(57)【要約】【課題】　強度特性が改善された電池セパレータを提供する。【解決手段】　第１の非共押出し部分と、第２の非共押出し部分とを有する微細孔フィルムを含む電池セパレータであって、前記第１の部分が、前記第２の部分に接合されており、その接合強度が５ｇ／インチより大きく、且つ、前記第１の部分と前記第２の部分とが同一材料で造られており、実質的に同一方向に配向されており、しかも、前記微細孔フィルムが、１．５ミル未満の厚さと、５０秒／１０ｃｃ未満のガーレイと、４００ｇ／ミルより大きい破壊強度とを有している、ことを特徴とする電池セパレータ。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　第１の非共押出し部分と、第２の非共押出し部分とを有する微細孔フィルムを含む電池セパレータであって、
　前記第１の部分が、前記第２の部分に接合されており、その接合強度が５ｇ／インチより大きく、且つ、前記第１の部分と前記第２の部分とが同一材料で造られており、実質的に同一方向に配向されており、しかも、
　前記微細孔フィルムが、１．５ミル未満の厚さと、５０秒／１０ｃｃ未満のガーレイと、４００ｇ／ミルより大きい破壊強度とを有している、
ことを特徴とする電池セパレータ。
【請求項２】
　前記微細孔フィルムが、６０％以下の多孔率と、０．００５〜１０μｍの間の平均孔径とを有している、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項３】
　前記微細孔フィルムが、２０〜６０％の範囲の多孔率と、０．０１〜５μｍの範囲の平均孔径とを有している、請求項２記載の電池セパレータ。
【請求項４】
　前記微細孔フィルムが、３０〜５０％の範囲の多孔率と、０．０５〜２μｍの範囲の平均孔径とを有している、請求項３記載の電池セパレータ。
【請求項５】
　前記微細孔フィルムの厚さが０．５〜１．５ミルの範囲にある、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項６】
　前記ガーレイが５０秒／１０ｃｃ未満である、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項７】
　前記ガーレイが４５秒／１０ｃｃ未満である、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項８】
　前記ガーレイが３５秒／１０ｃｃ未満である、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項９】
　前記破壊強度が４２５ｇ／ミルより大きい、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項１０】
　前記材料がポリオレフィンである、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項１１】
　前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの共重合体、およびそれらの混合物よりなる群から選ばれる、請求項１０に記載の電池セパレータ。
【請求項１２】
　前記接合強度が１５ｇ／インチより大きい、請求項１に記載の電池セパレータ。
【請求項１３】
　前記第１の部分および前記第２の部分が、崩壊バブルから形成されている、請求項１に記載の電池セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、強度特性が改善された電池セパレータおよびその製法に関する。
【０００２】
［関連出願］
　本出願は、２０００年７月１１日に出願された米国における同時係属出願シリアルＮｏ．０９／６１４，５００号の一部継続出願である。
【背景技術】
【０００３】
　２０００年１月１８日に出願された米国特許出願シリアルＮｏ．０９／４８４，１８４号明細書（この米国特許出願明細書は、その内容を引用することによって本明細書の一部をなすものとする）には、「崩壊バブル(collapsed bubble; 崩壊された泡)」技術によって造られる電池セパレータが開示されている。「崩壊バブル」技術とは、フィルムを造るための、既知のブロンフィルム(blown film)押出し技術の変形をいう。ブロンフィルム押出し成形において、ポリマーは、環状押出しダイ(annular die)を通って押し出されて、「バブル」を形成し、このバブルは冷却されて崩壊するが、崩壊バブルは永久的にそれら自体に付着している訳ではない。「ベリンズ(Berins)，Ｍ．Ｌ．，編集，プラスチック技術ハンドブック(Plastics Engineering Handbook)，第５版，チャップマン・アンド・ホール(Chapman & Hall)，ニューヨーク州ニューヨーク，ｐｐ．１０２〜１０５（１９９１）」を参照（この文献は、その内容を引用することによって本明細書の一部をなすものとする）。この「崩壊バブル」技術において、バブルがそれら自体の上に崩壊するとき、バブルが永久的にそれら自体に付着するように設計される。前述の用途において、押し出されるポリマーは、共押出しポリマー（即ち、別個の２つの層を形成している別個の２種のポリマー）である。
【０００４】
　Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）２４０２及び２５０２の平板膜は、「崩壊バブル」技術によって造られた製品である。これら膜に関連する特性は、以下の表２に開示する。Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）２４００、２５００及び８４９の平板膜は、ブロンフィルム押出し技術によって造られる先在の製品である。これら膜に関連する特性は、表１及び表２に開示する。Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）２４００及び２５００は、後者２種の製品が、前者の諸製品の、崩壊バブルによる変形であり、前者２種の製品の２倍の厚さであるという点で、Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）２４０２及び２５０２と関係がある。
【０００５】
　米国特許第５，５６５，２８１号明細書には、二層構造体の電池セパレータであって、一方の層が強度能力を有しており、他方の層が閉鎖(shutdown)能力を有している該電池セパレータが開示されている。独立して造られたそれら２つの層は、一緒に接合されている。
【０００６】
　米国特許第５，６６７，９１１号明細書には、クロスプライした(交差するように重ねて貼り合わせた)電池セパレータが開示されている。このセパレータにおいて、一軸配向された複数の層が一緒に接合されて、それら層がある角度（即ち、各々の層の一軸配向の間は、２０°〜９０°の間の角度）を持って斜めに重なっている。
【０００７】
　米国特許第５，９２２，４９２号明細書には、複合材料の電池セパレータが開示されている。このセパレータは、複数の異なる材料が一緒に接合されたものである（即ち、微細孔膜と不織布とが積層によって接合されている）。
　米国特許第５，９５２，１２０号明細書には、１つの閉鎖層(shutdown layer)を挟んでいる２つの強度層(strength layers)を有する、三層構造体の電池セパレータが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明は、上記従来開示された電池セパレータに比べて、強度特性が改善された電池セパレータおよびその製法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電池セパレータは、第１の部分と第２の部分とを有する微細孔フィルムを有する。第１の部分は、第２の部分に接合されている。その接合強度は５ｇ／インチより大きい。その微細孔フィルムは、１．７ミル未満の厚さと、５０秒／１０ｃｃ未満のガーレイ(Gurley)と、４００ｇ／ミルより大きい破壊強度とを有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
　本発明によって、一緒に接合された２つの部分を有する微細孔性の電池セパレータが提供される。各々の部分は、非共押出し層(non-coextruded layer; 同時には押出されていない層)から成り、且つ、同一材料で造られている。任意の厚さの単一の多層セパレータである従来技術のセパレータの破壊強度よりも一層大きい破壊強度を得るために、本発明の電池セパレータは、２つの部分を結合して一体にしたとき、該２つの部分の厚さが従来技術のセパレータと同一の厚さとなるように、それら部分の寸法が調節されている。本発明の電池セパレータは、崩壊バブル技術によって造るのが好ましい。即ち、単一の溶融ポリマー（又は複数のポリマーの混合物）が、環状押出しダイを通して押し出され、その押出しダイから放出されるバブルは、第１の部分と第２の部分とを有し（各々の部分は、バブルの範囲の約２分の１に相当する）、そして、バブルはそれら自体の上に崩壊して、（好ましくは、アニーリング及び延伸によって）微細孔が形成される前に結合するブロンフィルム技術によって造るのが好ましい。バブルが押出しダイから放出されるとき、バブルは実質的に縦方向(machine direction)に配向される。このように、バブルがそれら自体の上に崩壊するとき、第１の部分及び第２の部分は、実質的に同じ方向（配向した第１の部分及び第２の部分の角度の偏りは１５°未満である）に配向している；即ち、（米国特許第５，６６７，９１１号明細書に開示されているように）第１の部分及び第２の部分の間の角度の偏りがあまり大きくない状態で配向している。バブルの溶融済みポリマー（又は、ほぼ溶融したポリマー）を一緒に結びつけることによって、バブルを崩壊すること及びそれらを結合することは、同一工程で行う。バブルをそれら自体の上に崩壊して、それらを結合することにより、従来技術のセパレータと同じ厚さで、増大した破壊強度が得られる。
【００１１】
　前記の技術によって、第１の部分及び第２の部分は同一材料で造られる。第１の部分及び第２の部分は、結合されるとき、微細孔形成プロセス（例えば、アニーリング及び延伸操作）のための前駆体を提供する。それら材料は、通常、ポリオレフィンであり、好ましくは、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの共重合体、及びそれらの混合物から選ばれ、また、最も好ましくはポリエチレン及びポリプロピレンである。
【００１２】
　アニーリング工程及び延伸工程の後に造られる最終的セパレータは、微細孔フィルムである。本明細書で使用される用語「微細孔フィルム」とは、６０％以下の多孔率と、０．００５〜１０μｍの間の平均孔径とを有するフィルムをいう。微細孔フィルムは、２０〜６０％の範囲の多孔率と、０．０１〜５μｍの平均孔径とを有するのが好ましく、特に、３０〜５０％の多孔率と、０．０５〜２μｍ望ましくは０．５〜２μｍの平均孔径とを有するのが好ましい。
【００１３】
　本発明のセパレータは、１．７ミル未満の厚さ、好ましくは０．５〜１．５ミルの範囲の厚さを有している。
【００１４】
　本発明のセパレータは、５０秒／１０ｃｃ未満のガーレイ(Gurley)を有している。ガーレイは、水の１２．２インチで空気１０ｃｃを使用し、ＡＳＴＭ−Ｄ７２６によって測定される。ガーレイは、４５秒／１０ｃｃ未満であるのが好ましく、また、３５秒／１０ｃｃ未満であるのが最も好ましい。
【００１５】
　本発明のセパレータは、４００ｇ／ミルより大きい破壊強度(puncture strength)を有している。破壊強度は、ミテック・スチーブンス(Mitech Stevens)ＬＦＲＡテクスチャ分析器と、直径１．６５ｍｍ及び半径０．５ｍｍの可動子(needle)とを使用し、偏り最大値６ｍｍで、速度２ｍｍ／秒でデータを記録しながら、最終製品の幅を横切って１０回の測定を行い平均化することによって決定する。
【００１６】
　上述のように、微細孔フィルムは、Ｃｅｌｇａｒｄタイプのプロセスを用いる崩壊バブル技術（押出し、アニーリング、延伸）によって造る。更なる詳細は、以下に与えられる諸実施例によって開示する。
【実施例】
【００１７】
　表１において、市販のＣｅｌｇａｒｄ製品８４９を、本発明の製品と比較する。全ての製品は、同一のプロセスで造った。但し、本発明の諸実施例の伝送速度(line speed)は、厚さが一致するように増大させた。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
　表２において、市販のＣｅｌｇａｒｄ製品２４００、２４０２、２５００、及び２５０２を、本発明の製品と比較する。全ての製品は、実質的に同一のプロセスで造った。但し、本発明の諸実施例の伝送速度(line speed)は、厚さが一致するように増大させた。
【００２０】
【表２】
2004134391.tif 000003
【００２１】
　本発明は、本発明の趣旨と本質的な特性とから逸脱することなく、他の諸形態に具体化することができる。従って、本発明の範囲を表わすには、前述の明細に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって表される。
【外国語明細書】
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