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公開番号2025083256
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2024002128
出願日2024-01-10
発明の名称複合隔離膜及びその製造方法
出願人ベンキューマテリアルズコーポレーション
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類H01M 50/451 20210101AFI20250523BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高温安定性を有する複合隔離膜、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】複合隔離膜は、ポリオレフィン多孔質基材と、当該ポリオレフィン多孔質基材の少なくとも1つの表面に塗布された無機コーティング層と、を含む。当該無機コーティング層は、複数の無機粒子及び結合樹脂組成物を含む。当該結合樹脂組成物は、ガラス転化温度が0°C未満であるアクリロニトリル-アクリルアミド-アクリレート共重合体と、ガラス転化温度が150°C～200°Cであるアミド基含有重合体と、を含む。本発明に係る複合隔離膜は良好な高温耐性を備える。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
複合隔離膜であって、
ポリオレフィン多孔質基材と、
前記ポリオレフィン多孔質基材の少なくとも一方の表面に塗布された無機コーティング層と
を含み、
前記無機コーティング層は、複数の無機粒子及び結合樹脂組成物を含み、前記結合樹脂組成物は、前記無機粒子１００重量部に対して２重量部～１０重量部であり、
前記結合樹脂組成物は、ガラス転化温度（Ｔｇ）が０°Ｃ未満であるアクリロニトリル－アクリルアミド－アクリレート共重合体と、ガラス転化温度が１５０°Ｃ～２００°Ｃであるアミド基含有重合体を含む、
複合隔離膜。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記結合樹脂組成物は、ガラス転化温度が０°Ｃ未満である４０ｗｔ％～８５ｗｔ％のアクリロニトリル－アクリルアミド－アクリレート共重合体と、ガラス転化温度が１５０°Ｃ～２００°Ｃである１５ｗｔ％～６０ｗｔ％のアミド基含有重合体と、を含む、請求項１に記載の複合隔離膜。
【請求項３】
前記結合樹脂組成物は、ガラス転化温度が０°Ｃ未満である４０ｗｔ％～８０ｗｔ％のアクリロニトリル－アクリルアミド－アクリレート共重合体と、ガラス転化温度が１５０°Ｃ～２００°Ｃである２０ｗｔ％～６０ｗｔ％のアミド基含有重合体と、を含む、請求項１に記載の複合隔離膜。
【請求項４】
前記アクリロニトリル－アクリルアミド－アクリレート共重合体のガラス転化温度は、－４０°Ｃ～０°Ｃである、請求項１に記載の複合隔離膜。
【請求項５】
前記無機コーティング層の厚さは、０．１μｍ～５．０μｍである、請求項１に記載の複合隔離膜。
【請求項６】
前記無機コーティング層の厚さは、０．５μｍ～３μｍである、請求項５に記載の複合隔離膜。
【請求項７】
前記ガラス転化温度が１５０°Ｃ～２００°Ｃであるアミド基含有重合体は、ポリ（Ｎ－ビニルアセトアミド）、アミド－（メタ）アクリル酸共重合体、またはアクリロニトリル－アクリルアミド－（メタ）アクリレート共重合体である、請求項１に記載の複合隔離膜。
【請求項８】
前記無機コーティング層は、前記無機粒子１００重量部に対して０．１重量部～１．０重量部を使用するアンモニウム塩分散剤をさらに含む、請求項１に記載の複合隔離膜。
【請求項９】
前記無機コーティング層は、前記無機粒子１００重量部に対して０．１重量部～１．０重量部を使用するシリコーン界面活性剤をさらに含む、請求項１に記載の複合隔離膜。
【請求項１０】
前記無機コーティング層に使用される前記無機粒子は、Ｍｇ（ＯＨ）
２
、ＢａＳＯ
４
、ＢａＴｉＯ
３
、ＨｆＯ
２
、ＳｒＴｉＯ
３
、ＳｎＯ
２
、ＣｅＯ
２
、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ
２
、ＳｉＯ
２
、Ｙ
２
Ｏ
３
、Ａｌ（ＯＨ）
３
、Ａｌ
２
Ｏ
３
、ベーマイト（ＡｌＯＯＨ）、ＳｉＣ、ＴｉＯ
２
、またはそれらの組み合わせである、請求項１に記載の複合隔離膜。
（【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、複合隔離膜に関し、特に高温安定性を有する複合隔離膜に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
消費性電子製品、ウェアラブルデバイス、電気自動車、工業エネルギー貯蔵分野などの盛んな発展に応じて、リチウムイオン電池の安全性とエネルギー密度に対する需要は日増しに高まっている。隔離膜は、電池において重要な絶縁多孔性材料として、物性をさらに改善する必要もある。リチウムイオン電池の安全性をさらに確保するために、リチウムイオン電池用隔離膜は、応用異常時に電極の相互接触による熱暴走を防止するように、その高温耐性を向上させ、高温時の熱収縮率を低下させる必要がある。
【０００３】
リチウムイオン電池の隔離膜は、ポリオレフィン材料を基材として、即ちポリエチレン（ＰＥ）／またはポリプロピレン（ＰＰ）を用いたものである。主に乾式延伸と湿式延伸という２種類の方法に分けられる。これらの２種類の方法は、基本的に押出プロセスを経て高分子を溶融してフィルムを形成してから、延伸方式で適した孔を製造する。乾式隔離膜は、一般的に厚く、多層積層生産できるので、大出力で安全性が高く、コストが低い。一方、湿式隔離膜は、厚さが薄く、空隙率が高く、孔径の均一性が高いので、ポリオレフィン基材の表面にセラミックコーティング層を塗布して複合隔離膜を形成することによって、その熱収縮率を下げて安全性を提供するのに適している。しかし、樹脂接着剤を用いてセラミックス粒子を接着する場合、樹脂接着剤は、高温下で強度低下が発生しやすく、さらに構造破壊と熱分解が発生し、複合隔離膜の耐収縮性が明らかに低下する。複合隔離膜の熱収縮耐性を強化するためにセラミックコーティング層の厚さを増加させることが知られているが、隔離膜を薄化する傾向にある中で、薄化されたセラミックコーティング層は、高温で多孔質基膜の大幅な収縮に抵抗できず、全体が収縮すると高温時の熱収縮耐性を満たすことができない。例えば、１５０℃で、＜５％の要求に達することができない。そのため、薄化されたセラミックコーティング層は、耐熱性の低下により使用上の安全性が懸念されることがある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、複合隔離膜を開示し、特に高温安定性を有する複合隔離膜を開示する。
【０００５】
本発明に係る複合隔離膜は、ポリオレフィン多孔質基材と、ポリオレフィン多孔質基材の少なくとも一方の表面に塗布された無機コーティング層を含む。当該無機コーティング層は、複数の無機粒子及び結合樹脂組成物を含む。当該結合樹脂組成物は、無機粒子１００重量部に対して２重量部から１０重量部である。当該結合樹脂組成物は、ガラス転化温度（Ｔｇ）が０°Ｃ未満であるアクリロニトリル－アクリルアミド－アクリレート共重合体と、ガラス転化温度が１５０°Ｃ～２００°Ｃであるアミド基含有重合体と、を含む。
【０００６】
本発明に係る複合隔離膜の無機コーティング層において、当該結合樹脂組成物は、ガラス転化温度が０°Ｃ未満である４０ｗｔ％～８５ｗｔ％のアクリロニトリル－アクリルアミド－アクリレート共重合体と、ガラス転化温度が１５０°Ｃ～２００°Ｃである１５ｗｔ％～６０ｗｔ％のアミド基含有重合体と、を含む。
【０００７】
本発明に係る複合隔離膜において、アクリロニトリル－アクリルアミド－アクリレート共重合体のガラス転化温度は、－４０°Ｃ～０°Ｃである。
【０００８】
本発明に係る複合隔離膜の一実施形態において、当該無機コーティング層に使用される無機粒子は、Ｍｇ（ＯＨ）
２
、ＢａＳＯ
４
、ＢａＴｉＯ
３
、ＨｆＯ
２
、ＳｒＴｉＯ
３
、ＳｎＯ
２
、ＣｅＯ
２
、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ
２
、ＳｉＯ
２
、Ｙ
２
Ｏ
３
、Ａｌ（ＯＨ）
３
、Ａｌ
２
Ｏ
３
、ベーマイト（ＡｌＯＯＨ）、ＳｉＣ、ＴｉＯ
２
、またはそれらの組み合わせである。
【０００９】
本発明に係る複合隔離膜の一実施形態において、当該無機コーティング層の無機粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、０．１μｍ～２．０μｍである。
【００１０】
本発明に係る複合隔離膜の一実施形態において、当該無機コーティング層は、同じ粒径または異なる粒径を有する２種又は２種以上の無機粒子を用いることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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