JP2011018589A - Slurry for insulating layer forming, separator for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Slurry for insulating layer forming, separator for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slurry in order to form an insulating layer suitable for composing a separator for lithium ion secondary battery, the slurry containing particulates and having a superior long-term storage property, to provide a separator for lithium ion secondary battery manufactured by using the slurry, to provide a manufacturing method of the separator, and to provide the lithium ion battery having the separator for lithium ion secondary battery.SOLUTION: The slurry used for forming the insulating layer, containing heat resistant particulates, a thickener, and a medium containing water as main component in which the numbers of fungi and living microbes contained in 1 mL of the medium determined by an aseptic test method described in a general test method of Japanese Pharmacopoeia are 50 or less, respectively, and having pH of 7 to 11, the separator for lithium ion secondary battery manufactured through a process of coating the slurry for the insulating layer formation on the base material, the manufacturing method of the separator, and the lithium ion secondary battery having the separator, are provided.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用セパレータを構成するのに好適な絶縁層を形成するためのスラリー、前記スラリーを用いて形成される絶縁層を有するリチウムイオン二次電池用セパレータおよびその製造方法、並びに該リチウムイオン二次電池用セパレータを有するリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a slurry for forming an insulating layer suitable for constituting a separator for a lithium ion secondary battery, a separator for a lithium ion secondary battery having an insulating layer formed using the slurry, and a method for producing the same. In addition, the present invention relates to a lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery separator.

非水電解質電池の一種であるリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューターなどの携帯機器の電源として広く用いられている。携帯機器の高性能化に伴ってリチウムイオン二次電池の高容量化が更に進む傾向にあり、安全性の確保が重要となっている。   A lithium ion secondary battery, which is a type of nonaqueous electrolyte battery, is widely used as a power source for portable devices such as mobile phones and notebook personal computers because of its high energy density. As the performance of portable devices increases, the capacity of lithium ion secondary batteries tends to increase further, and ensuring safety is important.

現行のリチウムイオン二次電池では、正極と負極の間に介在させるセパレータとして、例えば厚みが20〜30μm程度のポリオレフィン系の微多孔性フィルムが使用されている。また、セパレータの素材としては、電池の熱暴走温度以下でセパレータの構成樹脂を溶融させて空孔を閉塞させ、これにより電池の内部抵抗を上昇させて短絡の際などに電池の安全性を向上させる所謂シャットダウン効果を確保するため、融点の低いポリエチレンが適用されることがある。   In current lithium ion secondary batteries, as a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode, for example, a polyolefin-based microporous film having a thickness of about 20 to 30 μm is used. In addition, as separator material, the constituent resin of the separator is melted below the thermal runaway temperature of the battery to close the pores, thereby increasing the internal resistance of the battery and improving the safety of the battery in the event of a short circuit. In order to ensure the so-called shutdown effect, polyethylene having a low melting point may be applied.

ところで、こうしたセパレータとしては、例えば、多孔化と強度向上のために一軸延伸または二軸延伸したフィルムが用いられている。このようなセパレータは、単独で存在する膜として供給されるため、作業性などの点で一定の強度が要求され、これを前記延伸によって確保している。しかし、このような延伸フィルムでは結晶化度が増大しており、シャットダウン温度も、電池の熱暴走温度に近い温度にまで高まっているため、電池の安全性確保のためのマージンが十分とは言い難い。   By the way, as such a separator, for example, a uniaxially stretched film or a biaxially stretched film is used for increasing the porosity and improving the strength. Since such a separator is supplied as a single film, a certain strength is required in terms of workability and the like, and this is secured by the stretching. However, with such a stretched film, the degree of crystallinity has increased, and the shutdown temperature has increased to a temperature close to the thermal runaway temperature of the battery. Therefore, it can be said that the margin for ensuring the safety of the battery is sufficient. hard.

また、前記延伸によってフィルムにはひずみが生じており、これが高温に曝されると、残留応力によって収縮が起こるという問題がある。収縮温度は、融点、すなわちシャットダウン温度と非常に近いところに存在する。このため、ポリオレフィン系の微多孔性フィルムセパレータを使用するときには、充電異常時などに電池の温度がシャットダウン温度に達すると、電流を直ちに減少させて電池の温度上昇を防止しなければならない。空孔が十分に閉塞せず電流を直ちに減少できなかった場合には、電池の温度は容易にセパレータの収縮温度にまで上昇するため、内部短絡による発火の危険性があるからである。   In addition, the film is distorted by the stretching, and there is a problem that when it is exposed to a high temperature, shrinkage occurs due to residual stress. The shrinkage temperature is very close to the melting point, ie the shutdown temperature. For this reason, when a polyolefin-based microporous film separator is used, if the battery temperature reaches the shutdown temperature in the case of abnormal charging, the current must be immediately reduced to prevent the battery temperature from rising. This is because if the pores are not sufficiently closed and the current cannot be reduced immediately, the battery temperature easily rises to the contraction temperature of the separator, and there is a risk of ignition due to an internal short circuit.

このようなセパレータの熱収縮による短絡を防止し、電池の信頼性を高める技術として、例えば、耐熱性の良好な多孔質基体と、フィラー粒子と、シャットダウン機能を確保するための樹脂成分とを有するセパレータによりリチウムイオン二次電池などの電気化学素子を構成することが提案されている(特許文献1)。   As a technique for preventing such a short circuit due to thermal contraction of the separator and improving the reliability of the battery, for example, it has a porous substrate with good heat resistance, filler particles, and a resin component for ensuring a shutdown function It has been proposed that an electrochemical element such as a lithium ion secondary battery is constituted by a separator (Patent Document 1).

特許文献1の技術によれば、異常過熱した際にも熱暴走が生じ難い安全性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the technique of Patent Document 1, it is possible to provide a lithium ion secondary battery excellent in safety in which thermal runaway hardly occurs even when abnormal overheating occurs.

国際公開2006/62153号International Publication No. 2006/62153

なお、特許文献1には、無機微粒子をフィラーとして使用し、前記フィラーを分散させたスラリーを基材などに塗布する工程を経てセパレータを製造する方法も記載されている。   Patent Document 1 also describes a method of manufacturing a separator through a process of using inorganic fine particles as a filler and applying a slurry in which the filler is dispersed to a substrate or the like.

ところが、無機微粒子は、水や有機溶媒といった媒体に比べて比重が大きいためにスラリー中で沈降しやすく、また、特に粒径が1μm以下の微粒子の場合には、微粒子同士が凝集しやすいことから、スラリー中での微粒子の分散状態を安定に保つことが困難な場合がある。   However, since the inorganic fine particles have a specific gravity larger than that of a medium such as water or an organic solvent, the fine particles are likely to settle in the slurry. In some cases, it is difficult to stably maintain the dispersion state of the fine particles in the slurry.

スラリー中での微粒子の分散状態を安定に保つことができない場合には、スラリーの貯蔵時に微粒子の凝集や沈降が生じてしまう。微粒子が凝集したり沈降したスラリーを基材などに塗布すると、塗布ムラが生じやすい。また、スラリー中での微粒子の分散状態が特に不安定なものでは、基材などへの塗布後、乾燥するまでの間に微粒子が凝集したり沈降したりして、塗布面にムラが生じる場合もある。   If the dispersion state of the fine particles in the slurry cannot be kept stable, the fine particles are aggregated or settled during storage of the slurry. If a slurry in which fine particles aggregate or settle is applied to a substrate or the like, uneven coating tends to occur. In addition, when the dispersion state of the fine particles in the slurry is particularly unstable, the coated surface may become uneven due to aggregation or settling of the fine particles after application to the substrate and before drying. There is also.

スラリーの塗布ムラが生じると、形成されるセパレータの均一性が低くなり、リチウムイオン二次電池内において、セパレータ中のイオン伝導性にムラが生じ、特に高電流密度での充電時において、リチウムの析出などの不具合が生じる虞があり、また、析出したリチウムがデンドライト状の結晶となった場合には、かかるデンドライトによって短絡が発生する虞もある。   When uneven application of the slurry occurs, the uniformity of the formed separator is lowered, and uneven ion conductivity in the separator occurs in the lithium ion secondary battery, particularly during charging at a high current density. There is a risk that defects such as precipitation may occur, and when the precipitated lithium becomes a dendrite-like crystal, a short circuit may occur due to the dendrite.

このようなことから、セパレータ製造用のスラリーにおいては、製造されるセパレータの品質をより安定化するために、微粒子などの分散状態の安定性を高めることが好ましく、特許文献1に記載の技術は、このような点において未だ改善の余地を残している。   For this reason, in the slurry for separator production, in order to further stabilize the quality of the separator to be produced, it is preferable to improve the stability of the dispersion state of the fine particles. In this respect, there is still room for improvement.

なお、微粒子を分散させたスラリーにおいて、微粒子の沈降などを防止する手段として、例えばポリエチレングリコールなどの合成高分子や、カルボキシメチルセルロースなどの天然多糖類などを増粘剤として添加し、スラリーの粘度を高めることで、微粒子を沈み難くする手法が知られている。よって、セパレータ製造用のスラリーに、こうした手法を適用することも考えられる。   In addition, in the slurry in which the fine particles are dispersed, as a means for preventing sedimentation of the fine particles, for example, a synthetic polymer such as polyethylene glycol or a natural polysaccharide such as carboxymethyl cellulose is added as a thickener, and the viscosity of the slurry is increased. There is a known technique that makes it difficult for the fine particles to sink by increasing the height. Therefore, it is conceivable to apply such a technique to a slurry for manufacturing a separator.

セパレータ製造用のスラリーの媒体には、塗布および乾燥後の媒体回収の容易さや、環境上の問題から、水を用いることが好ましい。スラリーの媒体を水とする場合には、増粘剤も水を媒体として用い、水に溶かしたり分散させたりした増粘剤をスラリーに適量加え、スラリーの粘度調節を行うことが一般的となる。   It is preferable to use water as the slurry medium for manufacturing the separator from the viewpoint of ease of medium recovery after coating and drying and environmental problems. When the slurry medium is water, it is common to use water as a thickener and add a suitable amount of a thickener dissolved or dispersed in water to the slurry to adjust the viscosity of the slurry. .

ところが、増粘剤の媒体を水としたときには、水中に含まれるバクテリアなどによって増粘剤が分解される場合がある。こうした増粘剤の分解反応は経時的に進行するため、スラリーを調製する際に、その粘度を微粒子の沈降を防止するのに好適な値に調節していても、スラリーの貯蔵途中に徐々に粘度が低下して、微粒子の沈降が生じる虞がある。   However, when the thickener medium is water, the thickener may be decomposed by bacteria contained in the water. Since the decomposition reaction of the thickener proceeds with time, even when the viscosity is adjusted to a value suitable for preventing sedimentation of fine particles when the slurry is prepared, it is gradually reduced during the storage of the slurry. There is a possibility that the viscosity is lowered and the fine particles are settled.

よって、調製後に長期間貯蔵する可能性のあるセパレータ製造用のスラリーにおいては、微粒子の分散状態が長期にわたって安定に保たれるようにして、長期貯蔵性を高めることが求められる。   Therefore, in a slurry for producing a separator that may be stored for a long time after preparation, it is required to improve the long-term storage property so that the dispersion state of the fine particles can be stably maintained for a long time.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、微粒子を含有するリチウムイオン二次電池用セパレータを構成するのに好適な絶縁層を形成するためのスラリーであって、優れた長期貯蔵性を有するスラリー、該スラリーを用いて製造されるリチウムイオン二次電池用セパレータおよびその製造方法、並びに該リチウムイオン二次電池用セパレータを有するリチウムイオン二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a slurry for forming an insulating layer suitable for constituting a separator for a lithium ion secondary battery containing fine particles, which is excellent. Another object of the present invention is to provide a slurry having a long-term storage property, a separator for a lithium ion secondary battery produced using the slurry, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery separator. .

前記課題を解決し得た本発明の絶縁層形成用スラリーは、リチウムイオン二次電池用セパレータに適用可能な、イオン透過性および耐熱性を有する絶縁層を形成するためのスラリーであって、少なくとも、耐熱性微粒子、増粘剤および媒体を含有しており、前記媒体は、日本薬局方の一般試験法に記載の無菌試験法により求められる真菌および生菌の個数が1mL中にそれぞれ50以下の水を主成分としており、pHが7〜11であることを特徴とするものである。   The slurry for forming an insulating layer of the present invention capable of solving the above problems is a slurry for forming an insulating layer having ion permeability and heat resistance, which can be applied to a separator for a lithium ion secondary battery, , Containing heat-resistant fine particles, a thickener and a medium, wherein the number of fungi and viable bacteria determined by the sterility test method described in the general test method of the Japanese Pharmacopoeia is 50 or less per 1 mL, respectively. It has water as a main component and has a pH of 7-11.

本発明の絶縁層形成用スラリーでは、真菌数および生菌数の少ない水を主成分とする媒体を使用し、かつスラリーのpHを7〜11と高く調整することで増粘剤の分解を抑制しており、これにより長期間貯蔵しても耐熱性微粒子の分散状態が良好に維持され得るようにしている   In the insulating layer forming slurry according to the present invention, a medium mainly composed of water having a small number of fungi and viable bacteria is used, and the pH of the slurry is adjusted as high as 7 to 11 to suppress the decomposition of the thickener. Thus, even when stored for a long time, the dispersion state of the heat-resistant fine particles can be maintained well.

なお、本明細書でいう「耐熱性を有する絶縁層」とは、絶縁層の耐熱温度が150℃以上であること、すなわち、絶縁層が少なくとも150℃において実質的に変形しないことを意味しており、より具体的には、150℃に加熱された絶縁層を目視観察した際に熱収縮が確認されないことをいう。   As used herein, “heat-resistant insulating layer” means that the heat-resistant temperature of the insulating layer is 150 ° C. or higher, that is, the insulating layer is not substantially deformed at least at 150 ° C. More specifically, it means that thermal contraction is not confirmed when the insulating layer heated to 150 ° C. is visually observed.

また、本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータ(以下、単に「セパレータ」という場合がある。)は、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極および多孔質基材よりなる群から選択される少なくとも1種の基材に、本発明の絶縁層形成用スラリーを塗布する工程を経て形成された多孔質の絶縁層を有することを特徴とするものである。   The separator for lithium ion secondary batteries of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “separator”) is a group consisting of a positive electrode for lithium ion secondary batteries, a negative electrode for lithium ion secondary batteries, and a porous substrate. It has a porous insulating layer formed through the process of apply | coating the slurry for insulating layer formation of this invention to the at least 1 sort (s) of base material selected from these.

更に、本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法は、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極および多孔質基材よりなる群から選択される少なくとも1種の基材に、本発明の絶縁層形成用スラリーを、コーターにより連続的に塗布し、乾燥して、前記基材と一体化した多孔質の絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする。   Furthermore, the method for producing a separator for a lithium ion secondary battery of the present invention includes at least one substrate selected from the group consisting of a positive electrode for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a porous substrate. The method further comprises a step of continuously applying the insulating layer forming slurry of the present invention with a coater and drying to form a porous insulating layer integrated with the substrate.

また、本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極およびセパレータを少なくとも有するリチウムイオン二次電池であって、前記セパレータが、本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータであることを特徴とするものである。   The lithium ion secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery having at least a positive electrode, a negative electrode, and a separator, wherein the separator is the separator for a lithium ion secondary battery of the present invention. Is.

本発明によれば、優れた長期貯蔵性を有する絶縁層形成用スラリーが提供できる。本発明の絶縁層形成用スラリーを用いて製造される本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは、優れた耐熱性を有するものであり、また、前記リチウムイオン二次電池用セパレータを有する本発明のリチウムイオン二次電池は、優れた信頼性を有するものである。更に、本発明の製造方法によれば、本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータを安定かつ連続的に製造できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the slurry for insulating layer formation which has the outstanding long-term storage property can be provided. The separator for a lithium ion secondary battery of the present invention produced using the slurry for forming an insulating layer of the present invention has excellent heat resistance, and the present invention has the separator for a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery has excellent reliability. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, the separator for a lithium ion secondary battery of the present invention can be manufactured stably and continuously.

本発明の絶縁層形成用スラリーは、リチウムイオン二次電池用セパレータを構成可能な多孔質の絶縁層を形成するためのものであり、少なくとも、耐熱性微粒子、増粘剤および媒体を含有している。   The slurry for forming an insulating layer of the present invention is for forming a porous insulating layer capable of constituting a separator for a lithium ion secondary battery, and contains at least heat-resistant fine particles, a thickener and a medium. Yes.

耐熱性微粒子は、本発明の絶縁層形成用スラリーにより製造されるリチウムイオン二次電池用セパレータにおいて、その耐熱性を高め、リチウムイオン二次電池用セパレータの高温での寸法安定性を向上させたり、リチウムデンドライトに起因する微小短絡の発生を抑制する作用を有するものである。   In the separator for lithium ion secondary batteries produced by the slurry for forming an insulating layer of the present invention, the heat resistant fine particles increase the heat resistance and improve the dimensional stability at high temperatures of the lithium ion secondary battery separator. It has an effect of suppressing the occurrence of a micro short circuit caused by lithium dendrite.

耐熱性微粒子としては、電気絶縁性を有しており、電気化学的に安定で、リチウムイオン二次電池の有する有機電解液や、絶縁層形成用スラリーに用いる媒体(溶媒、分散媒)に安定であり、高温状態で電解液に溶解しないものであれば、特に制限はない。   As heat-resistant fine particles, it has electrical insulation properties, is electrochemically stable, and is stable in the organic electrolyte solution of lithium ion secondary batteries and the medium (solvent, dispersion medium) used for the slurry for forming the insulating layer. As long as it does not dissolve in the electrolyte solution at a high temperature, there is no particular limitation.

なお、本明細書でいう「有機電解液に対して安定な耐熱性微粒子」とは、有機電解液(リチウムイオン二次電池の電解液として使用される有機電解液)中で変形および化学的組成変化の起こらない耐熱性微粒子を意味している。また、本明細書でいう「高温状態」とは、具体的には150℃以上の温度であり、このような温度の有機電解液中で変形および化学的組成変化の起こらない安定な粒子であればよい(すなわち、「耐熱性微粒子」の「耐熱性」とは、少なくとも150℃において、有機電解液中で変形および化学的組成変化が生じないことを意味している。)。更に、本明細書でいう「電気化学的に安定な」とは、リチウムイオン二次電池の充放電の際に化学変化が生じないことを意味している。   As used herein, “stable heat-resistant fine particles with respect to an organic electrolyte” refers to deformation and chemical composition in an organic electrolyte (an organic electrolyte used as an electrolyte for a lithium ion secondary battery). It means heat-resistant fine particles that do not change. In addition, the “high temperature state” in the present specification specifically refers to a temperature of 150 ° C. or higher, and may be a stable particle that does not undergo deformation or chemical composition change in an organic electrolyte at such a temperature. (In other words, “heat resistance” of “heat-resistant fine particles” means that deformation and chemical composition change do not occur in the organic electrolyte at least at 150 ° C.). Furthermore, “electrochemically stable” as used in the present specification means that no chemical change occurs during charging and discharging of the lithium ion secondary battery.

耐熱性微粒子の具体例としては、例えば、酸化鉄、Al(アルミナ)、SiO(シリカ)、TiO、BaTiO、ZrOなどの酸化物微粒子(金属酸化物微粒子);窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物微粒子(金属水酸化物微粒子);フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子;シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子;タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子;ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイトなどの鉱物資源由来物質またはそれらの人造物;などが挙げられる。また、金属微粒子;SnO、スズ−インジウム酸化物(ITO)などの酸化物微粒子;カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子;などの導電性微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料(例えば、前記の電気絶縁性の耐熱性微粒子を構成する材料など)で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた微粒子であってもよい。耐熱性微粒子には、前記例示のものを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属酸化物微粒子(特にアルミナ、シリカ)、金属水酸化物微粒子、金属水酸化酸化物微粒子(ベーマイトなど)が好ましい。 Specific examples of the heat-resistant fine particles include, for example, oxide fine particles (metal oxide fine particles) such as iron oxide, Al 2 O 3 (alumina), SiO 2 (silica), TiO 2 , BaTiO 3 , and ZrO 2 ; aluminum nitride Nitride fine particles such as silicon nitride; hydroxide fine particles such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide and aluminum hydroxide (metal hydroxide fine particles); sparingly soluble ions such as calcium fluoride, barium fluoride and barium sulfate Crystalline fine particles; Covalent crystalline fine particles such as silicon and diamond; Clay fine particles such as talc and montmorillonite; Substances derived from mineral resources such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite Thing; etc. are mentioned. Further, the surface of conductive fine particles such as metal fine particles; oxide fine particles such as SnO 2 and tin-indium oxide (ITO); carbon fine particles such as carbon black and graphite; It may be fine particles that have been made electrically insulating by surface treatment with the above-mentioned materials constituting the electrically insulating heat-resistant fine particles. As the heat-resistant fine particles, those exemplified above may be used alone or in combination of two or more. Among these, metal oxide fine particles (particularly alumina and silica), metal hydroxide fine particles, and metal hydroxide oxide fine particles (boehmite, etc.) are preferable.

耐熱性微粒子の形態としては、球状、粒子状、板状などいずれの形態であってもよいが、板状であることが好ましい。板状粒子としては、各種市販品が挙げられ、例えば、旭硝子エスアイテック社製「サンラブリー(商品名)」(SiO)、石原産業社製「NST−B1(商品名)」の粉砕品(TiO)、堺化学工業社製の板状硫酸バリウム「Hシリーズ(商品名)」、「HLシリーズ(商品名)」、林化成社製「ミクロンホワイト(商品名)」(タルク)、林化成社製「ベンゲル(商品名)」(ベントナイト)、河合石灰社製「BMM(商品名)」や「BMT(商品名)」(ベーマイト)、河合石灰社製「セラシュールBMT−B(商品名)」[アルミナ(Al)]、キンセイマテック社製「セラフ(商品名)」(アルミナ)、斐川鉱業社製「斐川マイカ Z−20(商品名)」(セリサイト)などが入手可能である。この他、SiO、Al、ZrO、CeOについては、特開2003−206475号公報に開示の方法により作製することができる。 The form of the heat-resistant fine particles may be any form such as a spherical shape, a particle shape, or a plate shape, but is preferably a plate shape. Examples of the plate-like particles include various commercially available products, such as “Sun Lovely (trade name)” (SiO 2 ) manufactured by Asahi Glass S Tech Co., Ltd., and pulverized products of “NST-B1 (trade name)” manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. TiO 2 ), Sakai Chemical Industry's plate-like barium sulfate “H series (trade name)”, “HL series (trade name)”, Hayashi Kasei Co., Ltd. “micron white (trade name)” (talc), Hayashi Kasei "Bengel (trade name)" (bentonite), Kawai Lime "BMM (trade name)" and "BMT (trade name)" (Boehmite), Kawai Lime "Cerasur BMT-B (trade name)" [Alumina (Al 2 O 3 )], “Seraph (trade name)” (alumina) manufactured by Kinsei Matec Co., Ltd., “Yodogawa Mica Z-20 (trade name)” (sericite) manufactured by Yodogawa Mining Co., Ltd., etc. are available. is there. In addition, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and CeO 2 can be produced by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-206475.

耐熱性微粒子が板状である場合には、セパレータ中において、耐熱性微粒子を、その平板面がセパレータの面にほぼ平行となるように配向させることで、短絡の発生をより良好に抑制できる。これは、耐熱性微粒子を前記のように配向させることで、耐熱性微粒子同士が平板面の一部で重なるように配置されるため、セパレータの片面から他面に向かう空孔(貫通孔)が、直線ではなく曲折した形で形成される(すなわち、曲路率が大きくなる)と考えられ、これにより、リチウムデンドライトがセパレータを貫通することを防止できることから、短絡の発生がより良好に抑制されるものと推測される。   In the case where the heat-resistant fine particles are plate-like, the occurrence of a short circuit can be suppressed more satisfactorily by orienting the heat-resistant fine particles in the separator so that the flat plate surface is substantially parallel to the surface of the separator. This is because the heat-resistant fine particles are oriented as described above so that the heat-resistant fine particles are arranged so as to overlap each other on a part of the flat plate surface. Therefore, there are voids (through holes) from one side of the separator to the other side. It is thought that it is formed in a bent shape instead of a straight line (that is, the curvature is increased), and this can prevent the lithium dendrite from penetrating the separator, so that the occurrence of a short circuit is suppressed better. Presumed to be.

耐熱性微粒子が板状の粒子である場合の形態としては、例えば、アスペクト比(板状粒子中の最大長さと板状粒子の厚みの比)が、好ましくは5以上、より好ましくは10以上であって、好ましくは100以下、より好ましくは50以下である。また、粒子の平板面の長軸方向長さと短軸方向長さの比の平均値は、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.5以上である(1、すなわち、長軸方向長さと短軸方向長さとが同じであってもよい)。板状の耐熱性微粒子が、前記のようなアスペクト比や平板面の長軸方向長さと短軸方向長さの比の平均値を有する場合には、前記の短絡防止作用がより有効に発揮される。   For example, the aspect ratio (the ratio of the maximum length in the plate-like particle to the thickness of the plate-like particle) is preferably 5 or more, more preferably 10 or more as the form when the heat-resistant fine particles are plate-like particles. Thus, it is preferably 100 or less, more preferably 50 or less. Moreover, the average value of the ratio of the major axis direction length to the minor axis direction length of the tabular surface of the grain is preferably 0.3 or more, more preferably 0.5 or more (ie, the major axis direction length and The length in the minor axis direction may be the same). When the plate-like heat-resistant fine particles have an aspect ratio as described above or an average value of the ratio of the major axis direction length to the minor axis direction length of the flat plate surface, the above-mentioned short-circuit prevention effect is more effectively exhibited. The

なお、耐熱性微粒子が板状である場合における前記の平板面の長軸方向長さと短軸方向長さの比の平均値は、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を画像解析することにより求められる値である。更に耐熱性微粒子が板状である場合における前記のアスペクト比も、SEMにより撮影した画像を、画像解析することにより求められる値である。   In addition, when the heat-resistant fine particles are plate-like, the average value of the ratio of the long axis direction length to the short axis direction length of the flat plate surface is obtained by image analysis of an image taken with a scanning electron microscope (SEM). Is a value obtained by Further, the aspect ratio in the case where the heat-resistant fine particles are plate-like is also a value obtained by image analysis of an image taken by SEM.

また、耐熱性微粒子には、一次粒子が凝集した二次粒子構造を有している微粒子が含まれていることが好ましい。このような微粒子の例としては、大明化学社製「ベーマイト C06(商品名)」、「ベーマイト C20(商品名)」(ベーマイト)、米庄石灰工業社製「ED−1(商品名)」(CaCO)、J.M.Huber社製「Zeolex 94HP(商品名)」(クレイ)などが挙げられる。 The heat-resistant fine particles preferably include fine particles having a secondary particle structure in which primary particles are aggregated. Examples of such fine particles include “Boehmite C06 (trade name)”, “Boehmite C20 (trade name)” (boehmite) manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd., “ED-1 (trade name)” manufactured by Yonesho Lime Industry Co., Ltd. ( CaCO 3 ), J.M. M.M. Examples include “Zeolex 94HP (trade name)” (clay) manufactured by Huber.

耐熱性微粒子として一次粒子が凝集した二次粒子構造を有している微粒子を用いた場合には、凝集した二次粒子が粒子同士の細密充填を防止するので、絶縁層の空孔をより大きくすることが可能であり、かかる絶縁層を有するリチウムイオン二次電池用セパレータにより構成されるリチウムイオン二次電池は、電気自動車、ハイブリッド式自動車、電動バイク、電動アシスト自転車、電動工具、シェーバーなどの、より高出力が要求される用途に好適なものとなる。   When fine particles having a secondary particle structure in which primary particles are aggregated are used as the heat-resistant fine particles, the aggregated secondary particles prevent fine packing between the particles, so that the pores of the insulating layer are made larger. Lithium ion secondary batteries composed of lithium ion secondary battery separators having such an insulating layer can be used for electric vehicles, hybrid vehicles, electric motorcycles, electric assist bicycles, electric tools, shavers, etc. Therefore, it is suitable for applications that require higher output.

耐熱性微粒子の平均粒径は、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、また、15μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。なお、本明細書でいう耐熱性微粒子の平均粒径は、レーザー散乱粒度分布計(例えば、HORIBA社製「LA−920」)を用い、耐熱性微粒子を溶解したり、耐熱性微粒子が膨潤したりしない媒体に、耐熱性微粒子を分散させて測定した数平均粒子径である。   The average particle size of the heat-resistant fine particles is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, more preferably 15 μm or less, and even more preferably 5 μm or less. The average particle diameter of the heat-resistant fine particles referred to in the present specification is determined by dissolving the heat-resistant fine particles or swelling the heat-resistant fine particles using a laser scattering particle size distribution meter (for example, “LA-920” manufactured by HORIBA). It is a number average particle diameter measured by dispersing heat-resistant fine particles in a non-destructive medium.

本発明の絶縁層形成用スラリーには増粘剤を使用する。増粘剤の使用することで、絶縁層形成用スラリーの粘度を調整し、耐熱性微粒子の分散の安定性を高めることができる。   A thickener is used for the slurry for forming an insulating layer of the present invention. By using the thickener, the viscosity of the insulating layer forming slurry can be adjusted, and the dispersion stability of the heat-resistant fine particles can be enhanced.

増粘剤としては、絶縁層形成用スラリー中において、耐熱性微粒子を凝集させるなどの副作用がなく、必要な粘度にスラリーを調整できる増粘剤であればよいが、少量の添加で高い増粘作用を有するものが好ましい。また、増粘剤は、スラリーに使用する媒体に対して良好に溶解または分散し得るものであることが好ましい。未溶解分や凝集物(いわゆる「ままこ」)が、スラリー中に多数存在すると、耐熱性微粒子の分散が不均一になり、スラリーを基材などに塗布し、乾燥することで形成される絶縁層中に、耐熱性微粒子の濃度の小さな部分が発生する虞がある。このような場合、耐熱性微粒子の使用による絶縁層の耐熱性向上効果が小さくなり、ひいては、リチウムイオン二次電池の信頼性向上効果や耐熱性向上効果が小さくなる虞がある。   The thickener may be any thickener that does not have side effects such as agglomeration of heat-resistant fine particles in the insulating layer forming slurry and can adjust the slurry to the required viscosity. What has an effect | action is preferable. Moreover, it is preferable that a thickener can melt | dissolve or disperse | distribute favorably with respect to the medium used for a slurry. If a large amount of undissolved matter or aggregates (so-called “mamako”) exist in the slurry, the dispersion of the heat-resistant fine particles becomes uneven, and the insulation is formed by applying the slurry to a substrate and drying it. There is a possibility that a portion having a low concentration of the heat-resistant fine particles is generated in the layer. In such a case, the effect of improving the heat resistance of the insulating layer due to the use of heat-resistant fine particles is reduced, and as a result, the reliability improvement effect and the heat resistance improvement effect of the lithium ion secondary battery may be reduced.

なお、絶縁層形成用スラリー中でのままこの含有量の目安としては、スラリーを目開き30μmのメッシュフィルターに通したときに、フィルター上に残る残渣が、スラリー1L当たり1個以下であることが好ましく、スラリー5L当たり1個以下であることがより好ましい。   In addition, as a standard of this content as it is in the insulating layer forming slurry, when the slurry is passed through a mesh filter having an opening of 30 μm, the residue remaining on the filter is 1 or less per 1 L of slurry. Preferably, it is 1 or less per 5 L of slurry.

増粘剤の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ビニルメチルエーテル−無水マレイン酸共重合体などの合成高分子;キサンタンガム、ウェランガム、ジェランガム、グアーガム、カラギーナン、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなど)、デキストリン、アルファー化でんぷんなどのでんぷん類などの天然多糖類;モンモリロナイト、ヘクトライトなどの粘土鉱物;ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、ヒュームドチタニアなどの無機酸化物類;などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記の粘土鉱物や無機酸化物類の場合には、一次粒子の粒径が、耐熱性微粒子よりも小さいもの(例えば、数nm〜数十nm程度)を使用することが好ましく、また、一次粒子が多数繋がったストラクチャ構造を有するもの(ヒュームドシリカなど)が好ましい。   Specific examples of the thickener include synthetic polymers such as polyethylene glycol, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, vinyl methyl ether-maleic anhydride copolymer; xanthan gum, welan gum, gellan gum, guar gum, carrageenan, cellulose derivative (carboxymethylcellulose) , Hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc.), natural polysaccharides such as starches such as dextrin and pregelatinized starch; clay minerals such as montmorillonite and hectorite; inorganic oxides such as fumed silica, fumed alumina and fumed titania And the like. These may be used alone or in combination of two or more. In the case of the above clay minerals and inorganic oxides, it is preferable to use a primary particle having a particle size smaller than that of the heat-resistant fine particles (for example, about several nm to several tens of nm). Those having a structure structure in which a large number of are connected (such as fumed silica) are preferred.

前記例示の増粘剤のなかでも、絶縁層形成用スラリーに好適な媒体である水に対する溶解性が高く、少量で増粘効果が高い点で、天然多糖類がより好ましく、キサンタンガム、ウェランガム、ジェランガムが更に好ましく、キサンタンガムが特に好ましい。また、絶縁層形成用スラリーにチクソ性を付与する場合には、ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、ヒュームドチタニアなどの無機酸化物類を添加することが好ましい。   Among the thickeners exemplified above, natural polysaccharides are more preferable because of their high solubility in water, which is a suitable medium for the insulating layer forming slurry, and high thickening effects in small amounts. Xanthan gum, welan gum, gellan gum Is more preferable, and xanthan gum is particularly preferable. In addition, when thixotropy is imparted to the insulating layer forming slurry, it is preferable to add inorganic oxides such as fumed silica, fumed alumina, fumed titania and the like.

絶縁層形成用スラリーにおける増粘剤の含有量は、設定する絶縁層形成用スラリーの粘度に応じて変動するが、例えば、増粘剤としてスラリー塗布後の乾燥工程で揮発しないものを用いる場合には、絶縁層に残留することになるため、多量に用いるのは好ましくなく、具体的には、スラリー中の固形分(媒体を除く構成成分。以下、同じ。)の全体積中、10体積%以下であることが好ましく、5体積%以下であることがより好ましく、1体積%以下であることが更に好ましい。また、絶縁層形成用スラリーにおける増粘剤の含有量は、スラリー中の固形分の全体積中、0.1体積%以上であることが好ましい。   The content of the thickener in the insulating layer forming slurry varies depending on the viscosity of the insulating layer forming slurry to be set. For example, when using a thickener that does not volatilize in the drying step after slurry application. Since it remains in the insulating layer, it is not preferable to use it in a large amount. Specifically, it is 10% by volume in the total volume of solids in the slurry (components excluding the medium; the same applies hereinafter). Is preferably 5% by volume or less, more preferably 1% by volume or less. Moreover, it is preferable that content of the thickener in the slurry for insulating layer formation is 0.1 volume% or more in the total volume of the solid content in a slurry.

絶縁層形成用スラリーの媒体には、日本薬局方の一般試験法に記載の無菌試験法のメンブランフィルター法により、培地に無菌試験法チオグリコール酸培地Iを用い、培養温度30℃、培養時間14日間の条件で求められる真菌および生菌の個数が、水1mL中にそれぞれ50以下の水を主成分とするものを使用する。このように真菌数および生菌数の少ない水を主成分とした媒体を使用することで、例えば、増粘剤に、特に分解しやすい天然多糖類を用いた場合でも、その分解を抑制できる。よって、本発明の絶縁層形成用スラリーは、長期間貯蔵しても、その間の粘度変動が小さく、耐熱性微粒子の分散状態が良好に維持される。   As the medium for the insulating layer forming slurry, the sterility test method thioglycolic acid medium I was used as the medium by the membrane filter method of the sterility test method described in the Japanese Pharmacopoeia general test method, the culture temperature was 30 ° C., the culture time was 14 The number of fungi and viable bacteria determined under the conditions of the day is such that the main component is 50 or less water in 1 mL of water. By using a medium mainly composed of water having a small number of fungi and viable bacteria as described above, for example, even when a natural polysaccharide that is particularly easily decomposed is used as the thickener, the decomposition can be suppressed. Therefore, even if the slurry for forming an insulating layer of the present invention is stored for a long period of time, the viscosity fluctuation during that period is small, and the dispersion state of the heat-resistant fine particles is well maintained.

なお、本発明でいう「媒体」とは、絶縁層形成用スラリー中において、絶縁層形成時の乾燥の際に残る固形分を除いた残りの部分を指す。また、前記の水について「主成分とする」とは、媒体中の構成成分のうち、前記の水が70質量%以上含有されていることを指す。なお、前記の水以外の媒体を併用する場合、かかる媒体としては、例えば、絶縁層形成用スラリーの界面張力制御のために添加される後記アルコール類などが挙げられる。特に環境保護の観点からは、前記の水が100質量%の媒体を用いることが好ましい。   The “medium” as used in the present invention refers to the remaining part of the insulating layer forming slurry excluding the solid content remaining upon drying during the formation of the insulating layer. In addition, the term “main component” for the water refers to the fact that 70% by mass or more of the water is contained among the constituent components in the medium. In addition, when using media other than the said water together, as this medium, the postscript alcohols etc. which are added for the interfacial tension control of the slurry for insulating layer formation are mentioned, for example. In particular, from the viewpoint of environmental protection, it is preferable to use a medium containing 100% by mass of water.

前記のように真菌数および生菌数の少ない水としては、例えば、井戸水、水道水などをイオン交換させたイオン交換水や、これらを蒸留処理した精製水を、ガンマ線、エチレンオキサイトガスまたは紫外線などによって滅菌処理したものが挙げられ、前記の精製水に前記の滅菌処理した水が特に好ましい。   Examples of the water having a small number of fungi and viable bacteria as described above include, for example, ion-exchanged water obtained by ion-exchange of well water, tap water, and purified water obtained by distillation treatment of these water, gamma rays, ethylene oxide gas, or ultraviolet light. The water sterilized by the above is mentioned, and the water sterilized by the purified water is particularly preferable.

本発明の絶縁層形成用スラリーは、pHを7以上、好ましくは8以上と高くする。絶縁層形成用スラリーのpHを高くすることによっても増粘剤の分解を抑制できるため、長期貯蔵時における粘度変化を抑えることが可能となる。ただし、絶縁層形成用スラリーのpHが高すぎると、例えば、スラリーを貯蔵する容器の腐食などが生じたり、ハンドリングの際に危険が伴うようになる。よって、絶縁層形成用スラリーのpHは、11以下とし、10以下とすることが好ましい。   The slurry for forming an insulating layer of the present invention has a pH of 7 or higher, preferably 8 or higher. Since the decomposition of the thickener can also be suppressed by increasing the pH of the insulating layer forming slurry, it is possible to suppress a change in viscosity during long-term storage. However, if the pH of the slurry for forming the insulating layer is too high, for example, corrosion of the container for storing the slurry may occur, or danger may arise during handling. Therefore, the pH of the insulating layer forming slurry is 11 or less, and preferably 10 or less.

絶縁層形成用スラリーのpHの調整方法については、特に制限はなく、一般的なアルカリ剤、例えば金属水酸化物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)の水溶液を添加する方法;スラリーを構成する耐熱性微粒子や増粘剤、更には後述するバインダなどがアルカリ性を帯びている場合には、水で希釈する方法;製造過程でアルカリ性を呈する不純物が混入しやすい耐熱性微粒子を使用する場合に、耐熱性微粒子を洗浄した後にスラリーの調製に供する方法;などが挙げられる。なお、pH調整に使用する水についても、絶縁層形成用スラリーの媒体に使用する水として先に例示した真菌数および生菌数の少ない水(例えば、イオン交換水や精製水を前記方法で滅菌処理した水)が好ましい。   The method for adjusting the pH of the insulating layer forming slurry is not particularly limited, and a method of adding a common alkaline agent, for example, an aqueous solution of metal hydroxide (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.); When the heat-resistant fine particles and thickeners, and the binder described later, are alkaline, a method of diluting with water; when using heat-resistant fine particles that are likely to be mixed with alkaline impurities in the production process, And a method for preparing a slurry after washing the heat-resistant fine particles. As for the water used for pH adjustment, water having a small number of fungi and viable bacteria exemplified above as the water used for the insulating layer forming slurry (eg, ion-exchanged water or purified water is sterilized by the above method). Treated water) is preferred.

なお、本明細書でいう絶縁層形成用スラリーのpHは、ゼータ電位測定装置を用いて測定される値である。   In addition, pH of the slurry for insulating layer formation as used in this specification is a value measured using a zeta potential measuring device.

また、絶縁層形成用スラリーには、絶縁層(リチウムイオン二次電池用セパレータ)において、耐熱性微粒子同士や、耐熱性微粒子と絶縁層を構成するその他の成分(後述する)とを接着したり、絶縁層と基材(リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極、多孔質基材など)とを接着したりする目的で、バインダを含有させてもよい。   In addition, in the insulating layer forming slurry, in the insulating layer (separator for lithium ion secondary battery), heat-resistant fine particles or other components (described later) constituting the heat-resistant fine particles and the insulating layer are bonded. In addition, a binder may be included for the purpose of bonding the insulating layer and a base material (a positive electrode for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a porous base material, etc.).

バインダには、耐熱性微粒子同士や耐熱性微粒子と絶縁層を構成するその他の成分、絶縁層と基材とを良好に接着でき、リチウムイオン二次電池内部で電気化学的に安定であり、リチウムイオン二次電池の有する有機電解液に対して安定であるものであればいずれでもよい。なお、前記の増粘剤のうち、バインダとしての機能も有するものについては、バインダとして使用することもできる。   The binder has good adhesion between the heat-resistant fine particles and other components constituting the heat-resistant fine particles and the insulating layer, the insulating layer and the base material, and is electrochemically stable inside the lithium ion secondary battery. Any material that is stable with respect to the organic electrolyte solution of the ion secondary battery may be used. In addition, about the thing which also has a function as a binder among the said thickeners, it can also be used as a binder.

バインダの具体例としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA、酢酸ビニル由来の構造単位が20〜35モル%のもの)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリN−ビニルアセトアミド、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが用いられる。これらのバインダは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of the binder include ethylene-acrylic acid copolymer such as ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA, vinyl acetate-derived structural unit is 20 to 35 mol%), ethylene-ethyl acrylate copolymer, etc. Combined, fluorinated rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), poly N-vinylacetamide, crosslinked acrylic resin, polyurethane, epoxy resin, etc. are used. . These binders may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

前記例示のバインダの中でも、150℃以上の耐熱性を有する耐熱樹脂が好ましく、特に、エチレン−アクリル酸共重合体、フッ素系ゴム、SBRなどの柔軟性の高い材料がより好ましい。これらの具体例としては、三井デュポンポリケミカル社製の「エバフレックスシリーズ(EVA、商品名)」、日本ユニカー社製のEVA、三井デュポンポリケミカル社製の「エバフレックス−EEAシリーズ(エチレン−アクリル酸共重合体、商品名)」、日本ユニカー社製のEEA、ダイキン工業社製の「ダイエルラテックスシリーズ(フッ素ゴム、商品名)」、JSR社製の「TRD−2001(SBR、商品名)」、日本ゼオン社製の「EM−400B(SBR、商品名)」などが挙げられる。また、アクリル酸ブチルを主成分とし、これを架橋した構造を有する低ガラス転移温度の架橋アクリル樹脂(自己架橋型アクリル樹脂)も好ましい。   Among the binders exemplified above, a heat-resistant resin having a heat resistance of 150 ° C. or higher is preferable, and in particular, a highly flexible material such as an ethylene-acrylic acid copolymer, a fluorine-based rubber, or SBR is more preferable. Specific examples include “Evaflex series (EVA, trade name)” manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd., EVA manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd., and “Evaflex-EEA Series (ethylene-acrylic) manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd. Acid copolymer, trade name) ", EEA made by Nihon Unicar," Daiel Latex Series (fluoro rubber, trade name) "by Daikin Industries," TRD-2001 (SBR, trade name) by JSR "EM-400B (SBR, trade name)" manufactured by Zeon Corporation. A cross-linked acrylic resin (self-crosslinking acrylic resin) having a low glass transition temperature and having a structure in which butyl acrylate is a main component and is cross-linked is also preferable.

絶縁層形成用スラリーにおけるバインダの含有量は、バインダの使用による作用をより有効に発揮させる観点から、耐熱性微粒子の体積を100%とした場合に、1%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましく、10%以上であることが更に好ましい。また、絶縁層形成用スラリー中のバインダ量が多すぎると、形成される絶縁層において、その空孔が埋められてイオンの透過性が低下し、リチウムイオン二次電池の特性に悪影響が出る虞があることから、その含有量は、耐熱性微粒子の体積を100%とした場合に、30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。   The content of the binder in the slurry for forming the insulating layer is preferably 1% or more when the volume of the heat-resistant fine particles is 100% from the viewpoint of more effectively exerting the action due to the use of the binder. More preferably, it is more preferably 10% or more. In addition, if the amount of the binder in the insulating layer forming slurry is too large, the pores are filled in the insulating layer to be formed and the ion permeability is lowered, which may adversely affect the characteristics of the lithium ion secondary battery. Therefore, the content is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, when the volume of the heat-resistant fine particles is 100%.

また、絶縁層形成用スラリーには、長期貯蔵性の更なる向上のために、防腐剤や殺菌剤を添加して増粘剤の分解を抑制してもよい。防腐剤や殺菌剤の具体例としては、安息香酸、パラヒドロキシ安息香酸エステル、アルコール類(エタノール、メタノールなど)、塩素類(次亜塩素酸ナトリウムなど)、過酸化水素、酸類(ホウ酸、酢酸など)、アルカリ類(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)などが挙げられる。   Further, in order to further improve long-term storage properties, the insulating layer forming slurry may be added with a preservative or a bactericidal agent to suppress the decomposition of the thickener. Specific examples of preservatives and fungicides include benzoic acid, parahydroxybenzoic acid esters, alcohols (ethanol, methanol, etc.), chlorines (sodium hypochlorite, etc.), hydrogen peroxide, acids (boric acid, acetic acid) Etc.) and alkalis (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.).

また、絶縁層形成用スラリーが発泡しやすく、塗布性に影響する場合には、適宜消泡剤を用いることができる。消泡剤としては、ミネラルオイル系、シリコン系、アクリル系、ポリエーテル系の各種消泡剤を用いることができる。消泡剤の具体例としては、日華化学社製「フォームレックス(商品名)」、日信化学社製「サーフィノール(商品名)シリーズ」、荏原エンジニアリング社製「アワゼロン(商品名)シリーズ」、サンノプコ社製「SNデフォーマー(商品名)シリーズ」などが挙げられる。   In addition, when the insulating layer forming slurry easily foams and affects the coating property, an antifoaming agent can be used as appropriate. As the antifoaming agent, various defoaming agents of mineral oil type, silicon type, acrylic type and polyether type can be used. Specific examples of antifoaming agents include “Formrex (trade name)” manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd., “Surfinol (trade name) series” manufactured by Nissin Chemical Co., Ltd., and “Awazero (trade name) series” manufactured by Sugawara Engineering Co., Ltd. And “SN deformer (trade name) series” manufactured by San Nopco.

更に絶縁層形成用スラリーには、耐熱性微粒子の分散性をより高め、これら耐熱性微粒子同士の凝集をより高度に防止する目的で、適宜分散剤を使用することが可能である。分散剤の具体例としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の各種界面活性剤;ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩などの高分子系分散剤;などを用いることができる。より具体的には、ADEKA社製「アデカトール(商品名)シリーズ」、「アデカノール(商品名)シリーズ」、サンノプコ社製「SNディスパーサント(商品名)シリーズ」、ライオン社製「ポリティ(商品名)シリーズ」、「アーミン(商品名)シリーズ」、「デュオミン(商品名)シリーズ」、花王社製「ホモゲノール(商品名)シリーズ」、「レオドール(商品名)シリーズ」、「アミート(商品名)シリーズ」、日油社製「ファルバック(商品名)シリーズ」、「セラミゾール(商品名)シリーズ」、「ポリスター(商品名)シリーズ」、味の素ファインテクノ社製「アジスパー(商品名)シリーズ」、東亞合成社製「アロン分散剤(商品名)シリーズ」などが挙げられる。   Furthermore, in the slurry for forming the insulating layer, a dispersant can be appropriately used for the purpose of further enhancing the dispersibility of the heat-resistant fine particles and preventing the heat-resistant fine particles from agglomerating with each other. Specific examples of the dispersant include various anionic, cationic, and nonionic surfactants; polymer dispersants such as polyacrylic acid and polyacrylate; and the like. More specifically, ADEKA “Adekator (trade name) series”, “Adekanol (trade name) series”, San Nopco “SN Dispersant (trade name) series”, Lion “Politi (trade name)” "Series", "Armin (trade name) series", "Duomin (trade name) series", "Homogenol (trade name) series", "Leodoll (trade name) series", "Amate (trade name) series" , “Falback (trade name) series”, “Ceramisole (trade name) series”, “Polystar (trade name) series” manufactured by NOF Corporation, “Ajisper (trade name) series” manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd., Toagosei Co., Ltd. "Aron Dispersant (trade name) series" manufactured by the company.

絶縁層形成用スラリーにおける分散剤の含有量は、その作用をより有効に発揮させる観点から、耐熱性微粒子100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましい。なお、絶縁層形成用スラリーにおける分散剤量を多すぎると、効果が飽和するのみならず、絶縁層における他の成分の比率が小さくなって、これら他の成分による効果が小さくなる虞があることから、耐熱性微粒子100質量部に対して、5質量部以下であることが好ましい。   The content of the dispersant in the insulating layer forming slurry is preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the heat-resistant fine particles from the viewpoint of more effectively exerting the action. If the amount of the dispersant in the insulating layer forming slurry is too large, not only will the effect be saturated, but the ratio of other components in the insulating layer may be reduced, and the effects of these other components may be reduced. Therefore, the amount is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the heat-resistant fine particles.

また、絶縁層形成用スラリーには、界面張力を制御する目的で、適宜添加剤を加えることができる。添加剤としては、アルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)などが挙げられる。   In addition, an additive can be appropriately added to the insulating layer forming slurry for the purpose of controlling the interfacial tension. Examples of the additive include alcohol (methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, etc.) and the like.

本発明の絶縁層形成用スラリーでは、耐熱性微粒子、増粘剤、および必要に応じて使用されるバインダや、後述する熱溶融性微粒子、膨潤性微粒子などを含む固形分含量を、例えば10〜80質量%とすることが好ましい。   In the insulating layer forming slurry of the present invention, the solids content including heat-resistant fine particles, thickener, and a binder used as necessary, heat-meltable fine particles, swellable fine particles described later, It is preferable to set it as 80 mass%.

絶縁層形成用スラリーの粘度は、耐熱性微粒子の沈降を良好に抑制し、その分散の安定性を高める観点から、5mPa・s以上であることが好ましく、10mPa・s以上であることがより好ましく、20mPa・s以上であることが更に好ましい。また、絶縁層形成用スラリーの粘度が高すぎると、必要な厚みに均一に塗布することが困難になることから、その粘度は、500mPa・s以下であることが好ましく、300mPa・s以下であることがより好ましく、200mPa・s以下であることが更に好ましい。なお、本明細書でいう絶縁層形成用スラリーの粘度は、振動式粘度計を用いて25℃で測定される値である。   The viscosity of the insulating layer forming slurry is preferably 5 mPa · s or more, more preferably 10 mPa · s or more, from the viewpoint of satisfactorily suppressing the precipitation of the heat-resistant fine particles and improving the dispersion stability. More preferably, it is 20 mPa · s or more. In addition, when the viscosity of the insulating layer forming slurry is too high, it becomes difficult to uniformly apply to the required thickness. Therefore, the viscosity is preferably 500 mPa · s or less, and 300 mPa · s or less. It is more preferable, and it is still more preferable that it is 200 mPa * s or less. In addition, the viscosity of the slurry for insulating layer formation in this specification is a value measured at 25 degreeC using a vibration viscometer.

絶縁層形成用スラリーの調製には従来から知られている各種の方法を用いることが可能であり、例えば、前記各種材料(耐熱性微粒子、増粘剤、および必要に応じて使用されるバインダ、防腐剤、殺菌剤、消泡剤、分散剤、更には後述の熱溶融性微粒子、膨潤性微粒子など)を、市販の各種分散装置を用いて媒体中に分散させることで、絶縁層形成用スラリーを調製することが可能である(一部の材料は媒体中に溶解していてもよい)。なお、分散装置が強いシェアを発生するもので、増粘剤やバインダなどの高分子物質の特性に影響がある場合には、耐熱性微粒子および媒体、更には必要に応じて分散剤などを添加し、ハイシェアの分散装置でまず耐熱性微粒子を媒体中に分散させ、その後、増粘剤やバインダなどを添加し、シェアの弱い装置(プロペラ式攪拌装置など)を用いてスラリーを調製することが望ましい。   Various methods conventionally known can be used for the preparation of the insulating layer forming slurry. For example, the various materials (heat-resistant fine particles, thickeners, and binders used as necessary, Insulating layer forming slurry by dispersing preservatives, bactericides, antifoaming agents, dispersing agents, and heat melting fine particles, swellable fine particles, etc. described later) in the medium using various commercially available dispersing devices. (Some materials may be dissolved in the medium). If the dispersion device generates a strong share and affects the properties of polymer substances such as thickeners and binders, heat-resistant fine particles and media, and if necessary, dispersants are added. First, heat-resistant fine particles are dispersed in a medium using a high-share dispersing device, and then a thickener or a binder is added, and a slurry is prepared using a device with a weak share (such as a propeller type stirring device). desirable.

分散装置の具体例としては、ビーズミル、ボールミル、遊星式ボールミル、サンドミルなどのメディア方式の分散機;ジェットミル、ロッドミル、ナノマイザー、ホモジナイザーなどのメディアレスの分散機;などが挙げられる。   Specific examples of the dispersing device include media-type dispersers such as a bead mill, a ball mill, a planetary ball mill, and a sand mill; and media-less dispersers such as a jet mill, a rod mill, a nanomizer, and a homogenizer.

本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータは、本発明の絶縁層形成用スラリーを、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極および多孔質基材よりなる群から選択される少なくとも1種の基材に塗布し、乾燥する工程を経て形成された多孔質の絶縁層を有するものである。   The separator for a lithium ion secondary battery of the present invention comprises at least the slurry for forming an insulating layer of the present invention selected from the group consisting of a positive electrode for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a porous substrate. It has a porous insulating layer formed through a process of applying to one type of substrate and drying.

絶縁層形成用スラリーを塗布する基材として多孔質基材を用いた場合には、絶縁層と多孔質基材とが別個の層を構成しつつ、これらが一体化した構造のセパレータや、絶縁層形成用スラリーの成分と多孔質基材とが一体となって絶縁層を構成した構造のセパレータを得ることができる。また、前記の絶縁層と多孔質基材とが一体化した層と、別の多孔質層とでセパレータを構成していてもよい。この場合には、絶縁層と多孔質基材とが一体化した層と、多孔質層とが一体化していてもよく、多孔質層が、絶縁層と多孔質基材とが一体化した層とは別個の独立膜で、これらがリチウムイオン二次電池内で重ねられてセパレータを構成していてもよい。   When a porous base material is used as a base material on which the insulating layer forming slurry is applied, the insulating layer and the porous base material constitute separate layers, and a separator having a structure in which these are integrated, or an insulating material A separator having a structure in which the component of the slurry for layer formation and the porous substrate are integrated to form an insulating layer can be obtained. Moreover, the separator may be comprised by the layer which the said insulating layer and the porous base material integrated, and another porous layer. In this case, the layer in which the insulating layer and the porous base material are integrated and the porous layer may be integrated, and the porous layer is the layer in which the insulating layer and the porous base material are integrated. These are independent membranes, and these may be stacked in a lithium ion secondary battery to constitute a separator.

他方、絶縁層形成用スラリーを塗布する基材として、リチウムイオン二次電池用正極やリチウムイオン二次電池負極を用いた場合には、絶縁層とリチウムイオン二次電池用正極および/またはリチウムイオン二次電池用負極とが一体化する。この場合、絶縁層のみでセパレータを構成していてもよく、かかる絶縁層と、別の多孔質層とでセパレータを構成してもよい。絶縁層と、別の多孔質層とでセパレータを構成する場合には、絶縁層と前記多孔質層とが一体化していてもよく、前記多孔質層が絶縁層とは別個の独立膜で、リチウムイオン二次電池内で絶縁層と重ねられてセパレータを構成していてもよい。   On the other hand, when a positive electrode for a lithium ion secondary battery or a negative electrode for a lithium ion secondary battery is used as a substrate on which the slurry for forming an insulating layer is applied, the insulating layer and the positive electrode for a lithium ion secondary battery and / or lithium ion The negative electrode for the secondary battery is integrated. In this case, the separator may be constituted only by the insulating layer, or the separator may be constituted by such an insulating layer and another porous layer. When the separator is composed of an insulating layer and another porous layer, the insulating layer and the porous layer may be integrated, and the porous layer is an independent film separate from the insulating layer, The separator may be formed by being overlapped with the insulating layer in the lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池用負極としては、後述する本発明のリチウムイオン二次電池を構成するための正極および負極が挙げられる。   Examples of the positive electrode for lithium ion secondary battery and the negative electrode for lithium ion secondary battery include a positive electrode and a negative electrode for constituting the lithium ion secondary battery of the present invention described later.

多孔質基材としては、材質が、電気絶縁性で、リチウムイオン二次電池内部の電気化学反応に対し安定で、有機電解液に対し安定なものであればいずれでもよいが、織布、不織布または微多孔膜であることが好ましい。微多孔膜としては、通常のリチウムイオン二次電池などのセパレータで使用されている微多孔膜(微多孔性フィルム)と同様の構造を有するものが挙げられる。   The porous substrate may be any material as long as the material is electrically insulating, stable to the electrochemical reaction inside the lithium ion secondary battery, and stable to the organic electrolyte solution. Or it is preferable that it is a microporous film. Examples of the microporous membrane include those having the same structure as the microporous membrane (microporous film) used in separators such as ordinary lithium ion secondary batteries.

多孔質基材の具体的な構成材料としては、例えば、セルロース、セルロース変成体(カルボキシメチルセルロースなど)、ポリオレフィン[ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、エチレン由来の構造単位が85モル%以上の共重合ポリオレフィンなど]、ポリエステル[ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)など]、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの樹脂;ガラス、アルミナ、シリカなどの無機材料(無機酸化物);などが挙げられる。前記共重合ポリオレフィンとしては、エチレン−ビニルモノマー共重合体、より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−メチルアクリレート共重合体、またはエチレン−エチルアクリレート共重合体が例示できる。多孔質基材は、これらの構成材料の1種を含有していてもよく、2種以上を含有していても構わない。また、多孔質基材は、構成成分として、前記の構成材料の他に、必要に応じて、公知の各種添加剤(例えば、樹脂である場合には酸化防止剤など)を含有していても構わない。   Specific examples of the constituent material of the porous substrate include cellulose, cellulose modified products (such as carboxymethyl cellulose), polyolefin [polypropylene (PP), polyethylene (PE), and co-polymers containing 85 mol% or more of structural units derived from ethylene. Polymerized polyolefin, etc.], polyester [polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate (PBT), etc.], resins such as polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyamideimide, polyimide; glass, alumina, silica And inorganic materials (inorganic oxides). Examples of the copolymer polyolefin include an ethylene-vinyl monomer copolymer, more specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), an ethylene-methyl acrylate copolymer, or an ethylene-ethyl acrylate copolymer. it can. The porous substrate may contain one kind of these constituent materials or may contain two or more kinds. Moreover, the porous base material may contain various known additives (for example, an antioxidant in the case of a resin) as a constituent component in addition to the constituent materials described above. I do not care.

多孔質基材を用いてセパレータを構成するに当たり、セパレータの耐熱性をより重視する場合には、多孔質基材の構成材料として、前記例示の各種材料の中でも、耐熱性の高いもの(ポリエステル、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどの耐熱性樹脂や、無機材料)を用いることが好ましい。   In constructing a separator using a porous substrate, in the case of placing more importance on the heat resistance of the separator, among the materials exemplified above as the constituent material of the porous substrate, those having high heat resistance (polyester, It is preferable to use a heat-resistant resin such as aramid, polyamideimide, polyimide, or an inorganic material.

他方、リチウムイオン二次電池が高温になった場合に、多孔質基材の溶融によりセパレータの空孔を閉塞させ、イオンの伝導を阻害してリチウムイオン二次電池の安全性を確保する、いわゆるシャットダウン機能を付与する場合には、所定の温度で溶融、軟化する材料によって構成した多孔質基材を用いることが好ましい。多孔質基材の構成樹脂の溶融、軟化する温度としては、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上であって、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下である。なお、多孔質基材の構成樹脂の溶融、軟化する温度は、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度で判断できる(後記の熱溶融性微粒子についても、同じである。)。このような構成材料としては、ポリオレフィンが好ましく、PEがより好ましい。そして、より良好なシャットダウン機能を得るためには、PEの微多孔膜を用いてセパレータを構成することが特に好ましい。   On the other hand, when the lithium ion secondary battery becomes high temperature, the pores of the separator are closed by melting the porous base material, so that ion conduction is inhibited and the safety of the lithium ion secondary battery is ensured, so-called When providing the shutdown function, it is preferable to use a porous substrate made of a material that melts and softens at a predetermined temperature. The temperature at which the constituent resin of the porous base material melts and softens is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, preferably 150 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or lower. The melting and softening temperature of the constituent resin of the porous substrate can be determined by the melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) in accordance with the provisions of JIS K 7121 (the heat melting property described later). The same applies to fine particles.) As such a constituent material, polyolefin is preferable, and PE is more preferable. In order to obtain a better shutdown function, it is particularly preferable to configure the separator using a PE microporous film.

なお、多孔質基材には、耐熱性微粒子との接着性を高めるために、コロナ処理や界面活性剤処理などの表面処理を施してもよい。   The porous substrate may be subjected to a surface treatment such as a corona treatment or a surfactant treatment in order to enhance the adhesion with the heat-resistant fine particles.

多孔質基材として織布または不織布を用いる場合には、その構成材料が繊維状であるが、繊維の直径は、セパレータの厚み以下であればよい。具体的には、繊維の直径は、例えば、0.01〜5μmであることが好ましい。径が大きすぎると、繊維同士の絡み合いが不足して、これらで構成される多孔質基材の強度、ひいてはセパレータの強度が小さくなって取扱いが困難となることがある。また、径が小さすぎると、セパレータの空孔が小さくなりすぎてイオン透過性が低下する傾向にあり、リチウムイオン二次電池の負荷特性を低下させてしまうことがある。   When a woven fabric or a nonwoven fabric is used as the porous substrate, the constituent material is fibrous, but the fiber diameter may be equal to or less than the thickness of the separator. Specifically, the diameter of the fiber is preferably 0.01 to 5 μm, for example. If the diameter is too large, the entanglement of the fibers will be insufficient, and the strength of the porous substrate composed of these, and consequently the strength of the separator, may be reduced, making handling difficult. On the other hand, if the diameter is too small, the pores of the separator become too small and the ion permeability tends to decrease, which may reduce the load characteristics of the lithium ion secondary battery.

また、多孔質基材としての織布または不織布は、繊維同士を結着するために適宜バインダを用いてもよい。バインダとしては、例えば、絶縁層に含有させるバインダ(絶縁層形成用スラリーに含有させるバインダ)として先に例示した各種バインダが挙げられる。   The woven or non-woven fabric as the porous substrate may use a binder as appropriate in order to bind the fibers together. Examples of the binder include various binders exemplified above as binders contained in the insulating layer (binders contained in the slurry for forming the insulating layer).

また、前記多孔質基材が、織布または不織布のように、繊維で構成されるものであって、特にその空孔の開口径が比較的大きい場合(例えば、空孔の開口径が5μm以上の場合)には、これがリチウムイオン二次電池の短絡の要因となりやすい。よって、この場合には、耐熱性微粒子の一部または全部が基材の空孔内に存在する構造とすることが好ましい。また、耐熱性微粒子以外の微粒子(後述する熱溶融性微粒子や膨潤性微粒子など)の一部または全部が、多孔質基材の空孔内に存在する構造とすることがより好ましい。このような構造とすることで、耐熱性微粒子以外の微粒子を用いることによる作用(熱溶融性微粒子や膨潤性微粒子であればシャットダウン機能)がより有効に発揮されるようになる。多孔質基材の空孔内に耐熱性微粒子や熱溶融性微粒子、膨潤性微粒子などを存在させるには、例えば、絶縁層形成用スラリーを多孔質基材に含浸させた後、一定のギャップを通して余分なスラリーを除去し、その後乾燥するなどの工程を経ればよい。   Further, the porous substrate is composed of fibers such as a woven fabric or a non-woven fabric, and especially when the opening diameter of the pores is relatively large (for example, the opening diameter of the pores is 5 μm or more). In this case, this tends to cause a short circuit of the lithium ion secondary battery. Therefore, in this case, it is preferable to have a structure in which part or all of the heat-resistant fine particles are present in the pores of the substrate. Further, it is more preferable that a part or all of fine particles other than the heat-resistant fine particles (such as heat-meltable fine particles and swellable fine particles described later) exist in the pores of the porous substrate. By adopting such a structure, the effect of using fine particles other than the heat-resistant fine particles (shutdown function in the case of hot-melt fine particles or swellable fine particles) is more effectively exhibited. In order to allow heat-resistant fine particles, heat-meltable fine particles, swellable fine particles, etc. to exist in the pores of the porous base material, for example, after impregnating the porous base material with the slurry for forming the insulating layer, What is necessary is just to pass through processes, such as removing an excess slurry and drying after that.

本発明のセパレータに用いる多孔質基材としては、厚みを薄くできるという点で、不織布や微多孔膜がより好ましい。不織布や微多孔膜は従来公知の方法によって製造したものを用いることができる。より具体的には、不織布については、スパンボンド、メルトブロー、湿式、乾式、エレクトロスピニングなどの方法によって製造したものを使用することができる。また、微多孔膜については、発泡法、溶剤抽出法、乾式延伸法、湿式延伸法などの公知の各種方法によって製造したものを使用することができる。   As the porous substrate used in the separator of the present invention, a nonwoven fabric or a microporous membrane is more preferable in that the thickness can be reduced. As the nonwoven fabric and the microporous membrane, those produced by a conventionally known method can be used. More specifically, a nonwoven fabric produced by a method such as spunbonding, meltblowing, wet, dry, or electrospinning can be used. Moreover, about a microporous film, what was manufactured by well-known various methods, such as a foaming method, a solvent extraction method, a dry-type extending | stretching method, and a wet extending | stretching method, can be used.

なお、絶縁層中にシャットダウン機能を確保するための材料を含有させたり、セパレータにシャットダウン機能を確保するための層を設けたりして、セパレータにシャットダウン機能を付与することもできる。特に、耐熱性の高い樹脂を用いて構成した多孔質基材を使用したり、多孔質基材を用いずにセパレータを構成したりする場合に、セパレータのシャットダウン機能を確保するには、このような方法が推奨される。   In addition, the material for ensuring a shutdown function can be contained in an insulating layer, or the layer for ensuring a shutdown function can be provided in a separator, and a shutdown function can also be provided to a separator. In particular, in order to ensure the shutdown function of the separator when using a porous substrate composed of a resin with high heat resistance or when configuring a separator without using a porous substrate, Recommended.

なお、セパレータにシャットダウン機能を付与するための層は、前記の、絶縁層と多孔質基材と一体化した層と、別の多孔質層とで構成されるセパレータや、絶縁層と別の多孔質層とで構成されるセパレータにおける「別の多孔質層」に該当する。このような「別の多孔質層」としては、例えば、前記の、所定の温度で溶融、軟化する材料によって構成した多孔質基材(より好ましくは微多孔膜)が挙げられる。   In addition, the layer for imparting a shutdown function to the separator is a separator composed of the above-described layer integrated with the insulating layer and the porous substrate and another porous layer, or a porous material different from the insulating layer. This corresponds to “another porous layer” in a separator composed of a porous layer. Examples of such “another porous layer” include a porous substrate (more preferably a microporous film) made of the material that melts and softens at a predetermined temperature.

なお、シャットダウン機能を付与するための層(特に微多孔膜)は、高温下で熱収縮を起こしやすいが、本発明のセパレータでは、耐熱性微粒子を含有する絶縁層の作用によって、セパレータ全体の熱収縮が抑制され、高温時のセパレータの寸法安定性を高めることができる。また、シャットダウン機能を付与するための層を別途設けない構成のセパレータであっても、絶縁層に係る耐熱性微粒子の作用によって、セパレータの熱収縮が抑制される。そのため、本発明のセパレータを用いたリチウムイオン二次電池では、高温時におけるセパレータの収縮による内部短絡の発生を抑制して、その信頼性、安全性を高めることができる。   Note that the layer for providing a shutdown function (particularly a microporous film) is likely to undergo thermal shrinkage at high temperatures. However, in the separator of the present invention, the heat of the entire separator is obtained by the action of the insulating layer containing heat-resistant fine particles. Shrinkage is suppressed and the dimensional stability of the separator at high temperatures can be increased. Further, even in a separator having a configuration in which a layer for providing a shutdown function is not separately provided, thermal contraction of the separator is suppressed by the action of the heat-resistant fine particles related to the insulating layer. Therefore, in the lithium ion secondary battery using the separator of the present invention, the occurrence of an internal short circuit due to the shrinkage of the separator at a high temperature can be suppressed, and the reliability and safety can be improved.

絶縁層にシャットダウン機能を確保するための材料を添加する場合の前記材料としては、リチウムイオン二次電池内が高温になった際に溶融、軟化する熱溶融性微粒子や、有機電解液中で膨潤し、かつ温度の上昇により膨潤度が増大する膨潤性微粒子が挙げられる。   Examples of the material for adding a material for ensuring a shutdown function to the insulating layer include hot-melt fine particles that melt and soften when the temperature inside the lithium ion secondary battery becomes high, and swelling in an organic electrolyte. In addition, swellable fine particles whose degree of swelling increases with an increase in temperature can be mentioned.

熱溶融性微粒子の溶融、軟化する温度としては、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上であって、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下である。このような熱溶融性微粒子の構成材料の具体例としては、PE、エチレン由来の構造単位が85モル%以上の共重合ポリオレフィン、PP、またはポリオレフィン誘導体(塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレンなど)、ポリオレフィンワックス、石油ワックス、カルナバワックスなどが挙げられる。前記共重合ポリオレフィンとしては、エチレン−ビニルモノマー共重合体、より具体的には、EVA、エチレン−メチルアクリレート共重合体、またはエチレン−エチルアクリレート共重合体が例示できる。また、ポリシクロオレフィンなどを用いることもできる。熱溶融性微粒子は、これらの構成材料の1種のみを有していてもよく、2種以上を有していても構わない。これらの中でも、PE、ポリオレフィンワックス、またはエチレン由来の構造単位が85モル%以上のEVAが好適である。また、前記熱溶融性微粒子は、構成成分として、前記の構成材料の他に、必要に応じて、樹脂に添加される公知の各種添加剤(例えば、酸化防止剤など)を含有していても構わない。   The temperature at which the heat-meltable fine particles are melted and softened is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, preferably 150 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or lower. Specific examples of the constituent material of such heat-meltable fine particles include PE, a copolymerized polyolefin having a structural unit derived from ethylene of 85 mol% or more, PP, or a polyolefin derivative (chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, etc.), polyolefin Examples thereof include wax, petroleum wax, carnauba wax and the like. Examples of the copolymer polyolefin include an ethylene-vinyl monomer copolymer, more specifically, EVA, an ethylene-methyl acrylate copolymer, or an ethylene-ethyl acrylate copolymer. Moreover, polycycloolefin etc. can also be used. The heat-meltable fine particles may have only one kind of these constituent materials, or may have two or more kinds. Among these, PE, polyolefin wax, or EVA having a structural unit derived from ethylene of 85 mol% or more is preferable. The heat-meltable fine particles may contain various known additives (for example, antioxidants) added to the resin as necessary in addition to the constituent materials described above. I do not care.

熱溶融性微粒子の粒径としては、耐熱性微粒子と同じ測定法で測定される数平均粒子径で、例えば、好ましくは0.001μm以上、より好ましくは0.1μm以上であって、好ましくは15μm以下、より好ましくは1μm以下である。   The particle diameter of the heat-meltable fine particles is a number average particle diameter measured by the same measurement method as that of the heat-resistant fine particles, and is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and preferably 15 μm. Below, more preferably 1 μm or less.

有機電解液中で膨潤でき、かつ温度の上昇により膨潤度が増大する膨潤性微粒子をセパレータが有する場合には、リチウムイオン二次電池内で高温に曝されたときに、膨潤性微粒子の膨潤によって有機電解液を吸収して大きく膨張する(以下、膨潤性微粒子における温度の上昇に伴って膨潤度が増大する機能を「熱膨潤性」という。)ことにより、セパレータ内のLiイオンの伝導性を著しく低下させるため、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が上昇し、前記のシャットダウン機能を確実に確保することが可能となる。膨潤性微粒子としては、前記の熱膨潤性を示す温度が、75〜125℃であるものが好ましい。   When the separator has swellable fine particles that can swell in the organic electrolyte and increase in degree of swelling as the temperature rises, the swelling of the swellable fine particles when exposed to high temperatures in a lithium ion secondary battery By absorbing the organic electrolyte and expanding greatly (hereinafter, the function of increasing the degree of swelling with increasing temperature in the swellable fine particles is referred to as “thermal swelling”), the conductivity of Li ions in the separator is increased. Since the internal resistance of the lithium ion secondary battery is increased, the shutdown function can be reliably ensured. As the swellable fine particles, those having a temperature of 75 to 125 ° C. exhibiting the above heat swellability are preferable.

このような熱膨潤性を有する膨潤性微粒子としては、例えば、架橋ポリスチレン(PS)、架橋アクリル樹脂[例えば、架橋ポリメチルメタクリレート(PMMA)]、架橋フッ素樹脂[例えば、架橋ポリフッ化ビニリデン(PVDF)]などが好適であり、架橋PMMAが特に好ましい。   Examples of such swellable fine particles having thermal swellability include crosslinked polystyrene (PS), crosslinked acrylic resin [for example, crosslinked polymethyl methacrylate (PMMA)], and crosslinked fluororesin [for example, crosslinked polyvinylidene fluoride (PVDF). ] Is preferred, and cross-linked PMMA is particularly preferred.

膨潤性微粒子の粒径は、レーザー散乱粒度分布計(例えば、HORIBA社製「LA−920」)を用い、微粒子を膨潤しない媒体(例えば水)に分散させて測定した数平均粒子径で、0.1〜20μmであることが好ましい。   The particle size of the swellable fine particles is a number average particle size measured by dispersing the fine particles in a non-swelling medium (for example, water) using a laser scattering particle size distribution meter (for example, “LA-920” manufactured by HORIBA). It is preferable that it is 1-20 micrometers.

膨潤性微粒子の市販品としては、例えば、ガンツ化成社製の架橋PMMA「ガンツパール(製品名)」、東洋インキ社製の架橋PMMA「RSP1079(製品名)」などが入手可能である。   Examples of commercially available swellable fine particles include cross-linked PMMA “Gantz Pearl (product name)” manufactured by Gantz Kasei Co., Ltd. and cross-linked PMMA “RSP1079 (product name)” manufactured by Toyo Ink Co., Ltd. are available.

なお、セパレータに係る前記のシャットダウン機能は、例えば、モデルセルの温度による抵抗上昇により評価することが可能である。すなわち、正極、負極、セパレータ、および有機電解液を備えたモデルセルを作製し、このモデルセルを高温槽中に保持し、5℃/分の速度で昇温しながらモデルセルの内部抵抗値を測定し、測定された内部抵抗値が、加熱前(室温で測定した抵抗値)の5倍以上となる温度を測定することで、この温度をセパレータの有するシャットダウン温度として評価することができる。   Note that the shutdown function related to the separator can be evaluated by, for example, an increase in resistance due to the temperature of the model cell. That is, a model cell including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an organic electrolyte is prepared, and the model cell is held in a high-temperature bath, and the internal resistance value of the model cell is increased while the temperature is increased at a rate of 5 ° C./min. By measuring and measuring the temperature at which the measured internal resistance value is at least five times that before heating (resistance value measured at room temperature), this temperature can be evaluated as the shutdown temperature of the separator.

セパレータは、絶縁層や多孔質基材からなる層を複数有していてもよい。例えば、絶縁層の両面に微多孔膜を配置してセパレータを構成したり、微多孔膜の両面に絶縁層を配置してセパレータを構成してもよい。ただし、セパレータの有する層数が多くなりすぎると、セパレータの厚みを増やしてリチウムイオン二次電池の内部抵抗の増加やエネルギー密度の低下を招く虞があるので好ましくなく、セパレータ中の層数は5層以下であることが好ましい。   The separator may have a plurality of layers made of an insulating layer or a porous substrate. For example, a separator may be formed by disposing a microporous film on both surfaces of the insulating layer, or a separator by disposing an insulating layer on both surfaces of the microporous film. However, if the separator has too many layers, it is not preferable because the thickness of the separator is increased, which may increase the internal resistance of the lithium ion secondary battery or decrease the energy density. The number of layers in the separator is 5 It is preferable that it is below a layer.

本発明のセパレータにおける耐熱性微粒子の含有量は、耐熱性微粒子を使用することによる作用をより有効に発揮させる観点から、セパレータの構成成分の全体積中、10体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましく、40体積%以上であることが更に好ましい。   The content of the heat-resistant fine particles in the separator of the present invention is preferably 10% by volume or more in the total volume of the constituent components of the separator, from the viewpoint of more effectively exerting the action by using the heat-resistant fine particles, It is more preferably 30% by volume or more, and further preferably 40% by volume or more.

また、例えば多孔質基材を用いずに、電極表面に絶縁層を形成する場合、前記の熱溶融性微粒子や膨潤性微粒子を含有させて、シャットダウン機能も持たせるときには、セパレータ中の耐熱性微粒子の体積比率の上限は、例えば80体積%であることが好ましい。他方、多孔質基材を用いず、かつシャットダウン機能を有しないセパレータとする場合には、セパレータ中の耐熱性微粒子の体積比率は、更に高い比率でもよく、例えば95体積%以下であれば問題ない。   For example, when an insulating layer is formed on the electrode surface without using a porous base material, the heat-resistant fine particles in the separator are used when the above-mentioned heat-meltable fine particles and swellable fine particles are contained to provide a shutdown function. The upper limit of the volume ratio is preferably 80% by volume, for example. On the other hand, when a separator that does not use a porous base material and does not have a shutdown function, the volume ratio of the heat-resistant fine particles in the separator may be a higher ratio, for example, 95% by volume or less. .

また、多孔質基材を用いてセパレータを構成する場合であって、絶縁層中に前記の熱溶融性微粒子や膨潤性微粒子を含有させて、シャットダウン機能も持たせたセパレータとしたり、熱溶融性の樹脂で構成された多孔質基材(例えば微多孔膜)と絶縁層とでセパレータを構成したりするときには、セパレータ中の耐熱性微粒子の体積比率の上限は、例えば60体積%であることが好ましい。他方、多孔質基材を用い、かつシャットダウン機能を有しないセパレータとする場合には、セパレータ中の耐熱性微粒子の体積比率は、更に高い比率でもよく、例えば80体積%以下であれば問題ない。   In addition, when the separator is configured using a porous substrate, the insulating layer contains the heat-fusible fine particles or the swellable fine particles, so that a separator having a shutdown function can be obtained. When a separator is composed of a porous substrate (for example, a microporous film) composed of the above resin and an insulating layer, the upper limit of the volume ratio of the heat-resistant fine particles in the separator is, for example, 60% by volume. preferable. On the other hand, when a porous substrate is used and the separator does not have a shutdown function, the volume ratio of the heat-resistant fine particles in the separator may be a higher ratio, for example, 80% by volume or less.

また、セパレータにおいて、良好なシャットダウン機能を確保する観点からは、セパレータ中における熱溶融性樹脂(熱溶融性樹脂で構成される多孔質基材または熱溶融性微粒子)および/または膨潤性微粒子の含有量は、セパレータの構成成分の全体積中、5〜70体積%であることが好ましい。セパレータ中における熱溶融性樹脂や膨潤性微粒子の含有量が少なすぎると、これらを含有させることによるシャットダウン効果が小さくなることがあり、多すぎると、セパレータ中における耐熱性微粒子などの含有量が減ることになるため、これらによって確保される効果が小さくなることがある。   In addition, from the viewpoint of ensuring a good shutdown function in the separator, the separator contains a heat-meltable resin (a porous base material or heat-meltable fine particles composed of a heat-meltable resin) and / or swellable fine particles. The amount is preferably 5 to 70% by volume in the total volume of the constituent components of the separator. If the content of the heat-meltable resin or swellable fine particles in the separator is too small, the shutdown effect due to the inclusion thereof may be reduced, and if it is too large, the content of the heat-resistant fine particles in the separator is reduced. Therefore, the effect secured by these may be reduced.

よって、絶縁層形成用スラリーにおいては、形成後の絶縁層における各構成成分の含有量が前記好適値を満足できるような量で、これら構成成分を配合することが好ましい。   Therefore, in the slurry for forming an insulating layer, it is preferable that these constituent components are blended in such an amount that the content of each constituent component in the insulating layer after the formation can satisfy the preferable value.

リチウムイオン二次電池の短絡防止効果をより高め、セパレータの強度を確保して、その取り扱い性を良好とする観点から、セパレータの厚みは、例えば、3μm以上とすることが好ましく、5μm以上とすることがより好ましい。他方、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度をより高める観点からは、セパレータの厚みは、50μm以下とすることが好ましく、30μm以下とすることがより好ましい。例えば、絶縁層のみでセパレータを構成する場合には、絶縁層の厚みが、前記のセパレータの好適厚みを満足するようにすればよい。   From the viewpoint of further improving the short-circuit prevention effect of the lithium ion secondary battery, ensuring the strength of the separator, and improving the handleability, the thickness of the separator is preferably 3 μm or more, for example, and is 5 μm or more. It is more preferable. On the other hand, from the viewpoint of further increasing the energy density of the lithium ion secondary battery, the thickness of the separator is preferably 50 μm or less, and more preferably 30 μm or less. For example, when the separator is constituted only by the insulating layer, the thickness of the insulating layer may satisfy the preferable thickness of the separator.

また、例えば、絶縁層と多孔質基材とを有し、これらが別個の層を形成しているセパレータの場合(特に多孔質基材が微多孔膜の場合)場合には、絶縁層の厚みをX(μm)、多孔質基材の厚みをY(μm)としたとき、XとYとの比率Y/Xを1〜10としつつ、セパレータ全体の厚みが前記好適値を満足するようにすることが好ましい。Y/Xが大きすぎると、絶縁層が薄くなりすぎて、例えば、多孔質基材の高温時での寸法安定性が劣る場合に、その熱収縮を抑制する効果が小さくなる虞がある。また、Y/Xが小さすぎると、絶縁層が厚くなりすぎて、セパレータ全体の厚みを増大させ、負荷特性などのリチウムイオン二次電池の特性の低下を引き起こす虞がある。なお、セパレータが、絶縁層を複数有する場合には、厚みXはその総厚みであり、多孔質基材を複数有する場合には、厚みYはその総厚みである。   Further, for example, in the case of a separator having an insulating layer and a porous substrate, which form separate layers (especially when the porous substrate is a microporous film), the thickness of the insulating layer Is X (μm), and the thickness of the porous substrate is Y (μm), the ratio Y / X between X and Y is set to 1 to 10 so that the thickness of the entire separator satisfies the above-mentioned preferable value. It is preferable to do. If Y / X is too large, the insulating layer becomes too thin. For example, when the dimensional stability of the porous substrate at high temperatures is poor, the effect of suppressing the thermal shrinkage may be reduced. On the other hand, if Y / X is too small, the insulating layer becomes too thick, increasing the thickness of the entire separator, which may cause deterioration in characteristics of the lithium ion secondary battery such as load characteristics. When the separator has a plurality of insulating layers, the thickness X is the total thickness, and when the separator has a plurality of porous substrates, the thickness Y is the total thickness.

具体的な値で表現すると、多孔質基材の厚み(セパレータが多孔質基材を複数有する場合には、その総厚み)は、5μm以上であることが好ましく、また、30μm以下であることが好ましい。そして、絶縁層の厚み(セパレータが絶縁層を複数有する場合には、その総厚み)は、1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましく、4μm以上であることが更に好ましく、また、20μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましく、6μm以下であることがより好ましい。   In terms of specific values, the thickness of the porous substrate (when the separator has a plurality of porous substrates, the total thickness) is preferably 5 μm or more, and 30 μm or less. preferable. And the thickness of the insulating layer (when the separator has a plurality of insulating layers, the total thickness) is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, further preferably 4 μm or more, Moreover, it is preferable that it is 20 micrometers or less, It is more preferable that it is 10 micrometers or less, It is more preferable that it is 6 micrometers or less.

また、セパレータの空孔率は、有機電解液の保液量を確保してイオン透過性を良好にするために、乾燥した状態で、20%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。一方、セパレータの強度確保と内部短絡の防止の観点から、セパレータの空孔率は、乾燥した状態で、70%以下であることが好ましく、60%以下であることがより好ましい。なお、セパレータの空孔率:P(%)は、セパレータの厚み、面積あたりの質量、構成成分の密度から、次式を用いて各成分iについての総和を求めることにより計算できる。
P = Σaρ /(m/t)
ここで、前記式中、a:質量%で表した成分iの比率、ρ:成分iの密度(g/cm)、m:セパレータの単位面積あたりの質量(g/cm)、t:セパレータの厚み(cm)、である。
In addition, the porosity of the separator is preferably 20% or more, and preferably 30% or more in the dried state in order to secure the amount of the organic electrolyte retained and to improve the ion permeability. Is more preferable. On the other hand, from the viewpoint of ensuring the strength of the separator and preventing internal short circuit, the porosity of the separator is preferably 70% or less, and more preferably 60% or less, in a dry state. The porosity of the separator: P (%) can be calculated by obtaining the sum for each component i from the thickness of the separator, the mass per area, and the density of the constituent components using the following equation.
P = Σa i ρ i / (m / t)
Here, in the above formula, a i : ratio of component i expressed by mass%, ρ i : density of component i (g / cm 3 ), m: mass per unit area of separator (g / cm 2 ), t: thickness of separator (cm).

また、セパレータの透気度は、JIS P 8117に準拠した方法で測定され、0.879g/mmの圧力下で100mlの空気が膜を透過する秒数で示されるガーレー値で10〜300secであることが望ましい。透気度が大きすぎると、イオン透過性が小さくなり、小さすぎるとセパレータの強度が小さくなることがある。前記の透気度は、これまでに説明した構成のセパレータとすることで確保できる。 The air permeability of the separator is measured by a method according to JIS P 8117, and is 10 to 300 sec as a Gurley value indicated by the number of seconds that 100 ml of air passes through the membrane under a pressure of 0.879 g / mm 2. It is desirable to be. If the air permeability is too high, the ion permeability is reduced, and if it is too low, the strength of the separator may be reduced. The air permeability can be ensured by using the separator having the configuration described above.

本発明のセパレータは、例えば、本発明の製造方法、すなわち、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極および多孔質基材から選ばれる少なくとも1種の基材に、絶縁層形成用スラリーを塗布した後、所定の温度で乾燥して媒体を除去する方法により製造できる。   The separator of the present invention is formed, for example, on the production method of the present invention, that is, an insulating layer is formed on at least one substrate selected from a positive electrode for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a porous substrate. After the slurry is applied, it can be manufactured by a method of removing the medium by drying at a predetermined temperature.

絶縁層形成用スラリーを基材表面に塗布する際には、従来公知の塗工機、例えば、ダイコーター、グラビアコーター、リバースロールコーター、スクイズロールコーター、カーテンコーター、ブレードコーター、ナイフコーターなどの塗工機を用いることができる。   When the insulating layer forming slurry is applied to the substrate surface, a conventionally known coating machine such as a die coater, gravure coater, reverse roll coater, squeeze roll coater, curtain coater, blade coater, knife coater, etc. A machine tool can be used.

また、セパレータ中において、耐熱性微粒子として板状粒子を用いた場合、その配向性を高めるには、絶縁層形成用スラリーを基材に塗布する際に、絶縁層形成用スラリーにシェアをかければよい。絶縁層形成用スラリーにシェアをかけるには、例えば、多孔質基材を用いてセパレータを製造する場合では、絶縁層形成用スラリーを多孔質基材に含浸させた後、一定のギャップを通して余分なスラリーを除去し、その後乾燥するなどの工程を経ればよい。   Further, when plate-like particles are used as the heat-resistant fine particles in the separator, in order to increase the orientation, when the insulating layer forming slurry is applied to the substrate, the insulating layer forming slurry must be shared. Good. In order to apply a share to the insulating layer forming slurry, for example, in the case of manufacturing a separator using a porous base material, after impregnating the insulating layer forming slurry into the porous base material, an extra portion is passed through a certain gap. What is necessary is just to pass through processes, such as removing a slurry and drying after that.

また、セパレータ中において、板状の耐熱性微粒子の配向性をより高めるには、前記のシェアをかける方法以外にも、高固形分濃度(例えば50〜80質量%)の絶縁層形成用スラリーを使用する方法;耐熱性微粒子を溶媒に、ディスパー、アジター、ホモジナイザー、ボールミル、アトライター、ジェットミルなどの各種混合・攪拌装置、分散装置などを用いて分散させ、得られた分散体にバインダ(更に、必要に応じて熱溶融性微粒子、膨潤性微粒子など)を添加・混合して調製した絶縁層形成用スラリーを使用する方法;表面に油脂類、界面活性剤、シランカップリング剤などの分散性剤を作用させて、表面を改質した耐熱性微粒子を用いて調製した絶縁層形成用スラリーを使用する方法;形状、径またはアスペクト比の異なる耐熱性微粒子を併用して調製した絶縁層形成用スラリーを使用する方法;絶縁層形成用スラリーを多孔質基材に塗布・含浸させたり、基材表面に塗布したりした後の乾燥条件を制御する方法;セパレータを加圧や加熱加圧プレスする方法;絶縁層形成用スラリーを基材に塗布・含浸させたり、基材表面に塗布したりした後、乾燥前に磁場をかける方法;などが採用でき、これらの方法をそれぞれ単独で実施してもよく、2種以上の方法を組み合わせて実施してもよい。   In addition, in order to further enhance the orientation of the plate-like heat-resistant fine particles in the separator, in addition to the above-described method of applying a shear, a slurry for forming an insulating layer having a high solid content concentration (for example, 50 to 80% by mass) is used. Method used: Disperse heat-resistant fine particles in a solvent using various mixing / stirring devices such as dispersers, agitators, homogenizers, ball mills, attritors, jet mills, dispersion devices, etc., and a binder (further , A method of using a slurry for forming an insulating layer prepared by adding and mixing hot-melting fine particles, swellable fine particles, etc., if necessary); dispersibility of oils, surfactants, silane coupling agents, etc. on the surface Using a slurry for forming an insulating layer prepared using heat-resistant fine particles whose surface has been modified by the action of an agent; heat resistance with different shapes, diameters or aspect ratios Method of using slurry for forming an insulating layer prepared by using particles together; Method of controlling drying conditions after applying or impregnating a slurry for forming an insulating layer on a porous substrate or coating the surface of a substrate A method in which the separator is pressed or heated and pressed; a method in which the insulating layer forming slurry is applied and impregnated on the base material, or applied to the surface of the base material and then a magnetic field is applied before drying; These methods may be carried out alone or in combination of two or more methods.

本発明の製造方法では、セパレータを構成する絶縁層の形成に、耐熱性微粒子の良好な分散状態を長期にわたって維持し得る本発明の絶縁層形成用スラリーを用いている。そのため、本発明の製造方法によれば、例えば、長期間貯蔵した絶縁層形成用スラリーを使用しても、均一性の高い絶縁層を有するセパレータを製造できる。また、本発明の製造方法によれば、長尺のセパレータを連続的に製造しても、製造初期と製造終期とで均一性が高い絶縁層を有し、品質が安定したセパレータとすることができる。   In the production method of the present invention, the insulating layer forming slurry of the present invention capable of maintaining a good dispersion state of the heat-resistant fine particles over a long period of time is used for forming the insulating layer constituting the separator. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, for example, a separator having an insulating layer with high uniformity can be manufactured even if a slurry for forming an insulating layer stored for a long time is used. In addition, according to the manufacturing method of the present invention, even when a long separator is continuously manufactured, it is possible to obtain a separator having a highly uniform insulating layer at the initial stage of manufacturing and at the end of manufacturing and having a stable quality. it can.

本発明のリチウムイオン二次電池は、耐熱性の良好な本発明のセパレータを有しており、電池内が高温になっても、セパレータの熱収縮に起因する内部短絡の発生が抑制でき、また、前記セパレータによってリチウムデンドライトの析出に起因する微小短絡の発生も抑制できることから、安全性および信頼性が優れている。   The lithium ion secondary battery of the present invention has the separator of the present invention with good heat resistance, and can suppress the occurrence of internal short circuit due to the thermal contraction of the separator even when the inside of the battery becomes high temperature. Since the separator can also prevent the occurrence of a micro short circuit due to the precipitation of lithium dendrite, it is excellent in safety and reliability.

本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明のリチウムイオン二次電池用セパレータを用いていれば、その他の構成、構造については特に制限はなく、従来から知られているリチウムイオン二次電池が備えている各種構成、構造を採用することができる。   As long as the lithium ion secondary battery of the present invention uses the lithium ion secondary battery separator of the present invention, the other configurations and structures are not particularly limited, and conventionally known lithium ion secondary batteries can be used. Various configurations and structures can be employed.

リチウムイオン二次電池の形態としては、スチール缶やアルミニウム缶などを外装缶として使用した筒形(角筒形や円筒形など)などが挙げられる。また、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池とすることもできる。   Examples of the form of the lithium ion secondary battery include a cylindrical shape (such as a rectangular tube shape or a cylindrical shape) using a steel can or an aluminum can as an outer can. Moreover, it can also be set as the soft package battery which used the laminated film which vapor-deposited the metal as an exterior body.

正極としては、従来から知られているリチウムイオン二次電池に用いられている正極、すなわち、Liイオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する正極であれば特に制限はない。例えば、活物質として、Li1+xMO(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mnなど)で表されるリチウム含有遷移金属酸化物;LiMnなどのリチウムマンガン酸化物;LiMnのMnの一部を他元素で置換したLiMn(1−x);オリビン型LiMPO(M:Co、Ni、Mn、Fe);LiMn0.5Ni0.5;Li(1+a)MnNiCo(1−x−y)(−0.1<a<0.1、0<x<0.5、0<y<0.5);などを適用することが可能であり、これらの正極活物質に公知の導電助剤(カーボンブラックなどの炭素材料など)やポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの結着剤などを適宜添加した正極合剤を、集電体を芯材として成形体(すなわち、正極合剤層)に仕上げたものなどを用いることができる。 The positive electrode is not particularly limited as long as it is a positive electrode used in a conventionally known lithium ion secondary battery, that is, a positive electrode containing an active material capable of occluding and releasing Li ions. For example, as an active material, lithium-containing transition metal oxide represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, etc.); lithium manganese such as LiMn 2 O 4 Oxide; LiMn x M (1-x) O 2 in which part of Mn of LiMn 2 O 4 is substituted with another element; olivine type LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe); LiMn 0.5 Ni 0.5 O 2 ; Li (1 + a) Mn x Ni y Co (1-xy) O 2 (−0.1 <a <0.1, 0 <x <0.5, 0 <y <0. 5); can be applied, and a known conductive additive (carbon material such as carbon black) or a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is appropriately added to these positive electrode active materials. The positive electrode mixture is formed from a current collector as a core material (ie, Such as those finished electrode mixture layer) may be used.

正極の集電体としては、アルミニウムなどの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、厚みが10〜30μmのアルミニウム箔が好適に用いられる。   As the current collector of the positive electrode, a metal foil such as aluminum, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used. Usually, an aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is preferably used.

正極側のリード部は、通常、正極作製時に、集電体の一部に正極合剤層を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、リード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体にアルミニウム製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。   The lead portion on the positive electrode side is normally provided by leaving the exposed portion of the current collector without forming the positive electrode mixture layer on a part of the current collector and forming the lead portion at the time of producing the positive electrode. However, the lead portion is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting an aluminum foil or the like to the current collector later.

負極としては、従来から知られているリチウムイオン二次電池に用いられている負極、すなわち、Liイオンを吸蔵放出可能な活物質を含有する負極であれば特に制限はない。例えば、活物質として、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料の1種または2種以上の混合物が用いられる。また、Si、Sn、Ge、Bi、Sb、Inなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、または酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物、もしくはリチウム金属やリチウム/アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤(カーボンブラックなどの炭素材料など)やPVDFなどの結着剤などを適宜添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体(負極合剤層)に仕上げたものや、前記の各種合金やリチウム金属の箔を単独で用いたり、前記合金やリチウム金属の層を集電体に形成したものなどの負極剤層を有するものが用いられる。   The negative electrode is not particularly limited as long as it is a negative electrode used in a conventionally known lithium ion secondary battery, that is, a negative electrode containing an active material capable of occluding and releasing Li ions. For example, carbon that can occlude and release lithium, such as graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired organic polymer compounds, mesocarbon microbeads (MCMB), and carbon fibers as active materials One type or a mixture of two or more types of system materials is used. In addition, elements such as Si, Sn, Ge, Bi, Sb and In and alloys thereof, lithium-containing nitrides, oxides and other compounds that can be charged and discharged at a low voltage close to lithium metal, or lithium metals and lithium / aluminum alloys Can also be used as a negative electrode active material. A negative electrode mixture obtained by appropriately adding a conductive additive (carbon material such as carbon black) or a binder such as PVDF to these negative electrode active materials, and a molded body (negative electrode mixture layer) using a current collector as a core material And those having a negative electrode agent layer such as those obtained by using the above-mentioned various alloys and lithium metal foils alone or those obtained by forming the alloy or lithium metal layer on a current collector.

負極に集電体を用いる場合には、集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、また、下限は5μmであることが望ましい。   When a current collector is used for the negative electrode, a copper or nickel foil, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used as the current collector, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is preferably 5 μm.

負極側のリード部も、正極側のリード部と同様に、通常、負極作製時に、集電体の一部に負極剤層(負極活物質を有する層、負極合剤層を含む)を形成せずに集電体の露出部を残し、そこをリード部とすることによって設けられる。ただし、この負極側のリード部は必ずしも当初から集電体と一体化されたものであることは要求されず、集電体に銅製の箔などを後から接続することによって設けてもよい。   As with the lead portion on the negative electrode side, the negative electrode layer (including a layer having a negative electrode active material and a negative electrode mixture layer) is usually formed on a part of the current collector during the preparation of the negative electrode. Without leaving the exposed portion of the current collector, it is provided as a lead portion. However, the lead portion on the negative electrode side is not necessarily integrated with the current collector from the beginning, and may be provided by connecting a copper foil or the like to the current collector later.

電極は、前記の正極と前記の負極とを、本発明のセパレータを介して積層した積層構造の電極群や、更にこれを巻回した巻回構造の電極群の形態で用いることができる。   The electrode can be used in the form of an electrode group having a laminated structure in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator of the present invention, or a wound structure electrode group in which the electrode is wound.

有機電解液としては、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してLiイオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に制限はない。例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF 、LiSbF などの無機リチウム塩;LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfOSO[ここでRfはフルオロアルキル基]などの有機リチウム塩;などを用いることができる。 As the organic electrolytic solution, a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is used. The lithium salt is not particularly limited as long as it dissociates in a solvent to form Li + ions and does not cause a side reaction such as decomposition in a voltage range used as a battery. For example, inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (RfOSO 2 ) 2 [where Rf is a fluoroalkyl group]; it can.

有機電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート;プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル;γ−ブチロラクトンといった環状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルといったニトリル類;エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても構わない。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。また、これらの電解液に安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼン、無水酸、硫黄化エステル、ビニルエチレンカーボネート(VEC)などの添加剤を適宜加えることもできる。   The organic solvent used in the organic electrolyte is not particularly limited as long as it dissolves the lithium salt and does not cause a side reaction such as decomposition in the voltage range used as a battery. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate; chain esters such as methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; Chain ethers such as ethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme and tetraglyme; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran; nitriles such as acetonitrile, propionitrile and methoxypropionitrile; Sulfites such as ethylene glycol sulfite; and the like, and these may be used alone. , It may be used in combination of two or more thereof. In order to obtain a battery with better characteristics, it is desirable to use a combination that can obtain high conductivity, such as a mixed solvent of ethylene carbonate and chain carbonate. In addition, vinylene carbonates, 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexyl benzene, biphenyl, fluorobenzene, t are used for the purpose of improving safety, charge / discharge cycleability, and high-temperature storage properties of these electrolytes. -Additives such as butylbenzene, acid anhydride, sulfurated ester, vinyl ethylene carbonate (VEC) may be added as appropriate.

このリチウム塩の有機電解液中の濃度としては、0.5〜1.5mol/lとすることが好ましく、0.9〜1.25mol/lとすることがより好ましい。   The concentration of the lithium salt in the organic electrolyte is preferably 0.5 to 1.5 mol / l, and more preferably 0.9 to 1.25 mol / l.

また、前記の有機溶媒の代わりに、エチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、へプチル−トリメチルアンモニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、ピリジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、グアジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミドといった常温溶融塩を用いることもできる。   Also, instead of the organic solvent, melting at room temperature such as ethyl-methylimidazolium trifluoromethylsulfonium imide, heptyl-trimethylammonium trifluoromethylsulfonium imide, pyridinium trifluoromethylsulfonium imide, guanidinium trifluoromethylsulfonium imide A salt can also be used.

更に、前記の有機電解液を含有してゲル化するような高分子材料を添加して、有機電解液をゲル状にして電池に用いてもよい。有機電解液をゲル状とするための高分子材料としては、PVDF、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF−HFP)、PAN、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、主鎖または側鎖にエチレンオキシド鎖を有する架橋ポリマー、架橋したポリ(メタ)アクリル酸エステルなど、公知のゲル状電解質形成可能なホストポリマーが挙げられる。   Further, a polymer material that contains the organic electrolyte and gels may be added, and the organic electrolyte may be made into a gel to be used for a battery. As a polymer material for making the organic electrolyte into a gel, PVDF, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), PAN, polyethylene oxide, polypropylene oxide, ethylene oxide-propylene oxide copolymer, Examples of the host polymer capable of forming a known gel electrolyte, such as a crosslinked polymer having an ethylene oxide chain in the main chain or side chain, and a crosslinked poly (meth) acrylate.

本発明のリチウムイオン二次電池は、従来から知られているリチウムイオン二次電池が用いられている各種用途と同じ用途に適用することができる。   The lithium ion secondary battery of the present invention can be applied to the same uses as various uses in which conventionally known lithium ion secondary batteries are used.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。なお、以下に示す各種微粒子の平均粒径およびアスペクト比は、前記の方法により測定した値である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention. The average particle size and aspect ratio of various fine particles shown below are values measured by the above method.

<絶縁層形成用スラリーの調製>
実施例1
蒸留した水を、波長365nmの紫外線ランプで30分間滅菌処理して精製水を得た。前記の精製水について、前記の方法により真菌数および生菌数を確認したところ、いずれも1mL中に10以下であった。
<Preparation of slurry for insulating layer formation>
Example 1
The distilled water was sterilized with an ultraviolet lamp having a wavelength of 365 nm for 30 minutes to obtain purified water. About the said purified water, when the number of fungi and the number of viable bacteria were confirmed by the said method, all were 10 or less in 1 mL.

耐熱性微粒子である板状ベーマイト(平均粒径1μm、アスペクト比10)を水洗し、120℃で真空乾燥した。   Plate-like boehmite (average particle size: 1 μm, aspect ratio: 10), which is heat-resistant fine particles, was washed with water and vacuum-dried at 120 ° C.

前記の水洗した板状ベーマイト1000gに、前記精製水1000gと、板状ベーマイト100質量部に対して1質量部のポリアクリル酸アンモニウム(分散剤)とを添加し、これを卓上ボールミルにて6日間分散を行って分散液を得た。この分散液のpHをゼータ電位測定装置[日本ベル社製「Zetaprobe ZP−11(商品名)」]を用いて測定したところ、10であった。   To 1000 g of the plate-like boehmite washed with water, 1000 g of the purified water and 1 part by mass of ammonium polyacrylate (dispersing agent) with respect to 100 parts by mass of the plate-like boehmite are added, and this is added for 6 days using a table-top ball mill. Dispersion was performed to obtain a dispersion. The pH of this dispersion was measured with a zeta potential measurement device [“Zetaprobe ZP-11 (trade name)” manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.] and found to be 10.

前記の分散液に、バインダである自己架橋性のアクリル樹脂のエマルジョン(板状ベーマイト100質量部に対して3質量部)を添加し、更に、増粘剤としてキサンタンガムを2g添加し、スリーワンモーターで1時間攪拌して分散させて、均一な絶縁層形成用スラリーを得た。この絶縁層形成用スラリーの粘度を振動式粘度計[エーアンドディ社製「SV−10(商品名)」]を用いて25℃で測定したところ、30mPa・sであった。また、この絶縁層形成用スラリーのpHを、前記のゼータ電位測定装置を用いて測定したところ、9.5であった。   A self-crosslinking acrylic resin emulsion as a binder (3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of plate boehmite) is added to the dispersion, and 2 g of xanthan gum is further added as a thickener. The mixture was stirred and dispersed for 1 hour to obtain a uniform slurry for forming an insulating layer. The viscosity of this insulating layer forming slurry was measured at 25 ° C. using a vibration viscometer [“SV-10 (trade name)” manufactured by A & D Co., Ltd.] and found to be 30 mPa · s. Moreover, it was 9.5 when pH of this slurry for insulating layer formation was measured using the said zeta potential measuring apparatus.

更に、前記の絶縁層形成用スラリーの安定性を、タービスキャン[英弘精機社製「MA−2000(商品名)」]を用いて、サンプル管中での沈降高さを測定することで評価した。サンプル管に絶縁層形成用スラリーを高さ60mmに注入して後方散乱光強度を測定し、散乱光強度が1以上になる点までの高さを測定し、沈降高さとした。測定開始後1週間での沈降高さは54mmであった。   Furthermore, the stability of the slurry for forming an insulating layer was evaluated by measuring the sedimentation height in a sample tube using a Turbid scan [“MA-2000 (trade name)” manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd.]. . The slurry for forming the insulating layer was injected into the sample tube at a height of 60 mm, the backscattered light intensity was measured, the height up to the point where the scattered light intensity became 1 or more was measured, and the settling height was obtained. The sedimentation height in one week after the start of measurement was 54 mm.

また、前記の絶縁層形成用スラリーの、調製から3か月貯蔵した後の粘度を、前記と同様にして25℃で測定したところ、30mPa・sであり、貯蔵期間の経過に伴う粘度変化は認められなかった。以下、前記の絶縁層形成用スラリーのうち、調製直後のものを実施例1−1の絶縁層形成用スラリーといい、調製から3か月貯蔵したものを実施例1−2の絶縁層形成用スラリーという。   Moreover, when the viscosity after storing for 3 months from the preparation of the slurry for forming the insulating layer was measured at 25 ° C. in the same manner as described above, it was 30 mPa · s, and the viscosity change with the passage of the storage period was I was not able to admit. Hereinafter, among the above-mentioned slurry for forming an insulating layer, the slurry immediately after the preparation is referred to as the slurry for forming an insulating layer of Example 1-1, and the slurry stored for 3 months from the preparation is used for forming the insulating layer of Example 1-2. This is called slurry.

実施例2
実施例1と同様にして調製した板状ベーマイトとポリアクリル酸アンモニウムとを含む分散液に、バインダである自己架橋性のアクリル樹脂のエマルジョン(板状ベーマイト100質量部に対して3質量部)を添加し、更に、増粘剤としてキサンタンガムを6gと精製水(実施例1で、絶縁層形成用スラリーの調製に使用したものと同じ処理を施した精製水)とを添加し、スリーワンモーターで1時間攪拌して分散させて、均一な絶縁層形成用スラリーを得た。なお、キサンタンガムと共に前記分散液に投入した精製水は、日本薬局方の一般試験法に記載の無菌試験法により真菌数および生菌数を確認したところ、いずれも50mL中に50以下であった。
Example 2
In a dispersion containing plate-like boehmite prepared in the same manner as in Example 1 and ammonium polyacrylate, an emulsion of a self-crosslinking acrylic resin as a binder (3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of plate-type boehmite). Further, 6 g of xanthan gum and purified water (purified water subjected to the same treatment as that used in the preparation of the insulating layer forming slurry in Example 1) were added as a thickener, and 1 by three-one motor. The mixture was stirred for time and dispersed to obtain a uniform slurry for forming an insulating layer. The purified water introduced into the dispersion together with xanthan gum was confirmed to have a fungal count and viable count by the sterility test method described in the Japanese Pharmacopoeia General Test Method, and both were 50 or less in 50 mL.

得られた絶縁層形成用スラリーについて、実施例1と同様にして測定したpHは7.5で、実施例1と同様にして測定した1週間後の沈降高さは56mmであり、実施例1と同様にして測定した調製後の粘度および調製から3か月貯蔵後の粘度は、それぞれ15mPa・s、15mPa・sであった。以下、前記の絶縁層形成用スラリーのうち、調製直後のものを実施例2−1の絶縁層形成用スラリーといい、調製から3か月貯蔵したものを実施例2−2の絶縁層形成用スラリーという。   About the obtained slurry for forming an insulating layer, the pH measured in the same manner as in Example 1 was 7.5, and the sedimentation height after one week measured in the same manner as in Example 1 was 56 mm. The viscosity after preparation and the viscosity after storage for 3 months were 15 mPa · s and 15 mPa · s, respectively. Hereinafter, among the slurry for forming an insulating layer, the slurry immediately after the preparation is referred to as the slurry for forming an insulating layer of Example 2-1, and the slurry stored for 3 months from the preparation is used for forming the insulating layer of Example 2-2. This is called slurry.

実施例3
増粘剤をカルボキシメチルセルロース:6gに変更した以外は、実施例1と同様にして絶縁層形成用スラリーを調製した。得られた絶縁層形成用スラリーについて、実施例1と同様にして測定したpHは8.7で、実施例1と同様にして測定した1週間後の沈降高さは55mmであり、実施例1と同様にして測定した調製後の粘度および調製から3か月貯蔵後の粘度は、それぞれ70mPa・s、70mPa・sであった。以下、前記の絶縁層形成用スラリーのうち、調製直後のものを実施例3−1の絶縁層形成用スラリーといい、調製から3か月貯蔵したものを実施例3−2の絶縁層形成用スラリーという。
Example 3
An insulating layer forming slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickener was changed to carboxymethylcellulose: 6 g. About the obtained slurry for forming an insulating layer, the pH measured in the same manner as in Example 1 was 8.7, and the sedimentation height after one week measured in the same manner as in Example 1 was 55 mm. The viscosity after preparation and the viscosity after storage for 3 months were 70 mPa · s and 70 mPa · s, respectively. Hereinafter, among the above-mentioned slurry for forming an insulating layer, the slurry immediately after the preparation is referred to as the slurry for forming an insulating layer of Example 3-1, and the slurry stored for 3 months from the preparation is used for forming the insulating layer of Example 3-2. This is called slurry.

実施例4
実施例1と同様にして調製した絶縁層形成用スラリーに、更にポリエーテル系の消泡剤を0.1g添加して絶縁層形成用スラリーを調製した。この絶縁層形成用スラリーについて、実施例1と同様にしてpH、1週間後の沈降高さ、調製後の粘度および調製から3か月貯蔵後の粘度を測定したところ、いずれも実施例1で調製した絶縁層形成用スラリーと同じであった。以下、前記の絶縁層形成用スラリーのうち、調製直後のものを実施例4−1の絶縁層形成用スラリーといい、調製から3か月貯蔵したものを実施例4−2の絶縁層形成用スラリーという。
Example 4
To the insulating layer forming slurry prepared in the same manner as in Example 1, 0.1 g of a polyether-based antifoaming agent was further added to prepare an insulating layer forming slurry. For this insulating layer forming slurry, the pH, the sedimentation height after 1 week, the viscosity after preparation, and the viscosity after storage for 3 months from the preparation were measured in the same manner as in Example 1. It was the same as the prepared slurry for insulating layer formation. Hereinafter, among the slurry for forming an insulating layer, the slurry immediately after the preparation is referred to as the slurry for forming an insulating layer of Example 4-1, and the slurry stored for 3 months from the preparation is used for forming the insulating layer of Example 4-2. This is called slurry.

比較例1
板状ベーマイトに代えて粒状ベーマイト(平均粒径0.6μm)を用い、滅菌処理を施した精製水に代えてイオン交換水を用いた以外は、実施例1と同様にして絶縁層形成用スラリーを調製した。なお、前記のイオン交換水は、前記の方法によって真菌数および生菌数を確認したところ、1mL中に、それぞれ80、90であった。
Comparative Example 1
Slurry for forming an insulating layer in the same manner as in Example 1 except that granular boehmite (average particle size 0.6 μm) is used instead of plate-like boehmite, and ion-exchanged water is used instead of sterilized purified water. Was prepared. In addition, when the said ion-exchange water confirmed the number of fungi and viable bacteria by the said method, they were 80 and 90, respectively, in 1 mL.

得られた絶縁層形成用スラリーについて、実施例1と同様にして測定したpHは7.0で、実施例1と同様にして測定した1週間後の沈降高さは56mmであった。また、前記の絶縁層形成用スラリーについて、実施例1と同様にして測定した調製後の粘度、調製から1か月後および調製から3か月貯蔵後の粘度は、それぞれ30mPa・s、30mPa・s、25mPa・sであり、3か月の貯蔵によって粘度が約17%低下した。以下、前記の絶縁層形成用スラリーのうち、調製直後のものを比較例1−1の絶縁層形成用スラリーといい、調製から3か月貯蔵したものを比較例1−2の絶縁層形成用スラリーという。   About the obtained insulating layer forming slurry, the pH measured in the same manner as in Example 1 was 7.0, and the sedimentation height after one week measured in the same manner as in Example 1 was 56 mm. Moreover, about the said slurry for insulating layer formation, the viscosity after the preparation measured in the same manner as in Example 1, the viscosity after one month from the preparation and after storage for three months from the preparation are 30 mPa · s and 30 mPa · s, respectively. s, 25 mPa · s, and the viscosity decreased by about 17% by storage for 3 months. Hereinafter, among the slurry for forming an insulating layer, the slurry immediately after the preparation is referred to as the slurry for forming an insulating layer of Comparative Example 1-1, and the slurry stored for 3 months from the preparation is used for forming the insulating layer of Comparative Example 1-2. This is called slurry.

比較例2
板状ベーマイトに代えて粒状シリカ(平均粒径1.3μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして絶縁層形成用スラリーを調製した。得られた絶縁層形成用スラリーについて、実施例1と同様にして測定したpHは6.7で、実施例1と同様にして測定した1週間後の沈降高さは56mmであった。また、前記の絶縁層形成用スラリーについて、実施例1と同様にして測定した調製後の粘度、調製から1か月後および調製から3か月貯蔵後の粘度は、それぞれ40mPa・s、35mPa・s、30mPa・sであり、3か月の貯蔵によって粘度が約25%低下した。以下、前記の絶縁層形成用スラリーのうち、調製直後のものを比較例2−1の絶縁層形成用スラリーといい、調製から3か月貯蔵したものを比較例2−2の絶縁層形成用スラリーという。
Comparative Example 2
A slurry for forming an insulating layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that granular silica (average particle diameter 1.3 μm) was used instead of plate-like boehmite. About the obtained insulating layer forming slurry, the pH measured in the same manner as in Example 1 was 6.7, and the sedimentation height after one week measured in the same manner as in Example 1 was 56 mm. Moreover, about the said slurry for insulating layer formation, the viscosity after the preparation measured in the same manner as in Example 1, the viscosity after one month from the preparation and after storage for three months from the preparation are 40 mPa · s and 35 mPa · s, respectively. s, 30 mPa · s, and the viscosity decreased by about 25% by storage for 3 months. Hereinafter, among the slurry for forming an insulating layer, the slurry immediately after preparation is referred to as the slurry for forming an insulating layer of Comparative Example 2-1, and the slurry stored for 3 months from the preparation is used for forming the insulating layer of Comparative Example 2-2. This is called slurry.

比較例3
板状ベーマイトを水洗しないで使用した以外は、実施例1と同様にして絶縁層形成用スラリーを調製した。実施例1と同様にして測定したpHは11.5で、実施例1と同様にして測定した調製後の粘度は、40mPa・sであったが、次第に増粘し、調製から1日経過後の粘度は200mPa・sとなった。
Comparative Example 3
A slurry for forming an insulating layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the plate boehmite was used without being washed with water. The pH measured in the same manner as in Example 1 was 11.5, and the viscosity after preparation measured in the same manner as in Example 1 was 40 mPa · s. However, the viscosity gradually increased, and one day after the preparation, The viscosity was 200 mPa · s.

<セパレータの製造>
実施例5〜12および比較例4〜8
実施例1〜4および比較例1で調製した絶縁層形成用スラリー(調製直後のもの、および調製から3か月間貯蔵したもの)を均一に攪拌し、脱泡した後、それぞれの絶縁層形成用スラリー中に厚みが15μmのPET製不織布を通し、引き上げ塗布によりスラリーを塗布した後、所定の間隔を有するギャップの間を通し、乾燥して、厚みが20μmのセパレータを製造した。表1に、各セパレータの製造に使用した絶縁層形成用スラリーを示す。なお、比較例3で調製した絶縁層形成用スラリーについては、前記の通り、調製から1日経過後に大きく増粘しており、他の絶縁層形成用スラリーと同一条件では、PET不織布に良好に塗布できなかったため、セパレータの製造には、調製直後のもののみ使用した。また、消泡剤を含有する実施例4−1および4−2の絶縁層形成用スラリーを用いた場合では、脱泡処理を行う必要がなかったため、かかる処理を省略してセパレータを製造した。
<Manufacture of separator>
Examples 5-12 and Comparative Examples 4-8
Insulating layer forming slurries prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 (immediately after preparation and those stored for 3 months after preparation) were uniformly stirred and degassed, and then each insulating layer was formed. A PET nonwoven fabric having a thickness of 15 μm was passed through the slurry, and the slurry was applied by pulling up and then passing through a gap having a predetermined interval, followed by drying to produce a separator having a thickness of 20 μm. Table 1 shows the insulating layer forming slurry used for the production of each separator. As described above, the slurry for forming the insulating layer prepared in Comparative Example 3 is greatly thickened after 1 day from the preparation, and the PET nonwoven fabric is excellent in the same conditions as the other slurry for forming the insulating layer. Since it could not be applied, only the product immediately after preparation was used for the production of the separator. Moreover, in the case where the insulating layer forming slurry of Examples 4-1 and 4-2 containing an antifoaming agent was used, it was not necessary to perform a defoaming treatment, and thus this treatment was omitted to produce a separator.

Figure 2011018589
Figure 2011018589

実施例1〜4の絶縁層形成用スラリーは安定性が高く、調製直後のもの、調製から3か月貯蔵したもののいずれも連続して均一に塗布することができ、これらのスラリーを用いて製造した実施例5〜12のセパレータは、いずれも均一性の高い絶縁層を有するものであった。   The insulating layer forming slurries of Examples 1 to 4 are highly stable and can be applied uniformly and continuously, either immediately after preparation or stored for 3 months from preparation. The separators of Examples 5 to 12 each had an insulating layer with high uniformity.

これに対し、比較例1および比較例2の絶縁層形成用スラリーは、調製から3か月貯蔵した場合(比較例1−2および比較例2−2の絶縁層形成用スラリー)に、調製直後からの粘度変化が大きいため、PET不織布に良好に塗布することができなかった(比較例5、7)。   On the other hand, the insulating layer forming slurries of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were stored immediately after preparation when stored for 3 months from the preparation (insulating layer forming slurries of Comparative Example 1-2 and Comparative Example 2-2). Since the viscosity change from is large, it could not be satisfactorily applied to the PET nonwoven fabric (Comparative Examples 5 and 7).

実施例13〜20
実施例1〜4の絶縁層形成用スラリー(調製直後のもの、および調製から3か月間貯蔵したもの)を、それぞれ別のPE製微多孔膜(長尺で厚みが16μm)の片面に、ダイコーターを用いて連続的に塗布し、乾燥して、厚みが20μmのセパレータを製造した。表2に、各セパレータの製造に使用した絶縁層形成用スラリーを示す。
Examples 13-20
The insulating layer forming slurries of Examples 1 to 4 (immediately after preparation and those stored for 3 months from the preparation) were separately applied to one side of another PE microporous membrane (long and 16 μm thick). A separator having a thickness of 20 μm was manufactured by continuously applying and drying using a ter. Table 2 shows the insulating layer forming slurry used for the production of each separator.

Figure 2011018589
Figure 2011018589

実施例1〜4の絶縁層形成用スラリーは、調製直後のもの、調製から3か月貯蔵したもののいずれも連続して均一に塗布することができ、これらのスラリーを用いて製造した実施例13〜20のセパレータは、いずれも均一性の高い絶縁層を有するものであった。   The slurry for forming an insulating layer of Examples 1 to 4 can be applied uniformly and continuously, either immediately after preparation or stored for 3 months from preparation, and Example 13 produced using these slurries. Each of the? -20 separators had a highly uniform insulating layer.

<リチウムイオン二次電池の製造>
実施例21
正極活物質であるLiCoO:85質量部、導電助剤であるアセチレンブラック:10質量部、およびバインダであるPVDF:5質量部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を溶剤として均一になるように混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。このペーストを、集電体となる厚み15μmのアルミニウム箔の両面に、塗布長が表面320mm、裏面250mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って、全厚が150μmになるように正極合剤層の厚みを調整し、幅43mmになるように切断して、長さ340mm、幅43mmの正極を作製した。更にこの正極のアルミニウム箔の露出部にタブ付けを行った。
<Manufacture of lithium ion secondary batteries>
Example 21
85 parts by mass of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, and 5 parts by mass of PVDF as a binder are uniformly mixed with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. It mixed so that positive electrode mixture containing paste might be prepared. This paste is intermittently applied on both sides of a 15 μm thick aluminum foil serving as a current collector so that the coating length is 320 mm on the front surface and 250 mm on the back surface, dried, and then calendered to a total thickness of 150 μm. Thus, the thickness of the positive electrode material mixture layer was adjusted and cut so as to have a width of 43 mm to produce a positive electrode having a length of 340 mm and a width of 43 mm. Further, the exposed portion of the aluminum foil of the positive electrode was tabbed.

また、負極活物質である黒鉛:90質量部と、バインダであるPVDF:5質量部とを、NMPを溶剤として均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、銅箔からなる厚み10μmの集電体の両面に、塗布長が表面200mm、裏面260mmになるように間欠塗布し、乾燥した後、カレンダー処理を行って全厚が142μmになるように負極合剤層の厚みを調整し、幅45mmになるように切断して、長さ330mm、幅45mmの負極を作製した。更にこの負極の銅箔の露出部にタブ付けを行った。   Also, a negative electrode mixture-containing paste was prepared by mixing 90 parts by mass of graphite as a negative electrode active material and 5 parts by mass of PVDF as a binder so as to be uniform using NMP as a solvent. This negative electrode mixture-containing paste is intermittently applied on both sides of a 10 μm-thick current collector made of copper foil so that the coating length is 200 mm on the front surface and 260 mm on the back surface, dried, and then calendered to obtain a total thickness. The thickness of the negative electrode mixture layer was adjusted to 142 μm and cut to a width of 45 mm to produce a negative electrode having a length of 330 mm and a width of 45 mm. Further, a tab was attached to the exposed portion of the copper foil of the negative electrode.

前記のようにして得られた正極と負極とを、実施例5のセパレータを介して重ね合わせ、渦巻状に巻回して巻回構造の電極群とした。この電極群を直径14mm、高さ50mmの円筒状の電池ケース内に挿入し、電解液(エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを1:2の体積比で混合した溶媒に、LiPFを1.2mol/lの濃度で溶解させた溶液)を注入し、電池ケースの開口部を定法に従って封止してリチウムイオン二次電池を製造した。 The positive electrode and the negative electrode obtained as described above were overlapped with each other through the separator of Example 5 and wound in a spiral shape to form a wound electrode group. This electrode group was inserted into a cylindrical battery case having a diameter of 14 mm and a height of 50 mm, and an electrolyte (LiPF 6 was added to a solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 2 at a ratio of 1.2 mol / liter. 1) was injected, and the opening of the battery case was sealed according to a conventional method to produce a lithium ion secondary battery.

電池組み立て後の予備充電(化成時充電)では、電池の定格容量750mAhに対して20%にあたる電気量となるように、150mAで4.2Vまでの定電流充電と、その後4.2Vでの定電圧充電を、合計6時間行い、その後、150mAで3Vまで定電流放電を行った。   In the pre-charging after battery assembly (charging at the time of chemical formation), constant current charging up to 4.2V at 150mA and then constant voltage at 4.2V so that the amount of electricity is 20% of the rated capacity of 750mAh. Voltage charging was performed for a total of 6 hours, and then a constant current discharge was performed up to 3 V at 150 mA.

実施例22〜36
セパレータを表3に示すものに変更した以外は、実施例21と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
Examples 22-36
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 21 except that the separator was changed to that shown in Table 3.

Figure 2011018589
Figure 2011018589

実施例21〜36のリチウムイオン二次電池について、電流150mAで4.2Vまでの定電流充電と4.2Vでの定電圧充電を行った後、150mAで3.0Vまでの放電を行って充放電特性を評価したところ、良好な充放電特性を有しており、良好な信頼性を有していることが判明した。
About the lithium ion secondary battery of Examples 21-36, after carrying out the constant current charge to 4.2V and the constant voltage charge at 4.2V with the current 150mA, it discharges to 3.0V with 150mA, and is charged. When the discharge characteristics were evaluated, it was found that the battery had good charge / discharge characteristics and good reliability.

Claims (9)

リチウムイオン二次電池用セパレータに適用可能な、イオン透過性および耐熱性を有する絶縁層を形成するためのスラリーであって、
少なくとも、耐熱性微粒子、増粘剤および媒体を含有しており、
前記媒体は、日本薬局方の一般試験法に記載の無菌試験法により求められる真菌および生菌の個数が1mL中にそれぞれ50以下の水を主成分としており、
pHが7〜11であることを特徴とする絶縁層形成用スラリー。
A slurry for forming an insulating layer having ion permeability and heat resistance, applicable to a separator for a lithium ion secondary battery,
Contains at least heat-resistant fine particles, thickener and medium,
The medium is mainly composed of 50 or less water each per 1 mL of fungi and viable bacteria determined by the sterility test method described in the Japanese Pharmacopoeia General Test Methods,
A slurry for forming an insulating layer, having a pH of 7 to 11.
媒体が、ガンマ線、エチレンオキサイトガスまたは紫外線により滅菌処理を施したものである請求項1に記載の絶縁層形成用スラリー。   The slurry for forming an insulating layer according to claim 1, wherein the medium is sterilized by gamma rays, ethylene oxide gas or ultraviolet rays. 耐熱性微粒子として、金属酸化物、金属水酸化物および金属水酸化酸化物よりなる群から選択される少なくとも1種の微粒子を含有する請求項1または2に記載の絶縁層形成用スラリー。   The insulating layer-forming slurry according to claim 1 or 2, comprising at least one kind of fine particles selected from the group consisting of metal oxides, metal hydroxides, and metal hydroxide oxides as heat-resistant fine particles. 増粘剤が天然多糖類である請求項1〜3のいずれかに記載の絶縁層形成用スラリー。   The slurry for forming an insulating layer according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickener is a natural polysaccharide. 粘度が5〜500mPa・sである請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁層形成用スラリー。   The slurry for forming an insulating layer according to any one of claims 1 to 4, having a viscosity of 5 to 500 mPa · s. リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極および多孔質基材よりなる群から選択される少なくとも1種の基材に、請求項1〜5のいずれかに記載の絶縁層形成用スラリーを塗布する工程を経て形成された多孔質の絶縁層を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータ。   For forming an insulating layer according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one substrate selected from the group consisting of a positive electrode for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a porous substrate is used. A separator for a lithium ion secondary battery, comprising a porous insulating layer formed through a step of applying a slurry. 多孔質基材が、織布、不織布または微多孔膜である請求項6に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータ。   The separator for a lithium ion secondary battery according to claim 6, wherein the porous substrate is a woven fabric, a nonwoven fabric or a microporous membrane. リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池用負極および多孔質基材よりなる群から選択される少なくとも1種の基材に、請求項1〜5のいずれかに記載の絶縁層形成用スラリーを、コーターにより連続的に塗布し、乾燥して、前記基材と一体化した多孔質の絶縁層を形成する工程を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用セパレータの製造方法。   For forming an insulating layer according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one substrate selected from the group consisting of a positive electrode for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a porous substrate is used. A method for producing a separator for a lithium ion secondary battery, comprising: applying a slurry continuously by a coater and drying to form a porous insulating layer integrated with the substrate. 正極、負極およびセパレータを少なくとも有するリチウムイオン二次電池であって、前記セパレータが、請求項6または7に記載のリチウムイオン二次電池用セパレータであることを特徴とするリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising at least a positive electrode, a negative electrode, and a separator, wherein the separator is a separator for a lithium ion secondary battery according to claim 6 or 7.
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