の１２０℃における複素粘度が1．０×１０
２
Ｐａ・ｓ以上５．０×１０
３
Ｐａ・ｓ以下である、［Ｘ］に記載のフィルム。
［ＸＩＩ］前記有機粒子のＦＴ－ＩＲスペクトルにおいて、１４００ｃｍ
－１
以上１５００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
１
）の１７００ｃｍ
－１
以上１８００ｃｍ
－１
以下の範囲の最大吸収ピーク強度（Ｓ
２
）に対する比（Ｓ
１
／Ｓ
２
）が５以上７５以下である、［Ｘ］または［ＸＩ］に記載のフィルム。
［ＸＩＩＩ］前記層（Ｉ）が無機粒子を含む、［Ｘ］～［ＸＩＩ］のいずれかに記載のフィルム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の有機粒子は粒子径制御および塗工性に優れることから各種コーティング用の粒子として用いることができる。具体的には日用品・自動車・電子・電気部品用の接着成分や二次電池等の各種電池のシャットダウン剤として好適に用いることができる。
また本発明の有機粒子を有するフィルムは優れた電気特性と安全性を両立することから、水素電池、空気電池、燃料電池、リチウムイオン二次電池、コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の各種蓄電デバイス、中でも、電池用、特にリチウムイオン二次電池用のセパレータ等に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の有機粒子は、ポリオレフィンを主成分とする。ここで主成分とするとは、有機粒子を構成する成分のうち８０質量％以上をしめる成分を指す。有機粒子に用いられるポリオレフィンとしてはエチレン、プロピレン、１－ブテン、３－メチル－１－ブテン、４－メチル－１－ペンテン、３－メチル－１－ペンテン、１－ヘプテン、１－ヘキセン、１－オクテン、１－デセン、１－ドデセン等のα－オレフィンや、ブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，５－ヘキサジエン等の共役ジエンまたは非共役ジエンや、スチレン、酢酸ビニル、ビニルアルコールなどの単量体を単独または２種以上組み合わせて重合することにより得られる重合物が挙げられる。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどの単独重合体や、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・スチレン共重合体などの共重合オレフィンが挙げられるがこれに限定されない。
【０００９】
本発明の有機粒子に共重合ポリエチレンを用いる場合、ポリマーを構成するモノマー成分全体を１００ｍｏｌ％とした場合に、エチレン以外のモノマーの共重合成分比は１．０ｍｏｌ％以上３０．０ｍｏｌ％以下であることが、樹脂の結晶特性を保持でき、低温での非晶の流動性を制御することで有機粒子の軟化を促進することができるとともに、有機粒子製造時に樹脂に適度な非晶性を付与できるため均一な粒子径の粒子を作製できる観点から好ましい。
【００１０】
本発明の有機粒子に用いるポリオレフィンは、重量平均分子量が５万以上３０万以下であることが有機粒子を製造する観点から好ましく、５万以上２０万以下であることが初期特性を維持する上でより好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許