(57)【要約】【課題】インフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法を開示する。【解決手段】基材フィルム作製→熱処理→冷間引抜→熱間引抜→セッティングのプロセスを含む。本発明により製造された微多孔膜は、PEの低い自己閉鎖温度及びPPの高いフィルム圧壊温度という特性を利用し、孔の閉鎖温度が128〜133℃であり、フィルム圧壊温度が168〜180℃であり、PE微多孔膜が120〜130℃の間で溶解する。その早期閉鎖の特徴により、微多孔の閉鎖に関連する温度の上昇の抑えに役立ち、リチウムイオン電池の特性を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
PP材料にPE材料を入れ、押出成形機を使用しダイに材料を同時に送り、混合・共押出し成膜し、共押出インフレーションフィルム機でフィルムを多層構造のある基材フィルムに合成する基材フィルム作製と、
前記基材フィルムをオーブンに入れて熱処理を行い、材料を弾性インデックスが50％〜90％である高弾性状態にする熱処理と、
前記高弾性状態にある基材フィルムに冷間引抜を行いシルバーストリークを形成する冷間引抜と、
前記冷間引抜後の基材フィルムに熱間引抜を行い微孔構造を形成し、80％の孔径が32〜36nmである時に処理を中止する熱間引抜と、
前記熱間引抜で得られた基材フィルムを微多孔膜に作製するセッティングのプロセスとを含むことを特徴とする、インフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記基材フィルム作製のプロセスでは、PPとPEの質量比が7：3であることを特徴とする、請求項１に記載のインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理のプロセスでは、温度が110〜130℃であり、時間が5〜24時間であることを特徴とする、請求項１に記載のインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法。
【請求項４】
前記冷間引抜のプロセスでは、加工温度が20〜50℃であり、引抜速度が2〜20m/minであり、引き抜き比が0.2〜1.5であることを特徴とする、請求項１に記載のインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法。
【請求項５】
前記熱間引抜のプロセスでは、加工温度が100〜125℃であり、引抜速度が2〜20m/minであり、引き抜き比が0.5〜3であることを特徴とする、請求項１に記載のインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法。
【請求項６】
前記熱間引抜のプロセスでは、微孔構造の孔径が20〜50nmであることを特徴とする請求項１に記載のインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法。
【請求項７】
前記セッティングのプロセスでは、セッティングの温度が90〜140℃であり、速度が2〜20m/minであり、セッティング比が0.5〜2.5であることを特徴とする、請求項１に記載のインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム電池用セパレータに関し、特にインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具やバックアップ電源、電動自転車、電気自動車などの大型装置でのリチウムイオン電池の応用は、ますます広く注目されている。これらの装置には、バッテリーの大容量や高効率などの条件が求められている。リチウムイオン電池が高い安全性、高効率、長寿命などの基本的な要件を満たすかどうかは、専門家や学者たちが検討している重要な課題である。
【０００３】
インフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことで製造されたPP・PE複合構造のセキュリティセパレータは、工業生産に広く使用されている。このようなセパレータは、高いイオン伝導度でバッテリーの内部抵抗を低減でき、低い電子導電性で電極間の確実な分離を確保でき、内部短絡が発生する場合にはより良い保護を提供でき、電解質層が薄く、過充電の場合には十分な安全性があり、それから比較的優れた機械的性質及び熱安定性もある。ポリエチレン・ポリプロピレンフィルムは特別な構造と性能を持つので、インフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことで製造されたPP・PE複合構造のセキュリティセパレータにおいて、イオン電池用セパレータは重要な地位を占めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存技術の欠陥について、本発明は、良好な機械的強度を持ちながら、リチウムイオン電池により良い保護を提供できる、インフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係るインフレーションフィルム法で片方向に引き伸ばすことによるPP・PE複合構造セパレータの製造方法は、PP材料にPE材料を入れ、押出成形機を使用しダイに材料を同時に送り、混合・共押出し成膜し、共押出インフレーションフィルム機でフィルムを多層構造のある基材フィルムに合成する基材フィルム作製と、前記基材フィルムをオーブンに入れて熱処理を行い、材料を弾性インデックスが50％〜90％である高弾性状態にする熱処理と、前記高弾性状態にある基材フィルムに冷間引抜を行いシルバーストリークを形成する冷間引抜と、前記冷間引抜後の基材フィルムに熱間引抜を行い微孔構造を形成し、80％の孔径が32〜36nmである時に処理を中止する熱間引抜と、前記熱間引抜で得られた基材フィルムを微多孔膜に作製するセッティングのプロセスとを含む。
【０００６】
好ましくは、前記基材フィルム作製のプロセスでは、PPとPEの質量比が7：3である。
【０００７】
好ましくは、前記熱処理のプロセスでは、温度が110〜130℃であり、時間が5〜24時間である。
【０００８】
好ましくは、前記冷間引抜のプロセスでは、加工温度が20〜50℃であり、引抜速度が2〜20m/minであり、引き抜き比が0.2〜1.5である。
【０００９】
好ましくは、前記熱間引抜のプロセスでは、加工温度が100〜125℃であり、引抜速度が2〜20m/minであり、引き抜き比が0.5〜3である。
【００１０】
好ましくは、前記熱間引抜のプロセスでは、微孔構造の孔径が20〜50nmである。
【００１１】
好ましくは、前記セッティングのプロセスでは、セッティングの温度が90〜140℃であり、速度が2〜20m/minであり、セッティング比が0.5〜2.5である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の良好な効果として、本発明により製造された微多孔膜は、PEの低い自己閉鎖温度及びPPの高いフィルム圧壊温度という特性を利用し、孔の閉鎖温度が128〜133℃であり、フィルム圧壊温度が168〜180℃であり、PE微多孔膜が120〜130℃の間で溶解する。その早期閉鎖の特徴により、微多孔の閉鎖に関連する温度の上昇の抑えに役立ち、リチウムイオン電池の特性を満たす。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、具体的な実施形態とともに本発明についてさらに説明する。
【００１４】
＜実施形態1＞
200kgのPPと200kgのPEを原材料とする。
【００１５】
複数の押出成形機でPP及びPEをそれぞれ溶解・可塑化してから、同じのダイに入れ、温度を180℃に設定し、インフレーションフィルム法で基材フィルムを作製する。
【００１６】
インフレーションフィルム法で得られた基材フィルムに熱処理を行い、オーブン温度を110℃に設定し、処理時間を5時間に設定し、材料を高弾性状態にすることにより、孔構造にする要件を満たす。基材フィルムの弾性が70％に達する。
【００１７】
加工温度が20℃であり、引抜速度が2m/minであり、引き抜き比が0.2である条件で冷間引抜を行い、シルバーストリークを形成する。
【００１８】
加工温度が100℃であり、引抜速度が2m/minであり、引き抜き比が0.5である条件で熱間引抜を行い、微孔構造を形成する。微孔構造の孔径は30nmである。
【００１９】
温度が90℃であり、セッティングの速度が2m/minであり、セッティング比が1.5である条件で微多孔膜を作製する。
【００２０】
＜実施形態2＞
200kgのPPと200kgのPEを原材料とする。
【００２１】
押出成形機でPP、PEを溶解・可塑化してから、同じのダイに入れ、温度を200℃に設定し、インフレーションフィルム法で基材フィルムを作製する。
【００２２】
インフレーションフィルム法で得られた基材フィルムに熱処理を行い、オーブン温度を120℃に設定し、処理時間を15時間に設定し、材料を高弾性状態にすることにより、孔構造にする要件を満たす。基材フィルムの弾性が70％に達する。
【００２３】
熱処理後の基材フィルムに冷間引抜を行い、加工温度が35℃であり、引抜速度が10m/minであり、引き抜き比が0.8である条件でシルバーストリークを形成する。
【００２４】
加工温度が110℃であり、引抜速度が10m/minである条件で熱間引抜を行い、微孔構造を形成する。微孔構造の孔径は35nmである。
【００２５】
温度が120℃であり、セッティングの速度が10m/minであり、セッティング比が1である条件で微多孔膜を作製する。
【００２６】
＜実施形態3＞
200kgのPPと200kgのPEを原材料とする。
【００２７】
押出成形機でPP、PEを溶解・可塑化してから、同じのダイに入れ、温度を250℃に設定し、インフレーションフィルム法で基材フィルムを作製する。
【００２８】
インフレーションフィルム法で得られた基材フィルムに熱処理を行い、オーブン温度を130℃に設定し、処理時間を24時間に設定し、材料を高弾性状態にすることにより、孔構造にする要件を満たす。基材フィルムの弾性が70％に達する。
【００２９】
熱処理後の基材フィルムに冷間引抜を行い、加工温度が50℃であり、引抜速度が20m/minであり、引き抜き比が1.5である条件でシルバーストリークを形成する。
【００３０】
加工温度が125℃であり、引抜速度が20m/minである条件で熱間引抜を行い、微孔構造を形成する。微孔構造の孔径は45nmである。
【００３１】
温度が140℃であり、セッティングの速度が20m/minであり、セッティング比が2.5である条件で、微多孔膜を作製する。
【００３２】
上述した内容はあくまでも本発明による好ましい実施形態であり、本発明の限定にはならない。当業者には、本発明は様々な修正、変更および変形を有することができる。本発明の精神及び原則の範囲内に限り、修正、同等置換、改良などのすべては本発明による保護範囲内に含まれるべきである。