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公開番号2025100093
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023217199
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 50/417 20210101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、薄膜であり、かつ、優れた透気度と優れたMD引張強度とを両立することができる、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。
【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セパレータ基材を備えた、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、前記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)に含まれる前記ポリエチレンと前記ポリプロピレンとを同一層内に有し、
荷重2.16kg、及び温度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、0.10g/10min以上1.2g/10min以下であり、かつ、
前記微多孔層(B)の全質量を基準として、該微多孔層(B)に含まれる前記ポリプロピレンが4.0質量%以上12質量%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セパレータ基材を備えた、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、前記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）に含まれる前記ポリエチレンと前記ポリプロピレンとを同一層内に有し、
荷重２．１６ｋｇ、及び温度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、０．１０ｇ／１０ｍｉｎ以上１．２ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、かつ、
前記微多孔層（Ｂ）の全質量を基準として、該微多孔層（Ｂ）に含まれる前記ポリプロピレンが４．０質量％以上１２質量％以下である、
蓄電デバイス用セパレータ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記微多孔層（Ｂ）に、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に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
【請求項３】
前記微多孔層（Ｂ）のポリプロピレンとポリエチレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）の比（ＰＰ／ＰＥ）が１．５０以上４０．０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４】
荷重２．１６ｋｇ、温度２３０℃で測定したときの前記微多孔層（Ｂ）のポリプロピレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．２０ｇ／１０ｍｉｎ以上１１．０ｇ／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５】
荷重２．１６ｋｇ、温度１９０℃で測定したときの前記微多孔層（Ｂ）のポリエチレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．１５ｇ／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２３０℃で測定したときの前記微多孔層（Ａ）のＭＦＲが、０．３０ｇ／１０ｍｉｎ以上０．９０ｇ／１０ｍｉｎ以上である、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（Ｂ）の厚みが５．０μｍ以下であり、
前記セパレータ基材の厚みが１５．０μｍ以下であり、かつ
前記セパレータ基材の気孔率が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８】
正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された請求項１又は２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。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の蓄電デバイス用セパレータを製造するための方法であって、
以下の工程（１）～（３）：
工程（１）；第一延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率（所定温度範囲における冷延伸倍率）が１０％以上である、
工程（２）；第二延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率（所定温度範囲における熱延伸倍率）が１６０％以上である、及び
工程（３）；アニール工程におけるアニール温度が１２５℃以上である、
を含む、蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
【請求項１０】
前記微多孔層（Ａ）及び前記微多孔層（Ｂ）が、共押出される、請求項９に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。

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及び蓄電デバイス等に関する。
続きを表示（約 3,000 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、特許文献２には、
ポリエチレンとポリプロピレンを有するポリオレフィン製微多孔膜であり、
ポリエチレンの一部或いは全部が粘度平均分子量（Ｍｖ）５万以上３０万以下のポリエチレンであり、
ポリプロピレンの含有率が７ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満であり、
ＧＰＣ／ＦＴＩＲより求められる分子量Ｍ（ｉ）の常用対数値と末端メチル基濃度Ｃ（Ｍ（ｉ））の値との最小二乗法近似直線関係が、Ｍ（ｉ）１０万以上１００万以下の分子量範囲において、
Ｃ（Ｍ（ｉ））＝Ａ×ｌｏｇ（Ｍ（ｉ））＋Ｂ（Ａ、Ｂは定数）
－０．０１５≦Ａ≦２．０００
であるポリオレフィン製微多孔膜、
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
特開２００５－２００５７８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。他方、セパレータの薄膜化に伴い、セパレータの物理的強度が低下し易いため、優れた透気度を保ちながら優れたＭＤ引張強度を確保することもまた、困難になり易かった。
【０００８】
従って、本開示は、薄膜であり、かつ、優れた透気度と優れたＭＤ引張強度とを両立することができる、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】
【０００９】
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セパレータ基材を備えた、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、前記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）に含まれる前記ポリエチレンと前記ポリプロピレンとを同一層内に有し、
荷重２．１６ｋｇ、及び温度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、０．１０ｇ／１０ｍｉｎ以上１．２ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、かつ、
前記微多孔層（Ｂ）の全質量を基準として、該微多孔層（Ｂ）に含まれる前記ポリプロピレンが４．０質量％以上１２質量％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、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に記載の蓄電デバイス用セパレータ。
［３］
前記微多孔層（Ｂ）のポリプロピレンとポリエチレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）の比（ＰＰ／ＰＥ）が１．５０以上４０．０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］
荷重２．１６ｋｇ、温度２３０℃で測定したときの前記微多孔層（Ｂ）のポリプロピレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．２０ｇ／１０ｍｉｎ以上１１．０ｇ／１０ｍｉｎ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１９０℃で測定したときの前記微多孔層（Ｂ）のポリエチレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．１５ｇ／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２３０℃で測定したときの前記微多孔層（Ａ）のＭＦＲが、０．３０ｇ／１０ｍｉｎ以上０．９０ｇ／１０ｍｉｎ以上である、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（Ｂ）の厚みが５．０μｍ以下であり、
前記セパレータ基材の厚みが１５．０μｍ以下であり、かつ
前記セパレータ基材の気孔率が４０％以上６０％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］
正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置された項目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とを備える、蓄電デバイス。
［９］
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を製造するための方法であって、
以下の工程（１）～（３）：
工程（１）；第一延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率（所定温度範囲における冷延伸倍率）が１０％以上である、
工程（２）；第二延伸工程における樹脂フィルムの延伸倍率（所定温度範囲における熱延伸倍率）が１６０％以上である、及び
工程（３）；アニール工程におけるアニール温度が１２５℃以上である、
を含む、蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
［１０］
前記微多孔層（Ａ）及び前記微多孔層（Ｂ）が、共押出される、項目９に記載の蓄電デバイス用セパレータの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、薄膜であり、かつ、優れた透気度と優れたＭＤ引張強度とを両立することができる、蓄電デバイス用セパレータを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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