JP2013171679A - Nonaqueous battery separator and nonaqueous battery including the same - Google Patents

Nonaqueous battery separator and nonaqueous battery including the same Download PDF

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彩 稲葉
Asami Ohashi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator which exhibits stable charge/discharge behavior even when a support with a large hole diameter, such as non woven fabric, capable of achieving higher battery capacity is used, and with which a battery excellent in rate characteristics and overcharge safety can be formed.SOLUTION: A nonaqueous battery separator includes a support containing a particle and a low molecular gelatinizer. A ratio of the number of holes having a minor diameter of 1.0 μm or less among the total hole number included in the support is 20% or less, and a ratio of the number of through holes continuous from one surface to other surface and having a major diameter of 150 μm or more among the total hole number included in the support is 10% or less.

Description

本発明は、非水電池用セパレータ及びそれを用いた非水電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous battery separator and a non-aqueous battery using the same.

近年の電子技術の発展や環境技術への関心の高まりに伴い、様々な電気化学デバイスが開発されている。特に、省エネルギー化や分散エネルギー社会の実現、安全で安定したエネルギー確保への要請が多くあり、それらに貢献できるものへの期待はますます高くなっている。例えば、発電デバイスとしては、自然エネルギーを使用した発電デバイス(例えば太陽電池)や燃料電池などが挙げられ、蓄電デバイスとしては、二次電池、キャパシタ及びコンデンサなどが挙げられる。
蓄電デバイスの代表例であるリチウムイオン二次電池は、従来、主に小型の携帯機器(ノートパソコン、携帯電話など)用充電池として使用されていたが(特許文献1)、近年では大型機器用途への展開も予測されている。特に、最近ではハイブリッド自動車及び電気自動車用電池としての使用が開始されており、さらにはスマートハウスでの使用も期待されている。これらの電気化学デバイスが発展していくためには、それらに用いられる各部材の進歩や改良が必須である。
With the recent development of electronic technology and increasing interest in environmental technology, various electrochemical devices have been developed. In particular, there are many requests for energy conservation, the realization of a distributed energy society, and securing safe and stable energy, and expectations for what can contribute to them are increasing. For example, the power generation device includes a power generation device using natural energy (for example, a solar cell), a fuel cell, and the like, and the power storage device includes a secondary battery, a capacitor, and a capacitor.
Lithium ion secondary batteries, which are typical examples of power storage devices, have been used mainly as rechargeable batteries for small portable devices (notebook computers, mobile phones, etc.) (Patent Document 1). Expansion to is also predicted. In particular, recently, it has been used as a battery for hybrid vehicles and electric vehicles, and is also expected to be used in smart houses. In order for these electrochemical devices to develop, progress and improvement of each member used for them are essential.

リチウムイオン二次電池は、一般に、リチウムを吸蔵、放出可能な活物質を主体として構成された正極と負極とがセパレータを介して配された構成を有する。リチウムイオン二次電池では、正極は、正極活物質としてのLiCoO2、LiNiO2、LiMn24等と、導電剤としてのカーボンブラックや黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデンやラテックス、ゴム等とが混合された正極合剤が、アルミニウム等からなる正極集電体上に被覆されて形成される。負極は、負極活物質としてのコークスや黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデンやラテックス、ゴム等とが混合された負極合剤が、銅等からなる負極集電体上に被覆されて形成される。セパレータは、多孔性ポリオレフィン等にて形成され、その厚みは、通常数μmから数百μmと非常に薄い。正極、負極及びセパレータは、電池内で電解液に含浸されており、電解液としては、例えば、LiPF6、LiBF4のようなリチウム塩を、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートのような非プロトン性溶媒やポリエチレンオキシドのようなポリマーに溶解させた電解液が用いられている。 Lithium ion secondary batteries generally have a configuration in which a positive electrode and a negative electrode mainly composed of an active material capable of occluding and releasing lithium are arranged via a separator. In the lithium ion secondary battery, the positive electrode is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 or the like as a positive electrode active material, carbon black or graphite as a conductive agent, polyvinylidene fluoride, latex, rubber, or the like as a binder. Is mixed with a positive electrode current collector made of aluminum or the like. The negative electrode is formed by coating a negative electrode mixture made of copper or the like with a negative electrode mixture in which coke or graphite as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride, latex, rubber, or the like as a binder are mixed. The The separator is made of porous polyolefin or the like, and its thickness is usually very thin, from several μm to several hundred μm. The positive electrode, the negative electrode, and the separator are impregnated with an electrolyte solution in the battery. Examples of the electrolyte solution include lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 , aprotic solvents such as propylene carbonate and ethylene carbonate, An electrolytic solution dissolved in a polymer such as polyethylene oxide is used.

リチウムイオン二次電池の用途が拡大されるためには、電池の小型化や高性能化を図る必要があり、その一つのアプローチとしてセパレータの改良がある。現在、リチウムイオン二次電池のセパレータとして主に用いられているものは合成樹脂製微多孔膜である。合成樹脂製微多孔膜は非常に信頼性が高い膜ではあるが、車載や大型用途のセパレータとして用いるためには、例えば、容量、電流密度、耐熱性、コストなどの点で改良が求められている。これらの性能を向上させる試みとして、不織布や紙などのセパレータを用いた例がある(特許文献2及び3)。不織布や紙は、安価なプロセスコストで多孔な膜(電池の高容量化が可能となる膜)を作製できること、耐熱性の高い素材で製膜できることから有望である。また、合成樹脂製セパレータを多孔化したり、低密度化したりした例や、合成樹脂製セパレータの製造コスト低減を目指したプロセスを検討した例もある(特許文献4)。
さらには、電解液をゲル化させたゲル電解質と、不織布製のセパレータとを組み合わせた例(特許文献5)や、無機フィラーとバインダー樹脂からなる無機薄膜を不織布表面にスパッタした例について報告されている(特許文献6)。
In order to expand the applications of lithium ion secondary batteries, it is necessary to reduce the size and performance of the battery, and one approach is to improve the separator. At present, a microporous membrane made of synthetic resin is mainly used as a separator of a lithium ion secondary battery. A synthetic resin microporous membrane is a highly reliable membrane, but for use as a separator for in-vehicle or large-scale applications, for example, improvements are required in terms of capacity, current density, heat resistance, cost, etc. Yes. As an attempt to improve these performances, there are examples using a separator such as a nonwoven fabric or paper (Patent Documents 2 and 3). Nonwoven fabrics and paper are promising because they can produce a porous film (a film that can increase the capacity of a battery) at a low process cost and can be formed from a material having high heat resistance. In addition, there are examples in which a synthetic resin separator is made porous or low density, and examples in which a process aimed at reducing the manufacturing cost of a synthetic resin separator is studied (Patent Document 4).
Furthermore, there are reports on examples in which a gel electrolyte obtained by gelling an electrolytic solution and a nonwoven fabric separator are combined (Patent Document 5), and examples in which an inorganic thin film composed of an inorganic filler and a binder resin is sputtered onto the nonwoven fabric surface. (Patent Document 6).

特開2009−087648号公報JP 2009-087648 A 特開2005−159283号公報JP 2005-159283 A 特開2005−293891号公報JP 2005-293891 A 特開2010−244875号公報JP 2010-244875 A 特開2009−070605号公報JP 2009-070605 A 特開2001−043842号公報JP 2001-038442 A

しかしながら、特許文献2及び3に記載されたような高容量化可能なセパレータを用いると、短絡が発生したり、デンドライト成長が見られたりする等、様々な不安定な充放電挙動が見られるため、セパレータ性能としての信頼性や安全性に課題がある。
また、特許文献5に記載されたような、ゲル化剤としてポリマーを用いたゲル電解質では、短絡やデンドライト成長は低減できるが、電池性能が液体の電解液と比較して低下するため、不織布の長所を充分に発揮させることは困難である。
さらに、特許文献6に記載されたような、不織布の正極側表面に無機薄膜を形成したセパレータは、耐酸化性が上がり、電池としての安全性向上が見込まれるが、無機薄膜形成工程が複雑であり、生産性の観点から好ましくない。
However, when a separator capable of increasing the capacity as described in Patent Documents 2 and 3 is used, various unstable charge / discharge behaviors such as a short circuit and dendrite growth are observed. There is a problem in reliability and safety as separator performance.
Moreover, in the gel electrolyte using a polymer as a gelling agent as described in Patent Document 5, short-circuiting and dendrite growth can be reduced, but battery performance is reduced as compared with a liquid electrolyte solution. It is difficult to make full use of the advantages.
Furthermore, a separator formed with an inorganic thin film on the positive electrode surface of a nonwoven fabric as described in Patent Document 6 has improved oxidation resistance and is expected to improve safety as a battery, but the inorganic thin film forming process is complicated. Yes, from the viewpoint of productivity.

上記事情に鑑み、本発明は、電池の高容量化が可能な不織布などの孔径の大きな支持体を用いた場合でも安定した充放電挙動を示し、かつレート特性、過充電安全性に優れた電池を形成できるセパレータを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention is a battery that exhibits stable charge / discharge behavior even when using a support having a large pore diameter such as a nonwoven fabric capable of increasing the capacity of the battery, and has excellent rate characteristics and overcharge safety. It aims at providing the separator which can form.

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、特定の孔構造を有する材料を支持体に用い、その支持体に低分子ゲル化剤と粒子を担持させることにより得られる非水電池用セパレータが、それを用いた非水電池において安定した充放電挙動を示し、かつレート特性と過充電安全性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have used a material having a specific pore structure as a support, and a non-aqueous battery obtained by supporting a low-molecular gelling agent and particles on the support. It has been found that the separator for a battery exhibits stable charge / discharge behavior in a non-aqueous battery using the separator, and is excellent in rate characteristics and overcharge safety, and has completed the present invention.

すなわち、本発明は下記のとおりである。
[1]
粒子と低分子ゲル化剤を含有する支持体を含む非水電池用セパレータであって、
前記支持体の有する全孔数のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が20%以下であり、前記支持体が有する全孔数のうち、一方の表面から他方の表面に連続した貫通孔の長径が150μm以上の孔の数の割合が10%以下である非水電池用セパレータ。
[2]
前記粒子が無機粒子を含む、上記[1]記載の非水電池用セパレータ。
[3]
前記粒子が金属酸化物を含む、上記[1]又は[2]記載の非水電池用セパレータ。
[4]
前記粒子が、酸化アルミニウム、ベーマイト、焼成カオリン、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、上記[1]〜[3]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[5]
前記粒子の平均一次粒子径が10nm以上10μm以下である、上記[1]〜[4]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[6]
前記粒子がフラクタル構造を有する、上記[1]〜[5]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[7]
前記支持体の透気度が50s/100cc以下である、上記[1]〜[6]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[8]
前記支持体の有する全孔数のうち、短径が200μm以上の孔の数の割合が5%以下である、上記[1]〜[7]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[9]
前記支持体の最表面に存在する孔のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が5%以下である、上記[1]〜[8]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[10]
前記支持体の膜厚が20μm以上60μm以下である、上記[1]〜[9]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[11]
前記支持体が不織布である、上記[1]〜[10]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[12]
前記支持体を、前記低分子ゲル化剤と前記粒子を含む非水溶媒に含浸させることにより得られる、上記[1]〜[11]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[13]
前記低分子ゲル化剤が下記一般式(1)及び(2)からなる群より選択される1種以上の化合物を含む、上記[1]〜[12]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
Rf1−R1−X1−L1−R2 (1)
Rf1−R1−X1−L1−R3―L2―X2―R4―Rf2 (2)
(式(1)及び(2)中、
Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基を示し、R1及びR4はそれぞれ独立に、単結合若しくは炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基を示し、X1及びX2はそれぞれ独立に、下記式(1a)〜(1g)からなる群より選ばれる2価の官能基を示し、L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシアルキレン基、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシシクロアルキレン基、又は、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基を示し、R2は、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよいフルオロアルキル基、アリール基若しくはフルオロアリール基、又は、これらの基のうちの1種以上とこれらの基に対応する2価の基のうちの1種以上とが結合した1価の基を示し、R3は主鎖に酸素及び/又は硫黄原子1つ以上を有していてもよく、かつ、アルキル基で置換されていてもよい炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を示す。)
That is, the present invention is as follows.
[1]
A separator for a non-aqueous battery comprising a support containing particles and a low-molecular gelling agent,
The ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less out of the total number of holes of the support is 20% or less, and the total number of holes of the support is changed from one surface to the other surface. A separator for a nonaqueous battery in which the ratio of the number of continuous through-holes having a major axis of 150 μm or more is 10% or less.
[2]
The separator for nonaqueous batteries according to the above [1], wherein the particles include inorganic particles.
[3]
The separator for a nonaqueous battery according to the above [1] or [2], wherein the particles contain a metal oxide.
[4]
The non-aqueous battery according to any one of [1] to [3], wherein the particles include at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, boehmite, calcined kaolin, titanium oxide, zinc oxide, and magnesium oxide. Separator.
[5]
The separator for a nonaqueous battery according to any one of the above [1] to [4], wherein the average primary particle diameter of the particles is 10 nm or more and 10 μm or less.
[6]
The separator for nonaqueous batteries according to any one of the above [1] to [5], wherein the particles have a fractal structure.
[7]
The separator for nonaqueous batteries according to any one of [1] to [6], wherein the support has an air permeability of 50 s / 100 cc or less.
[8]
The separator for nonaqueous batteries according to any one of the above [1] to [7], wherein the ratio of the number of holes having a minor axis of 200 μm or more out of the total number of holes of the support is 5% or less.
[9]
For non-aqueous batteries according to any one of [1] to [8] above, wherein the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less among the holes present on the outermost surface of the support is 5% or less. Separator.
[10]
The separator for nonaqueous batteries according to any one of [1] to [9], wherein the support has a thickness of 20 μm or more and 60 μm or less.
[11]
The separator for nonaqueous batteries according to any one of the above [1] to [10], wherein the support is a nonwoven fabric.
[12]
The separator for nonaqueous batteries according to any one of the above [1] to [11], which is obtained by impregnating the support with a nonaqueous solvent containing the low molecular gelling agent and the particles.
[13]
The non-aqueous battery separator according to any one of the above [1] to [12], wherein the low-molecular gelling agent comprises one or more compounds selected from the group consisting of the following general formulas (1) and (2): .
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 2 (1)
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 3 -L 2 -X 2 -R 4 -Rf 2 (2)
(In the formulas (1) and (2),
Rf 1 and Rf 2 each independently represents a perfluoroalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 4 each independently represents a single bond or a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. X 1 and X 2 each independently represent a divalent functional group selected from the group consisting of the following formulas (1a) to (1g), and L 1 and L 2 each independently represent a single bond or an alkyl group. Alternatively, an oxyalkylene group optionally substituted with a halogen atom, an alkyl group, an oxycycloalkylene group optionally substituted with a halogen atom, or a divalent oxyaromatic optionally substituted with an alkyl group or a halogen atom shows a family group, R 2 is an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom.) in the optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group or A fluoroalkyl group, an aryl group or a fluoroaryl group which may be substituted with a rogen atom (excluding a fluorine atom), or one or more of these groups and a divalent group corresponding to these groups 1 represents a monovalent group bonded to one or more of the groups, R 3 may have one or more oxygen and / or sulfur atoms in the main chain, and is substituted with an alkyl group; And a C1-C18 divalent saturated hydrocarbon group. )

[14]
前記X1及びX2は、それぞれ独立に、前記式(1a)又は前記式(1d)で表される2価の官能基である、上記[13]記載の非水電池用セパレータ。
[15]
前記X1及びX2は、前記式(1d)で表される2価の官能基である、上記[13]又は[14]記載の非水電池用セパレータ。
[16]
前記低分子ゲル化剤及び前記粒子の一部が、前記支持体の孔の中に存在している、上記[1]〜[15]のいずれか記載の非水電池用セパレータ。
[17]
上記[1]〜[16]のいずれか記載の非水電池用セパレータと、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する負極と、非水溶媒と、リチウム塩と、を含む非水電池。
[18]
前記正極が、前記正極活物質としてリチウム含有化合物を含む、上記[17]記載の非水電池。
[19]
前記負極が、前記負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する、上記[17]又は[18]記載の非水電池。
[14]
Wherein X 1 and X 2 are each independently the above-described formula (1a) or said a divalent functional group represented by formula (1d), the [13] The non-aqueous battery separator according.
[15]
Wherein X 1 and X 2 is a divalent functional group represented by the formula (1d), the [13] or [14] Non-aqueous battery separator according.
[16]
The separator for a non-aqueous battery according to any one of [1] to [15], wherein the low-molecular gelling agent and a part of the particles are present in the pores of the support.
[17]
The separator for nonaqueous batteries according to any one of the above [1] to [16] and at least one material selected from the group consisting of materials capable of occluding and releasing lithium ions as a positive electrode active material. A positive electrode, a negative electrode containing at least one material selected from the group consisting of lithium and a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material, and a metal lithium; a non-aqueous solvent; and a lithium salt Non-aqueous battery.
[18]
The nonaqueous battery according to [17], wherein the positive electrode includes a lithium-containing compound as the positive electrode active material.
[19]
The negative electrode contains, as the negative electrode active material, at least one material selected from the group consisting of metallic lithium, a carbon material, a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and a lithium-containing compound. 17] or the nonaqueous battery according to [18].

本発明によれば、不織布などの電池の高容量化が可能な孔径の大きな支持体を用いた場合でも安定した充放電挙動を示し、かつレート特性かつ過充電安定性にも優れた非水電池用セパレータと、それを用いた非水電池を提供することができる。   According to the present invention, a non-aqueous battery that exhibits stable charge / discharge behavior even when using a support having a large pore size, such as a nonwoven fabric, capable of increasing the capacity of the battery, and that has excellent rate characteristics and overcharge stability. Separator and a non-aqueous battery using the same can be provided.

本実施形態における非水電池の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the nonaqueous battery in this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。本実施形態における非水電池用セパレータは、粒子と低分子ゲル化剤を含有する支持体を含む非水電池用セパレータであって、前記支持体の有する全孔数のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が20%以下に調整されており、且つ、前記支持体が有する全孔数のうち、一方の表面から他方の表面に連続した貫通孔の長径が150μm以上の孔の数の割合が10%以下に調整されている。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The non-aqueous battery separator in the present embodiment is a non-aqueous battery separator including a support containing particles and a low-molecular gelling agent, and the short diameter of the total number of holes of the support is 1. The ratio of the number of holes of 0 μm or less is adjusted to 20% or less, and among the total number of holes that the support has, the long diameter of the through holes continuous from one surface to the other surface is 150 μm or more Is adjusted to 10% or less.

<支持体>
本実施形態における非水電池においては、正負極の短絡防止、シャットダウン等の安全性付与の観点から、正極と負極との間に支持体を含むセパレータを備える。支持体としては、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。
<Support>
The nonaqueous battery in this embodiment includes a separator including a support between the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of providing safety such as prevention of short circuit between the positive and negative electrodes and shutdown. As the support, an insulating thin film having high ion permeability and excellent mechanical strength is preferable.

本実施形態における支持体の材質としては、例えば、セラミック、ガラス、樹脂及びセルロースが挙げられる。樹脂としては、合成樹脂であっても天然樹脂(天然高分子)であってもよく、また、有機樹脂であっても無機樹脂であってもよいが、支持体としての性能に優れる傾向にあるため、有機樹脂であることが好ましい。有機樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、並びに、液晶ポリエステル及びアラミドなどの耐熱樹脂が挙げられる。支持体の材質は、高い耐熱性の観点から、セラミック及びガラスが好ましく、ハンドリング性及び耐熱性の観点から、ポリエステル、ポリアミド、液晶ポリエステル、アラミド、及びセルロースが好ましい。また、支持体の材質は、コスト及び加工性の観点から、ポリオレフィンが好ましい。これらの材質のうち、樹脂を採用する場合、単独重合体の樹脂を用いても、共重合体の樹脂を用いてもよく、また、複数種の樹脂の混合体及びアロイを用いてもよい。   Examples of the material of the support in the present embodiment include ceramic, glass, resin, and cellulose. The resin may be a synthetic resin or a natural resin (natural polymer), and may be an organic resin or an inorganic resin, but tends to have excellent performance as a support. Therefore, an organic resin is preferable. Examples of the organic resin include polyolefin, polyester, polyamide, and heat resistant resins such as liquid crystal polyester and aramid. The material of the support is preferably ceramic and glass from the viewpoint of high heat resistance, and polyester, polyamide, liquid crystal polyester, aramid, and cellulose are preferable from the viewpoint of handling and heat resistance. Further, the material of the support is preferably polyolefin from the viewpoints of cost and processability. Among these materials, when a resin is employed, a homopolymer resin or a copolymer resin may be used, or a mixture of a plurality of types of resins and an alloy may be used.

また、支持体は、複数の材質の膜を積層した積層体であってもよい。支持体が積層体の場合、各層の材質が互いに同じものであっても異なるものであってもよい。積層体の支持体を作製する場合、ある層を別の層上に形成することを繰り返すことで順に積層して、すなわち逐次多層化して作製してもよく、それぞれ別に作製した複数の膜を張り合わせることで積層体を作製してもよい。   Further, the support may be a laminate in which films of a plurality of materials are laminated. When the support is a laminate, the material of each layer may be the same or different. When producing a support for a laminate, it may be produced in order by repeating the formation of one layer on another layer, that is, it may be produced by successively multilayering, and a plurality of membranes produced separately are bonded together. Thus, a laminate may be produced.

本実施形態における支持体の形態としては、例えば、合成樹脂を製膜して製造した合成樹脂性微多孔膜、合成樹脂又は天然高分子を紡糸した繊維、ガラス繊維又はセラミック繊維を加工した織布、不織布、編布、抄紙、並びに、合成樹脂、セラミック粒子及びガラスの微粒子を配列して作製した膜が挙げられる。上記の中でも、本実施形態に特有の孔構造の形成しやすさ、コストの点から、織布、不織布、抄紙が好ましく、不織布、抄紙がより好ましく、不織布が特に好ましい。また、これらの支持体は、一般的な製法で作製することができ、その製法は特に限定されない。本実施形態における支持体は、不織布の場合、例えば、スパンボンド法、メルトブローン法等で作製することができる。   The form of the support in the present embodiment includes, for example, a synthetic resin microporous membrane produced by forming a synthetic resin film, a fiber spun from a synthetic resin or a natural polymer, a woven fabric processed from glass fiber or ceramic fiber , Nonwoven fabrics, knitted fabrics, papermaking, and films prepared by arranging fine particles of synthetic resin, ceramic particles and glass. Among these, woven fabric, non-woven fabric, and paper making are preferable, non-woven fabric and paper making are more preferable, and non-woven fabric is particularly preferable, from the viewpoint of ease of forming a pore structure peculiar to the present embodiment and cost. Moreover, these supports can be produced by a general production method, and the production method is not particularly limited. In the case of a nonwoven fabric, the support in this embodiment can be produced by, for example, a spunbond method, a melt blown method, or the like.

支持体は、複数の製法で作製した複数の膜を重ねることで得られるものでもよく、複数の製法で逐次多層化することで得られるものでもよい。   The support may be obtained by stacking a plurality of films produced by a plurality of production methods, or may be obtained by sequentially multilayering by a plurality of production methods.

本実施形態における支持体は、特定の孔構造を有する。具体的には、支持体の有する全孔数のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が20%以下であり、且つ、支持体が有する全孔数のうち、一方の表面から他方の表面に連続した貫通孔の長径が150μm以上の孔の数の割合が10%以下である。   The support in this embodiment has a specific pore structure. Specifically, among the total number of holes of the support, the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less is 20% or less, and one of the total number of holes of the support is one surface. To the other surface, the ratio of the number of holes having a long diameter of 150 μm or more continuous through holes is 10% or less.

本実施形態の支持体において、短径が1.0μm以下の孔の数の割合は、10%以下であることが好ましく、0.5%以上であることが好ましい。また、短径が200μm以上の孔の数の割合が5%以下であることがより好ましく、短径が150μm以上の孔の数の割合が5%以下であることがさらに好ましい。支持体の有する全孔数のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が20%以下であることにより、低分子ゲル化剤と粒子が良好に支持体に充填される結果、非水電池の充放電挙動の安定性と過充電安全性を向上させることができる。   In the support of the present embodiment, the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less is preferably 10% or less, and more preferably 0.5% or more. Further, the ratio of the number of holes having a minor axis of 200 μm or more is more preferably 5% or less, and the ratio of the number of holes having a minor axis of 150 μm or more is more preferably 5% or less. As a result of the ratio of the number of pores having a minor axis of 1.0 μm or less out of the total number of holes of the support being 20% or less, the low molecular gelling agent and the particles are satisfactorily filled into the support, The stability of the charge / discharge behavior of the nonaqueous battery and the overcharge safety can be improved.

さらに、本実施形態における支持体が有する全孔数のうち、一方の表面から他方の表面に連続した貫通孔の長径が150μm以上の孔の数の割合が10%以下であり、好ましくは貫通孔の長径が150μm以上の孔の数の割合が5%以下である。貫通孔の長径が150μm以上の孔の割合が10%以下であることにより、短絡が発生するなどの不安定な充放電挙動を更に抑制することができる傾向にある。   Furthermore, out of the total number of holes of the support in the present embodiment, the ratio of the number of holes having a long diameter of 150 μm or more continuous from one surface to the other surface is 10% or less, preferably through holes The ratio of the number of holes having a major axis of 150 μm or more is 5% or less. When the ratio of holes having a long diameter of 150 μm or more is 10% or less, unstable charge / discharge behavior such as occurrence of a short circuit tends to be further suppressed.

また、本実施形態における支持体の最表面に存在する孔のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が5%以下であることが好ましい。支持体の最表面に存在する孔のうち短径が1.0μm以下の孔の数の割合が5%以下であることにより、負荷特性に優れる傾向にある。   Moreover, it is preferable that the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less among the holes present on the outermost surface of the support in the present embodiment is 5% or less. When the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less among the holes present on the outermost surface of the support is 5% or less, the load characteristics tend to be excellent.

支持体の孔構造や孔径は、支持体の分野における公知の製法で制御することができる。例えば支持体が合成樹脂製膜の場合には、製膜の条件や延伸の条件を変更することで制御することができる。また、支持体が織物や編物の場合には、繊維の選定及び織機や編機の設定により制御することができる。不織布の場合には、繊維径と製膜条件により制御することができる。   The pore structure and pore diameter of the support can be controlled by a known production method in the field of the support. For example, when the support is made of synthetic resin, it can be controlled by changing the conditions for film formation and stretching. When the support is a woven fabric or a knitted fabric, it can be controlled by selecting a fiber and setting a loom or knitting machine. In the case of a nonwoven fabric, it can be controlled by the fiber diameter and film forming conditions.

本実施形態における支持体の透気度は50s/100cc以下であることが好ましく、より好ましくは20s/100cc以下である。支持体の透気度が50s/100cc以下であると、負荷特性に優れる傾向にある。   The air permeability of the support in the present embodiment is preferably 50 s / 100 cc or less, more preferably 20 s / 100 cc or less. When the air permeability of the support is 50 s / 100 cc or less, the load characteristics tend to be excellent.

本実施形態における支持体の膜厚は20μm以上60μm以下であることが好ましく、より好ましくは20μm以上50μm以下である。支持体の膜厚は、機械的強度の観点、及び、正負極を隔離し短絡を抑制するという観点から、20μm以上であることが好ましい。また、電池としての出力密度を高め、エネルギー密度の低下を抑制する観点から、60μm以下であることが好ましい。   The film thickness of the support in the present embodiment is preferably 20 μm or more and 60 μm or less, more preferably 20 μm or more and 50 μm or less. The film thickness of the support is preferably 20 μm or more from the viewpoint of mechanical strength and from the viewpoint of isolating the positive and negative electrodes and suppressing short circuits. Moreover, it is preferable that it is 60 micrometers or less from a viewpoint of raising the output density as a battery and suppressing the fall of an energy density.

支持体の短径及び長径は後述する実施例に記載の方法で求めることができる。また、支持体の有する全孔数のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合、短径が200μm以上の孔の数の割合、短径が150μm以上の孔の数の割合は、全て後述する実施例に記載の方法で求めることができる。さらに、支持体の最表面に存在する孔のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合、支持体が有する全孔数のうち、一方の表面から他方の表面に連続した貫通孔の長径が150μm以上の孔の数の割合についても後述する実施例に記載の方法で求めることができる。   The minor axis and the major axis of the support can be determined by the method described in Examples described later. The ratio of the number of holes having a short diameter of 1.0 μm or less, the ratio of the number of holes having a short diameter of 200 μm or more, and the ratio of the number of holes having a short diameter of 150 μm or more of the total number of holes of the support is All can be obtained by the method described in the examples described later. Further, among the holes existing on the outermost surface of the support, the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less, and the total number of holes of the support, the through-holes continuous from one surface to the other surface The ratio of the number of holes having a major axis of 150 μm or more can also be determined by the method described in Examples described later.

支持体の透気度は100ccの空気が透過するのに要する時間である。支持体の透気度測定には透気度試験機を用いる。本実施形態において、支持体の透気度は、JIS P−8117準拠のガーレー式の透気度計にて測定した値である。   The air permeability of the support is the time required for 100 cc of air to permeate. An air permeability tester is used for measuring the air permeability of the support. In the present embodiment, the air permeability of the support is a value measured with a Gurley air permeability meter in accordance with JIS P-8117.

本実施形態において、支持体の膜厚は、後述する実施例に記載の方法で求めることができる。   In this embodiment, the film thickness of a support body can be calculated | required by the method as described in the Example mentioned later.

<粒子>
本実施形態における非水電池用セパレータは、内部短絡の防止や、セパレータの強度確保、電解液の保液などの観点から、支持体に粒子が含まれている。本実施形態における支持体に含まれる粒子は、支持体の内部及び/又は表面に存在していることが好ましい。上記のような特定の孔構造を有する支持体と、粒子を組み合わせて用いることにより、支持体特有の大孔径に粒子の一部が充填される。その結果、本実施形態のセパレータを用いた非水電池において、電流密度が電極の一部に局所的に集中することによる充放電不安定性を抑制することができ、また、非水電池がリチウムイオン電池及びリチウム電池の場合には、リチウムデンドライト成長を阻害し、内部短絡を抑制すること及び微小短絡による充電電気容量の過剰を改善でき、過充電安全性を高めることができる。また支持体の内部及び/又は表面に絶縁性(非導電性)の粒子が存在する場合、電解液の保液性や伝導性、強度に優れる非水電池用セパレータを得ることができる。また、耐熱性や難燃性といった粒子自体の特有の機能をセパレータに付与できる点でも好ましい。
<Particle>
The separator for a non-aqueous battery in this embodiment includes particles in the support from the viewpoints of preventing internal short circuit, ensuring the strength of the separator, and retaining the electrolyte solution. The particles contained in the support in the present embodiment are preferably present inside and / or on the surface of the support. By using the support having the specific pore structure as described above in combination with the particles, a part of the particles are filled into the large pore diameter unique to the support. As a result, in the non-aqueous battery using the separator of the present embodiment, charging / discharging instability due to local concentration of current density locally on a part of the electrode can be suppressed, and the non-aqueous battery is made of lithium ion. In the case of a battery and a lithium battery, lithium dendrite growth can be inhibited, internal short circuit can be suppressed, and excess charge electric capacity due to minute short circuit can be improved, and overcharge safety can be enhanced. When insulating (non-conductive) particles are present inside and / or on the surface of the support, it is possible to obtain a separator for a non-aqueous battery that is excellent in liquid retention, conductivity, and strength of the electrolytic solution. Moreover, it is also preferable in that the specific functions of the particles themselves such as heat resistance and flame retardancy can be imparted to the separator.

支持体に含まれる粒子としては、非導電性であり、電池構成材料に対して化学的かつ電気化学的に安定であるものであれば特に限定されず、無機粒子、有機粒子、ポリマー粒子、有機無機複合粒子のいずれでもよい。コストと電気化学的安定性の観点から、粒子としては無機粒子を含むことが好ましく、金属酸化物を含むことがより好ましく、酸化アルミニウム、ベーマイト、焼成カオリン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウムがさらに好ましく、酸化アルミニウムが特に好ましい。   The particles contained in the support are not particularly limited as long as they are non-conductive and chemically and electrochemically stable with respect to the battery constituent material. Inorganic particles, organic particles, polymer particles, organic Any of inorganic composite particles may be used. From the viewpoint of cost and electrochemical stability, the particles preferably include inorganic particles, more preferably include metal oxides, and aluminum oxide, boehmite, calcined kaolin, titanium oxide, zinc oxide, and magnesium oxide are further included. Aluminum oxide is preferable, and aluminum oxide is particularly preferable.

セパレータにシャットダウン機能を付与する観点から、粒子として有機粒子を含むこともできる。有機粒子としては、ポリマー粒子を挙げることができる。ポリマー粒子のポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、及びそれを含む共重合体や誘導体、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポリメタクリル酸エステルなどの酸エステル及びそれを含む共重合体、架橋ポリスチレンからなる粒子などが挙げられる。   From the viewpoint of imparting a shutdown function to the separator, organic particles can also be included as particles. Examples of the organic particles include polymer particles. Examples of the polymer particles include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and copolymers and derivatives containing the same, acid esters such as cross-linked polyacrylic acid esters and cross-linked polymethacrylic acid esters, and copolymers containing the same, and cross-linking. Examples thereof include particles made of polystyrene.

粒子の平均一次粒子径は、10nm以上10μm以下であることが好ましく、より好ましくは10nm以上1μm以下である。平均一次粒子径が10nm以上の場合、凝集体の解砕が容易となる傾向にあり、また粒子の製造法が確立されているため好ましい。平均一次粒子径が10μm以下の場合、支持体内部に粒子が充填されやすいため、より優れた短絡防止及び過充電安全性効果が得られる傾向にある。   The average primary particle diameter of the particles is preferably 10 nm or more and 10 μm or less, more preferably 10 nm or more and 1 μm or less. When the average primary particle diameter is 10 nm or more, the aggregate tends to be easily crushed, and a particle production method has been established, which is preferable. When the average primary particle size is 10 μm or less, the support is easily filled with particles, and therefore, more excellent short-circuit prevention and overcharge safety effects tend to be obtained.

粒子の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡を用いて観察を行い、サンプルから無作為に1000個抽出した粒子の一次粒子径の、個数平均値から求めることができる。粒子の粒形は、球状であっても、非球状であってもよい。非球状の場合の一次粒子径は、スケールで測定される長軸径と短軸径との平均値とする。特に限定はされないが、フラクタル構造を有する粒子が含まれることが好ましい。フラクタル構造を有する粒子とは、自己相似性の指標であるフラクタル次元、又は固有網目構造を有する粒子のことを示し、フラクタル次元が1.5〜2.1の範囲にあることがより好ましい。このような粒子は嵩密度が低く、少ない添加量で粒子ネットワークを形成するため、本実施形態における孔径の大きい支持体を非水電池用セパレータとして適用した際に、貫通孔を穴埋めする効果が得られるため好適である。   The average primary particle diameter of the particles can be obtained from the number average value of the primary particle diameters of particles randomly extracted from a sample by observation using a transmission electron microscope. The particle shape of the particles may be spherical or non-spherical. The primary particle diameter in the case of non-spherical is the average value of the major axis diameter and minor axis diameter measured with a scale. Although it does not specifically limit, It is preferable that the particle | grains which have a fractal structure are contained. The particle having a fractal structure indicates a fractal dimension that is an index of self-similarity or a particle having an inherent network structure, and the fractal dimension is more preferably in a range of 1.5 to 2.1. Since such particles have a low bulk density and form a particle network with a small addition amount, when the support having a large pore diameter in this embodiment is applied as a separator for a nonaqueous battery, the effect of filling the through holes is obtained. Therefore, it is preferable.

粒子のフラクタル次元は、例えば「J.Rheol.第37巻、1225〜1235、1993年発行」に記載されているように、光散乱測定から得られる散乱強度−散乱ベクトル曲線の傾きから解析することができる。   The fractal dimension of the particle should be analyzed from the slope of the scattering intensity-scattering vector curve obtained from the light scattering measurement as described in, for example, “J. Rheol. Vol. 37, 1225 to 1235, published in 1993”. Can do.

<低分子ゲル化剤>
本実施形態におけるセパレータは、膜の補強、充放電の補助、耐熱性向上などの観点から、上記粒子に加えて、支持体に低分子ゲル化剤が含まれている。低分子ゲル化剤とは、可逆的な物理相互作用で、ゾル−ゲルの転移が可能な非ポリマー型のゲル化剤のことをいう。低分子ゲル化剤としては様々なものが知られており、そのいずれを用いても構わない。例えば、「Chem.Rev.第97巻、p3133〜p3159、1997年発行」に記載されている化合物、「Acc.Chem.Res.第39巻、p489−497、2006年発行」に記載されている化合物、特開平10−175901号公報に記載されている化合物、国際公開2006/82768号に記載されている化合物、特開2007−506833号公報に記載されている化合物、特開2009−155592号公報に記載されている化合物などを挙げることができる。
<Low molecular gelling agent>
The separator in the present embodiment includes a low molecular gelling agent in the support in addition to the above particles from the viewpoints of membrane reinforcement, charge / discharge assist, and heat resistance improvement. The low molecular weight gelling agent refers to a non-polymer type gelling agent capable of sol-gel transition by reversible physical interaction. Various low molecular gelling agents are known, and any of them may be used. For example, the compounds described in “Chem. Rev. 97, p3133-p3159, published in 1997” and “Acc. Chem. Res. 39, p489-497, published in 2006” are described. Compounds, compounds described in JP-A-10-175901, compounds described in International Publication No. 2006/82768, compounds described in JP-A-2007-506833, JP-A-2009-15592 And the like.

本実施形態における低分子ゲル化剤としては、電気化学的安定性と電解液に対するゲル化能の観点から、下記一般式(1)及び(2)で表される化合物からなる群より選択される1種以上を含むことが好ましい。
Rf1−R1−X1−L1−R2 (1)
Rf1−R1−X1−L1−R3―L2―X2―R4―Rf2 (2)
The low molecular gelling agent in the present embodiment is selected from the group consisting of compounds represented by the following general formulas (1) and (2) from the viewpoint of electrochemical stability and gelling ability with respect to the electrolyte solution. It is preferable that 1 or more types are included.
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 2 (1)
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 3 -L 2 -X 2 -R 4 -Rf 2 (2)

上記一般式(1)及び(2)において、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基を示す。当該炭素数が2〜20の化合物は、原料の入手と合成が容易である。上記一般式(1)及び(2)で表される化合物(以下「パーフルオロ化合物」ともいう。)の電解液への混合性、電解液の電気化学的特性、及びゲル化能の観点から、Rf1及びRf2の炭素数は2〜12であることが好ましい。パーフルオロアルキル基としては、例えば、パーフルオロエチル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、パーフルオロn−ヘキシル基、パーフルオロn−オクチル基、パーフルオロn−デシル基及びパーフルオロn−ドデシル基が挙げられる。 In the general formulas (1) and (2), Rf 1 and Rf 2 each independently represents a C 2-20 perfluoroalkyl group. The compound having 2 to 20 carbon atoms can be easily obtained and synthesized. From the viewpoints of the mixing of the compounds represented by the above general formulas (1) and (2) (hereinafter also referred to as “perfluoro compounds”) into the electrolyte, the electrochemical characteristics of the electrolyte, and the gelling ability, Rf 1 and Rf 2 preferably have 2 to 12 carbon atoms. Examples of the perfluoroalkyl group include perfluoroethyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoroisopropyl group, perfluoro n-butyl group, perfluoro t-butyl group, perfluoro n-hexyl group, perfluoro n. -An octyl group, a perfluoro n-decyl group, and a perfluoro n-dodecyl group are mentioned.

上記一般式(1)及び(2)において、R1及びR4はそれぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基を示し、当該炭素数は2〜5であることが好ましい。前記2価の飽和炭化水素基の炭素数が3以上である場合、分岐があってもなくてもよい。このような2価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチリデン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基及びn−ブテン基が挙げられる。 In the general formulas (1) and (2), R 1 and R 4 each independently represent a single bond or a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and the carbon number is 2 to 5. It is preferable. When the divalent saturated hydrocarbon group has 3 or more carbon atoms, it may or may not be branched. Examples of such a divalent saturated hydrocarbon group include a methylidene group, an ethylene group, an n-propylene group, an isopropylene group, and an n-butene group.

上記一般式(1)及び(2)において、X1及びX2はそれぞれ独立に、下記式(1a)〜(1g)からなる群より選ばれる2価の官能基を示す。これらの中では、電気化学的な観点から、下記式(1a)、(1b)及び(1d)からなる群より選ばれる2価の官能基が好ましく、下記式(1a)又は(1d)で表される2価の官能基であることがより好ましく、下記式(1d)で表される2価の官能基であることが更に好ましい。 In the general formulas (1) and (2), X 1 and X 2 each independently represent a divalent functional group selected from the group consisting of the following formulas (1a) to (1g). Among these, from an electrochemical viewpoint, a divalent functional group selected from the group consisting of the following formulas (1a), (1b) and (1d) is preferable, and is represented by the following formula (1a) or (1d). The divalent functional group is more preferably a divalent functional group represented by the following formula (1d).

上記一般式(1)及び(2)において、L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシアルキレン基、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシシクロアルキレン基、又は、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基(−OAr−;Arは2価の芳香族基)を示す。オキシアルキレン基としては、例えば、炭素数2〜10のオキシアルキレン基、より具体的には、オキシエチレン基(−C24O−)及びオキシプロピレン基(−C36O−)が挙げられる。オキシシクロアルキレン基としては、例えば、炭素数5〜12のオキシシクロアルキレン基、より具体的には、オキシシクロペンチレン基、オキシシクロヘキシレン基、オキシジシクロヘキシレン基が挙げられる。 In the above general formulas (1) and (2), L 1 and L 2 are each independently substituted with a single bond, an alkyl group or an oxyalkylene group optionally substituted with a halogen atom, an alkyl group or a halogen atom. An oxycycloalkylene group which may be substituted, or a divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom (-OAr-; Ar is a divalent aromatic group); Examples of the oxyalkylene group include an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms, more specifically, an oxyethylene group (—C 2 H 4 O—) and an oxypropylene group (—C 3 H 6 O—). Can be mentioned. Examples of the oxycycloalkylene group include an oxycycloalkylene group having 5 to 12 carbon atoms, and more specifically, an oxycyclopentylene group, an oxycyclohexylene group, and an oxydicyclohexylene group.

これらの中でも、ゲル化能及び電解液の安全性向上の観点から、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基が好ましい。アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基における2価の芳香族基は、いわゆる「芳香族性」を示す環式の2価の基である。この2価の芳香族基は、炭素環式の基であっても複素環式の基であってもよい。炭素環式の基は、その核原子数が6〜30であり、上述のとおりアルキル基若しくはハロゲン原子により置換されていてもよい。2価の芳香族基の具体例としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アントラニレン基、フェナンスリレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、フルオランテニレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。   Among these, a divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom is preferable from the viewpoint of gelling ability and safety improvement of the electrolytic solution. The divalent aromatic group in the divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom is a cyclic divalent group exhibiting so-called “aromaticity”. The divalent aromatic group may be a carbocyclic group or a heterocyclic group. The carbocyclic group has 6 to 30 nuclear atoms and may be substituted with an alkyl group or a halogen atom as described above. Specific examples of the divalent aromatic group include, for example, a nucleus represented by a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a naphthylene group, an anthranylene group, a phenanthrylene group, a pyrenylene group, a chrysenylene group, and a fluoranthenylene group. A divalent group is mentioned.

複素環式の基は、その核原子数が5〜30であり、例えば、ピローレン基、フラニレン基、チオフェニレン基、トリアゾーレン基、オキサジアゾーレン基、ピリジレン基及びピリミジレン基等の核を有する2価の基が挙げられる。これらの中でも、2価の芳香族基として、フェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基が好ましい。   The heterocyclic group has 5 to 30 nuclear atoms, and has 2 nuclei such as a pyrrolene group, a furylene group, a thiophenylene group, a triazolen group, an oxadiazolene group, a pyridylene group, and a pyrimidylene group. Valent groups. Among these, as the divalent aromatic group, a phenylene group, a biphenylene group, or a naphthylene group is preferable.

置換基である上記アルキル基としては、例えばメチル基及びエチル基が挙げられ、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。さらに、オキシシクロアルキレン基及びオキシ芳香族基には複数の環が接続されたものも含まれ、このような基として、例えば、オキシビフェニレン基、オキシターフェニレン基、オキシシクロアルキルフェニレン基が挙げられる。   Examples of the alkyl group as a substituent include a methyl group and an ethyl group, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom. Furthermore, the oxycycloalkylene group and the oxyaromatic group include those in which a plurality of rings are connected, and examples of such a group include an oxybiphenylene group, an oxyterphenylene group, and an oxycycloalkylphenylene group. .

上記一般式(1)中のR2は、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよいフルオロアルキル基、アリール基若しくはフルオロアリール基、又は、これらの基のうちの1種以上とこれらの基に対応する2価の基のうちの1種以上とが結合した1価の基を示す。R2としては、より具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−デシル基等の炭素数1〜12のアルキル基が挙げられる。これらのアルキル基は、更にアルキル基又はハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい。 R 2 in the general formula (1) is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group, or a halogen atom (provided that it may be substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom)). A fluoroalkyl group, an aryl group, or a fluoroaryl group optionally substituted with a fluorine atom), or one or more of these groups and one of divalent groups corresponding to these groups A monovalent group bonded to a species or more is shown. More specifically, R 2 is methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-decyl. C1-C12 alkyl groups, such as group, are mentioned. These alkyl groups may be further substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom).

フルオロアルキル基としては、炭素数1〜12のフルオロアルキル基が好ましい。炭素数1〜12のフルオロアルキル基としては、具体的には、トリフルオロメチル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロn−ブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ドデカフルオロn―ヘキシル基及び1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−トリデカフルオロn−デシル基が挙げられる。フルオロアルキル基は、更にアルキル基又はハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい。   As a fluoroalkyl group, a C1-C12 fluoroalkyl group is preferable. Specific examples of the fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms include a trifluoromethyl group, 1,1,1,2,2-pentafluoroethyl group, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl group, 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoro n-butyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluoro n-hexyl Groups and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluoro n-decyl groups. The fluoroalkyl group may be further substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom).

アリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等の核原子数が6〜12のアリール基が挙げられ、フルオロアリール基としては、例えば、モノフルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基等の核原子数が6〜12のフルオロアリール基が挙げられる。   Examples of the aryl group include aryl groups having 6 to 12 nuclear atoms such as a phenyl group, a biphenyl group, and a naphthyl group. Examples of the fluoroaryl group include a monofluorophenyl group, a difluorophenyl group, and a tetrafluoro group. Examples thereof include a fluoroaryl group having 6 to 12 nucleus atoms such as a phenyl group.

また、R2は、上述のアルキル基、フルオロアルキル基、アリール基及びフルオロアリール基のうちの1種以上と、それらの基に対応する2価の基、すなわち、アルキレン基、フルオロアルキレン基、アリーレン基及びフルオロアリーレン基、のうちの1種以上とが結合した1価の基であってもよい。そのような基としては、例えば、アルキレン基とパーフルオロアルキル基とが結合した基(ただし、この基はフルオロアルキル基の1種でもある。)、アルキレン基とアリール基とが結合した基、フルオロアルキル基とフルオロアリーレン基とが結合した基が挙げられる。 R 2 represents one or more of the aforementioned alkyl group, fluoroalkyl group, aryl group and fluoroaryl group, and a divalent group corresponding to these groups, that is, an alkylene group, a fluoroalkylene group, an arylene group. A monovalent group in which one or more of a group and a fluoroarylene group are bonded may be used. Examples of such a group include a group in which an alkylene group and a perfluoroalkyl group are bonded (however, this group is also a kind of fluoroalkyl group), a group in which an alkylene group and an aryl group are bonded, fluoro Examples include a group in which an alkyl group and a fluoroarylene group are bonded.

2は、本発明の効果をより有効且つ確実に奏する観点から、アルキル基又はフルオロアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)又は炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基であることがより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数2〜10のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)であることが更に好ましい。 R 2 is preferably an alkyl group or a fluoroalkyl group from the viewpoint of more effectively and reliably achieving the effects of the present invention, and is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms (provided that Or a perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 2 to 10 carbon atoms (provided that perfluoro More preferably, the alkyl group is excluded.

上記一般式(2)中のR3は、主鎖に酸素及び/又は硫黄原子を1つ以上有していてもよく、かつ、アルキル基で置換されていてもよい炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を示す。当該炭素数は、1〜16であることが好ましく、2〜14であることがより好ましい。R3の炭素数によってもゲル化能を制御することができる。また、合成及び原料入手の容易性の観点から、当該範囲の炭素数であることが好ましい。 R 3 in the general formula (2) may have one or more oxygen and / or sulfur atoms in the main chain, and may be substituted with an alkyl group. Represents a saturated saturated hydrocarbon group. The carbon number is preferably 1 to 16, and more preferably 2 to 14. The gelling ability can also be controlled by the number of carbon atoms in R 3 . Moreover, it is preferable that it is the carbon number of the said range from a viewpoint of synthetic | combination and the ease of raw material acquisition.

パーフルオロ基を有するゲル化剤としては、例えば、Rf1−R1−O−R2、Rf1−R1−S−R2、Rf1−R1−SO2−R2、Rf1−R1−OCO−R2、Rf1−R1−O−Ar−O−R2(ここで、Arは2価の芳香族基を示す。以下同様。)、Rf1−R1−SO2−Ar−O−R2、Rf1−R1−SO2−Ar−O−Rf4、Rf1−R1−SO2−Ar−O−Rf3−Rf4(ここで、Rf3はフルオロアルキレン基、Rf4はフルオロアルキル基を示す。)、Rf1−R1−SO−Ar−O−R2、Rf1−R1−S−Ar−O−R2、Rf1−R1−O−R5−O−R2(ここで、R5は、アルキレン基を示す。)、Rf1−R1−CONH−R2、Rf1−R1―SO2―Ar1−O−R3−O−Ar2−SO2−R4−Rf2(ここで、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、2価の芳香族基を示す。以下同様。)、Rf1−R1−O−Ar1−O−R3−O−Ar2―O―R4―Rf2、Rf1−R1−SO2−Ar1−O−R6−O−R7−O−Ar2−O−R4−Rf2(ここで、R6及びR7はそれぞれ独立に、アルキレン基を示す。以下同様。)の一般式で表される化合物が挙げられる。より具体的には、Rf1及びRf2がそれぞれ独立に、炭素数2〜10のパーフルオロアルキル基、R1が炭素数2〜4のアルキレン基、Arが(又はAr1及びAr2がそれぞれ独立に)p−フェニレン基又はp−ビフェニレン基、R2が炭素数4〜8のアルキル基である上記各一般式で表される化合物、並びに、その二量体構造、例えば、Rf1−R1−O−Ar−O−R2、Rf1−R1−SO2−Ar−O−R2、Rf1−R1−O−Ar1−O−R3−O−Ar2―O―R4―Rf2、Rf1−R1−SO2−Ar1−O−R6−O−R7−O−Ar2−O−R4−Rf2の一般式で表される化合物が挙げられる。上述した低分子ゲル化剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the gelling agent having a perfluoro group include Rf 1 -R 1 —O—R 2 , Rf 1 —R 1 —S—R 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —R 2 , Rf 1 —. R 1 —OCO—R 2 , Rf 1 —R 1 —O—Ar—O—R 2 (wherein Ar represents a divalent aromatic group; the same shall apply hereinafter), Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar—O—Rf 4 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar—O—Rf 3 —Rf 4 (where Rf 3 represents fluoro An alkylene group, Rf 4 represents a fluoroalkyl group.), Rf 1 -R 1 -SO-Ar-O-R 2 , Rf 1 -R 1 -S-Ar-O-R 2 , Rf 1 -R 1- O—R 5 —O—R 2 (where R 5 represents an alkylene group), Rf 1 —R 1 —CONH—R 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar 1 —O—R 3 -O-Ar 2 -SO 2- R 4 -Rf 2 (wherein Ar 1 and Ar 2 each independently represents a divalent aromatic group; the same shall apply hereinafter), Rf 1 -R 1 -O-Ar 1 -O-R 3 —O—Ar 2 —O—R 4 —Rf 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar 1 —O—R 6 —O—R 7 —O—Ar 2 —O—R 4 —Rf 2 (here And R 6 and R 7 each independently represents an alkylene group, the same shall apply hereinafter). More specifically, Rf 1 and Rf 2 are each independently a perfluoroalkyl group having 2 to 10 carbon atoms, R 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, Ar is (or Ar 1 and Ar 2 are each Independently, a p-phenylene group or a p-biphenylene group, a compound represented by each of the above general formulas wherein R 2 is an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms, and a dimer structure thereof, for example, Rf 1 -R 1- O—Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —O—Ar 1 —O—R 3 —O—Ar 2 —O— R 4 —Rf 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar 1 —O—R 6 —O—R 7 —O—Ar 2 —O—R 4 —Rf 2 are exemplified. It is done. The low molecular gelling agent mentioned above is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本実施形態におけるゲル化剤のうち、パーフルオロ基を有するゲル化剤は、例えば、国際公開第2007/083843号、特開2007−191626号公報、特開2007−191627号公報及び特開委2007−191661号公報に記載の方法を参照して製造することができる。   Among the gelling agents in the present embodiment, those having a perfluoro group include, for example, International Publication No. 2007/083843, JP2007-191626A, JP2007-191627A and JP2007. It can manufacture with reference to the method of 191661.

また、本実施形態におけるパーフルオロ基を有するゲル化剤は、例えば、次のスキームによって合成することができる。
すなわち、まず、市販品として入手可能な下記式(I)で表される化合物から下記式(II)で表される化合物を下記のとおり合成する。式(I)で表される化合物4−ヒドロキシ−4'−メルカプトフェニルは、4−ヒドロキシ−4'−メルカプトビフェニルに代えてもよいが、以下の説明では、4−ヒドロキシ−4'−メルカプトフェニルを用いた例を示す。
Moreover, the gelling agent which has a perfluoro group in this embodiment is compoundable with the following scheme, for example.
That is, first, a compound represented by the following formula (II) is synthesized as follows from a compound represented by the following formula (I) available as a commercial product. The compound 4-hydroxy-4′-mercaptophenyl represented by the formula (I) may be replaced with 4-hydroxy-4′-mercaptobiphenyl. In the following description, 4-hydroxy-4′-mercaptophenyl is used. An example using is shown.

次いで、上記式(II)で表される化合物を下記のとおり2量化して、式(III)で表される化合物を得る。   Next, the compound represented by the formula (II) is dimerized as follows to obtain the compound represented by the formula (III).

この場合、式(II)で表される化合物について、パーフルオロアルキル基の炭素数が互いに異なるものを用い(例えば、一方のnを異なる数値であるmに代え)てもよく、また、R1を、それとは異なる2価の炭化水素基であるR3に変更してもよい。ただし、確率的に両者が1対1のモル比で反応するとは限らないため、安定的に所望の化合物を得る観点から、式(II)で表される化合物として同一の化合物を用いることが好ましい。 In this case, as the compound represented by the formula (II), compounds having different carbon numbers of the perfluoroalkyl group may be used (for example, one n is replaced with a different numerical value m), and R 1 May be changed to R 3 which is a different divalent hydrocarbon group. However, since they do not necessarily react at a molar ratio of 1: 1, it is preferable to use the same compound as the compound represented by formula (II) from the viewpoint of stably obtaining a desired compound. .

ここで、式(III)で表される化合物はゲル化能を有するが、更に下記反応式に示すように、チオエーテル部分を酸化し、スルホニル化又はスルホキシド化することにより、下記式(IV)で表されるパーフルオロ基を有するゲル化剤を得る。   Here, the compound represented by the formula (III) has a gelling ability. However, as shown in the following reaction formula, the compound represented by the following formula (IV) can be obtained by oxidizing the thioether moiety to sulfonylation or sulfoxide formation. A gelling agent having the perfluoro group represented is obtained.

なお、上記一般式(IV)で表されるパーフルオロ基を有するゲル化剤の製造スキームにおいて、nは2〜18の整数を示し、R1及びR3はそれぞれ独立に、単結合又は主鎖の炭素数が1〜6の置換若しくは無置換の2価の炭化水素基を示し、R2はエーテル基又はチオエーテル基を有していてもよい主鎖の炭素数が3〜18の置換又は無置換の2価の炭化水素基を示し、Xはそれぞれ独立に、SO基又はSO2基を示す。 In the production scheme of the gelling agent having a perfluoro group represented by the general formula (IV), n represents an integer of 2 to 18, and R 1 and R 3 are each independently a single bond or a main chain. Represents a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 is a substituted or unsubstituted carbon group having 3 to 18 carbon atoms which may have an ether group or a thioether group. Represents a substituted divalent hydrocarbon group, and each X independently represents an SO group or an SO 2 group.

さらに、本実施形態におけるパーフルオロ基を有するゲル化剤は、例えば、次のスキームによって合成することができる。まず、下記一般式(11a)で表されるチオール化合物を、乾燥THFなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基の存在下、下記一般式(11b)で表される化合物でスルフィド化して、下記一般式(11c)で表される化合物を得る。
HS−Ar−OH (11a)
m2m+1p2p1 (11b)
m2m+1p2p−S−Ar−OH (11c)
Furthermore, the gelling agent having a perfluoro group in the present embodiment can be synthesized by the following scheme, for example. First, a thiol compound represented by the following general formula (11a) is sulfided with a compound represented by the following general formula (11b) in the presence of a base such as triethylamine in a solvent such as dry THF. The compound represented by (11c) is obtained.
HS-Ar-OH (11a)
C m F 2m + 1 C p H 2p X 1 (11b)
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar-OH (11c)

次いで、上記一般式(11c)で表される化合物を3−ペンタノンなどの溶媒中、K2CO3などのアルカリ金属化合物の存在下、下記一般式(11d)で表される化合物でエーテル化して、下記一般式(11e)で表される化合物を得る。
12 (11d)
m2m+1p2p−S−Ar−O−R1 (11e)
Next, the compound represented by the general formula (11c) is etherified with a compound represented by the following general formula (11d) in the presence of an alkali metal compound such as K 2 CO 3 in a solvent such as 3-pentanone. To obtain a compound represented by the following general formula (11e).
R 1 X 2 (11d)
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar-O-R 1 (11e)

そして、上記一般式(11e)で表される化合物を、酢酸などの触媒の存在下、過酸化水素などの酸化剤により酸化することで、下記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物が得られる。
m2m+1p2p−SO2−Ar−O−R1 (11j)
ここで、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物の製造スキームにおいて、Arは置換又は無置換の核原子数8〜30の2価の芳香族基を示し、R1は飽和又は不飽和の炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示し、mは2〜16の自然数を示し、pは0〜6の整数を示す。また、X1は、例えばヨウ素原子などのハロゲン原子を示し、X2は、例えば臭素原子などのハロゲン原子を示す。
Then, by oxidizing the compound represented by the general formula (11e) with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide in the presence of a catalyst such as acetic acid, a perfluoro compound represented by the following general formula (11j) is obtained. can get.
C m F 2m + 1 C p H 2p -SO 2 -Ar-O-R 1 (11j)
Here, in the production scheme of the perfluoro compound represented by the general formula (11j), Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 8 to 30 nuclear atoms, and R 1 is saturated or unsaturated. A saturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, m represents a natural number of 2 to 16, and p represents an integer of 0 to 6. X 1 represents a halogen atom such as an iodine atom, and X 2 represents a halogen atom such as a bromine atom.

上述の合成法としては、例えば、国際公開第2009/78268に記載の合成法を参照することができる。   As the above synthesis method, for example, the synthesis method described in International Publication No. 2009/78268 can be referred to.

また、Arがビフェニレン基やトリフェニレン基などの複数の芳香環を単結合により結合した基である場合は、例えば下記合成法により、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物を得ることができる。まず、下記一般式(11f)で表されるチオール化合物を、乾燥THFなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基の存在下、上記一般式(11b)で表される化合物でスルフィド化して、下記一般式(11g)で表される化合物を得る。ここで、式(11f)及び(11g)中、m及びpは式(11j)におけるものと同義であり、X3は、例えば臭素原子などのハロゲン原子を示し、Ar2は、上記式(11j)におけるArを構成する2価の芳香族炭化水素基の一部を示す。
HS−Ar2−X3 (11f)
m2m+1p2p−S−Ar2−X3 (11g)
When Ar is a group in which a plurality of aromatic rings such as a biphenylene group or a triphenylene group are bonded by a single bond, the perfluoro compound represented by the general formula (11j) can be obtained by, for example, the following synthesis method. it can. First, a thiol compound represented by the following general formula (11f) is sulfided with a compound represented by the above general formula (11b) in the presence of a base such as triethylamine in a solvent such as dry THF. A compound represented by (11 g) is obtained. Here, in the formulas (11f) and (11g), m and p are as defined in the formula (11j), X 3 represents a halogen atom such as a bromine atom, and Ar 2 represents the above formula (11j). ) Represents a part of the divalent aromatic hydrocarbon group constituting Ar.
HS-Ar 2 -X 3 (11f )
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar 2 -X 3 (11g)

次いで、上記一般式(11g)で表される化合物を、酢酸などの触媒の存在下、過酸化水素などの酸化剤により酸化することで、下記化合物(11h)が得られる。ここで、式(11h)中、Ar2、X3、m及びpは、式(11g)におけるものと同義である。
m2m+1p2p−SO2−Ar2−X3 (11h)
Next, the following compound (11h) is obtained by oxidizing the compound represented by the general formula (11g) with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide in the presence of a catalyst such as acetic acid. Here, in the formula (11h), Ar 2 , X 3 , m and p are as defined in the formula (11g).
C m F 2m + 1 C p H 2p -SO 2 -Ar 2 -X 3 (11h)

そして、上記一般式(11h)で表される化合物と下記一般式(11i)で表される化合物とから、K2CO3などの塩基水溶液中、パラジウム触媒の存在下で、鈴木・宮浦カップリングにより、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物を得る。ここで、式(11i)中、R1は、上記式(11j)におけるものと同義であり、Ar3は、上記式(11j)におけるArを構成する2価の芳香族炭化水素基のAr2とは別の一部を示し、Ar2とAr3が単結合により結合したものがArとなる。
1−O−Ar3−B(OH)2 (11i)
Then, from the compound represented by the above general formula (11h) and the compound represented by the following general formula (11i), in the presence of a palladium catalyst in a basic aqueous solution such as K 2 CO 3 , Suzuki-Miyaura coupling To obtain the perfluoro compound represented by the general formula (11j). Here, in the formula (11i), R 1 has the same meaning as in the formula (11j), Ar 3 is Ar 2 a divalent aromatic hydrocarbon group constituting Ar in the formula (11j) A part different from is shown, and Ar 2 and Ar 3 bonded by a single bond is Ar.
R 1 —O—Ar 3 —B (OH) 2 (11i)

また、本実施形態におけるパーフルオロ基を有するゲル化剤は、例えば、次のスキームによって合成することができる。すなわち、下記一般式(Ia)で表される化合物と下記一般式(IIa)で表される化合物とから、光延反応などの脱水縮合により、パーフルオロ基を有するゲル化剤の一種である下記一般式(IIIa)で表される化合物を合成することができる。ここで、式中、Y1及びY2はそれぞれ独立に、S原子又はO原子を示す。
Rf1−R1−Y1−Z−Y2H (Ia)
Rf22OH (IIa)
Rf1−R1−Y1−Z−Y2−R2−Rf2 (IIIa)
Moreover, the gelling agent which has a perfluoro group in this embodiment is compoundable with the following scheme, for example. That is, from the compound represented by the following general formula (Ia) and the compound represented by the following general formula (IIa), dehydration condensation such as Mitsunobu reaction is a kind of gelling agent having a perfluoro group. A compound represented by the formula (IIIa) can be synthesized. Here, in the formula, Y 1 and Y 2 each independently represent an S atom or an O atom.
Rf 1 -R 1 -Y 1 -Z- Y 2 H (Ia)
Rf 2 R 2 OH (IIa)
Rf 1 -R 1 -Y 1 -Z- Y 2 -R 2 -Rf 2 (IIIa)

また、上記一般式(IIIa)で表される化合物において、Y1及び/又はY2がS原子である場合に、そのS原子を更にスルホニル化又はスルホキシド化することにより、パーフルオロ基を有するゲル化剤の別の一種である下記一般式(IVa)で表される化合物を合成することができる。ここで、Y3及びY4の少なくとも一方は、SO基又はSO2基であり、Y3及びY4の一方がSO基又はSO2基である場合の他方はS原子又はO原子である。
Rf1−R1−Y3−Z−Y4−R2−Rf2 (IVa)
Further, in the compound represented by the above general formula (IIIa), when Y 1 and / or Y 2 is an S atom, the S atom is further sulfonylated or sulfoxided to form a gel having a perfluoro group A compound represented by the following general formula (IVa), which is another kind of agent, can be synthesized. Here, at least one of Y 3 and Y 4 is an SO group or SO 2 group, and when one of Y 3 and Y 4 is an SO group or SO 2 group, the other is an S atom or an O atom.
Rf 1 -R 1 -Y 3 -Z- Y 4 -R 2 -Rf 2 (IVa)

上記一般式(Ia)で表される化合物は、例えば、下記式(Va)で表される化合物の活性水素(チオール基又は水酸基の水素原子)を、アルカリ条件下で、パーフルオロアルカンハロゲン化物(例えばヨウ化物)のパーフルオロアルキル基で置換することにより合成することができる。
HY1−Z−Y2H (Va)
また、上記式(IIa)で表される化合物は、パーフルオロアルカンハロゲン化物(例えばヨウ化物)のアルケノールへの付加反応により得られるアルカノールのハロゲン化物を、更に還元することにより合成することができる。
The compound represented by the general formula (Ia) is, for example, a perfluoroalkane halide (thiol group or a hydrogen atom of a hydroxyl group) of a compound represented by the following formula (Va) under alkaline conditions ( For example, it can be synthesized by substitution with a perfluoroalkyl group of iodide.
HY 1 -ZY 2 H (Va)
The compound represented by the above formula (IIa) can be synthesized by further reducing the halide of alkanol obtained by the addition reaction of perfluoroalkane halide (for example, iodide) to alkenol.

ここで、上記一般式(IIIa)又は(IVa)で表されるパーフルオロ化合物の製造スキームにおいて、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、主鎖の炭素数が2〜18の置換又は無置換のパーフルオロアルキル基を示し、R1及びR2はそれぞれ独立に、単結合又は主鎖の炭素数が1〜8の置換若しくは無置換の2価の炭化水素基を示し、Zは置換又は無置換の核原子数が5〜30の2価の芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を示す。 Here, in the scheme for producing the perfluoro compound represented by the general formula (IIIa) or (IVa), Rf 1 and Rf 2 are each independently substituted or unsubstituted having 2 to 18 carbon atoms in the main chain. Represents a perfluoroalkyl group, R 1 and R 2 each independently represents a single bond or a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms in the main chain, and Z represents a substituted or unsubstituted group. Represents a divalent aromatic hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group having 5 to 30 nuclear atoms.

ただし、本実施形態におけるパーフルオロ基を有するゲル化剤の合成方法は上記の方法に限定されない。   However, the synthesis method of the gelling agent having a perfluoro group in the present embodiment is not limited to the above method.

本実施形態における低分子ゲル化剤は支持体に含まれており、その一部が支持体の表面に付着したり、電極に含浸されたり、支持体の孔の中にも存在することが好ましい。例えば、支持体が不織布の場合、不織布の孔全体又はその一部に低分子ゲル化剤が充填されることにより、不織布特有の孔径の大きさに伴う電池の充放電不安定化等の不具合や、孔径分布の不均一性を改善することができる。特に、非水電池がリチウムイオン電池及びリチウム電池の場合には、充放電に伴う正極及び負極の膨張収縮に起因した電極間の内部ショートや、電流密度の不均一性により生成したリチウムデンドライトによる内部ショートを防止することができ、安定した充放電特性を示す傾向にある。   The low molecular gelling agent in the present embodiment is contained in the support, and it is preferable that a part of the low molecular gelling agent adheres to the surface of the support, is impregnated in the electrode, or exists in the pores of the support. . For example, when the support is a non-woven fabric, the entire pores of the non-woven fabric or a part of the non-woven fabric is filled with the low-molecular gelling agent, thereby causing problems such as destabilization of charge and discharge of the battery due to the size of the pore diameter peculiar to the non-woven fabric. In addition, the nonuniformity of the pore size distribution can be improved. In particular, when the non-aqueous battery is a lithium ion battery or a lithium battery, internal short circuit between the electrodes due to expansion and contraction of the positive electrode and the negative electrode due to charging / discharging, or internal due to lithium dendrite generated due to current density non-uniformity. Short circuit can be prevented and stable charge / discharge characteristics tend to be exhibited.

本実施形態におけるセパレータは、例えば、支持体を、低分子ゲル化剤と粒子を含む非水溶媒に含浸させることにより得ることができる。具体的には、非水溶媒に粒子と低分子ゲル化剤とが分散したスラリー、又は、非水溶媒に低分子ゲル化剤が溶解し粒子が分散したスラリーに支持体を含浸させたり、それらのスラリーを支持体に塗布したりすることで製造することができる。非水溶媒としては、電解液溶媒又は電解液を用いると、セパレータを調製することと電池の作製が同時にできるので好ましい。   The separator in this embodiment can be obtained, for example, by impregnating the support with a non-aqueous solvent containing a low molecular gelling agent and particles. Specifically, a slurry in which particles and a low-molecular gelling agent are dispersed in a non-aqueous solvent, or a slurry in which a low-molecular gelling agent is dissolved and dispersed in a non-aqueous solvent is impregnated with a support. The slurry can be applied to a support. As the non-aqueous solvent, it is preferable to use an electrolytic solution solvent or an electrolytic solution because a separator can be prepared and a battery can be produced at the same time.

本実施形態における非水電池用セパレータは、上述したとおり、充放電安定性に優れ、様々な非水電池のセパレータとして使用することができる。その中でも特に、リチウムイオンが充放電に寄与する電池、例えば、リチウムイオン電池、リチウム電池、リチウムイオンキャパシタなどのセパレータとして好適に使用される。本実施形態におけるセパレータは、支持体、粒子、低分子ゲル化剤以外にも、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー等の、その他の成分を含んでもよい。   As described above, the non-aqueous battery separator in the present embodiment is excellent in charge / discharge stability and can be used as a separator for various non-aqueous batteries. Among them, lithium ion is particularly preferably used as a separator that contributes to charging / discharging, for example, a lithium ion battery, a lithium battery, a lithium ion capacitor, or the like. The separator in the present embodiment may contain other components such as a polymer such as polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, and polyvinylidene fluoride in addition to the support, particles, and low molecular gelling agent.

本実施形態における非水電池は、前記セパレータと電解液と正極と負極とを備える。   The nonaqueous battery in the present embodiment includes the separator, an electrolytic solution, a positive electrode, and a negative electrode.

<電解液>
本実施形態における電解液は、(I)非水溶媒と、(II)電解質とを含有する。
(I)非水溶媒としては、様々なものを用いることができ、例えば、非プロトン性溶媒が挙げられる。リチウムイオン二次電池の電解液として用いる場合、その充放電に寄与する電解質であるリチウム塩の電離度を高めるために、非プロトン性極性溶媒を用いることが好ましい。非水溶媒の具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネート等の環状カーボネート;γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトン等のラクトン;スルホラン等の環状スルホン;テトラヒドロフラン及びジオキサン等の環状エーテル;メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート及びメチルトリフルオロエチルカーボネート等の鎖状カーボネート;アセトニトリル等のニトリル;ジメチルエーテル等の鎖状エーテル;プロピオン酸メチル等の鎖状カルボン酸エステル;ジメトキシエタン等の鎖状エーテルカーボネート化合物が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
<Electrolyte>
The electrolytic solution in this embodiment contains (I) a nonaqueous solvent and (II) an electrolyte.
(I) As a nonaqueous solvent, various things can be used, For example, an aprotic solvent is mentioned. When used as an electrolyte of a lithium ion secondary battery, it is preferable to use an aprotic polar solvent in order to increase the degree of ionization of a lithium salt that is an electrolyte that contributes to the charge and discharge. Specific examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, trans- Cyclic carbonates such as 2,3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate; such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone Lactone; Cyclic sulfone such as sulfolane; Cyclic ether such as tetrahydrofuran and dioxane; Methyl ethyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl Chain carbonates such as carbonate, dipropyl carbonate, methylbutyl carbonate, dibutyl carbonate, ethylpropyl carbonate and methyltrifluoroethyl carbonate; nitriles such as acetonitrile; chain ethers such as dimethyl ether; chain carboxylic acids such as methyl propionate Examples of esters include chain ether carbonate compounds such as dimethoxyethane. These are used singly or in combination of two or more.

(I)非水溶媒は、電解質の電離度を高めるために、環状の非プロトン性極性溶媒を1種類以上含むことが好ましい。同様の観点から、(I)非水溶媒は、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネート等の環状カーボネートを1種類以上含むことがより好ましい。環状の化合物は誘電率が高く、電解質の電離を助けると共にゲル化能を高めることができる傾向にある。   (I) The non-aqueous solvent preferably contains one or more cyclic aprotic polar solvents in order to increase the ionization degree of the electrolyte. From the same viewpoint, (I) the nonaqueous solvent more preferably contains one or more cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate. The cyclic compound has a high dielectric constant and tends to help ionize the electrolyte and increase the gelation ability.

(II)電解質としては、特に限定されないが、非水電池がリチウムイオン電池、リチウム電池又はリチウムキャパシタの場合にはリチウム塩が使用される。電解質として使用されるリチウム塩の具体例としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2k2k+1〔kは1〜8の整数〕、LiN(SO2k2k+12〔kは1〜8の整数〕、LiPFn(Ck2k+16-n〔nは1〜5の整数、kは1〜8の整数〕、LiBFn((Ck2k+14-n〔nは1〜3の整数、kは1〜8の整数〕、LiB(C222で表されるリチウムビスオキサリルボレート、LiBF2(C22)で表されるリチウムジフルオロオキサリルボレート、LiPF3(C22)で表されるリチウムトリフルオロオキサリルフォスフェートが挙げられる。 (II) Although it does not specifically limit as electrolyte, When a nonaqueous battery is a lithium ion battery, a lithium battery, or a lithium capacitor, lithium salt is used. Specific examples of the lithium salt used as the electrolyte include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F 2k + 1 (k is an integer of 1 to 8), LiN (SO 2 C k F 2k + 1 ) 2 [k is an integer of 1 to 8], LiPF n (C k F 2k + 1 ) 6-n [n is an integer of 1 to 5, k is 1 to 8 Integer], LiBF n ((C k F 2k + 1 ) 4-n [n is an integer of 1 to 3, k is an integer of 1 to 8], lithium bisoxalyl represented by LiB (C 2 O 2 ) 2 Examples thereof include borate, lithium difluorooxalylborate represented by LiBF 2 (C 2 O 2 ), and lithium trifluorooxalyl phosphate represented by LiPF 3 (C 2 O 2 ).

また、下記一般式(a)、(b)又は(c)で表されるリチウム塩を電解質として用いることもできる。
LiC(SO211)(SO212)(SO213) (a)
LiN(SO2OR14)(SO2OR15) (b)
LiN(SO216)(SO2OR17) (c)
ここで、式中、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基を示す。
Moreover, the lithium salt represented by the following general formula (a), (b), or (c) can also be used as an electrolyte.
LiC (SO 2 R 11 ) (SO 2 R 12 ) (SO 2 R 13 ) (a)
LiN (SO 2 OR 14 ) (SO 2 OR 15 ) (b)
LiN (SO 2 R 16 ) (SO 2 OR 17 ) (c)
Here, in the formula, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and R 17 may be the same or different from each other, and are a C 1-8 perfluoroalkyl group. Indicates.

これらの電解質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの電解質の中でも、電池特性や安定性に加え、ゲル化能を高める観点から、LiPF6、LiBF4及びLiN(SO2k2k+12〔kは1〜8の整数〕が好ましい。 These electrolytes are used singly or in combination of two or more. Among these electrolytes, LiPF 6 , LiBF 4 and LiN (SO 2 C k F 2k + 1 ) 2 [k is an integer of 1 to 8] are used from the viewpoint of enhancing gelation ability in addition to battery characteristics and stability. preferable.

電解質の濃度は任意であり特に限定されないが、電解質は、電解液中に好ましくは0.1〜3モル/リットル、より好ましくは0.5〜2モル/リットルの濃度で含有される。   The concentration of the electrolyte is arbitrary and is not particularly limited, but the electrolyte is preferably contained in the electrolytic solution at a concentration of 0.1 to 3 mol / liter, more preferably 0.5 to 2 mol / liter.

本実施形態における電解液には、必要に応じて更に添加剤を含有させることができる。添加剤としては、例えば、熱安定剤、難燃剤、熱暴走抑制剤、過充電抑制添加剤、増粘剤、乳化剤、強化剤、電極保護皮膜形成用の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、固体(塊状)、粉末状であってもよいし、液体状であってもよい。また、電解液に溶解するものであっても、溶解しないものであってもよい。   The electrolyte solution in the present embodiment can further contain an additive as necessary. Examples of the additive include a heat stabilizer, a flame retardant, a thermal runaway inhibitor, an overcharge suppression additive, a thickener, an emulsifier, a reinforcing agent, and an additive for forming an electrode protective film. These additives may be solid (bulk), powder, or liquid. Moreover, even if it melt | dissolves in electrolyte solution, it may not melt | dissolve.

添加剤の添加量は、本発明の目的の達成を阻害せず、かつ、添加剤の使用目的を達成できる範囲において選択されるものであるが、電池特性と添加剤による効果との両立を図るためには、添加剤の含有量は溶媒と電解質との総量100質量部に対して、0.5質量部〜20質量部であることが好ましく、1質量部〜10質量部であることがより好ましい。同様に溶媒の少なくとも一部を除去する前においては、添加剤の添加量は、溶媒と電解質との総量100質量部に対して、0.025質量部〜18質量部であることが好ましい。   The addition amount of the additive is selected in a range that does not hinder the achievement of the object of the present invention and can achieve the purpose of use of the additive, and aims to achieve both battery characteristics and the effect of the additive. Therefore, the content of the additive is preferably 0.5 parts by mass to 20 parts by mass and more preferably 1 part by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the solvent and the electrolyte. preferable. Similarly, before removing at least a part of the solvent, the additive is preferably added in an amount of 0.025 parts by mass to 18 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the solvent and the electrolyte.

本実施形態における電解液は、セパレータに含まれる粒子及び/又は低分子ゲル化剤を含んでいることが好ましい。電解液が粒子及び/又は低分子ゲル化剤を含んでいると、あらかじめ組み立てられた電池に電解液を注液するだけで、支持体にも、粒子と低分子ゲル化剤が含浸されることになるため、電池製造が簡易化されるという利点がある。電解液に含まれる粒子、低分子ゲル化剤は、セパレータに含まれる粒子、低分子ゲル化剤と同じであっても異なってもよいが、同じものであると電池製造が簡易になるため好ましい。   It is preferable that the electrolyte solution in this embodiment contains the particle | grains and / or low molecular gelling agent which are contained in a separator. If the electrolyte contains particles and / or a low molecular gelling agent, the support can be impregnated with the particles and the low molecular gelling agent simply by pouring the electrolyte into a pre-assembled battery. Therefore, there is an advantage that battery manufacture is simplified. The particles and low-molecular gelling agent contained in the electrolyte solution may be the same as or different from the particles and low-molecular gelling agent contained in the separator. .

電解液に粒子が含まれる場合、粒子の含有量は任意であるが、非水溶媒との含有比として、質量基準で粒子:非水溶媒が0.5:99.5〜10:90であることが好ましく、1:99〜5:95であることがより好ましい。また、上記成分の含有比が当該範囲内にあることにより、ゲル化能とハンドリング性とが共に良好となる傾向にある。なお、粒子の電解液への含有量が多いほど、電解液は強固なゲルとなり、粒子の含有量が少ないほど、電解液の粘度が低くなり、取り扱いやすくなる。   When particles are included in the electrolytic solution, the content of the particles is arbitrary, but the content ratio with respect to the nonaqueous solvent is 0.5: 99.5 to 10:90 on a mass basis. It is preferable that the ratio is 1:99 to 5:95. Moreover, it exists in the tendency for both gelling ability and handling property to become favorable because the content ratio of the said component exists in the said range. In addition, as the content of the particles in the electrolytic solution is larger, the electrolytic solution becomes a stronger gel, and as the content of the particles is smaller, the viscosity of the electrolytic solution is lower and the handling becomes easier.

電解液に低分子ゲル化剤が含まれる場合、低分子ゲル化剤の含有量は任意であるが、非水溶媒との含有比として、質量基準で低分子ゲル化剤:非水溶媒が0.1:99.9〜10:90であることが好ましく、0.3:99.7〜5:95であることがより好ましい。これらの成分の含有比が当該範囲内にあることにより、上記電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、特に高い電池特性を示す傾向にある。また、上記成分の含有比が当該範囲内にあることにより、ゲル化能とハンドリング性とが共に良好となる傾向にある。なお、ゲル化剤の電解液への含有量が多いほど、電解液は相転移点が高く強固なゲルとなり、ゲル化剤の含有量が少ないほど、電解液の粘度が低くなり、取り扱いやすくなる。   When the low molecular gelling agent is contained in the electrolytic solution, the content of the low molecular gelling agent is arbitrary, but the content ratio with respect to the nonaqueous solvent is 0 on the mass basis. : 1: 99.9 to 10:90 is preferable, and 0.3: 99.7 to 5:95 is more preferable. When the content ratio of these components is within the above range, the lithium ion secondary battery using the electrolytic solution tends to exhibit particularly high battery characteristics. Moreover, it exists in the tendency for both gelling ability and handling property to become favorable because the content ratio of the said component exists in the said range. In addition, as the content of the gelling agent in the electrolytic solution increases, the electrolytic solution becomes a solid gel with a high phase transition point, and as the content of the gelling agent decreases, the viscosity of the electrolytic solution decreases and becomes easier to handle. .

本実施形態の電解液が低分子ゲル化剤を含む場合、低分子ゲル化剤が溶解した電解液又はゲル状の電解液であることが好ましく、低温状態でゲル、高温状態でゾルとなる相転移型のゲル電解質溶液であることがより好ましい。本実施形態における非水電池において、電解液がゲル電解質溶液であると、注液等のハンドリング性に優れると共に漏液低減などの安全性が高いレベルで確保できる傾向にある。その中でも前記ゲルと前記ゾルとの相転移温度が50〜150℃の範囲にあることがより好ましい。   When the electrolytic solution of the present embodiment contains a low molecular gelling agent, it is preferably an electrolytic solution or a gelled electrolytic solution in which the low molecular gelling agent is dissolved, and is a phase that becomes a gel at a low temperature and a sol at a high temperature. More preferably, it is a transition type gel electrolyte solution. In the nonaqueous battery according to the present embodiment, when the electrolytic solution is a gel electrolyte solution, the handling property such as injection is excellent, and the safety such as the reduction of leakage tends to be secured at a high level. Among them, the phase transition temperature between the gel and the sol is more preferably in the range of 50 to 150 ° C.

非水溶媒と電解質と粒子と低分子ゲル化剤との混合比は目的に応じて選択できるが、電解質の濃度、粒子の含有量及び低分子ゲル化剤の含有量の全てが上述の好ましい範囲、さらにはより好ましい範囲にあることが望ましい。このような組成で電解液を作製することで、電池特性、取扱い性を更に良好なものとすることができる。   The mixing ratio of the non-aqueous solvent, the electrolyte, the particles, and the low-molecular gelling agent can be selected according to the purpose, but the electrolyte concentration, the particle content, and the low-molecular gelling agent content are all within the preferred ranges described above. Furthermore, it is desirable that it is in a more preferable range. By producing an electrolytic solution with such a composition, battery characteristics and handleability can be further improved.

<正極>
本実施形態におけるリチウムイオン二次電池において、正極としては、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する材料を用いる。リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としては、例えば、下記一般式(6a)及び(6b)で表される複合酸化物、トンネル構造及び層状構造の金属カルコゲン化物及び金属酸化物、オリビン型リン酸化合物が挙げられる。
LixMO2 (6a)
Liy24 (6b)
ここで、式中、Mは遷移金属から選ばれる1種以上の金属を示し、xは0〜1の数、yは0〜2の数を示す。
<Positive electrode>
In the lithium ion secondary battery in the present embodiment, as the positive electrode, a material containing at least one material selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions is used as the positive electrode active material. Examples of materials capable of inserting and extracting lithium ions include composite oxides represented by the following general formulas (6a) and (6b), metal chalcogenides and metal oxides having a tunnel structure and a layered structure, and olivine Type phosphoric acid compounds.
Li x MO 2 (6a)
Li y M 2 O 4 (6b)
Here, in the formula, M represents one or more metals selected from transition metals, x represents a number from 0 to 1, and y represents a number from 0 to 2.

より具体的には、例えば、LiCoO2等のリチウムコバルト酸化物;LiMnO2、LiMn24、Li2Mn24等のリチウムマンガン酸化物;LiNiO2等のリチウムニッケル酸化物;LizMO2(MはNi、Mn、Co、Al及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を示し、zは0.9超1.2未満の数を示す。)で表されるリチウム含有複合金属酸化物;LiFePO4で表されるリン酸鉄オリビンが挙げられる。また、正極活物質として、例えば、S、MnO2、FeO2、FeS2、V25、V613、TiO2、TiS2、MoS2及びNbSe2等のリチウム以外の金属の酸化物も例示される。さらには、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリピロール等の導電性高分子も正極活物質として例示される。 More specifically, for example, lithium cobalt oxide such as LiCoO 2 ; lithium manganese oxide such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 and Li 2 Mn 2 O 4 ; lithium nickel oxide such as LiNiO 2 ; Li z MO 2 (M represents two or more elements selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al, and Mg, and z represents a number greater than 0.9 and less than 1.2.) Metal oxide; iron phosphate olivine represented by LiFePO 4 may be mentioned. Further, as the positive electrode active material, for example, oxides of metals other than lithium such as S, MnO 2 , FeO 2 , FeS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , TiS 2 , MoS 2, and NbSe 2 are used. Are also illustrated. Furthermore, conductive polymers such as polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole are also exemplified as the positive electrode active material.

本実施形態におけるリチウムイオン二次電池は、正極が、正極活物質としてリチウム含有化合物を含むことが好ましい。正極活物質としてリチウム含有化合物を用いると、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができる傾向にある。このようなリチウム含有化合物としては、リチウムを含有するものであればよく、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物、リチウムと遷移金属元素とを含むケイ酸金属化合物(例えばLituSiO4、Mは上記式(6a)と同義であり、tは0〜1の数、uは0〜2の数を示す。)が挙げられる。より高い電圧を得る観点から、特に、リチウムと、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)及びチタン(Ti)からなる群より選ばれる1種以上の遷移金属元素とを含む複合酸化物並びにリン酸化合物が好ましい。 In the lithium ion secondary battery in the present embodiment, the positive electrode preferably includes a lithium-containing compound as a positive electrode active material. When a lithium-containing compound is used as the positive electrode active material, high voltage and high energy density tend to be obtained. As such a lithium-containing compound, any compound containing lithium may be used. For example, a composite oxide containing lithium and a transition metal element, a phosphate compound containing lithium and a transition metal element, and a lithium and transition metal element (For example, Li t Mu SiO 4 , where M is as defined in the above formula (6a), t is a number from 0 to 1, and u is a number from 0 to 2). . From the viewpoint of obtaining a higher voltage, lithium, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), chromium (Cr), vanadium ( V) and composite oxides containing at least one transition metal element selected from the group consisting of titanium (Ti) and phosphate compounds are preferred.

より具体的には、リチウム含有化合物としては、リチウムを有する金属酸化物、リチウムを有する金属カルコゲン化物及びリチウムを有するリン酸金属化合物が好ましく、例えば、それぞれ下記一般式(7a)、(7b)で表される化合物が挙げられる。
LivI2 (7a)
LiwIIPO4 (7b)
ここで、式中、MI及びMIIはそれぞれ1種以上の遷移金属元素を示し、v及びwの値は電池の充放電状態によって異なるが、通常vは0.05〜1.10、wは0.05〜1.10の数を示す。
More specifically, the lithium-containing compound is preferably a lithium-containing metal oxide, a lithium-containing metal chalcogenide, or a lithium-containing phosphate metal compound. For example, in the following general formulas (7a) and (7b), And the compounds represented.
Li v M I O 2 (7a )
Li w M II PO 4 (7b)
Here, in the formula, M I and M II each represent one or more transition metal elements, and the values of v and w vary depending on the charge / discharge state of the battery, but usually v is 0.05 to 1.10, w Indicates a number from 0.05 to 1.10.

上記一般式(7a)で表される化合物は一般に層状構造を有し、上記一般式(7b)で表される化合物は一般にオリビン構造を有する。これらの化合物において、構造を安定化させる等の目的から、遷移金属元素の一部をAl、Mg、その他の遷移金属元素で置換したり結晶粒界に含ませたりしたもの、酸素原子の一部をフッ素原子等で置換したものも挙げられる。更に、正極活物質表面の少なくとも一部に他の正極活物質を被覆したものも挙げられる。   The compound represented by the general formula (7a) generally has a layered structure, and the compound represented by the general formula (7b) generally has an olivine structure. In these compounds, for the purpose of stabilizing the structure, a part of the transition metal element is substituted with Al, Mg, other transition metal elements or included in the crystal grain boundary, a part of the oxygen atom And those substituted with a fluorine atom or the like. Furthermore, what coat | covered the other positive electrode active material to at least one part of the positive electrode active material surface is mentioned.

正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A positive electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

正極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.05μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。正極活物質の数平均粒子径は、湿式の粒子径測定装置(例えば、レーザー回折/散乱式粒度分布計、動的光散乱式粒度分布計)により測定することができる。あるいは、透過型電子顕微鏡にて観察した粒子100個をランダムに抽出し、画像解析ソフト(例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製の画像解析ソフト、商品名「A像くん」)で解析し、その相加平均を算出することでも得られる。この場合、同じ試料に対して、測定方法間で数平均粒子径が異なる場合は、標準試料を対象として作成した検量線を用いてもよい。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the positive electrode active material is preferably 0.05 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the positive electrode active material can be measured by a wet particle size measuring device (for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution meter, a dynamic light scattering particle size distribution meter). Alternatively, 100 particles observed with a transmission electron microscope are randomly extracted and analyzed with image analysis software (for example, image analysis software manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd., trade name “A Image-kun”). It can also be obtained by calculating an average. In this case, when the number average particle diameter differs between measurement methods for the same sample, a calibration curve created for the standard sample may be used.

正極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記正極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤やバインダー等を加えて混合した正極合剤を溶剤に分散させて正極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この正極合剤含有ペーストを正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、正極が作製される。ここで、正極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。正極集電体は、例えば、アルミニウム箔、又はステンレス箔などの金属箔により構成される。   A positive electrode is obtained as follows, for example. That is, first, a positive electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a positive electrode mixture obtained by adding a conductive additive, a binder, or the like to the positive electrode active material as necessary. Next, this positive electrode mixture-containing paste is applied to a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, thereby producing a positive electrode. Here, the solid content concentration in the positive electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass. The positive electrode current collector is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil or a stainless steel foil.

<負極>
本実施形態におけるリチウムイオン二次電池において、負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を用いる。負極は、負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有することが好ましい。そのような材料としては、金属リチウムの他、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、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、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド、カーボンブラック等の炭素材料が挙げられる。これらのうち、コークスとしては、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスが挙げられる。また、有機高分子化合物の焼成体は、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものである。なお、本実施形態においては、負極活物質に金属リチウムを採用した電池もリチウムイオン二次電池に含めるものとする。
<Negative electrode>
In the lithium ion secondary battery in the present embodiment, the negative electrode uses one or more materials selected from the group consisting of a material capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material and metallic lithium. The negative electrode preferably contains, as a negative electrode active material, one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, a carbon material, a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and a lithium-containing compound. Examples of such materials include lithium metal, hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, organic polymer compound fired body, mesocarbon microbeads. Carbon materials such as carbon fiber, activated carbon, graphite, carbon colloid, and carbon black. Among these, examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Further, the fired body of the organic polymer compound is obtained by firing and polymerizing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. In the present embodiment, a battery employing metallic lithium as the negative electrode active material is also included in the lithium ion secondary battery.

更に、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としては、リチウムと合金を形成可能な元素を含む材料も挙げられる。この材料は金属又は半金属の単体であっても合金であっても化合物であってもよく、またこれらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものであってもよい。   Further, examples of the material capable of inserting and extracting lithium ions include a material containing an element capable of forming an alloy with lithium. This material may be a single metal or semi-metal, an alloy or a compound, and may have at least a part of one or more of these phases. .

なお、本明細書において、「合金」には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを有するものも含まれる。また、合金が、その全体として金属の性質を有するものであれば非金属元素を有していてもよい。その合金の組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はこれらのうちの2種以上が共存する。   In the present specification, the “alloy” includes an alloy having one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. In addition, the alloy may have a nonmetallic element as long as the alloy has metallic properties as a whole. In the alloy structure, a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of these coexist.

このような金属元素及び半金属元素としては、例えば、チタン(Ti)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)が挙げられる。   Examples of such metal elements and metalloid elements include titanium (Ti), tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), and antimony (Sb). Bismuth (Bi), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr) and yttrium (Y).

これらの中でも、長周期型周期表における4族又は14族の金属元素及び半金属元素が好ましく、特に好ましいのはチタン、ケイ素及びスズである。   Among these, metal elements and metalloid elements of Group 4 or 14 in the long-period periodic table are preferable, and titanium, silicon, and tin are particularly preferable.

スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素、マグネシウム(Mg)、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン(Ti)、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロム(Cr)からなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   As an alloy of tin, for example, as a second constituent element other than tin, silicon, magnesium (Mg), nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti), germanium, bismuth, Examples thereof include those having one or more elements selected from the group consisting of antimony and chromium (Cr).

ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロムからなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   Examples of the silicon alloy include, as the second constituent element other than silicon, tin, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, and chromium. Those having one or more elements selected from the above are listed.

チタンの化合物、スズの化合物及びケイ素の化合物としては、例えば酸素(O)又は炭素(C)を有するものが挙げられ、チタン、スズ又はケイ素に加えて、上述の第2の構成元素を有していてもよい。   Examples of the titanium compound, the tin compound, and the silicon compound include those having oxygen (O) or carbon (C), and in addition to titanium, tin, or silicon, the second constituent element described above is included. It may be.

また、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としてリチウム含有化合物も挙げられる。リチウム含有化合物としては、正極材料として例示したものと同じものを用いることができる。   Moreover, a lithium containing compound is also mentioned as a material which can occlude and release lithium ions. As the lithium-containing compound, the same compounds as those exemplified as the positive electrode material can be used.

負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A negative electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

負極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。負極活物質の数平均粒子径は、正極活物質の数平均粒子径と同様の方法により測定される。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the negative electrode active material is measured by the same method as the number average particle size of the positive electrode active material.

負極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記負極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤やバインダー等を加えて混合した負極合剤を溶剤に分散させて負極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この負極合剤含有ペーストを負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、負極が作製される。ここで、負極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。負極集電体は、例えば、銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。   A negative electrode is obtained as follows, for example. That is, first, a negative electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a negative electrode mixture prepared by adding a conductive additive or a binder to the negative electrode active material, if necessary. Next, the negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, thereby producing a negative electrode. Here, the solid content concentration in the negative electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass. The negative electrode current collector is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

正極及び負極の作製にあたって、必要に応じて用いられる導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラック等のカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmであり、正極活物質の数平均粒子径と同様の方法により測定される。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデンを含有する共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム及びフッ素ゴムが挙げられる。   Examples of the conductive aid used as necessary in the production of the positive electrode and the negative electrode include carbon black such as graphite, acetylene black and ketjen black, and carbon fiber. The number average particle size (primary particle size) of the conductive assistant is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm, and is measured by the same method as the number average particle size of the positive electrode active material. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer containing polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.

本実施形態における非水電池は、特に限定されず、例えば、リチウムイオン二次電池である。図1はリチウムイオン二次電池の一例の概略的な断面図を示す。図1に示されるリチウムイオン二次電池100は、粒子と低分子ゲル化剤を含む支持体110と、その支持体110を両側から挟む正極120と負極130と、さらにそれらの積層体を挟む正極集電体140(正極の外側に配置)と、負極集電体150(負極の外側に配置)と、それらを収容する電池外装160とを備える。正極120と支持体110と負極130とを積層した積層体は、電解液に含浸されている。これらの各部材としては、電解液及び粒子と低分子ゲル化剤を含む支持体を上述したような組み合わせとすれば、その他の部材は、従来のリチウムイオン二次電池に備えられるものを用いることができ、例えば上述のものであってもよい。   The nonaqueous battery in the present embodiment is not particularly limited, and is, for example, a lithium ion secondary battery. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes a support 110 containing particles and a low-molecular gelling agent, a positive electrode 120 and a negative electrode 130 that sandwich the support 110 from both sides, and a positive electrode that sandwiches the laminate. A current collector 140 (arranged outside the positive electrode), a negative electrode current collector 150 (arranged outside the negative electrode), and a battery exterior 160 that accommodates them are provided. A laminate in which the positive electrode 120, the support 110, and the negative electrode 130 are laminated is impregnated with an electrolytic solution. As each of these members, if the support including the electrolyte solution, the particles, and the low molecular gelling agent is combined as described above, the other members should be those provided in the conventional lithium ion secondary battery. For example, it may be as described above.

<電池の作製方法>
本実施形態における非水電池は、上述の特定のセパレータと、電解液と、正極と、負極とを用いて、公知の方法により作製される。例えば、正極と負極とを、その間に支持体を介在させた積層体に成形したり、それらを折り曲げや複数層の積層などによって、交互に積層した複数の正極と負極との間にセパレータが介在する積層体に成形したりする。次いで、電池ケース(外装)内にその積層体を収容して、本実施形態に用いる電解液をケース内部に注液し、上記積層体を電解液に浸漬して封印することによって、本実施形態の非水電池を作製することができる。非水電池の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形及びラミネート形などが好適に採用される。
<Production method of battery>
The nonaqueous battery in the present embodiment is manufactured by a known method using the above-described specific separator, an electrolytic solution, a positive electrode, and a negative electrode. For example, a separator is interposed between a plurality of positive electrodes and negative electrodes that are alternately stacked by forming a positive electrode and a negative electrode into a laminate with a support interposed between them, or bending or laminating them. Or molded into a laminate. Next, the laminated body is accommodated in a battery case (exterior), the electrolytic solution used in the present embodiment is injected into the case, and the laminated body is immersed in the electrolytic solution and sealed. A non-aqueous battery can be produced. The shape of the non-aqueous battery is not particularly limited, and for example, a cylindrical shape, an elliptical shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, and a laminate shape are suitably employed.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、リチウムイオン二次電池の各種特性は下記のようにして測定及び評価した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Various characteristics of the lithium ion secondary battery were measured and evaluated as follows.

(i)支持体の孔径測定
評価に用いた支持体の孔径をデジタルマイクロスコープにて測定した。デジタルマイクロスコープにはキーエンス製のVHX−500F(商品名)を用い、300倍の視野で電池評価に使用するセパレータ全範囲を観察し、任意の1000個の孔のうち、短径が1.0μm以下である孔の数を測定した。当該孔の数から、1000個の孔のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合を求めた。当該割合を、支持体の有する全孔数のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合とした。
短径が200μm以上の孔の数の割合も同様にして、任意の1000個の孔のうち、短径が200μm以上である孔の数を測定することにより求めた。
また、支持体の最表面に存在する孔のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合、及び支持体が有する全孔数のうち、一方の表面から他方の表面に連続した貫通孔の長径が150μm以上の孔の割合も同様にして、任意の1000個の孔のうち、短径が1.0μm以下である孔の数、及び貫通孔の長径が150μm以上である孔の数を測定することにより求めた。
(I) Measurement of hole diameter of support The hole diameter of the support used for evaluation was measured with a digital microscope. Keyence VHX-500F (trade name) is used for the digital microscope, and the entire range of separators used for battery evaluation is observed with a field of view of 300 times. Among 1000 holes, the short diameter is 1.0 μm. The number of the following holes was measured. From the number of the holes, the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less out of 1000 holes was obtained. The said ratio was made into the ratio of the number of the holes whose minor axis is 1.0 micrometer or less among the total number of holes which a support body has.
Similarly, the ratio of the number of holes having a minor axis of 200 μm or more was similarly determined by measuring the number of holes having a minor axis of 200 μm or more among arbitrary 1000 holes.
In addition, among the holes existing on the outermost surface of the support, the ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less, and the total number of holes of the support, the continuous penetration from one surface to the other surface Similarly, the ratio of the holes whose major axis is 150 μm or more is the same, and the number of holes whose minor axis is 1.0 μm or less and the number of holes whose major axis is 150 μm or more among arbitrary 1000 holes. It was calculated | required by measuring.

また、支持体である不織布の孔の短径及び長径は下記の通り定義した。不織布の孔が三角形の場合、長径はニ辺の中点を結んだ線分のうち最も長い線分の長さとし、短径はニ辺の中点を結んだ線分のうち最も短い線分の長さと定義した。不織布の孔が四角形の場合、対辺の中点を結んだ線分のうち最も長い線分の長さを長径とし、最も短い線分を短径と定義した。不織布の孔が多角形の場合、長径は最も長い頂点間距離とし、短径は最も短い頂点間距離と定義した。   Moreover, the short diameter and long diameter of the hole of the nonwoven fabric which is a support body were defined as follows. When the holes of the nonwoven fabric are triangular, the major axis is the length of the longest line segment connecting the midpoints of the two sides, and the minor axis is the shortest segment of the line segments connecting the midpoints of the two sides. Defined as length. When the hole of the nonwoven fabric was a quadrangle, the longest line segment among the line segments connecting the midpoints of the opposite sides was defined as the major axis, and the shortest segment was defined as the minor axis. When the holes of the nonwoven fabric were polygonal, the major axis was defined as the longest vertex distance, and the minor axis was defined as the shortest vertex distance.

(ii)支持体の透気度測定
支持体の透気度はJIS P−8117準拠のガーレー式の透気度計にて測定した。
(Ii) Measurement of air permeability of support The air permeability of the support was measured with a Gurley type air permeability meter in accordance with JIS P-8117.

(iii)支持体の膜厚
支持体の膜厚は膜厚計を用いて測定した。膜厚計にはMitutoyo製のデジマチックインジケーターを用い、支持体中の任意の3点の膜厚を測定し、その平均値を支持体の膜厚とした。
(Iii) Film thickness of support The film thickness of the support was measured using a film thickness meter. As a film thickness meter, a Digimatic indicator manufactured by Mitutoyo was used to measure the film thickness at three arbitrary points in the support, and the average value was taken as the film thickness of the support.

(iv)リチウムイオン二次電池の充電及び放電容量測定
特定の充電電流及び放電電流における充電容量及び放電容量を以下のとおり測定することによりリチウムイオン二次電池の充放電特性を評価した。
測定用のリチウムイオン二次電池として、1C=3mAとなる小型電池を作製して用いた。リチウムイオン二次電池の充電及び放電容量の測定は、アスカ電子(株)製充放電装置ACD−01(商品名)及び二葉科学社製恒温槽PLM−63S(商品名)を用いて行った。
(測定1)1mAの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で、合計8時間充電を行った。その後10分間の休止を経て、1mAで3.0Vまで放電したときの放電容量を測定した。
(測定2)続いて、3mAの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で、合計3時間充電を行った。その後10分間の休止を経て、3mAで3.0Vまで放電したときの放電容量を測定した。このときの電池周囲温度は25℃に設定した。
(Iv) Charging and Discharging Capacity Measurement of Lithium Ion Secondary Battery The charging and discharging characteristics of the lithium ion secondary battery were evaluated by measuring the charging capacity and discharging capacity at specific charging current and discharging current as follows.
As a lithium ion secondary battery for measurement, a small battery with 1C = 3 mA was prepared and used. The charge and discharge capacity of the lithium ion secondary battery was measured using a charge / discharge device ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. and a thermostat PLM-63S (trade name) manufactured by Futaba Kagaku Co., Ltd.
(Measurement 1) After charging at a constant current of 1 mA and reaching 4.2 V, charging was performed at a constant voltage of 4.2 V for a total of 8 hours. Thereafter, after a pause of 10 minutes, the discharge capacity when discharged to 3.0 V at 1 mA was measured.
(Measurement 2) Subsequently, after charging at a constant current of 3 mA and reaching 4.2 V, charging was performed at a constant voltage of 4.2 V for a total of 3 hours. Then, after 10 minutes of rest, the discharge capacity was measured when discharged to 3.0 V at 3 mA. The battery ambient temperature at this time was set to 25 ° C.

(iv−ア)充放電効率測定
上記(iv)リチウムイオン二次電池の充電及び放電容量測定に記載の充放電測定1を1回行い、その後、測定2の充放電を4回行った。4回目の充放電効率を下記式により算出した。なお、この充放電効率の値が大きいほど電池特性に優れている(充放電挙動に優れる)と言える。
充放電効率(%)=(放電時の容量/充電時の容量)×100
(Iv-A) Charging / discharging efficiency measurement The charging / discharging measurement 1 as described in said (iv) charge and discharge capacity measurement of a lithium ion secondary battery was performed once, and charging / discharging of the measurement 2 was performed 4 times after that. The charge / discharge efficiency for the fourth time was calculated by the following formula. In addition, it can be said that it is excellent in battery characteristics, so that the value of this charging / discharging efficiency is large (it is excellent in charging / discharging behavior).
Charge / discharge efficiency (%) = (capacity during discharge / capacity during charge) × 100

(iv−イ)休止中の電圧変化
上記4回目の充電後、4回目の放電までの10分間の休止中の電圧変化をモニターした。電圧変化が小さいほど性能が安定した電池であることを示す。
(Iv-i) Voltage change during rest The voltage change during rest for 10 minutes from the fourth charge to the fourth discharge was monitored. A smaller voltage change indicates a more stable battery.

(v)リチウムイオン二次電池の負荷特性
リチウムイオン二次電池の負荷特性は以下のとおりに測定し、評価を行った。
上記(iv−ア)充放電効率を測定した後に、3mAの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で、合計3時間充電を行った。10分間の休止を経て、定電流で3.0Vまで放電したときの放電容量を測定した。なお、放電電流を3.0mA, 6.0mA, 9.0mA,15mA,30mAにして放電容量を測定した。このときの電池周囲温度は25℃に設定した。各電流値で放電したときの放電容量を3.0mAで放電したときの放電容量で除した比率で表される放電容量維持率を用いて各電池の負荷特性の評価を行った。なお、この放電容量維持率の値が大きいほど負荷特性に優れた電池であると言える。
放電容量維持率(%)= (各電流値での放電容量/3.0mAでの放電容量)×100
(V) Load characteristics of lithium ion secondary battery The load characteristics of the lithium ion secondary battery were measured and evaluated as follows.
After measuring the above (iv-a) charge / discharge efficiency, the battery was charged at a constant current of 3 mA, reached 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V for a total of 3 hours. After 10 minutes of rest, the discharge capacity when discharged to 3.0 V at a constant current was measured. The discharge capacity was measured at discharge currents of 3.0 mA, 6.0 mA, 9.0 mA, 15 mA, and 30 mA. The battery ambient temperature at this time was set to 25 ° C. The load characteristics of each battery were evaluated using a discharge capacity retention ratio represented by a ratio obtained by dividing the discharge capacity when discharged at each current value by the discharge capacity when discharged at 3.0 mA. In addition, it can be said that it is a battery excellent in load characteristics, so that the value of this discharge capacity maintenance factor is large.
Discharge capacity retention rate (%) = (discharge capacity at each current value / discharge capacity at 3.0 mA) × 100

(vi)ラミネート型単層リチウムイオン二次電池の充電挙動(初期充電特性)の評価
下記のようにして、ラミネート型単層リチウムイオン二次電池の充電挙動を評価した。測定用のリチウムイオン二次電池として、1C=48.0mAとなる単層ラミネート型電池を作製して用いた。測定は、アスカ電子(株)製充放電装置ACD−01(商品名)を用いて行った。15.0mAの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧になるよう電流値を変化させながら、合計8時間充電を行い,以下のように評価した。このときの電池周囲温度は25℃に設定した。
×:定電流で充電している途中に電圧降下が起こり、4.2Vに到達しなかった電池
○:電圧が4.2Vに到達し、定電圧での充電を行えた電池
◎:電圧が4.2Vに到達し、定電圧充電下において速やかに電流が収束した電池
(Vi) Evaluation of Charging Behavior (Initial Charging Characteristics) of Laminate Type Single Layer Lithium Ion Secondary Battery The charging behavior of the laminate type single layer lithium ion secondary battery was evaluated as follows. As a lithium ion secondary battery for measurement, a single-layer laminated battery with 1C = 48.0 mA was prepared and used. The measurement was performed using a charge / discharge device ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. After charging at a constant current of 15.0 mA and reaching 4.2 V, charging was performed for a total of 8 hours while changing the current value so as to be a constant voltage of 4.2 V, and evaluation was performed as follows. The battery ambient temperature at this time was set to 25 ° C.
×: A voltage drop occurred while charging at a constant current, and the battery did not reach 4.2V ○: A battery that reached a voltage of 4.2V and could be charged at a constant voltage ◎: A voltage of 4 Battery that has reached 2V and has rapidly converged under constant voltage charging

(vii)ラミネート型積層リチウムイオン二次電池の充電挙動(初期充電特性)の評価
下記のようにして、ラミネート型積層リチウムイオン二次電池の充放電挙動を評価した。測定用のリチウムイオン二次電池として、1C=720mAとなるラミネート型積層リチウムイオン二次電池を作製して用いた。測定は、アスカ電子(株)製充放電装置ACD−01(商品名)を用いて行った。
(測定1)380mAの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で、合計5時間充電を行った。その後10分間の休止を経て、380mAで3.0Vまで放電させた。上記測定1の充放電試験を合計3回行い、以下の評価を行った。
×:定電流で充電している途中に電圧降下が起こり,4.2Vに到達しなかった電池
○:初回の定電流充電時に電圧降下が起こったが、2回目以降の充放電において、定電圧での充電を行うことができた電池
◎:初回の定電流充電時に電圧降下が起きたが、2回目以降の充放電において定電圧での充電を行うことができて、かつ速やかに電流が収束した電池
(Vii) Evaluation of Charging Behavior (Initial Charging Characteristics) of Laminated Laminated Lithium Ion Secondary Battery The charging / discharging behavior of the laminated laminated lithium ion secondary battery was evaluated as follows. As a lithium ion secondary battery for measurement, a laminate type laminated lithium ion secondary battery with 1C = 720 mA was prepared and used. The measurement was performed using a charge / discharge device ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.
(Measurement 1) After charging with a constant current of 380 mA and reaching 4.2 V, charging was performed at a constant voltage of 4.2 V for a total of 5 hours. Then, after 10 minutes of rest, the battery was discharged at 380 mA to 3.0 V. The charge / discharge test of measurement 1 was conducted a total of 3 times, and the following evaluations were made.
X: A voltage drop occurred during charging at a constant current and did not reach 4.2 V. ○: A voltage drop occurred during the first constant current charge, but the constant voltage was applied in the second and subsequent charging / discharging. ◎: A voltage drop occurred during the first constant current charge, but it was possible to charge at a constant voltage in the second and subsequent charge and discharge, and the current converged quickly. Batteries

(viii)ラミネート型積層リチウムイオン二次電池の過充電試験(破裂、発火の有無)
過充電試験は1C=720mAとなるラミネート型積層リチウムイオン二次電池を作製して用いた。測定は、アスカ電子(株)製充放電装置ACD−01(商品名)を用いて行った。充電率100%まで充電させた電池に対し、720mAの定電流でさらに充電を行った。なお、充電中の電池電圧をモニターし、電圧降下が認められる充電率を求めた。電圧降下が認められるということは、短絡が発生したことを意味する。また試験終了後、リチウムイオン二次電池の外観を観察し、破裂、発火の有無を確認した。
(Viii) Laminate type laminated lithium ion secondary battery overcharge test (existence of rupture and ignition)
In the overcharge test, a laminated laminated lithium ion secondary battery with 1C = 720 mA was prepared and used. The measurement was performed using a charge / discharge device ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. The battery charged to a charging rate of 100% was further charged at a constant current of 720 mA. The battery voltage during charging was monitored, and the charging rate at which a voltage drop was observed was determined. The fact that a voltage drop is observed means that a short circuit has occurred. Further, after the test was completed, the appearance of the lithium ion secondary battery was observed to confirm the presence or absence of rupture and ignition.

(合成例1)
ゲル化剤として下記構造式(イ)で表される化合物(以下「化合物(イ)」とも記す。以下同様。)を以下のとおり合成した。
(Synthesis Example 1)
As a gelling agent, a compound represented by the following structural formula (I) (hereinafter also referred to as “compound (I)”. The same shall apply hereinafter) was synthesized as follows.

まず、下記のスキームのようにして化合物(a)を得た。具体的には、200mLのナスフラスコ中で2−(ペルフルオロヘキシル)エチルアイオダイド29.89g(63mmol)と、p−ブロモチオフェノール11.34g((60mmol)とのdryテトラヒドロフラン(dryTHF)100mL溶液に、トリエチルアミン9.09g(90mmol)を加えて、84℃のオイルバスで10時間還流した。それを室温に戻した後、溶液中に固体が確認されたため、吸引濾過により固体を除去した。
濾液を300mLの分液漏斗に移した後、シクロペンチルメチルエーテルを加え、有機層を水で2回洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、乾燥した。ひだ折り濾過で無水硫酸マグネシウムを除いた。得られた濾液を減圧下で濃縮し、残渣をエタノールで再結晶した。その結果、化合物(a)31.87gが得られた(収率99.3%)。
First, compound (a) was obtained according to the following scheme. Specifically, in a 200 mL eggplant flask, a solution of 29.89 g (63 mmol) of 2- (perfluorohexyl) ethyl iodide and 11.34 g ((60 mmol) of p-bromothiophenol (100 mmol) in a 100 mL solution of dry tetrahydrofuran (dryTHF). Then, 9.09 g (90 mmol) of triethylamine was added, and the mixture was refluxed for 10 hours in an oil bath at 84 ° C. After returning to room temperature, a solid was confirmed in the solution, and thus the solid was removed by suction filtration.
After the filtrate was transferred to a 300 mL separatory funnel, cyclopentyl methyl ether was added, the organic layer was washed twice with water, and anhydrous magnesium sulfate was added to the organic layer and dried. Anhydrous magnesium sulfate was removed by fold filtration. The obtained filtrate was concentrated under reduced pressure, and the residue was recrystallized from ethanol. As a result, 31.87 g of compound (a) was obtained (yield 99.3%).

次に、下記のスキームのようにして化合物(b)を得た。具体的には、300mLのナスフラスコ中で上記化合物(a)32.82g(61.3mmol)の氷酢酸100mL溶液に35%過酸化水素水13mL(151mmol)を加えて、70℃のオイルバスで2時間撹拌を行った。室温に戻した後、20%亜硫酸水素ナトリウム水溶液5mLを加えて、未反応の過酸化水素を還元した。このとき、既に溶液中に固体が析出していたが、水90mLを加えると、さらに固体が析出した。吸引濾過を行った後、固体を水で洗った。その結果、化合物(b)26.34gが得られた(収率75%)。   Next, the compound (b) was obtained according to the following scheme. Specifically, in a 300 mL eggplant flask, 13 mL (151 mmol) of 35% aqueous hydrogen peroxide was added to 100 mL of a glacial acetic acid solution of 32.82 g (61.3 mmol) of the above compound (a), and the oil bath at 70 ° C. Stirring was performed for 2 hours. After returning to room temperature, 5 mL of 20% aqueous sodium hydrogen sulfite solution was added to reduce unreacted hydrogen peroxide. At this time, a solid had already precipitated in the solution, but when 90 mL of water was added, a solid further precipitated. After performing suction filtration, the solid was washed with water. As a result, 26.34 g of compound (b) was obtained (yield 75%).

さらに、下記のスキームのようにして化合物(イ)を得た。具体的には、100mLのナスフラスコの中に、4−ヘキソキシフェニルボロン酸1.39g(6.58mmol)、化合物(b)3.7g(6.58mmol)、2Mの炭酸ナトリウム水溶液30mL、ジオキサン60mL(固体が溶けるまで加えた量)を加えた。これにパラジウムアセテート0.295g(1.31mmol)、トリフェニルホスフィン1.18g(4.5mmol)を加えた後、ナスフラスコにジムロート管を取り付け、N2雰囲気下、95℃で2.5時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、水50mLを加えて室温で2.5時間撹拌した。300mLの分液漏斗に移した後、有機溶媒として酢酸エチル80mLを加え、水層を除いた。この水層を酢酸エチル50mLで2回抽出した。これらの有機層を合わせ、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液120mLで1回、飽和食塩水で2回洗った。有機層を200mLの三角フラスコに移した後、活性炭0.2gを加えて室温で30分撹拌した。さらに硫酸ナトリウムを加えて室温で1時間撹拌した。
ヌッチェの中に深さ1cmまでセライトを敷き詰めて、それを用いて吸引濾過により固体を除去した。ろ液を200mLのナスフラスコに移した後、減圧下で濃縮し、固体(c)が得られた。固体(c)に石油エーテル20mL、メタノール30mLを加えたが、完全には溶けなかったため、吸引濾過し、濾液と固体(d)とした。上記の濾液を減圧下で濃縮して、固体(e)とした。固体(d)及び(e)の1H−NMRスペクトルを測定した結果、固体(d)の主成分が目的物であることが分かった。固体(d)をクロロホルムに溶かした際、溶液中に黒色の微結晶が確認されため、シリンダフィルタ(孔径0.45μm、直径13mm)に通して微結晶を取り除いた。フィルタに通した溶液を減圧下で濃縮して、クロロホルムで再結晶を行った。収率を上げるため、再結晶後の濾液を減圧下で濃縮して、クロロホルムとエタノールで再結晶を2回行った。計3回の再結晶の結果、化合物(イ)2.38gが得られた(収率54%)。
得られた化合物(イ)の構造を1H−NMR(CDCl3)により確認した。その結果は以下のとおりであった。
1H-NMR(CDCl3) 0.92 (3H, m), 1.48 (6H, m), 1.81 (2H, m), 2.65 (2H, m), 3.33 (2H, m), 4.02 (2H, m), 7.01 (2H, d, J=8.0 Hz), 7.56 (2H, d, J=8.0 Hz), 7.76 (2H, d, J=8.0Hz), 7.95 (2H, d, J=8.0 Hz) ppm
Furthermore, the compound (I) was obtained according to the following scheme. Specifically, in a 100 mL eggplant flask, 1.39 g (6.58 mmol) of 4-hexoxyphenylboronic acid, 3.7 g (6.58 mmol) of compound (b), 30 mL of 2M aqueous sodium carbonate solution, dioxane 60 mL (amount added until solid dissolved) was added. To this was added 0.295 g (1.31 mmol) of palladium acetate and 1.18 g (4.5 mmol) of triphenylphosphine, and then a Dimroth tube was attached to the eggplant flask, and vigorously at 95 ° C. for 2.5 hours under N 2 atmosphere. Stir. After cooling to room temperature, 50 mL of water was added and stirred at room temperature for 2.5 hours. After transferring to a 300 mL separatory funnel, 80 mL of ethyl acetate was added as an organic solvent, and the aqueous layer was removed. This aqueous layer was extracted twice with 50 mL of ethyl acetate. These organic layers were combined and washed once with 120 mL of saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and twice with saturated brine. After the organic layer was transferred to a 200 mL Erlenmeyer flask, 0.2 g of activated carbon was added and stirred at room temperature for 30 minutes. Further, sodium sulfate was added and stirred at room temperature for 1 hour.
Celite was spread to a depth of 1 cm in Nutsche, and the solid was removed by suction filtration using the celite. The filtrate was transferred to a 200 mL eggplant flask and then concentrated under reduced pressure to obtain a solid (c). Petroleum ether (20 mL) and methanol (30 mL) were added to the solid (c), but they were not completely dissolved. The filtrate was concentrated under reduced pressure to give a solid (e). As a result of measuring 1 H-NMR spectra of the solids (d) and (e), it was found that the main component of the solid (d) was the target product. When the solid (d) was dissolved in chloroform, black microcrystals were confirmed in the solution, and the microcrystals were removed by passing through a cylinder filter (pore diameter 0.45 μm, diameter 13 mm). The solution passed through the filter was concentrated under reduced pressure and recrystallized with chloroform. In order to increase the yield, the filtrate after recrystallization was concentrated under reduced pressure and recrystallized twice with chloroform and ethanol. As a result of recrystallization three times in total, 2.38 g of compound (I) was obtained (yield 54%).
The structure of the obtained compound (a) was confirmed by 1 H-NMR (CDCl 3 ). The results were as follows.
1 H-NMR (CDCl 3 ) 0.92 (3H, m), 1.48 (6H, m), 1.81 (2H, m), 2.65 (2H, m), 3.33 (2H, m), 4.02 (2H, m), 7.01 (2H, d, J = 8.0 Hz), 7.56 (2H, d, J = 8.0 Hz), 7.76 (2H, d, J = 8.0 Hz), 7.95 (2H, d, J = 8.0 Hz) ppm

(合成例2)
ゲル化剤として、下記化合物(ロ)を合成例1と同様の手順により合成した。
得られた化合物(ロ)の構造を1H−NMR(CDCl3)により確認した。その結果は以下のとおりであった。
1H-NMR(CDCl3) 0.88 (3H, m), 1.48 (10H, m), 1.80 (2H, m), 2.65 (2H, m), 3.35 (2H, m), 4.01 (2H, m), 7.01 (2H, d, J=8.0 Hz), 7.56 (2H, d, J=8.0 Hz), 7.76 (2H, d, J=8.0Hz), 7.94 (2H, d, J=8.0 Hz) ppm
(Synthesis Example 2)
As a gelling agent, the following compound (b) was synthesized by the same procedure as in Synthesis Example 1.
The structure of the obtained compound (b) was confirmed by 1 H-NMR (CDCl 3 ). The results were as follows.
1 H-NMR (CDCl 3 ) 0.88 (3H, m), 1.48 (10H, m), 1.80 (2H, m), 2.65 (2H, m), 3.35 (2H, m), 4.01 (2H, m), 7.01 (2H, d, J = 8.0 Hz), 7.56 (2H, d, J = 8.0 Hz), 7.76 (2H, d, J = 8.0 Hz), 7.94 (2H, d, J = 8.0 Hz) ppm

(製造例1)
<電解液の調製>
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを体積比で1:2になるように混合し、混合液を得た。この混合液に、LiPF6を1モル/Lになるよう添加して母電解液(A)を作製した(以下、粒子及びゲル化剤添加前の電解液を「母電解液」という)。
この母電解液(A)に対して、平均一次粒子径13nmの酸化アルミニウム粒子(エボニック社製、商品名:AEROXIDE Alu C805)を添加し、日本精機製作所製脱泡混練機を用いて、回転数1500rpmで10分間粒子の混合を行った。その後、ゲル化剤として化合物(ロ)を添加し、90℃に加熱して均一に混合した後、25℃に降温して、酸化アルミニウムとゲル化剤を1質量%含む電解液(a)を得た。
(Production Example 1)
<Preparation of electrolyte>
Ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 2 to obtain a mixed solution. LiPF 6 was added to this mixed solution at 1 mol / L to prepare a mother electrolyte (A) (hereinafter, the electrolyte before adding particles and a gelling agent is referred to as “mother electrolyte”).
Aluminum oxide particles having an average primary particle size of 13 nm (trade name: AEROXIDE Alu C805, manufactured by Evonik Co., Ltd.) are added to the mother electrolyte (A), and the rotational speed is determined using a defoaming kneader manufactured by Nippon Seiki Seisakusho. The particles were mixed for 10 minutes at 1500 rpm. Thereafter, the compound (b) is added as a gelling agent, heated to 90 ° C. and uniformly mixed, and then cooled to 25 ° C. to obtain an electrolytic solution (a) containing 1% by mass of aluminum oxide and the gelling agent. Obtained.

(製造例2〜製造例7)
以下、母電解液(A)に対して、酸化アルミニウム粒子の量と低分子ゲル化剤の種類と量とを表1に示す含有量(電解液の総量を基準として)になるよう添加して、製造例1と同様の手順により電解液(b)、(c)、(d)、(e)、(f)及び(g)をそれぞれ調製した。
(Production Example 2 to Production Example 7)
Hereinafter, the amount of aluminum oxide particles and the kind and amount of the low-molecular gelling agent are added to the mother electrolyte (A) so as to have the contents shown in Table 1 (based on the total amount of the electrolyte). Electrolytes (b), (c), (d), (e), (f) and (g) were prepared by the same procedure as in Production Example 1, respectively.

(実施例1)
<正極の作製>
正極活物質として数平均粒子径11μmのリチウムのニッケル、マンガン及びコバルト混合酸化物と、導電助剤として数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末及び数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、混合酸化物:グラファイト炭素粉末:アセチレンブラック粉末:PVDF=100:4.2:1.8:4.6の質量比で混合した。得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドンを固形分68質量%となるように投入して更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを直径16mmの円盤状に打ち抜いて正極(α)を得た。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
Lithium nickel, manganese and cobalt mixed oxide having a number average particle diameter of 11 μm as a positive electrode active material, graphite carbon powder having a number average particle diameter of 6.5 μm and acetylene black powder having a number average particle diameter of 48 nm as a conductive auxiliary agent, and a binder Polyvinylidene fluoride (PVDF) as a mixed oxide: graphite carbon powder: acetylene black powder: PVDF = 100: 4.2: 1.8: 4.6. N-methyl-2-pyrrolidone was added to the obtained mixture so as to have a solid content of 68% by mass and further mixed to prepare a slurry solution. This slurry-like solution was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and the solvent was dried and removed, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a disk shape having a diameter of 16 mm to obtain a positive electrode (α).

<負極の作製>
負極活物質として数平均粒子径12.7μmのグラファイト炭素粉末I及び数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末IIと、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース溶液(固形分濃度1.83質量%)と、ジエン系ゴム(ガラス転移温度:−5℃、乾燥時の数平均粒子径:120nm、分散媒:水、固形分濃度40質量%)とを、グラファイト炭素粉末I:グラファイト炭素粉末II:カルボキシメチルセルロース溶液:ジエン系ゴム=90:10:1.44:1.76の固形分質量比で全体の固形分濃度が45質量%になるように混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを直径16mmの円盤状に打ち抜いて負極(β)を得た。
<Production of negative electrode>
Graphite carbon powder I having a number average particle diameter of 12.7 μm and graphite carbon powder II having a number average particle diameter of 6.5 μm as a negative electrode active material, a carboxymethylcellulose solution (solid content concentration 1.83% by mass) as a binder, and a diene system Rubber (glass transition temperature: −5 ° C., number average particle size upon drying: 120 nm, dispersion medium: water, solid content concentration 40% by mass), graphite carbon powder I: graphite carbon powder II: carboxymethyl cellulose solution: diene A rubber-like rubber was mixed at a solid content mass ratio of 90: 10: 1.44: 1.76 so that the total solid content concentration was 45% by mass to prepare a slurry solution. The slurry solution was applied to one side of a 10 μm thick copper foil, and the solvent was removed by drying, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a disk shape with a diameter of 16 mm to obtain a negative electrode (β).

<支持体の準備>
支持体としてポリエチレンテレフタレートからなる不織布(膜厚32μm、目付け19g/m2)を選択し、直径24mmの円盤状に打ち抜いて支持体(γ)を得た。得られた支持体の孔径と透気度とを上記のとおり測定した。
<Preparation of support>
A nonwoven fabric made of polyethylene terephthalate (film thickness: 32 μm, basis weight: 19 g / m 2 ) was selected as a support and punched into a disk shape having a diameter of 24 mm to obtain a support (γ). The pore diameter and air permeability of the obtained support were measured as described above.

<電池組み立て>
上述のようにして作製した正極(α)と負極(β)とを支持体(γ)の両側に重ね合わせた積層体を、SUS製の円盤型電池ケースに挿入した。次いで、この電池ケース内に90℃に加熱した電解液(a)を0.5mL注入し、積層体を電解液(a)に浸漬した。その後、前記電池ケースを密閉してリチウムイオン二次電池(小型電池)を作製した。このリチウムイオン二次電池を80℃で1時間保持した後、25℃まで降温してリチウムイオン二次電池(1)を得た。
このような製法を用いることで、セパレータの調製と電池の作製を同時に行うことができる。
なお、作製したリチウムイオン二次電池(1)を解体してデジタルマイクロスコープにより観察した結果、支持体に粒子とゲル化剤が含まれるセパレータを調製できていることが確認できた。なお、支持体の観察は、キーエンス製のデジタルマイクロスコープ、VHX−500F(商品名)を用い、500倍の視野で行った。
<Battery assembly>
A laminate in which the positive electrode (α) and the negative electrode (β) produced as described above were superimposed on both sides of the support (γ) was inserted into a SUS disk type battery case. Next, 0.5 mL of the electrolytic solution (a) heated to 90 ° C. was injected into the battery case, and the laminate was immersed in the electrolytic solution (a). Thereafter, the battery case was sealed to produce a lithium ion secondary battery (small battery). The lithium ion secondary battery was held at 80 ° C. for 1 hour, and then cooled to 25 ° C. to obtain a lithium ion secondary battery (1).
By using such a manufacturing method, preparation of a separator and production of a battery can be performed simultaneously.
In addition, as a result of disassembling the produced lithium ion secondary battery (1) and observing with a digital microscope, it has confirmed that the separator which contains particle | grains and a gelatinizer in a support body was able to be prepared. The support was observed with a 500 × field of view using a KEYENCE digital microscope, VHX-500F (trade name).

(実施例2及び3)
支持体と電解液を表2に記載のとおりに変更した以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池(2)及び(3)を得た。得られた電池を解体してデジタルマイクロスコープにより観察した結果、支持体に粒子とゲル化剤が含まれるセパレータを調製できていることが確認できた。
(Examples 2 and 3)
Lithium ion secondary batteries (2) and (3) were obtained in the same manner as in Example 1 except that the support and the electrolytic solution were changed as shown in Table 2. As a result of disassembling the obtained battery and observing with a digital microscope, it was confirmed that a separator containing particles and a gelling agent on the support was prepared.

(比較例1)〜(比較例16)
支持体と電解液を表2及び3に記載のとおりに変更したこと以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池(4)〜(19)を得た。得られた電池を解体して目視により観察した結果、リチウムイオン二次電池(8)において、支持体に粒子が担持されていないことを確認した。リチウムイオン二次電池(11)及び(12)においては、支持体に粒子及び/又はゲル化剤が担持されていることを確認したが、支持体への粒子及び/又はゲル化剤の充填の仕方に斑があった。リチウムイオン二次電池(14)及び(15)においては、支持体に粒子及び/又はゲル化剤が担持されていることを確認した。リチウムイオン二次電池(17)〜(19)においては、支持体を使用していないため、解体観察は行っていない。
(Comparative Example 1) to (Comparative Example 16)
Lithium ion secondary batteries (4) to (19) were obtained in the same manner as in Example 1 except that the support and the electrolytic solution were changed as shown in Tables 2 and 3. As a result of disassembling and visually observing the obtained battery, it was confirmed that no particles were supported on the support in the lithium ion secondary battery (8). In the lithium ion secondary batteries (11) and (12), it was confirmed that particles and / or gelling agent were supported on the support. There were spots in the way. In the lithium ion secondary batteries (14) and (15), it was confirmed that particles and / or a gelling agent were supported on the support. In the lithium ion secondary batteries (17) to (19), since no support is used, disassembly observation is not performed.

実施例1〜3、比較例1〜16で作製したリチウムイオン二次電池(1)〜(19)について「(iv)リチウムイオン二次電池の充電及び放電容量測定」に記載の評価を行った。結果を表2及び3に示す。   For the lithium ion secondary batteries (1) to (19) prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 16, the evaluation described in “(iv) Measurement of charge and discharge capacity of lithium ion secondary battery” was performed. . The results are shown in Tables 2 and 3.

表2及び3の結果から分かるように、本実施形態の特定の孔構造を有する材料を支持体に用い、また、特定の粒子及び/又は低分子ゲル化剤を含有する電解液を含有するセパレータを用いたリチウムイオン二次電池(1)〜(4)及び(9)は安定した充電挙動を示すことが分かった。またリチウムイオン二次電池(11)〜(13)及び(17)〜(19)は短絡が発生し、充放電をすることがほとんどできなかった。また本実施形態の特定の孔構造を有していない支持体ηを用いたリチウムイオン二次電池(14)〜(16)は支持体の孔径が小さいため、安定した充放電挙動を示すことが分かった。   As can be seen from the results in Tables 2 and 3, a separator using the material having the specific pore structure of the present embodiment for the support and containing an electrolytic solution containing specific particles and / or a low molecular gelling agent. It was found that lithium ion secondary batteries (1) to (4) and (9) using lithium exhibited stable charging behavior. Further, the lithium ion secondary batteries (11) to (13) and (17) to (19) were short-circuited and could hardly be charged / discharged. Moreover, since the lithium ion secondary batteries (14) to (16) using the support body η that does not have the specific hole structure of the present embodiment have a small hole diameter of the support body, they may exhibit stable charge / discharge behavior. I understood.

(実施例4〜6)
実施例1〜3で作製したリチウムイオン二次電池(1)〜(3)について「(v)リチウムイオン二次電池の負荷特性」に記載の評価を行った。放電電流が3mAの時の放電容量の値と、各放電電流値における放電容量維持率を表4に示す。
(Examples 4 to 6)
The lithium ion secondary batteries (1) to (3) produced in Examples 1 to 3 were evaluated as described in “(v) Load characteristics of lithium ion secondary batteries”. Table 4 shows the value of the discharge capacity when the discharge current is 3 mA and the discharge capacity retention ratio at each discharge current value.

(比較例17〜21)
比較例1、3、6、11、12で作製したリチウムイオン二次電池(4)、(6)、(9)、(14)、(15)について「(v)リチウムイオン二次電池の負荷特性」に記載の評価を行った。放電電流が3mAの時の放電容量の値と、各放電電流値における放電容量維持率を表4に示す。
(Comparative Examples 17-21)
Regarding the lithium ion secondary batteries (4), (6), (9), (14), and (15) manufactured in Comparative Examples 1, 3, 6, 11, and 12, “(v) Load of the lithium ion secondary battery” Evaluation described in “Characteristics” was performed. Table 4 shows the value of the discharge capacity when the discharge current is 3 mA and the discharge capacity retention ratio at each discharge current value.

表4の結果から分かるように、本実施形態の特定の孔構造を有する材料を支持体に用い、特定の低分子ゲル化剤と粒子とを含有するセパレータを用いたリチウムイオン二次電池(1)〜(3)は、負荷特性に優れることが分かった。また本実施形態の特定の孔構造を有していない支持体ηを用いたリチウムイオン二次電池(14)、(15)は支持体の孔径が小さいため、負荷特性に劣ることが分かった。   As can be seen from the results in Table 4, a lithium ion secondary battery (1) using a material having a specific pore structure of the present embodiment for a support and a separator containing a specific low molecular gelling agent and particles is used. ) To (3) were found to be excellent in load characteristics. Moreover, it turned out that the lithium ion secondary batteries (14) and (15) using the support body (eta) which does not have the specific hole structure of this embodiment are inferior to a load characteristic, since the hole diameter of a support body is small.

(実施例7)
<正極の作製>
正極活物質として数平均粒子径11μmのリチウムのニッケル、マンガン及びコバルト混合酸化物と、導電助剤として数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末及び数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、100:4.2:1.8:4.6の質量比で混合した。得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドンを固形分68質量%となるように投入して更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを縦50mm×横30mmの矩形状に打ち抜いて正極(η)を得た。
(Example 7)
<Preparation of positive electrode>
Lithium nickel, manganese and cobalt mixed oxide having a number average particle diameter of 11 μm as a positive electrode active material, graphite carbon powder having a number average particle diameter of 6.5 μm and acetylene black powder having a number average particle diameter of 48 nm as a conductive auxiliary agent, and a binder And polyvinylidene fluoride (PVdF) were mixed at a mass ratio of 100: 4.2: 1.8: 4.6. N-methyl-2-pyrrolidone was added to the obtained mixture so as to have a solid content of 68% by mass and further mixed to prepare a slurry solution. This slurry-like solution was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and the solvent was dried and removed, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a rectangular shape with a length of 50 mm and a width of 30 mm to obtain a positive electrode (η).

<負極の作製>
負極活物質として数平均粒子径12.7μmのグラファイト炭素粉末及び数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース溶液(固形分濃度1.83質量%)と、ジエン系ゴム(ガラス転移温度:−5℃、乾燥時の数平均粒子径:120nm、分散媒:水、固形分濃度40質量%)とを、90:10:1.44:1.76の固形分質量比で全体の固形分濃度が45質量%になるように混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ18μmの銅箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延した。圧延後のものを縦52mm×横32mmの矩形状に打ち抜いて負極(θ)を得た。
<Production of negative electrode>
Graphite carbon powder having a number average particle diameter of 12.7 μm and graphite carbon powder having a number average particle diameter of 6.5 μm as a negative electrode active material, a carboxymethylcellulose solution (solid content concentration 1.83% by mass) as a binder, and a diene rubber ( Glass transition temperature: −5 ° C., number average particle size upon drying: 120 nm, dispersion medium: water, solid content concentration of 40% by mass) at a solid content mass ratio of 90: 10: 1.44: 1.76 A slurry-like solution was prepared by mixing so that the total solid concentration was 45% by mass. This slurry-like solution was applied to one side of a copper foil having a thickness of 18 μm, and the solvent was removed by drying, followed by rolling with a roll press. The rolled product was punched into a rectangular shape with a length of 52 mm and a width of 32 mm to obtain a negative electrode (θ).

<電池組み立て>
アルミニウム層と樹脂層を積層したカップ成形済み包材(矩形外端の寸法:68mm×48mm)2枚を、開口側が互いに向き合うように重ねて、その周縁の三辺をシールしてラミネートセル外装を作製した。続いて、支持体(γ)を用意し、上述のようにして作製した正極(η)と負極(θ)とを支持体(γ)を介して交互に重ね合わせて得られる積層体を、ラミネートセル外装内に配置した。次いで、そのセル外装内に、粒子として酸化アルミニウムと、ゲル化剤として上記のようにして合成した化合物(イ)とを母電解液(A)に添加して得られたゲル電解液(e)(粒子含有量:1質量%、ゲル化剤含有量:3質量%)を投入後、減圧下でラミネートセル外装の残りの一辺をシールしてリチウムイオン二次電池を得た。得られたリチウムイオン二次電池を減圧下、95℃で4時間保持した後、25℃まで降温させた。その後、減圧下にて本シールを行うことで、48mAhの容量を有する単層ラミネート型リチウムイオン二次電池(20)を得た。
<Battery assembly>
Two cup-shaped packaging materials with a laminated aluminum layer and resin layer (rectangular outer end dimension: 68 mm x 48 mm) are stacked so that the opening faces each other, and the three sides of the periphery are sealed to form a laminated cell exterior. Produced. Subsequently, a support (γ) is prepared, and a laminate obtained by alternately stacking the positive electrode (η) and the negative electrode (θ) produced as described above via the support (γ) is laminated. Arranged in the cell exterior. Next, gel electrolyte solution (e) obtained by adding aluminum oxide as particles and compound (a) synthesized as described above as gelling agent to mother electrolyte solution (A) in the cell exterior. (Particle content: 1 mass%, gelling agent content: 3 mass%) was added, and then the remaining side of the laminate cell exterior was sealed under reduced pressure to obtain a lithium ion secondary battery. The obtained lithium ion secondary battery was held at 95 ° C. under reduced pressure for 4 hours, and then cooled to 25 ° C. Then, this seal | sticker was performed under pressure reduction, and the single layer lamination type lithium ion secondary battery (20) which has a capacity | capacitance of 48 mAh was obtained.

(比較例22)
電解液(e)の代わりに、電解液(f)を用いたこと以外は実施例7と同様にして、ラミネート型単層リチウムイオン二次電池(21)を得た。
(Comparative Example 22)
A laminated single-layer lithium ion secondary battery (21) was obtained in the same manner as in Example 7 except that the electrolytic solution (f) was used instead of the electrolytic solution (e).

(比較例23)
電解液(e)の代わりに、母電解液(A)をそのまま電解液として用いたこと以外は実施例7と同様にして、ラミネート型単層リチウムイオン二次電池(22)を得た。なお、母電解液(A)の注入は、大気圧と100mmHgの減圧とを、気泡発生がなくなるまで繰り返しながら行った。
(Comparative Example 23)
A laminated single-layer lithium ion secondary battery (22) was obtained in the same manner as in Example 7 except that the mother electrolyte (A) was used as it was instead of the electrolyte (e). In addition, injection | pouring of mother electrolyte (A) was performed, repeating atmospheric pressure and pressure reduction of 100 mmHg until a bubble generation | occurrence | production disappeared.

上記のようにして得たラミネート型単層リチウムイオン二次電池(20)〜(22)について上記「(vi)ラミネート型単層リチウムイオン二次電池の充電挙動の評価」に記載の評価を行った。結果を表5に示す。   The laminate type single layer lithium ion secondary batteries (20) to (22) obtained as described above are evaluated as described in "(vi) Evaluation of charging behavior of laminate type single layer lithium ion secondary battery". It was. The results are shown in Table 5.

表5の結果から分かるように、本実施形態の特定の孔構造を有する材料を支持体に用い、特定の粒子及び/又は低分子ゲル化剤を含有するセパレータを用いたリチウムイオン二次電池(20)、(21)は、粒子及びゲル化剤を含有しないリチウムイオン二次電池(22)と比較して充放電安定性に優れることが分かった。また粒子の一部が支持体特有の大きな孔径の中に充填されることから、リチウムイオン二次電池(20)は充電電流密度の不均一性を改善し、より充電安定性に優れることが分かった。   As can be seen from the results in Table 5, a lithium ion secondary battery using a separator having specific particles and / or a low-molecular gelling agent using the material having the specific pore structure of the present embodiment as a support (see FIG. 20) and (21) were found to be excellent in charge / discharge stability as compared with the lithium ion secondary battery (22) containing no particles or gelling agent. In addition, since some of the particles are filled in the large pore diameter peculiar to the support, it is understood that the lithium ion secondary battery (20) improves the nonuniformity of the charging current density and is more excellent in charging stability. It was.

(実施例8)
実施例7と同様にして720mAhの容量をもつラミネート型積層リチウムイオン二次電池(23)を作成した。
(Example 8)
In the same manner as in Example 7, a laminate type laminated lithium ion secondary battery (23) having a capacity of 720 mAh was produced.

(比較例24)
電解液(e)の代わりに、電解液(f)をそのまま電解液として用いたこと以外は実施例8と同様にして、ラミネート型積層リチウムイオン二次電池(24)を得た。
(Comparative Example 24)
A laminated laminated lithium ion secondary battery (24) was obtained in the same manner as in Example 8, except that the electrolytic solution (f) was used as it was instead of the electrolytic solution (e).

(比較例25)
電解液(e)の代わりに、母電解液(A)をそのまま電解液として用いたこと以外は実施例8と同様にして、ラミネート型積層リチウムイオン二次電池(25)を得た。なお、母電解液(A)の注入は、大気圧と100mmHgの減圧とを、気泡発生がなくなるまで繰り返しながら行った。
上記のように作成したラミネート型積層リチウムイオン二次電池(23)〜(25)について上記「(vii)ラミネート型積層リチウムイオン二次電池の充電挙動の評価」に記載の評価を行った。結果を表6に示す。
(Comparative Example 25)
A laminated laminated lithium ion secondary battery (25) was obtained in the same manner as in Example 8, except that the mother electrolyte (A) was used as the electrolyte instead of the electrolyte (e). In addition, injection | pouring of mother electrolyte (A) was performed, repeating atmospheric pressure and pressure reduction of 100 mmHg until a bubble generation | occurrence | production disappeared.
The laminate-type laminated lithium ion secondary batteries (23) to (25) prepared as described above were evaluated as described in "(vii) Evaluation of charging behavior of laminate-type laminated lithium ion secondary battery". The results are shown in Table 6.

表6の結果から分かるように、本実施形態の特定の孔構造を有する支持体を用い、また、特定の粒子及び/又は低分子ゲル化剤を含有する電解液を用いたリチウムイオン二次電池(23)、(24)は、粒子及び低分子ゲル化剤を含有しないリチウムイオン二次電池(25)と比較して、充放電安定性に優れることが分かった。また粒子を含有するリチウムイオン二次電池は(23)は、充電電流密度の不均一性を改善し、より充放電安定性に優れることが分かった。   As can be seen from the results in Table 6, a lithium ion secondary battery using the support having the specific pore structure of the present embodiment and using an electrolytic solution containing specific particles and / or a low-molecular gelling agent. It was found that (23) and (24) were excellent in charge / discharge stability as compared with the lithium ion secondary battery (25) containing no particles and low molecular gelling agent. Further, it was found that the lithium ion secondary battery containing particles (23) improved the nonuniformity of the charging current density and was more excellent in charge / discharge stability.

(実施例9)
実施例8で作成したリチウムイオン二次電池(23)を用いて、上記「(viii)ラミネート型積層リチウムイオン二次電池の過充電試験」に記載の評価を行った。結果を表7に示す。
Example 9
Using the lithium ion secondary battery (23) created in Example 8, the evaluation described in the above “(viii) Laminate type laminated lithium ion secondary battery overcharge test” was performed. The results are shown in Table 7.

(比較例26〜27)
比較例15、16で作成したリチウムイオン二次電池(24)、(25)を用いて、上記「(viii)ラミネート型積層リチウムイオン二次電池の過充電試験」に記載の評価を行った。結果を表7に示す。
(Comparative Examples 26-27)
Using the lithium ion secondary batteries (24) and (25) prepared in Comparative Examples 15 and 16, the evaluation described in the above “(viii) Laminate-type laminated lithium ion secondary battery” was performed. The results are shown in Table 7.

表7の結果から分かるように、本実施形態の特定の孔構造を有する支持体を用い、また、特定の粒子と低分子ゲル化剤とを含有するセパレータを用いたリチウムイオン二次電池(23)は、充電率が230%まで到達しても、電圧降下が起こることがなかった。すなわち、デンドライトによる内部短絡抑制効果が見られ、より安全な電池になることが分かった。   As can be seen from the results in Table 7, a lithium ion secondary battery (23 using a support having a specific pore structure of this embodiment and using a separator containing specific particles and a low-molecular gelling agent (23) ) Did not cause a voltage drop even when the charging rate reached 230%. That is, it was found that the internal short-circuit suppressing effect by dendrite was seen and the battery became safer.

本発明の非水電池用セパレータは、例えば、携帯電話、携帯オーディオ、パソコンなどの携帯機器に加え、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの自動車用充電池のセパレータとしての産業上利用可能性を有する。   The separator for non-aqueous batteries of the present invention can be used industrially as a separator for rechargeable batteries for automobiles such as hybrid cars, plug-in hybrid cars, and electric cars in addition to portable devices such as mobile phones, portable audios, and personal computers. Have sex.

100…リチウムイオン二次電池、110…セパレータ、120…正極、130…負極、140…正極集電体、150…負極集電体、160…電池外装。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Lithium ion secondary battery, 110 ... Separator, 120 ... Positive electrode, 130 ... Negative electrode, 140 ... Positive electrode collector, 150 ... Negative electrode collector, 160 ... Battery exterior.

Claims (19)

粒子と低分子ゲル化剤を含有する支持体を含む非水電池用セパレータであって、
前記支持体の有する全孔数のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が20%以下であり、前記支持体が有する全孔数のうち、一方の表面から他方の表面に連続した貫通孔の長径が150μm以上の孔の数の割合が10%以下である非水電池用セパレータ。
A separator for a non-aqueous battery comprising a support containing particles and a low-molecular gelling agent,
The ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 μm or less out of the total number of holes of the support is 20% or less, and the total number of holes of the support is changed from one surface to the other surface. A separator for a nonaqueous battery in which the ratio of the number of continuous through-holes having a major axis of 150 μm or more is 10% or less.
前記粒子が無機粒子を含む、請求項1記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to claim 1, wherein the particles include inorganic particles. 前記粒子が金属酸化物を含む、請求項1又は2記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to claim 1 or 2, wherein the particles include a metal oxide. 前記粒子が、酸化アルミニウム、ベーマイト、焼成カオリン、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to any one of claims 1 to 3, wherein the particles include at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, boehmite, calcined kaolin, titanium oxide, zinc oxide, and magnesium oxide. . 前記粒子の平均一次粒子径が10nm以上10μm以下である、請求項1〜4のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to any one of claims 1 to 4, wherein an average primary particle diameter of the particles is 10 nm or more and 10 µm or less. 前記粒子がフラクタル構造を有する、請求項1〜5のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to claim 1, wherein the particles have a fractal structure. 前記支持体の透気度が50s/100cc以下である、請求項1〜6のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to claim 1, wherein the support has an air permeability of 50 s / 100 cc or less. 前記支持体の有する全孔数のうち、短径が200μm以上の孔の数の割合が5%以下である、請求項1〜7のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to any one of claims 1 to 7, wherein a ratio of the number of holes having a minor axis of 200 µm or more in the total number of holes of the support is 5% or less. 前記支持体の最表面に存在する孔のうち、短径が1.0μm以下の孔の数の割合が5%以下である、請求項1〜8のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to any one of claims 1 to 8, wherein a ratio of the number of holes having a minor axis of 1.0 µm or less among the holes present on the outermost surface of the support is 5% or less. . 前記支持体の膜厚が20μm以上60μm以下である、請求項1〜9のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to claim 1, wherein the support has a thickness of 20 μm or more and 60 μm or less. 前記支持体が不織布である、請求項1〜10のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to claim 1, wherein the support is a nonwoven fabric. 前記支持体を、前記低分子ゲル化剤と前記粒子を含む非水溶媒に含浸させることにより得られる、請求項1〜11のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to any one of claims 1 to 11, which is obtained by impregnating the support with a nonaqueous solvent containing the low-molecular gelling agent and the particles. 前記低分子ゲル化剤が下記一般式(1)及び(2)からなる群より選択される1種以上の化合物を含む、請求項1〜12のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。
Rf1−R1−X1−L1−R2 (1)
Rf1−R1−X1−L1−R3―L2―X2―R4―Rf2 (2)
(式(1)及び(2)中、
Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基を示し、R1及びR4はそれぞれ独立に、単結合若しくは炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基を示し、X1及びX2はそれぞれ独立に、下記式(1a)〜(1g)からなる群より選ばれる2価の官能基を示し、L1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシアルキレン基、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいオキシシクロアルキレン基、又は、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基を示し、R2は、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよいフルオロアルキル基、アリール基若しくはフルオロアリール基、又は、これらの基のうちの1種以上とこれらの基に対応する2価の基のうちの1種以上とが結合した1価の基を示し、R3は主鎖に酸素及び/又は硫黄原子1つ以上を有していてもよく、かつ、アルキル基で置換されていてもよい炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を示す。)
The separator for nonaqueous batteries according to any one of claims 1 to 12, wherein the low-molecular gelling agent contains one or more compounds selected from the group consisting of the following general formulas (1) and (2).
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 2 (1)
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 3 -L 2 -X 2 -R 4 -Rf 2 (2)
(In the formulas (1) and (2),
Rf 1 and Rf 2 each independently represents a perfluoroalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 4 each independently represents a single bond or a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. X 1 and X 2 each independently represent a divalent functional group selected from the group consisting of the following formulas (1a) to (1g), and L 1 and L 2 each independently represent a single bond or an alkyl group. Alternatively, an oxyalkylene group optionally substituted with a halogen atom, an alkyl group, an oxycycloalkylene group optionally substituted with a halogen atom, or a divalent oxyaromatic optionally substituted with an alkyl group or a halogen atom shows a family group, R 2 is an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom.) in the optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group or A fluoroalkyl group, an aryl group or a fluoroaryl group which may be substituted with a rogen atom (excluding a fluorine atom), or one or more of these groups and a divalent group corresponding to these groups 1 represents a monovalent group bonded to one or more of the groups, R 3 may have one or more oxygen and / or sulfur atoms in the main chain, and is substituted with an alkyl group; And a C1-C18 divalent saturated hydrocarbon group. )
前記X1及びX2は、それぞれ独立に、前記式(1a)又は前記式(1d)で表される2価の官能基である、請求項13記載の非水電池用セパレータ。 The separator for a non-aqueous battery according to claim 13, wherein X 1 and X 2 are each independently a divalent functional group represented by the formula (1a) or the formula (1d). 前記X1及びX2は、前記式(1d)で表される2価の官能基である、請求項13又は14記載の非水電池用セパレータ。 The non-aqueous battery separator according to claim 13 or 14, wherein X 1 and X 2 are divalent functional groups represented by the formula (1d). 前記低分子ゲル化剤及び前記粒子の一部が、前記支持体の孔の中に存在している、請求項1〜15のいずれか1項記載の非水電池用セパレータ。   The separator for nonaqueous batteries according to any one of claims 1 to 15, wherein the low-molecular gelling agent and a part of the particles are present in pores of the support. 請求項1〜16のいずれか1項記載の非水電池用セパレータと、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する負極と、非水溶媒と、リチウム塩と、を含む非水電池。   A positive electrode containing at least one material selected from the group consisting of a separator for a non-aqueous battery according to any one of claims 1 to 16 and a material capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material. A negative electrode containing at least one material selected from the group consisting of a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material and metallic lithium, a nonaqueous solvent, and a lithium salt. Water battery. 前記正極が、前記正極活物質としてリチウム含有化合物を含む、請求項17記載の非水電池。   The nonaqueous battery according to claim 17, wherein the positive electrode includes a lithium-containing compound as the positive electrode active material. 前記負極が、前記負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する、請求項17又は18記載の非水電池。   The negative electrode contains, as the negative electrode active material, at least one material selected from the group consisting of metallic lithium, a carbon material, a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and a lithium-containing compound. The nonaqueous battery according to 17 or 18.
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